Устройство для компенсации реактивной мощности

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для автоматического регулирования реактивной мощности в электрических системах. Цель изобретения - снижение энергопотребления в цепях управления тиристорных ключей за счет сокращения длительности управляющих импульсов тиристоров, осуществляющих коммутацию тиристоров после максимального заряда конденсаторных батарей. Для этого в устройство введено шесть формирователей управляющих импульсов 8.1-8.6, первый управляющий импульс которых имеет длительность 120° и который сформирован после прихода первого синхроимпульса с коммутаторов 2,1-2,3. Задним фронтом синхроимпульса происходит переключение Т-триггера 12 в единичное состояние. При этом запрещается прохождение синхроимпульса через элемент 3И 13 и разрешено прохождение синхроимпульса через элемент 2И 10. Последовательное включение дифференцирующей цепи 14 и одновибратора 15 формирует короткие управляющие импульсы, поступающие на первый вход логического элемента 2И 11, второй вход которого подключен к генератору импульсов 7. Управляющие импульсы через выходной усилитель 16 поступают на управляющий электрод тиристоров. 4 ил.

СООЗ СОВЕТСКИХ соцИАлиСтичесних

РЕСПУБЛИК (51) 5 G 05 F 1/70

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4464600/24-07 (22) 22.07.88 (46) 15.10.90. Бюл. ¹ 38 (?1) Высшее техническое учебное заведение "Севмашвтуз" (72) F..Â, Власов, С.Н, Едемский, В.А. Матигоров, А.В. Никитин и А.И. Черевко (53) 621.316.925(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР, ¹ 1099314, кл. G 05 F t/70, 1983, Авторское свидетельство СССР № 1025001, кл. Н 02 J 3/18, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ (57) Изобретение относится к электротехнике н может быть использовано для автоматического регулирования реактивной мощности в электрических . системах. Цель изобретения — снижение энергопотребления в цепях управления тиристорных ключей за счет сокращения длительности управляющих импульсов тиристоров, осуществляющих

„„Я0„, 1599848 А1

2 коммутацию тиристоров после максимального заряда конденсаторных батарей.

Для этого в устройство введено шесть формирователей управляющих импульсов

8.1-8.6, первый управляющий импульс которых имеет длительность 120 эл, град. сформированный после прихода первого синхроимпульса с коммутаторов 2,1-2.3.

Задним фронтом синхроимпульса происходит переключение Т-триггера 12 в единичное состояние. При этом запрещается прохождение синхроимпульса через элемент 3 и 13 и разрешено прохождение синхроиьч-ульса через элемент

2И 10. Посладовательное включение дифференцирующей цепи 14 и одновибратора 15 формирует короткие управляюгде импульсы, поступающие на первый g вход логического элемента 2И 11, второй вход которого подключен к генера- С тору 7 импульсов. Управляющие импульсы чер з выходной усилитель 16 поступают на управляющий электрод тиристоров. 4 чл.

159984

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам автоматического. регулирования реактивной мощности в электрических систе° мах с помощью конденсаторных батарей.

Целью изобретения является снижение энергопотребления в цепях управления тиристорных ключей за счет сокращения длительности управляющих 10 импульсов на управляющих электродах тиристоров после их первого включения при каждой коммутации конденсаторной батареи..

На фиг..1 представлена функциональ- 15 ная схема устройства управления дис,кретным компенсатором реактивной мощ. ности; на фиг. 2 - силовая часть устройства; на фиг. 3 и 4 вЂ, временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит трехфазный синхронизирующий трансформатор 1, три компаратора 2.1-2.3, шесть логических элементов 2И 3.1-3.6, три нуль-органа 4. !-4.3, три D-триггера

5.1-5.3, блок 6 команд коммутации конденсаторных батарей, генератор 7 импульсов, шесть каналов 8.1"8.6 формирования управляющих импульсов, каждый из которых содержит три логических элемента 2И 9-11,, Т-триггер 12, 30 логический элемент ЗИ 13, дифференцирующую цепь 14, одновибратор 15, выходной усилитель 16.

