Способ автоматического регулирования величины и знака реактивной мощности Советский патент 1980 года по МПК H02J3/18 

(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ВЕЛИЧИНЫ И ЗНАКА РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ

Изобретение относится к компенса ции реактивных нагрузок в общепромышленных и автономных электрически сетях стабильной или изменяющейся частоты и может быть использовано для создания статических источников реактивной мощности (ИРМ) с автоматическим, плавным и быстродействующим регулированием. Известен способ автоматического регулирования величины и знака реактивной мощности по авт.ев, № 3533 в энергосистемах путем воздействия на преобразователь частоты с непосредственной связью, искусственной ко имутацией вентилей и циклическим подключением фаз реактора повЕлшенной частоты к фазам питающей сети По известному способу измеряют отк.лючение напряжения сети от номинал ноге и при пониженном напряжении, в сети выбираю,т частоту импульсов управления, равную сумме частот сети и основной гармоники тока в реакторе, а при повышенном - равную их разности. При этом частоту импульсо управления изменяют обратно пропорционально величине отклонения напря жения, что позволяет регулировать реактивнуюмощность на зажимах ИРМ за счет изменения частоты тока в реакторе. Известный способ характеризуется относительно ограниченнЕЛЛ, диапазоном регулирования реактивной мощности Оц), определяемым как отношение максимальной к минимальной частоте основной гармоники Тока в реакторе, а также повышенными потерями энергии изза искусственной коммутации вентилей преобразователя частоты. Целью изобретения является расширение диапазона регулирования мощности в обоих режимах работы ИРМ, а также снижение потерь энергии в режиме потребления. Это достигается тем,что в известном, способе автоматического регулирования величины и знака реак.тивной мощности в зависимости от измеренного отклонения напряжения от нсминального изменяют величину напряжения, приложенного к реактору. На фиг. 1,2,3 представлены регулировочные характеристики ИРМ для известного и предлагаемого способов; на фиг. 4 - упрощенная блок-схема устройства,- реализующего предлагаемый способ, На фиг. 1 показана регулировочна характеристика Q при регулировании по известному способу и и пользовании реакторов повышенной ча тоты (при построении графиков были приняты: Wo 2ir- 400 рад/ ai2N Mh 2rc100 рад/с; 4, Точке А соD(.i) ло1кс ответствует номинальная мощность ИРМ {Q 100%) , точке В - минималь .ная {Q 25%) . Сущность описываемого способа за ключается в том, что при достижении максимальной частоты токац-глиакс в реакторе, определяемой техническими характеристиками данного ИРМ,дальне шее сн ижение мощности осуществляют (при частоте Oig uJ MaKc за счет сни.жения напряжения, приложенного к ре актору (участок ВС регулировочной характеристики Q ( Результирующий диапазон регулиро вания Dg по данному способу возрастает и будет равен произведению диапазонов регулирования по частоте и по напряжению DV : S Для рассматриваемого примера: :iocH ./j V 2 NVOKC 2lt-foo 0,5/ OCH.W,WH / Возможен и другой вариант регули рования - вначале осуществляют изменение мощности от QUO до ,/ за счет напряжения ( при частоте 2 SNVMH - const) , а, дальнейшее снижение от Он„,/0 до QHQNA/DV D.,путем изменения частоты тока в реак торе (при напряжении и,„ U, „j Естественно, что результирующий диа пазон регулирования при этом останется без изменения. Регулирование напряжения на реак торе может быть осуществлено: I.При работе ИРМ в режимах как выдачи реактивной мощности, так и потребления: а)установкой регулятора напряже ния между сетью и преобразователем частоты; б)установкой регулятора напряже ния между преобразователем частоты и реактором; в)широтным регулированием за сче введения паузы между отклонением ка кого-либо вентиля и включением очередного вентиля. II,При работе ИРМ в режиме потребления:а).фазовое регулирование - за сч изменения фазы отпирающих импульсов управления, поступающих на вентили преобразователя и частоте тока в ре акторе (JUo-u; . Наиболее целесообразным для расши |рекия диапазона регулирования мощности ИРМ в пежиме генерирования является пр1 менение широтного регулирования напряжения, в релсине потребления - фазового. Последнее иллюстрируется фиг. 2, где изображена регулировочная характеристика Q f(J) при регулировании мощности по известному способу и использовании реакторов повышенной частоты (при построении графиков были приняты (-«JSWUH 2rc-lOO рад/с; ijt макс 21Г-200 рад/с; D, 2). В отличие от фиг. 1, в момент достижения минимальной мощности ИРМ (точка В), частота тока в реакторе не остается равной своему максимальному значению а снижается до значения iv.( . Одновременно во избежание скачка мощности соответственно снижается величина напряжения на реакторе. Дальнейшее уменьшение величины мощности ИРМ происходит в соответствии с участком CD регулировочной характеристики, при частоте сети (ц;2-Ш|) , что позволяет работать вентилям с естественной коммутацией. Результирующий диапазон регулирования для примера, приведенного на фиг. 2, составляет Dj,2 2 4 , В общем случае, при использовании реакторов пoвышe iнoй частоты регулирование мощности (в режиме потребления) происходит: ... ,, а) в пределах от Q до 1 за счет изменения частоты в реакторе (, v,,, 1); -Jii доР.иза счет фазовохо регулирован } 1 апряжения на реакторе (u-2 Lt; const; V var). Если использовать реакторы с номинальной частотой, равной ;астоте питающей сети, то в режиме потребления (фиг. 3) весь необходимый диапазон регулировар ия мощности (кривая АС) можно обеспечить за счет фазового регулирования напряжения на реакторе, не прибегая при этом к искусственной коммутации вентилей, необходю-юй при регулировании частоты тока в реакторе. При этом энергетические показатели ИРМ улучшаются за счет уменьшения потерь мощности в узлах искусственной коммутации вентилей. На фиг. 4 представлена блок-схема одного из устройств, реализующих описываемый способ регулирования, оно состоит из преобразователя 1 частоты с непосредственной связью и искусственной коммутацией, нагруженного на реактор. 2 с линейной вебер-амперной характеристикой, и системы управления, включающей в себя датчики 3 и 4 величины и знака отклонения напряжения в сети, задающие генераторы переменной 5 и постоянной 6 частоты, блоки суммирования 7 и вычитания 8 ,частот, фазосдвигающее устройство 9, переключатели 10 и 11. режима работы

