Система электроснабжения переменного тока с компенсацией высших гармоник

 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве источника в автономных энергосистемах. Цель изобретения - повьшение качества выходного напряжения путем обеспечения полной компенса1щи высших гармоник на выходе генератора. Система содержит генератор 1 и устройство компенсации 5, выполненное в виде трехфазной электрической машины обратной связи. расположенной на одном валу с генератором . Трехфазные статорные обмотки 2, 6 генератора и устройства компенсации соединены между собой последовательно и включены между трехфазной линейной нагрузкой 12 и преобразователем 9. Их основные 3, 7 и дополнительные 4, 8 роторные обмотки соединены между собой последовательно и подключены к источнику 11 постоянного напряжения. Основные роторные обмотки расположены по оси d, а дополнительные - по оси я. Ток протек.аюпщй по контуру из обмоток 3,4, 7,8 и источника 11, наводит в сгаторных обмотках 2 ЭДС с гармоническим составом, совпадающим с гармоническим составом падений напряжений на обмотках 2 при протекании по ним несинусоидального линейного тока,потребляемого преобразователем 9. При этом наводимое напряжение высших гармоник находится в противофазе с напряжением на обмотках 2, что приводит к компенсации гармоник напряжения по осям d и g. 3 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) 2521 А1 (50 4 Н 02 М 1/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4101615/24-07 (22) 04.06.86 (46) 07 ° 02.88. Бюл. ((5 (72) В.Ф.Самосейко, В.А.Хомяк и Е.В.Уткин (53) 621.314.5(088.8) (56) Proceeding of the Institution

of Electrical Enpineers, 1972, ч. 7, р. 857.

Авторское свидетельство СССР

))- 1105988, кл . Н 02 М 1/12, 1981. (54) СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С КОМПЕНСАЦИЕЙ ВЫСШИХ

ГАРМОНИК (57) Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве источ) ика в автономных энергосистемах. Цель изобретения — повышение качества выходного напряжения путем обеспечения полной компенсации высших гармоник на выходе генератора. Система содержит генератор 1 и устройство компенсации 5, выполненное в виде трехфаэной электрической машины обратной связи, расположенной на одном валу с генератором. Трехфазные статорные обмотки 2, 6 генератора и устройства компенсации соединены между собой последовательно и включены между трехфазной линейной нагрузкой 12 и преобразователем 9. Их основные 3, 7 и дополнительные 4, 8 роторные обмотки соединены между собой последовательно и подключены к источнику 11 постоянного напряжения. Основные роторные обмотки расположены по оси d a дополнительные — по оси р. Ток протекающий по контуру из обмоток 3,4, 7,8 и источника 11, наводит в статорных обмотках 2 ЭДС с гармоническим составом, совпадающим с гармоническим составом падений напряжений на обмотках 2 при протекании по ним несинусоидального линейного тока,потребляемого преобразователем 9. При этом наводимое напряжение высших гармоник находится в противофазе с напряжением на обмотках 2, что приводит к компенсации гармоник напряжения по осям d и 8. 3 ил.

1372521

Изобретение относится к электротехнике, в частности к тиристорным преобразователям, которые питаются от синхронного генератора, и может быть использовано в автономных энергосистемах.

Цель изобретения — повышение качества выходного напряжения путем обеспечения полной компенсации выс10

20 ших гармоник на выходе генератора.

На фиг. 1 изображена схема .системы электроснабжения переменного тока с компенсацией высших гармоник, создаваемых преобразовательной наг- 15 рузкой;на фиг. 2 — зависимость коэффициента эффективности компенсации при воздействии на роторную обмотку (обмотку возбуждения) генератора, расположенную по оси d; на фиг. 3 — то же, при воздействии на обмотку возбуждения, расположенную по оси g.

Система электроснабжения переменного тока с компенсацией высших гармоник содержит трехфазный синхронный генератор 1 с тремя статорными обмотками 2 и роторными обмотками

3 и 4, расположенными по осям d и р, устройство компенсации в виде трех- 30 фазной электрической машины 5 обратной связи, расположенной на одном валу с генератором 1 и содержащей три статорные обмотки 6, соединенные в звезду без нулевой точки, и две роторные обмотки 7 и 8, расположенные по осям d u g. Статорные 6 и роторные 7 и 8 обмотки включены последовательно с соответствующими одноименными обмотками синхронного 40 генератора 1. Свободные концы статорных обмоток 6 соединены с входными выводами статического преобразователя 9, к выходу которого подключена нагрузка 10. Свободные выводы ротор- 45 ных обмоток 3, 4 и 7,8 соединены с соответствующими зажимами источника 11 постоянного напряжения. Кроме того, общие точки соединения статорных обмоток 2 и 6 подключены к линей- 0 ной трехфазной нагрузке 12. Источник

11 постоянного напряжения может быть выполнен регулируемым.

Ротор синхронного генератора 1при подключении источника 11 постоянного напряжения вращается с угловой скоростью и равной синхронной. Угол сдвига ротора генератора 1 и ротора машины 5 обратной связи в общем случае может быть произвольным и равным P . Выбором угла Р можно оптимизировать величину коэффициента гармоник напряжения синхроного генератора 1.

Компенсация высших гармоник осуществляется следующим образом.

