Система электроснабжения переменного тока с компенсацией высших гармоник
СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С КОМПЕНСАЦИЕЙ ВЫСШИХ ГАРМОНИК, создаваемых преобразовательной нагрузкой, содержащая три выходных вывода для подключения нагрузки, трехфазный синхронный генератор, имеющий три статорные и одну роторную обмотки, источник постоянного напря /- .. П : аеро«Мл жения, преобразователь с тремя входными выводами, устройство компенсации и нагрузку, причем три статорные обмотки генератора имеют общую точку соединения, их свободные концы подключены к вьсходным выводам, а роторная обмотка подключена одним концом к источнику постоянного напряжения, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения, устройство компенсации выполнено в виде трехфазной электрической машины обратной связи, расположенной на одном вапу с генератором и содержащей три статорные и одну роторную обмотки, включенные последовательно с соответствукмцими одноимен (Л ными обмотками генератора, причем свободные концы статорных и роторной обмоток подключены соответственно к входным выводам преобразователя и другому полюсу источника постоянного напряжения.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ÄÄSUÄÄ 1105988 А
З(1) Н 02 М 1
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3280495/24-07 (22) 24.04.81 (46) 30.07.84. Бюл. М 28 (72) В.Ф. Самосейко, И.А. Краснов и В.А. Хомяк (71) Ленинградский институт водного транспорта (53) 621.314.5(088.8) (56) 1. Патент Англии У 1252772, кл. Н 02 М 1/12, 1971.
2. Заявка Великобритании Р 1262184, кл. Н 02 М 1/12, 1972.
3. Proceeding of the Institution
of Electrical Engineers, т. 7, 1972, с. 857. (54)(57) СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С КОМПЕНСАЦИЕЙ ВЫСШИХ
ГАРМОНИК, создаваемых преобразователь= ной нагрузкой, содержащая три выходных вывода для подключения нагрузки, трехфазный синхронный генератор, имею" щий три статорные и одну роторную обмотки, источник постоянного напряжения, преобразователь с тремя входными выводами, устройство компенсации и нагрузку, причем три статорные обмотки генератора имеют общую точку соединения, их свободные концы подключены к выходным выводам, а роторная обмотка подключена одним концом к источнику постоянного напряжения, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения, устройство компенсации выполнено в виде трехфазной электрической машины обратной связи, расположенной на одном валу с генератором и содержащей три статорные и одну роторную обмотки, включгнные последовательно с соответствующими одноименными обмотками генератора, причем сво. бодные концы статорных и роторной обмоток подключены соответственно к входным выводам преобразователя и другому полюсу источника постоянного напряжения. IaaL
1 1105
Система относится к силовой полупроводниковой технике, в частности к тиристорным преобразователям, которые питаются ат синхронного генератора, и может быть использована в авто5 номных энергосистемах.
Известна система электроснабжения переменного тока с компенсацией высших гармоник, содержащая трехфазный трансформатор, первичная обмотка ко- )0 араго соединена треугольником, а две вторичные обмотки — звездой, нулевые точки которых соединены с параллельно включенными генератором гармоник тройной частоты и трансформатором со средней точкой, свободные концы вторичных обмоток трехфазного трансформатора подключены к анодам вентилей, а нагрузка подключена к средней точке трансформатора и к объединенным в общую точку катодам fl ).
Недостатками данной системы являются большая величина вводимого тока тройной частоты, превышающего половину тока нагрузки, и недостаточное качество напряжения переменного тока из-за появления в нем аномальных гармоник.
Известна система электроснабжения переменного тока с компенсацией высших гармоник, содержащая трехфазный
30 синхронный генератор, свободные концы трех статорных обмоток которого соединены с входными выводами статического преобразователя, блока управления статического преобразователя и с входами соответственно первого, второго и третьего блоков резонансных фильтров, выходЫ которых заземлены (2 ).
Недостатком этой системы является низкое качество выходного напряжения в сетях ограниченной мощности, чта обуславливается тем, чта из-за отклонения основной частоты сети ат номинальной и связанных с ней частот высших гармоник снижается эффективность резонансных фильтров, настроенных на фиксированную частоту. Кроме того, необходимость расширения полосы пропускания фильтра приводит к увеличению потерь на основной частоте, а также его габаритов и веса.
Наиболее близкой к изобретению является система электроснабжения переменного тока с компенсацией высших гармоник, создаваемых преобразовательной нагрузкой, содержащая три выходных вывода для подключения на988 2 грузки, трехфазный синхронный генератор, имеющий три статорные и одну роторную обмотки, источник постоянного напряжения, преобразователь с тремя входными выводами, устройство компенсации и нагрузку, причем три статорные обмотки генератора имеют общую точку соединения, их свободные концы подключены к выходным выводам, а роторная обмотка подключена одним. концом к источнику постоянного напряжения. В этой системе электроснабжения устройство компенсации выполнено в виде двух пассивных резонансных фильтров и генератора гармоник тройной частоты, причем выходы преобразователя через пассивные резонансные фильтры подключены к входу генератора гармоник тройной частоты, выход которого подключен к общей точке соединения статарных обмоток (3 ).
