Устройство для компенсации реактивнойМОщНОСТи Советский патент 1981 года по МПК H02J3/18 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВПОЙ

МОЩНОСТИ

Изобретение относится к преобразовательной технике, и предназначено для компенсации реактивной мощности нагрузки, питаемой от автономного тиристорного преобразователя повышенной частоты.

Известно устройство для компенсации реактивной мощности нагрузки для подклю,чения к сети переменного тока, в частности, в автономных системах питания потребителей энергии переменного тока повышенной частоты с тиристорными преобразователями, содержащее конденсаторы, подключенные к сети через встречно-параллельно включенные вентили с блоком управления 1.

Недостатком известного устройства является большая мощность блока управления, наличие бросков тока в момент включения вентилей и значительное время коммутации вентилей.

Цель изобретения - уменьшение загрузки питающей сети в момент подключения устройства для компенсации, исключения бросков тока в момент включения и уменьшения времени коммутации.

Указанная цель достигается тем, что устройство для компенсации реактивной мощности нагрузки, содержащее выводы для

подключения к сети, конденсаторы, подключенные к питающей сети посредством встречно-параллельно включенных вентилей, и блок управления с выходным трансформатором, по крайней мере, один из вентилей

выполнен управляемым и оно снабжено блоком запрета, содержащим динистор, дополнительный конденсатор, резистор и неуправляемый выпрямитель входные клеммы которого включены последовательно в цепь нагрузки, к выходным клеммам подсоединены

включенные параллельно дополнительный конденсатор и резистор, при этом одна выходная клемма подсоединена к управляющему электроду одного из вентилей, а вторая выходная клемма через динистор подключена к выходу блока управления. Кроме того, устройство может быть снабжено дополнительным неуправляемым вентилем, включенным встречно-параллельно управляемому вентилю, а также оно снабжено вторым дополнительным конденсатором, дополнительным резистором и диодом, причем второй дополнительный конденсатор включен последовательно с первичной обмоткой выходного трансформатора и параллельно им подсоединен дополнительный резистор, при

этом указанная нараллельная цепь через диод подсоединена к выводам для подключения к сети.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 - диаграммы напряжений и токов основных элементов устройства.

В исходном состоянии напряжение на нагрузке, питаемой от тиристорного преобразователя, имеет синусоидальную форму и повышенную частоту колебаний, а напряжение на конденсаторе емкостного компенсатора реактивной мощности нагрузки равно нулю, так как силовая цепь между конденсатором и нагрузкой разомкнута. Перед замыканием силовой цепи между конденсатором и нагрузкой конденсатор емкостного компенсатора предварительно заряжают до напряжения, равного амплитудному значению напряжения на нагрузке, затем в момент времени, когда напряжение на нагрузке имеет максимальное значение и полярность, такую же, что и полярность напряжения на конденсаторе компаратора, конденсатор подключают к, нагрузке через быстродействующий коммутирующий элемент. В качестве такого быстродействующего коммутирующего элемента можно использовать устройство, принципиальная схема которого приведена на фиг. 1.J

Устройство содержит полупроводниковый диод 1, тиристор 2, контактор 3, резистор 4, диод 5, второй дополнительный конденсатор 6, дополнительный резистор 7, трансформатор 8 тока, нагрузочный резистор 9, динистор 10, трансформатор 11 тока нагрузки, выпрямительный мост на диодах 12-15, загрузочный резистор 16, первый дополнительный конденсатор 17, резистор 18 и диод 19. Последовательно с устройством включены конденсаторы 20 емкостного компенсатора, один вывод которого через трансформатор 11 тока подключен к нагрузочному контуру (нагрузке) 21.

В исходном состоянии конденсаторы 20 емкостного компенсатора при отсутствии напряжения на нагрузке 21 разряжены. При включении питания на нагрузку 21 конденсаторы 20 заряжаются через резистор 4 и диод 1 до напряжения, близкого к амплитудному значению напряжения источника питания. При срабатывании контактора 3 полностью собирается силовая цепь емкостного компенсатора. Однако ток в цепи компенсатора отсутствует, так как тиристор 2 остается в выключенном состоянии.

Напряжение нагрузки U подается так же через диод 5 на второй дополнительный конденсатор 6. Напряжение на конденсаторе 6 и, (фиг. 2) в установившемся режиме становится близким к амплитудному значению напряжения на нагрузке 21. В установивщемся режиме работы устройства в первичной обмотке трансформатора 8 протекает импульс тока iu. длительностью, меньшей периода колебаний напряжения источников питания. При этом параметры элементов устройства выбираются таким образом, что амплитуда импульсов напряжения на нагрузочном резисторе 9 меньше напряжения переключения динистора импульсы тока управления в цепь управляющего электрода тиристора 2 не поступают.

Увеличение индуктивного тока нагрузочного контура 21 приводит к резкому увеличению тока в цепи первичной обмотки

0 трансформатора 11 тока и появлению напряжения отрицательной полярности на выходе выпрямительного моста и дополнительном конденсаторе 17. При этом максимальное значение напряжения на динисторе 10 становится больше напряжения его переключения, что вызывает его включение и появление импульсов тока управления в цепи управляющего электрода тиристора 2, включение которого обеспечивает появление тока Iff в цепи конденсатора 20. Напряжение Uf на конденсаторе 20 компенсатора в этот момент времени начинает снижаться и изменяется по косинусоидальному закону.

В следующие моменты времени, когда напряжение на нагрузке становится близким к амплитудному значению, снова появляются импульсы тока ы и тиристор 2 включается с частотой колебания напряжения на нагрузке. Однако при уменьшении индуктивной составляющей тока нагрузочного

Q контура 21 ток в цепи первичной обмотки трансформатора 11 уменьшается. При этом напряжение на динисторе 10 становится недостаточным для его включения и импульсы тока не поступают в цепь управляющего электрода тиристора 2 и конденсатор 20

5 отключается от нагрузки.

Предлагаемое устройство может использоваться в автономных системах питания потребителей электроэнергии переменного тока повышенной частоты с тиристорными преобразователями.

0

Формула изобретения

1. Устройство для компенсации реактив ной мощности нагрузки, содержащее выводы для подключения к сети, конденсаторы, подключенные к питающей сети посредством встречно-параллельно включенных вентилей, и блок управления с выходным трансформатором, отличающееся тем, что, с целью уменьшения загрузки питающей сети, по крайней мере, один из вентилей выполнен управляемым и оно снабжено блоком запрета, содержащем динистор, дополнительный конденсатор, резистор и неуправляемый выпрямитель, входные клеммы которых вкяючень последовательно в цепь нагрузки, квыходным клеммам подсоединены включенные параллельно дополнительный конденса