Силовая часть устройства (фиг.2) состоит из трех конденсаторных батарей 17.1-17.3, включенных в треугольник. В каждую ветвь последовательно с конденсаторной батареей включен тиристорный ключ, состоящий из двух встречно-параллельных тиристоров, причем конденсаторная батарея 17.1 подключена через тиристоры 18.1 и

18.2 к линейному напряжению Бщ, конденсаторная батарея 17.2 через ти- ристоры 18.3 и 18.4 подключена к

45 линейному напряжению Уьс, а конденсаторная батарея 17.3 через тиристоры 18.5-18.6 — к линейному напряжению Усд.

Устройство работает следующим об- 50 разом.

Выходные напряжения Ug, Ug, Uc с вторичных обмоток трехфазного синхронизирующего трансформатора t, подключенного к питающей сети, подают- 55 ся соответственно на входы компараторов 2.1-2,3, на прямых выходах которых формируются синхроимпульсы дли8 4

t тельностью 180 эл.град., соответствующие отрицательным полуволнам фазных напряжений Ug,,У, 0, а на инверсных выходах компараторов - синхроимпульсы длительностью 180 эл.град., соответствующие положительным полуволнам фазных напряжений U U, Uy.

C прямого выхода компаратора 2.1 синхроимпульсы поступают на первые входы логических элементов 2И 3.1 и 3,4, с прямого выхода компаратора 2.2 синхроимпульсы поступают на вторые входы логических элементов 2И 3.3 и 3.6, а с прямого выхода компаратора 2.3— на вторые входы логических элементов 2И 3.2 и 3.5. С инверсного выхода компаратора 2.1 синхроимпульсы поступают на первые входы логических элементов 2И 3.2 и 3.3, с инверсного выхода компаратора 2.2 — на второй вход логического элемента 2И 3.4 и на первый вход логического элемента

2И 3.5, а с инверсного выхода компаратора 2.3 — на второй вход логического элемента 2И 3.1 и на первый вход логического элемента 2И 3.6.

При такой организации связей компараторов 2.1-2.3 и логических элементов 2И 3.1-3.6 на выходе последних будут сформированы импульсы длительностью 120 эл.град,(фиг. 3), причем передние фронты выходных импульсов логических элементов 2И 3.1 и 3.2 будут совпадать соответственно с началом положительной и отрицательной полуволн фазного напряжения, что со;. ответствует точке максимума отрицательной и положительной полуволн линейного напряжения Ugg, передние фронты выходных импульсов логических элементов 2И 3.3 и 3.4 будут совпадать соответственно с началом положительной и отрицательной полуволн фазного напряжения Ug, что соответствует точке максимума отрицательной и положительной полуволн линейного напряжения Ugq а передние фронты выходных импульсов логических элементов 2И

3.5 и 3.6 будут совпадать соответстьанно с началом положительной и отрицательной полуволн фазного напря; жения Up„ что соответствует точке максимума отрицательной и положительной полуволн линейного напряжения U .

Синхроимпульсы с выхода логического элемента 2И 3.1 поступает на первый вход канала формирования управляющих импульсов 8..1, а синхроимпульсы с

5 159984 выходов логических элементов 2И 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6 — на первые входы каналов формирования управляющих импульсов 8.2, 8.3, 8.4, 8.5, 8.6, 5

Фазные напряжения UA, Uq, Uc. с вторичных обмоток трехфазного,синхронизирующего трансформатора 1 поступают соответственно на входы нуль-органов

4.2, 4,3, 4.1, на выходах которых формируются импульсы с периодом следования 180 эл.град. (фиг. 3). Начала импульсов с выхода нуль-органов

4.1 совпадают с началами импульсов с выходов логических элементов 2И

3.1 и 3.2, начала импульсов на выходе" нуль-органа 4.2 совпадают с началами импульсов на выходах логических элементов 2И 3.3 и 3.4, а начала импульсов на выходе нуль-органа 4.3 совпадают с началами импульсов на выходе логических элементов 2И 3.5 и 3.6.

