Статический регулируемый источник емкостной реактивной мощности

 

СТАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛИРУЕМЫЙ ИСТОЧНИК ЕМКОСТНОЙ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ , содержащий конденсаторную батарею постоянной емкости, отличающийся тем, что, с целью уменьшения установленной мощности дополнительного оборудования регулируемых под нагрузкой конденсаторных установок, последовательно с конденсаторной батареей постоянной емкости включен управляемый короткозамкнутый вентильный преобразовательвьтолненный по мостовой схеме, в каждом плече которой включено по два последовательно соединенных управляемых вентиля, к точкам соединения которых в смежных плечах подключены (Л коммутирующие конденсаторы, а выходные зажимы закорочены дросселем.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(Я) Н 02 > 3/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг. 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3409553/24-07 (22) 12.03.82 (46) 07.07.84. Бюл.N -25 (72) И.M. Чиженко и А.И.Чиженко (71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им.50-летия

Великой Октябрьской социалистической революции (53) 621.316.925(088 ° 8) (56) 1. Патент ФРГ 92102926, кл. Н 02 Х 3/18, 1972.

2. Шидловский А. К., Федий В. С.

Частотно-регулируемые источники реактивной мощности. Киев, Наукова думка", 1980, с.205.

3. Патент ФРГ 11 1932272, кл. Н 02 J 3/18, 1973.

„SU„„1101966 А (54) (57) СТАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛИРУЕМЫЯ

ИСТОЧНИК ЕМКОСТНОЙ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ, содержащий конденсаторную батарею постоянной емкости, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения установленной мощности дополнительного оборудования рЕгулируемых под нагрузкой конденсаторных установок, последовательно с конденсаторной батареей постоянной емкости включен управляемый короткозамкнутый вентильный преобразовательвыполненный по мостовой схеме, в каждом плече которой включено по два последовательно соединенньм управляемык вентиля, к точкам соединения которьм в смежных плечах подключены коммутирующие конденсаторы, а выходные зажимы закорочены дросселем.

1 11019

Изобретение относится к электроэнергетике, а именна к устройствам компенсации индуктивной реактивной мощности в электрических сетях, и может найти применение в системах энергоснабжения промышленных предприятий, сельского хозяйства и транспорта для повышения коэффициента мощности.

Известно устройства компенсации )0 индуктивной реактивной мощности в сети переменного тока, которое содержит конденсаторную батарею с параллельными ветвями, каждая из которых через тиристарный переключа- тель с включенными в обоих направлениях тиристорами подключена к сети (13.

Однако такое устройство не обеспечивает плавного регулирования мощ- 2р ности конденсаторной батареи, не позволяет осуществить полную компенсацию мощности индуктивных потребителей и достичь максимально возмож— ного значения коэффициента мощности.

Известны также тиристорные компенсаторы с автоматическим, плавным и быстродействующим регулированием генерируемой реактивной мощности 52).

Однако в таких компенсаторах в ка30 честве накопителей электромагнитной энергии использованы реакторы с линейной вебер-амперной характеристикой, что ухудшает массо-габаритные показатели устройств и вызывает дополнительные потери энергии.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является статический регулируемый источник емкостной реактивной мощности, представляющий собой устройство для плавно pery40 лируемого потребления емкостной реактивной мощности, содержащее конденсатор постоянной емкости и пбдключенный параллельно ему управляемый преобразователь реактивного тока на базе в

45 встречно-параллельно включенных вентилей с дросселем на стороне переменного гока и вторым конденсатором на стороне постоянного тока (33.

Недостатками известного устройства50 являются постоянная полная нагрузка конденсаторной батареи, что сокращает срок ее службы, высокое содержание высших гармоник тока, обусловленное работой вентильного преобразователя реактивного тока, и сложность их фильт. рации в связи с изменением спектрального состава в процессе регулирования

66 а реактивной мощности устройством. Наличие дросселя на стороне леременнога тока создает дополнительные потери энергии и снижает быстродействие устройства, а также завышает установленную мощность дополнительного оборудования. Неоптимальным является также способ регулирования емкастнай реактивной мощности, заключающийся в компенсации мощности конденсаторной батареи реактивной индуктивной мощностью вентильного преобразователя, Цель изобретения — уменьшение установленной мощности дополнительного оборудования регулируемых конденсаторных установок, предназначенных для снижения потерь электрической энергии в электрических сетях.

Поставленная цель достигается тем, что в статический регулируемый источник емкостной реактивной мощности, содержащий конденсаторную батарею постоянной емкости, последовательно с ней включен управляемый короткозамкнутый вентильный преобразователь, вы полненный по мостовой схеме, в каждом плече которой включено по два гаследовательно соединенных управляемых вентиля. к точкам соединения которых в смежных плечах подключены коммути. рующие конденсаторы, а выходные зажимы закорочены дросселем. Применение в преобразователе коммутирующих конденсаторов позволяет осуществить регулирование проходящего через них така и обеспечивает при этом преобразование электрической энергии при опережающем угле сдвига фаз между током и напряжением источника питания.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема статического регулируемого источника емкостной реактивной мощности для однофаэной сети, на фиг.2— то же,для трехфазной сети.

