Компенсатор реактивной мощности Советский патент 1982 года по МПК H02J3/18 

(54) КОМПЕНСАТОР РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ

1 Изобретение относится к силовой

преобразовательной технике и предназначено для регулирования реактивной мощности в электрических сетях.

Известны статические компенсаторы реактивной мощности, содержащие многофазный преобразователь с искусственной коммутацией вентилей, замкнутый на стороне постоянного тока на дроссель 1:1 .

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является компенсатор реактивной мощности, содержащий трехфазный мостовой тиристорный преобразователь с отсекающими диодами и коммутирующими конденсаторами, замкнутый на стороне постоянного тока на дроссель и подключенный через трансформатор к питающей сети 2.

Недостатками указанных компенсаторов являются большие массогабаритные данные электрооборудования и повышенные потери электроэнергии, что обусловлено необходимостью выбора отсекащих диодов на двойное линейное напряжение, неэффективным использованием коммутирующих конденсаторов и приложением к дросселю в процессе коммутации тиристоров дополнительного напряжения коммутирующих конденсаторов, равного линейному напряжению сети.

Цель изобретения - уменьшение массогабаритных показателей и снижение

10 потерь электроэнергии.

Постагвленная цель достигается тем, что компенсатор реактивной мощности снабжен вспомогательными тиристорами и вспомогательными диодами, причем

15 отсекающие диоды анодной группы соединены согласно последовательно с тиристорами этой же группы к катоду каждого из тиристоров анодной и катодной групп подключены анод и катод