С выхода нуль-органа 4.1 импульсы .поступают на вход D-триггера 5.1, с 25 выхода нуль-органа 4,2 — на вход

D-триггера 5.2, а с выхода нуль-органа 4.3 - на вход D-триггера 5,3.

D-входы D-триггеров 5. 1-5.3 соединены с выходом блока команд коммутации конденсаторных батарей 6, на выходе которого формируется сигнал ло гической "1" на включение секции конденсаторных батарей 17,1-17.3 при превышении уровнем реактивной мощности заданного значения, при котором должна быть включена данная секция конденсаторных батарей, При значении реактивной мощности ниже этого уровня на выходе блока команд ком- 40 мутации конденсаторных батарей 6 присутствует сигнал логического "0", который поступает Hà D-входы D-триггеров 5.1-5.3. При этом на выходах

D-триггеров 5.1-5,3 присутствует сиг11 II

45 нал логического 0 . Сигнал логического "0" с выхода D-триггера 5.1 поступает на R-вход- сброса Т-триггера

12, поддерживая тем самым Т-триггер

12 в нулевом состоянии, и на третий вход логического элемента ЗИ 13, закрывая его. Сигнал логического "0" с прямого выхода Т-триггера 12, поступая на второй вход логического элемента 2И 10, закрывает era. В этом

55 состоянии управляющие импульсы на выходах каналов формирования управляющих импульсов 8,1 и 8.2 отсутствуют. Аналогично сигналы логического

"0" с выходов D-триггеров 5.2 и 5,3 запрещают прохождение управляющих импульсов на выходы каналов формирования управляющих импульсов 8.3-8.6.

Процесс включения конденсаторных батарей состоит из двух этапов, На первом этапе формируются длинные (длительностью 120 эл.град.) управЛяющие импульсы, включающие тиристоры, на втором этапе после достижения максимального заряда на конденсаторных батареях происходит сокращение длительности управляющих импульсов, поступающих на управляющие электроды тиристоров, и фиксирование включенного состояния тиристоров осуществляется короткими импульсами, Включение конденсаторных батарей осуществляется следующим образом.

В момент времени to (фиг. 4) с выхода блока 6 команд коммутации конденсаторных батарей поступает сигнал логической "1" на включение конденсаторных батарей 17.1-17,3, который поступает на D-входы D-триггеров

5.1 5.3, На выходах Э-триггеров

5.1-5.3 присутствует сигнал логического "0" до прихода на их синхронизирующие входы импульсов синхронизации с соответствующих нуль-органов

4.1-4,3. В момент времени, соответствующий максимальному значению отрицательной полуволны линейного напряжения UJJp, импульс с выхода нуль-органа 4.1 переводит D-триггер S. 1 в единичное состояние; в момент времени tg, соответствующий максимальному значению пол"жительной. полуволны линейного напряжения Ucg, импульс с выхода нуль-органа 4.3 переводит Р-триггер 5.3 в единичное состояние; в момент времени t соответствующий максимальному значению отрицательной полуволны линейного напряжения Пас, импульс с выхода нуль-органа 4.2 переводит D-триггер

5,2 в единичное состояние. Сигнал логической 1" с выхода Р-триггера

5.1 поступает ча второй вход канала формирования управляющих импульсов

8.1, что соответствует подаче сигнала логической "1" на R-вход сброса

Т-триггера 12 н ва третий вход логического элемента ЗИ 13. Сигнал с выхода D-триггера 5.1 поступает также на второй вход канала формирования управляющих импульсов 8.2 и вносит из: енения, аналогичные изменениям в

1599848 канале формирования 8.1 управляющих импульсов .

Сигнал логической "1" с вьмодов

D-триггеров 5.2 и 5,3 поступают соответственно на вторые входы каналов формирования управляющих импульсов

8.3 и 8.4, 8.5 и 8.6, произведя аналогичные изменения.

На первом этапе коммутации синхро- 1О импульс с выхода логического элемента 2И 3. 1 подается на первый вход логического элемента 2И 9, на второй вход которого поступает сигнал логи- ческой "1" с инверсного выхода

Х-.триггера 12, находящегося в нулевом состоянии, сигнал с выхода логического элемента 2И 3.1 поступает также на первый вход логического элемента 2И 10, на втором входе которого присутствует сигнал логического

"0" с прямого выхода Т-триггера 12, и на первый вход логического элемента ЗИ 13, на втором входе которого присутствует сигнал логической "1" 25 с инверсного выхода Т-триггера 12.