Статический регулируемый источник емкостной реактивной мощности для однофазных сетей (фиг.1) состоит. иэ конденсаторной батареи 1 емкостью

С„, и управляемого короткозамкнутого вентильного преобразователя, выполненного по мостовой схеме. В двух смежных плечах этого моста включено по два последовательно соединен-ных управляемых вентиля 2,3 и 4,5, которые к выходному зажиму моста под. ключены катодами, В двух других смежных плечах включены последовательно

3 11019 соединенные управляемые вентили 6,7 и 8,9, подключенные к выходному зажиму моста анодами. 1 ежду точками соединения вентилей 2,3 и 4,5 включен коммутирующий конденсатор 10, а между вентилями 6,7 и 8,9 — второй коммутирующий конденсатор 11, с емкостью

С„, равной емкости 10 и равной 2,5

57. емкости конденсаторной батареи 1.

Выходные зажимы мостового преобразователя эакорочены дросселем 12, осуществляющим защиту его от бросков тока.

Статический регулируемый источник емкостной реактивной мощности для трехфазных сетей (фиг.2) содержит включенные в каждую фазу три конденсаторные батареи 1, каждая емкостью С,и короткозамкнутый управляемый вентильный преобразователь, в плечах которого включены последовательно соединенные вентили 2 и 3, 4 и 5, 6 и 7, 8 и 9, 13 и 14, 15 и 16 к точкам соединения которых подключены коммутирующие конденсаторы 10, 11, 17-20. Выходные зажимы преобразователя закорочены дросселем 12.

В плечах управляемых вентильных преобразователей последовательно включенные вентили могут быть либо оба управляемыми, либо один управляемый, а

I второй неуправляемый.

В процессе работы источника емкостной реактивной мощности (фиг. 1 и фиг. 2) коммутирующие конденсаторы управляемого вентильного преобразователя автоматически перезаряжаются переменной сос35 тавляющей токов вентилей. Ток коммутирующих конденсаторов значительно меньше переменной составляющей тока вентилей, вследствие чего емкость коммутирующих

40 конденсаторов, требующаяся для регулирования тока, значительно меньше емкости конденсаторной батареи 1.

Ток через вспомогательные коммутирующие конденсаторы (фиг.1) проходит

45 в промежутках времени, определяемых углом тт = Ы,., -Ы2 Где (т, — угол управления вентилей 2,4,6,8, а os — вентилей

3,5,7,9. С изменением углов управления eL u d. изменяется величина угла

2 50

Таким образом, ток коммутирующих конденсаторов, а следовательно, и вентилей имеет регулируемую ширину импульсов.

При 4 ==0 — вентильный преобразова- 55 тель работает в режиме, при котором ток через вспомогательные коммутирующие конденсаторы не проходит. Все на66 4 ттряжение ттитающсй сети приложено к конденсаторной батарее 1. Ток в цепи батареи при этом максимальнь.й, реактивная мощность устройства также максимальтта. Регулируемый вентильный преобразователь в этом режиме ведет себя ка: перемычка, т.е. его можно представить конденсаторной батареей с бесконечно большой емкостью.

При у 0 возникает ток в цепи коммутирующих конденсаторов с шириной импульса, равной У . При этом уменьшается высота импульсов тока в цепи преобразователя. Таким образом, ток вентильного преобразователя оказывается с регулируемой высотой импуль са. С появлением тока в цепи коммутирующих конденсаторов, часть напряжения цепи принимает на себя вентиль ный преобразователь. Напряжение на конденсаторной батарее снижается, в результате чего снижается реактивная мощность устройства в целом.

При т т = ток вентильного преобразователя ограничивается лишь коммутирующими конденсаторами, общая емкость которых равна 2С„ . Эта емкость является минимальной эквивалентной емкостью вентильного преобразователя.

В статическом регулируемом источнике емкостной реактивной мощности вентильный преобразователь выполняет функции конденсатора переменной емкости.

Так как он включен последовательно с конденсаторной батареей 1 (С ),то при

1 плавном изменении угла V в пределах от нуля до тт путем плавного изменения углов управления вентилей д „ и oL эквивалентная емкость устройства в целом плавно изменяется от С =Сц тттаi O до С, =2С . Реактивный ток устройстmin 1 ва при этом изменяется в пределах от 1 (,1,ттст„= U>< до 1(т1 .„=2

Процессы в каждой фазе источника емкостной реактивной мощности для трехфазной сети (фиг.2) аналогичны процессам в однофазном источнике, выполненном по схеме фиг. 1..Предлагаемый статический регулируемый источник емкостной реактивной мощности позволяет по сравнению с известным существенно уменьшить установленную мощность дополнительного оборудования. Если у известного источника установленная мощность дополнительного оборудования, в частности дросселя в цепи вентильного преобразователя, должна быть равна мощности

1101966

Составитель Н. Лоханина

Редактор О.Бугир Техред М.Кузьма; Корректор М. Демчик

Заказ 4777/40 Тираж 614 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 конденсаторной батареи постоянной емкости, то в предлагаемом источнике установленная мощность коммутирующих конденсаторов составляет лишь 5-107. по отношению к мощности конденсаторной батареи С вие дросселя в в предлагаемом потери энергии ным.

Кроме того, отсутстцепи переменного тока устройстве уменьшает по сравнению с извест