20 вспоногатедьных тиристора и диода соответственно, аноды вспомогательных тиристоров, подключеуных к разным группа тиристоров одного плеча. 39 соединены между собой через коммутирующий конденсатор и вторичную обмотку трансформатора и соединены с катодами вспомогательных диодов другой группы, находящихся в следующем плече моста в порядке чередования фаз. На фиг. 1 приведена принципиальная схема предлагаемого компенсатора реактивной мощности; на фиг. 2 - диаграммы напряжений и токов, характеризующие работу схемы. Компенсатор реактивной мощности состоит из тиристоров 1-6, соеди,нeнvlыx по схеме трехфазного выпрямителя с отсекающими диодами 7-12, при чем отсекающие диоды 7, 9 и 11 соединены согласно - последовательно соответственно с анодной группой тиристоров 1, 3 и 5 со стороны подвода выпрямителю напряжения сети,а диоды 8, 10 и 12 - с тиристорами катодной группы , 6 и 2 со стороны Катода выпрямителя. К соединению тиристоров 1-6 с отсекающими диодами 7-12 подключены катоды вспомогательных тиристоров и аноды диодов 19-24. Аноды же. вспомогательных тиристоров соответственно соединены с катодами диодов . того, аноды тиристоров 13 и 16, 15 и 18, 17 и 1 соединены между собою через коммутирующие конденсаторы и последовательно соединенные с ними вторичные обмотки 28-30 трансформато ра 31. В цепь постоянного тока преоб разователя включен дроссель 32. На фиг. 1 и 2 принятые следующие обозначения: Цд, IJg, Uc напряжения сети соответственно в фазах А, В и С; 1д, ig,, токи соответственно в фазах А, В и С; м U)(-- напряжения на коммутирующих конденсаторах 25, 2б и 27; д, Cg, t - ЭДС наводимых во вторичных обмотках трансформатора 31 ; л линейное напряжение сети, действующее в момент коммутации. Допустим, что к моменту времени t работают тиристоры 1 и 2 и ток дросселя замыкается по цепи: дроссель 32 - тиристор 1 - диод 7 фазы А и С сети - тиристор 2 - диод 8 - дроссель 32, а направления и ве личины напряжений , UKU кс ЭДС дДв, с такие, как это предетавлено на фиг. 1 и 2. Кроме того, допустим, что в моме t t-1 одновременно подаются отпира 4 ющие импульсы на тиристоры 3 и 13. При этом под действием напряжения 1к-1 -КА А - , действующего в контуре: вторичная обмотка 28 трансформатора - конденсатор 25 - тиристор 13 - тиристор 1 - тиристор 3 диод 22 - вторичная обмотка 28 трансформатора, тиристоры 3 и 13 открываются и в указанном контуре течет коммутационный ток, под действием которого ток тиристора 1 уменьшается до нуля и он закрывается, а ток дросселя протекает по следующей цепи: дроссель 32 - тиристор 3 - диод 22 вторичная обмотка 28 - конденсатор 25 - тиристор 13. - диод 7 - фазы А и С сети - тиристор 2 - диод 8 - дроссель 32, При этом конденсатор 25 перезаряжается. Когда напряжение UKI U| + ЕА достигает значение - U, ток из фазы А переходит в фазу В, замыкаясь через диод 9. По окончании коммутационного процесса напряжение на конденсаторе, изменив полярность, достигает величины UK-I -(UA После промежутка времени, соответствующего 60 эл.град., отпирающие импульсы одновременно подаются на тиристоры k и k. При этом под влиянием напряжения UAC m действующего в контуре: конденсатор 27 вторичная обмотка 30 - тиристор It - тиристор 2 - фазы С и А сети тиристор k диод 23 конденсатор 27, происходит запирание тиристора 2 и отпирание, тиристоров 4 и 1. Ток дросселя 32 начинает замыкаться по цепи: дроссель 32 - тиристор 3 - диод 9 - фаза А - тиристор k - диод 32 конденсатор 27 - вторичная обмотка 30 - тиристор 1 - диод 8 - дроссель 32. Конденсатор 27 перезаряжается в обратном направлении и, когда напряжение l/Kri становится равнь1М нулю, что имеет место при - дросселя 32 переходит с диода 8 на диод 10, так как через диод 10 для тока имеется путь с наименьшим сопротивлением. После окончания процесса коммутации тока с тиристора 2 на тиристор Ц конденсатор 27 оказывается заряженным до величины +t.rn з мым оказывается подготовленным для коммутации тока с тиристора 5 на тиристор 1, Таким образом, процессы коммутации тиристоров анодной и катодной группы несколько отличаются. Если в первом случае в контуре коммутации тиристоров фазы сети не участвуют, то во втором участвуют. Но в обоих случаях коммутация тиристоров проис ходит под действием коммутирующего напряжения равного двухкратному зна чению ЭДС, наводимой во вторичной обмотке трансформатора 31 в момент коммутации. Следовательно, в рассматриваемой схеме компенсатора заранее может быть установлена наиболее оптимальн величина напряжения коммутации путе надлежащего выбора коэффициента тра формации трансформатора 31. Обычно напряжение коммутации,необходимое для надежного запирания и отпирания тиристоров, невелико и со тавляет 5-fO % от соответствующего номинального напряжения. Поэтому обратное напряжение, испытываемЪе отсекающими диодами, и перенапряжения, возникающие на дросселе, оказываются ниже на 9095, чем в известном устройстве. Мощность коммутирующих конденсаторов по сравнению с известным устройством уменьшается более чем в дв |5аза. Суммарная мощность вспомогательных тиристоров и диодо,в меньше в 3- раза мощности отсекающих диодов в известном устройстве. Таким образом, технико-экономическая эффективность компенсатора определяется уменьшением массо-габа ритных показателей и снижением потерь электроэнергии. Технико-экономические преимущества компенсатора особо сильно проявляются при высоко напряжении, когда оно близко к допу тимому напряжению для данного класс изоляции дросселя и когда требуется включения нескольких отсекающих диодов последовательно. Формула изобретения Компенсатор реактивной мощности, содержащий трехфазный мостовой тиристорный преобразователь с отсекающими диодами и коммутирующими конденсаторами , замкнутый на стороне постоянного тока на дроссель и подключенный через трансформатор к питающей сети, отличающийся тем, что, с целью уменьшения массогабаритных показателей и снижения потерь электроэнергии, он снабжен вспомогательны ми тиристорами и вспомогательными диодами, причем отсека1{)щи.е диоды анодной группы включены согласно-последовательно с тиристорами этой же группы, к катоду каждого из тирисTOPQ8 анодной и катодной групп подключены анод и катод вспомогательных тиристора и диода соответственно, аноды вспомогательных тиристоров, подключенных к разным группам тиристоров одного плеча, соединены между собой через коммутирующий конденсатор и вторичную обмотку трансформатора и соединены с катодами вспомогательных диодой другой группы, находящихся в следующем плече моста в порядке чередования фаз. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Веников В.А. и др. Статические источники реактивной мощности в электрических сетях. М., Энергия, 1975, с. 13. 2. Патент Японии V 50-3«9, кл. 58И, 1975.

t/W A

VKB

VKC

C