ИРМ и вида регулирования мощности, формирователь 12 регулируемой паузы. Устройство работает следующим образом.

При отклонении напряжения сети от номинального датчик 3 выдает в систему управления сигнал, пропорциональный величине этого отклонения, а датчик 4 информацию о его знаке. Предположим, напряжение в сети ниже номинального (дУ О). При этом переключатель режима работы ИРМ 10 находится в нижнем положении, а переключатель - в правом положении (как это показано на фиг. 4). Регулирование мощности ИРМ в этом режиме вначале производится за счет изменения частоты задающего генератора 5, вырабатывающего импульсы управления вентиля, которые через блок суммирования частот 7 и формирователь регулируемой паузы 12 поступают в преобразователь частоты 1 (кривая АВ фиг,1). Дальнейшее уменьшение мощности производится при максимальной частоте тока в реакторе ( за счет введеЕ1ия с помощью формирователя 12 регулируемой паузы между отключением какого-либо вентиля и включением очередного (кривая ВС фиг. 1)

При повы1иен 1ом напряжении в сети ( Л V i 0) переключатель 10 режима работы ИРМ переводится в верхнее положение (режим потребления), а управление работой вентилей преобразователя будет производиться с частотой, равной разности частот сети и основной гармоники напряжения на реакторе (кривая АВ фиг. 2). Если отклонение напряжения в сети умены:илось, что требует дальнейшего снижения мощности на зажимах ИРМ, пepeключaтeJrь 11 вида регулирования переводится в левое положение, а управление работой вентилей производится от задающего генератора постоянной частоты 6. При этом сигнал от датчика 3 величины отклонения будет воздействовать на фа в

сдвигающее устройство 9, с помощью которого происходит увеличение фазы импульсов управления вентиля, что приводит к снижению напряжения на реакторе (кривая CD фиг. 2). Частота тока в реакторе при этом будет постоянна и равна частоте сети (Шо (JJ. const).

Если в схеме ИРМ используются реакторы с номинальной частотой, равной частоте сети, то переключатель 11 при работе в режиме потребления сразу переводится в левое положение и регулирование мощности от номинальной до минимальной будет осуществляться за счет фазового регулирования напря5жения на реакторе (кривая АС фиг. 3),

Использование описываемого способа позволит, с одной стороны, расширить диапазон регулирования мощности ИРМ, не прибегая к установке до0полнительных элементов в силовой схеме ИРМ, с другой - частично или полностью снизить потери в узлах искусственной коммутации при работе в режиме потребления, что в целом

5 позволит повысить энергетические показатели ИРМ.

Формула изобретения

Способ автоматического регулирования величины и знака реактивной мощности по авт.св. № 353314, о т личающий.ся. тем, что, с целью расширения диапазона регулирования и снижения потерь энергии в потребления, в зависимости от измеренного отклоне 1ия напряжеЕтия изменяют величину напряжения, приложенного к реактору.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР № 353314, кл. Н 02 J 3/18, 1970.

о,

Риг 2

--//Уг /тдА- - /

fus

.

в--Лш21при