На третьем входе логического элемен та ЗИ 13 присутствует сигнал логической "1" с выхода D-триггера 5,1. Синхроимпульс с выхода логического элемента 2И 3. 1 проходит через открытый логический элемент ЗИ 13 и поступает на первый вход логического элемента

2И 11, к второму входу которого присоединен выход генератора 7 импульсов. На выходе логического элемента

2И 11 формируется высокочастотная последовательность импульсов длительностью, равной длительности синхроимпульса, поступившего на первый вход этого логического элемента.

С выхода логического элемента 2И 11 управляющий импульс через выходной усилитель 16 поступает на управляющий электрод тиристора 18.1, при этом коммутация конденсаторной батареи 17.1 происходит в момент естественного перехода линейного напряжения Upq через нуль или в момент равенства остаточного напряжения на . конденсаторной батарее 17.1 и линейного напряжения Upg, в результате чего исключаются броски тока и напряжения при коммутации. Аналогично формируются управляющие сигналы для управления тиристорами 18.2-18.6 соответственно в каналах формирования управляющих импульсов 8.2-8.6. Первый синхроимпульс с выхода логического элемента 2И 3.1, приведший к появлению на управляющем электроде тиристора.18.1 сигнала управления, проходя через открытый логический элемент

2И 9 и поступая на С-вход Т-триггера 12, переводит его в единйчное состояние. Срабатывание Т-триггера

12 происходит по заднему фронту импульса, поступающего на С-вход. Переключение Т-триггера 12 приводит к переводу канала формирования управляющих импульсов 8.1 в режим формирования коротких управляющих импульсов. Начинается второй этап коммутации. Логическая "1" с прямого выхода

Т-триггера 12 разрешает прохождение синхроимпульсов через логический элемент 2И 10, поступая на его второй вход, а сигнал логического "0" с инверсного выхода T-триггера 12 запрещает прохождение синхроимпульсов через логические элементы ЗИ 13 и 2И 9.

Синхроимпульсы с выхода логического элемента 2И 3.1 поступают на первый вход логического элемента 2И 10 на втором входе которого присутствует сигнал логической "1" с прямого выхода Т-триггера 12. С выхода логического элемента 2И 10 синхроимпульсы поступают на вход дифференцирующей цепи 14, на выходе которой формируется импульс, поступающий на вход одновибратора 15, На выходе одновибратора 15 формируются короткие управляющие .импульсы, поступающие на вход логического элемента 2И 11, на второй вход которого подключен генератор 7 импульсов. На выходе логического элемента 2И 11 появляется короткий частотно-заполненный импульс, длительность которого равна длительности импульса одновибратора. Управляющий сигнал с выхода логического элемента 2И 11 поступает через выходной усилитель 16 на управляющий электрод тиристора 18.1 ° Аналогично формируются сигналы управления для тиристоров 18.2-18.6 соответственно в каналах формирования управляющих .мпульсов 8,2-8.6 °

Таким образом, в каждом канале при включении конденсаторных батарей формируется последовательность управляющих.импульсов, состояшая из пео- . вого импульса длительностью 120 эл.град., осуществляющего первое включение конденсаторных батарей при любом остаточном напряжении на них, и последующих

9 1 5998 коротких импульсов, осуществляющих коммутацию тиристоров после максимального заряда конденсаторных батарей.