Линейные несинусоидальные токи, протекая по фазным статорным обмоткам 6 машины 5 обратной связи, создают магнитный поток, который может быть разложен на вращающиеся в различных направлениях потоки со скоростями (6К-1)(й против направления вращения ротора и (6+К) (а по направлению вращения ротора где К=1,2,...

Составляющие потока, вращающиеся по направлению вращения ротора машины 5 обратной связи, создаются токами гармоник прямой последовательности (седьмой, тринадцатой и т.д.), а в обратном — токами гармоник обратной последовательности (пятой,одиннадцатой и т.д.). Эти потоки наводят в обмотках 7 и 8 машины обратной связи только высшие гармоники ЭДС взаимоиндукции с угловой частотой 6Х(д.

В контуре, составленном из обмоток 3 и 4 синхронного генератора 1, обмотки 7 и 8 машины 5 обратной связи, источника 11 постоянного напряжения течет ток, содержащий гармоники порядка 6K@. Этот ток наводит в фазных статорных обмотках 2 синхроного генератора 1 ЭДС, в состав которой входят гармоники порядка (6К+ 1)c3.

Этот гармонический состав наведенной ЭДС совпадает с гармоническим составом падений напряжени.i на статорных обмотках 2 синхронного генератора 1 при протекании по ним несинусоидального линейного тока, потребляемого преобразователем 9.Кроме того, наводимое напряжение высших гармоник находится в противофазе с падением напряжения на статорных обмотках 2 генератора 1,поэтому все гармоники напряжения порядка (6К+1)со по осям d и р компенсируются.

Падение напряжения от высших гармоник на внутреннгм сопротивлении генератора при протекании несинусоидального тока по осям d и р будет равно

Ь

dQt

b,U) 1372521

Й (х i ) dot

К э

К

Ф э

40 где 1, — значения несинусоидального тока, протекающе5

ro по обмоткам статора 2; и н х,х — сверхпереходные индук" тивные сопротивления генератора 1.

Воздействием на обмотку возбуждения, расположенную только по оси d можно добиться компенсации падения напряжения на внутреннем сопротивлении генератора лишь на величину

bUg.

Введем понятие коэффициента эффективности компенсации высших rap мониК на фазных обмотках 2 генератора 1 где b p„ — действующее значение компенсированного потока сцепления высших гармоник; — действующее значение потокосцепления высших гармоник до компенсации.

Выражения для коэффициентов эффективности по осям d и р запишутся следующим образом: где D(ig), D(i ) - квадрат действующего значения высших гармоник по осям

d ,45

На фиг. 2 показана зависимость коэффицента эффективности компенсации посредством машины обратной связи с одной роторной обмоткой по оси

d и воздействием на обмотку возбуждения генератора по оси d. Из приведенной зависимости следует, что наибольшая компенсация достигается при угле управления преобразователя

0с = 90 град.

На фиг. 3 показана зависимость коэффициента эффективности копенсации посредством машины обратной связи с одной роторной об эткой по оси при воздействии на обмотку возбуждения генератора, расположенную по оси я. В этом случае наибольшее значение коэффициента эффективности достигается при с = О.

При одновременном воздействии на обмотку возбуждения генератора,расположенную по осям Й и я посредI ством машины обратной связи с двумя роторными обмотками по осям d u g коэффициент эффективности компенсации высших гармоник приближается к единице.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет полностью компенсировать высшие гармоники,при этом не увеличиваются масса и габариты устройства.

Формула изобретения

Система электроснабжения переменного тока с компенсацией высших гармоник, создаваемых преобразовательной нагрузкой,содержащая три выходных вывода для подключения линейной ! трехфазной нагрузки, трехфазный синхронный генератор с тремя соединенны ми в звезду статорными и одной роторной обмотками, источник постоянного напряжения, преобразователь напряжения с тремя входными выводами и выходными выводами для подключения второй нагрузки и устройство компенсации,выполненное в виде трехфазной электрической машины обратной связи, расположенной на одном валу с генератором и включающей три статорные и одну роторную обмотки, соединенные последовательно с соответствующими одноименными обмотками генератора, причем роторные обмотки расположены по одной оси и каждая из них свободным выводом подключена к одному из соответствующих полюсов источника постоянного напряжения, свободные выводы статорных обмоток устройства компенсации, соединены с соответствующими входными выводами преобразователя напряжения, а общие точки соединения статорных обмоток генератора устройства компенсации соединены входцыми выводами для подключения указанной линейной Нагрузки, о т л ич а ю щ а я с я тем,что,с целью по1 372521

P(гй7д

1Е0

Ю 100

Puz Z

1РО 14

Ф

Х

0Е

ГО ФО 69 Ю 100 120 1Ч0

6uzd

ВНИИПИ Заказ 495/51 Тираж 665 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 вьппения качества выходного напряжения путем обеспечения полной компенсации высших гармоник на выходе генератора, указанные генератор и устройство компенсации снабжены по одной дополни- тельной роторной обмотке, причем дополнительные роторные обмотки соедииены между собой последовательно,подключены свободными выводами к зажимам источника постоянного напряжения идентично основным роторным обмоткам

5 и одинаково расположены по другой оси относительно оси, по которой расположены основные роторные обмотки.