Недостатком известной системы является низкое качества выходного напряжения, определяемое тем, чта введение тока третьей гармоники создает поток вынужденного намагничивания, что приводит к увеличению намагничивающего тока, в котором появляются аномальные гармоники.
Целью изобретения является повышение качества выходного напряжения.
Указанная цель достигается тем, чта в системе электроснабжения переменного тока с компенсацией высших гармоник, создаваемых преобразователь. ной нагрузкой, содержащей три выходных вывода для подключения нагрузки, трехфазный синхронный генератор, имею. щий три статорные и одну роторную обмотки, источник постоянного напряжения, преобразователь с тремя входными выводами, устройство компенсации и нагрузку, причем три статорные обмотки генератора имеют общую точку соединения, их свободные концы подключены к выходным выводам, а роторная обмотка подключена одним концом к источнику постоянного напряжения, устройство компенсации выполнено в виде трехфазной электрической машины обратной связи, расположенной на одном валу с генератором и содержащей три статарные и одну ротарную обмотки, включенные последовательно с са" ответствующими одноименными обмотками генератора, причем свободные концы статорных и ратарнай обмоток подключены соответственно к входным выводам преобразователя и другому. 1105988
Составитель А.Кириллов
Техред Т.Фанта Корректор А.Тяско
Редактор A. Гулько
Заказ 5611/43
Тираж 667 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 полюсу источника постоянного напряжения. ,На чертеже изображена схема системы электроснабжения переменного тока с компенсацией высших гармоник, созда- 5 ваемой преобразовательной нагрузкой.
Система электроснабжения переменного тока с компенсацией высших гармоник содержит трехфазный синхронный генератор 1 с тремя статорными обмот- 10 ками 2 и роторной обмоткой 3, устройство компенсации в виде трехфазной электрической машины обратной связи
4, расположенной на одном валу с генератором 1 и содержащей три статор-15 ные обмотки 5, соединенные в "звезду" без нулевой точки, и одну роторную обмотку 6. Статорные обмотки 5 и роторная обмотка 6 включены последовательно с соответствующими одноимен- 20 ными обмотками синхронного генератора
1. Свободные концы статорных обмоток
5 соединены с входными выводами ста- тического преобразователя 7, к выходу которого подключена нагрузка 8.
Свободные выводы роторных обмоток
3 и 6 соединены с соответствующими зажимами источника постоянного напряжения 9. Кроме того, общие точки соединения статорных обмоток 2 и 5 под- 30 ключены к линейной трехфазной нагрузке 10.
Источник постоянного напряжения 9 может быть выполнен регулируемым.
Система электроснабжения работает следующим образом.
Ротор синхронного генератора 1 при подключении источника постоянного напряжения 9 вращается с угловой скоростью 10, равной синхронной. gp
Угол сдвига ротора генератора 1 и ротора машины обратной связи 4 в общем случае может быть произвольным и равным В. Выбором угла В можно оптимизировать величину коэффициен- 45 та гармоник напряжения синхронного генератора 1.
Компенсация высших гармоник осуществляется следующим образом.
Линейные несинусоидальные токи, протекая по фазным статорным обмоткам 5 машины обратной связи 4, создают магнитный поток, который может быть разложен на вращающиеся в различных направлениях потоки со скоростями (6 -i) 10 против направления вращения ротора и,(6%+1) 10 по направлению вращения ротора, где k = 0,1,2.
Составляющие потока, вращающиеся по направлению вращения ротора машины обратной связи 4, создаются токами гармоник прямой последовательности (7-й, 13-й и т.д.), а в обратном— токами гармоник обратной последовательности (5-й, 11-й и т.д.).
Эти потоки наводят в обмотке 6 машины обратной связи только высшие гармоники ЭДС взаимоиндукции с угловой частотой 6 kw (Ъ=1,2...).
В контуре, составленном из обмотки 3 синхронного генератора 1» обмотки 6 машины обратной связи 4»источника постоянного напряжения 9, течет ток, содержащий гармоники порядка
6 %еа . Этот ток наводит в фазных статорных обмотках 2 синхронного генератора 1 ЭДС, в. состав которой входят гармоники порядка (6 1. s 1)ж .
Этот гармонический состав чаведенной ЭДС совпадает с гармоническим составом падений напряжений на статорных обмотках 2 синхронного генератора 1 при протекании по ним несинусоидального линейного тока, потребляемого преобразователем 7. Кроме того, наводимое напряжение высших гармоник находится в противофазе с падением напряжения на статорных обмотках 2 генератора 1, поэтому все гармоники напряжения порядка (6 k +1) ш (= 1, 2,...) компенсируются.
Таким образом, выполнение устройства компенсации в виде трехфазной электрической машины обратной связи и введение дополнительных связеи по-зволяет повысить качество выходного напряжения за счет компенсации всех гармоник порядка.