Формула изобретения

Устройство для компенсации реактивной мощности, содержащее секцию конденсаторных батарей, конденсатары каждой из которых соединены в треугольник и подключены в узел нагрузки посредством последовательно соединенных с ними встречно-параллельных тиристоров, трехфазный синхронизирующий трансформатор, подключенный к выводам для подключения Й трехфазной питающей сети, три компаратора, три нуль-органа, блок коммутации конденсаторных батарей, три D-триггера, 20 шесть логических элементов 2И, генератор импульсов, о т л и ч а ю щ ее с,я тем, что, с целью уменьшения энергопотребления в цепях управления тиристорных ключей за счет сокраще- 25 ния длительности управляющих импуль сов на управляющих электродах тиристоров после их первого включения при каждой коммутации конденсаторной батареи, в устройство дополнительно Зо введены шесть каналов формирования управляющих импульсов, каждый из которых содержит Т-триггер, три логических элементов 2И, логический элемент ЗИ, дифференцирующую цепь, одновибратор, выходной усилитель, к вторичным обмоткам синхронизирующего трансформатора подключены компараторы и нуль-органы, причем входы компараторов и нуль-органов подключены

40 к выводам для подключения к соответствующим фазам сети, прямой выход первого компаратора подключен к первым входам лервого и второго логических элементов 2И, а его инверсный .выход — к первым входам третьего и четвертого логических элементов 2И, прямой выход второго компаратора подключен к вторым входам четвертого пятого логических элементов 2И, а его инверсный выход — к второму вхоу второго логического элемента 2И и к первому входу шестого логичесКого элемента 2И, прямой вьход третьего компаратора соединен с вторыми входами третьего и шестого логических

55 элементов 2И, а его инверсный выход — с вторым входом первого логического элемента 2И и с первым входом

10 пятого логического элемента 2И1 выходы нуль-органов соединены соответственно со счетными входами D-триггеров, выход блока коммутации конден саторных батарей соединен с D-входами D-триггеров, выход первого логического элемента 2И подключен к первому входу первого канала формирования управляющих импульсов, а выходы второго, третьего, четвертого, пятого и шестого логических элементов 2И подключены соответственно к первым входам второго, третьего, четвертого, пятого и шестого каналов формирования управляющих импульсов, при этом первый вход каждого канала формирования управляющих импульсов соединен с первым входом седьмого логического элемента 2И, с первым входом логического элемента ЗИ и с первым входом восьмого логического элемента 2И, выход седьмого логического элемента 2И соединен с С-входом Т-триггера, прямой выход которого соединен с вторым входом восьмого логического элемента

2И, а инверсный выход — с вторым входом седьмого логического элемента 2И и вторым входом логического элемента ЗИ, выход первого D-триггера подключен к второму входу первого и второго каналов формирования управляющих импульсов, выход второго L-триггера соединен с вторыми входами третьего и четвертого каналов формирования управляющих импульсов, выход третьего D-триггера соединен с вторыми входами пятого и шестого каналов формирования управляющих импульсов, второй вход каждого канала формирования управляющих импульсов соединен с

R-входом Т-триггера и с третьим входом логического элемента ЗИ, выход восьмого логического элемента 2И соединен с входом дифференцирующей цепи, выход которой подключен к входу одновибратора, выход одновибратора подключен к выходу логического элемента ЗИ и к первому входу девятого логического элемента 2И, второй вход которого соединен с генератором импульсов через третий вход каждого канала формирователя управляюыих импульсов, выход девятого логического элемента 2И соединен с входом усилителя импульсов, выходы которых являются выходами формирователя управляющих импульсов и соединены с управляющими электродами соответствуюгц х тирис11

1599848

12 торов, при этом выходы первого и второго формирователей управляющих импульсов подключены соответственно к управляющим электродам первого и второго тиристоров., включенных встречнопараллельно между собой и последовательно с конденсаторной батареей к зажимам для подключения между фазами

А и В, выходы третьего и четвертого каналов формирования управляющих импульсов подключены к управляющим ( электродам встречно-параллельно включенных третьего и четвертого тиристо.— ров к зажимам для подключения между фазами В и С, выходы пятого и шестого формирователей управляющих импульсов подключены к управляющим электродам пятого и шестого тиристоров, включенных встречно-параллельно к зажимам для подключения между фазами С и А.

1599848

Выг.

Аи7.

Ааз в4иу

1599848 с

8w8

ЯмЯ

Составитель В. Клещенко

Редактор А, Маковская Техред М,Ходаннч Корректор М. Максимишинец

Заказ 3143 Тираж 655 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101