Способ управления компенсатором реактивной мощности

 

Сущность изобретения: в компенсаторе, содержащем параллельно включенные индуктивный элемент, встречно-параллельные тиристоры, конденсаторную батарею и выключатели компенсатора и конденсаторной батареи, разряд конденсаторной батареи осуществляют через встречно-параллельно соединенные тиристоры, управляемые импульсы синхронизации следующими с частотой L - C контура, образованного индуктивностью и емкостью компенсатора и обеспечивающими быстрый разряд полным током конденсаторной батареи в течение нескольких десятков периодов колебаний при различных значениях L и C контура, что составляет несколько секунд. 2 ил.

Изобретение относится к электронике, в частности к электроснабжению, и может быть использовано в статических компенсаторах реактивной мощности для линий электропередач.

Известен способ управления компенсатором реактивной мощности, при котором разряд конденсаторной батареи компенсатора осуществляют через разрядные резисторы, подсоединенные параллельно конденсаторам конденсаторной батареи.

Недостатками известного способа являются низкая надежность из-за большого количества резисторов, а также потери мощности в резисторах и большое время разряда конденсаторной батареи, т. е. большое время восстановления для повторного включения конденсаторной батареи.

Известен способ управления компенсатором реактивной мощности, обеспечивающий быстрый разряд конденсаторной батареи, при котором в функции параметров сети поддерживают угол управления вентилями, включая их с частотой сети; перед коммутацией снижают ток через выключатель компенсатора до минимального значения путем воздействия на угол управления тиристорами; отключают выключатель компенсатора; с момента отключения выключателя компенсатора для разряда конденсаторной батареи включают тиристоры с собственной частотой компенсатора, определяемой параметрами L и С компенсатора; измеряют уровень напряжения на конденсаторной батарее; сравнивают его с минимальным заданным значением; при их равенстве отключают выключатель конденсаторной батареи; восстанавливают прежнюю частоту выключения тиристоров с требуемым углом управления и включают выключатель компен- сатора.

Однако известный способ имеет недостаточную надежность управления компенсатором реактивной мощности из-за ненадежности управления тиристорами при разряде конденсаторной батареи в случае изменения параметров L и С компенсатора, что приводит к необходимости их контроля и выработке управляющего воздействия изменяющего частоту синхронизации импульсов управления тиристорами в зависимости от изменения параметров компенсатора. Кроме того, необходимость измерения величины напряжения на конденсаторной батарее и сравнения измеренной величины с заданной для определения момента окончания разряда конденсаторной батареи также снижает надежность управления компенсатором.

Целью изобретения является повышение надежности управления компенсатором за счет формирования при разряде конденсаторной батареи соответствующих импульсов синхронизации, обеспечивающих включение встречно-параллельно соединенных тиристоров при изменении величины индуктивности или емкости компенсатора.

Это достигается тем, что после отключения выключателя компенсатора вырабатывают пусковой синхроимпульс и подают его на встречно-параллельно соединенные тиристоры, из появившейся полуволны тока по моменту ее окончания выделяют токовый синхроимпульс и подают его на встречно-параллельные тиристоры и т. д. до снижения уровня сигнала на выходе датчика параметра, пропорционального величине тока компенсатора до минимального уровня, соответствующего току удержания тиристоров, поэтому каждая последующая полуволна тока запускается предыдущей полуволной тока, т. е. момент появления каждой следующей полуволны тока определяется моментом окончания предыдущей полуволны тока, что обеспечивает требуемую синхронизацию импульсов управления тиристорами при изменении собственной частоты компенсатора, т. е. при изменении параметров L, С компенсатора, поэтому нет необходимости в их контроле и выработке управляющего воздействия, изменяющего частоту импульсов управления тиристорами при изменении параметров компенсатора, что повышает надежность управления компенсатором.

Кроме того, использование токового сигнала, позволяет кроме получения требуемой синхронизации импульсов управления тиристорами, обеспечить быстрый разряд полным током конденсаторной батареи до минимально возможного уровня, определяемого током удержания тиристоров и исключает необходимость измерения напряжения конденсаторной батареи, что также повышает надежность управления конденсатором.

На фиг. 1 приведен один из примеров использования способа, который поясняет устройство; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство состоит из подсоединенного к сети через выключатель 1 компенсатора 2, состоящего из соединенных последовательно индуктивного элемента 3 и встречно-параллельно соединенных тиристоров 4 и подсоединенной к ним параллельно через выключатель 5 конденсаторной батареи 6, регулятора 7, подсоединенного к сети через датчик 8 параметра сети, например напряжения, датчика тока 9, включенного в цепь индуктивного элемента 3, двух компараторов 10 и 11, выходы которых подсоединены соответственно через дифференцирующие элементы 12 и 13 к 1-му и 2-му входам элемента ИЛ 14, 3-й вход которого подсоединен через дифференцирующий элемент 15 и блок 16 контакта выключателя 1 к источнику напряжения Е, 4-й вход которого подсоединен через блок 17 контактов выключателя 1 к выходу регулятора 7, входы компараторов 10 и 11 подсоединены через блок 18 контактов выключателя 1 к выходу датчика 9 тока, выход элемента ИЛИ 14 соединен с входом усилителя-формирователя 19 импульсов, выход которого соединен с управляющими электродами встречно-параллельно соединенных тиристоров 4 непосредственно либо через узел 20 гальванической развязки, например трансформатор.

Работа устройства заключается в следующем.

В режиме регулирования параметра сети, например напряжения, выключатель 1 и выключатель 5 включены. При включенном выключателе 1 в его блоках 16, 18 контакты разомкнуты, в блоке 17 контакты замкнуты и ток через индуктивный элемент 3 определяется импульсами синхронизации, появляющимися на выходе регулятора 7 по сигналам датчика 8 напряжения. Ток через конденсаторную батарею 6 определяется величиной ее емкости и напряжением сети, период которого составляет Тс. Перед отключением конденсаторной батареи 6 ток через индуктивный элемент устанавливают по сигналу регулятора 7 равным току конденсаторной батареи. Ток через выключатель 1 в этом случае равен нулю. В момент времени t_o производят отключение выключателя 1. Через время, соответствующее времени задержки t_з, в момент времени t₁ размыкаются в блоке 17 контакты 17 1 и замыкаются контакты в блоках 16 и 18 выключателя 1. При замыкании в блок 16 контактов на выходе дифференцирующего элемента 15 появляется пусковой синхроимпульс U 15, проходящий через элемент ИЛ 14 (U 14), и после усиления в усилителе-формирователе 19 импульсов (U 19) поступает на управляющие электроды встреч- но-параллельно соединенных тиристоров, обеспечивая их включение от напряжения U_кб конденсаторов батареи 6. Появляется 1-я положительная полуволна тока i, которая с выхода датчика 9 поступает через замкнутые контакты блоки 18 на вход компараторов 10 и 11, вызывая переключение компаратора 10. В момент окончания положительной полуволны тока перепад уровней напряжений на выходе компаратора 10 дифференцируется дифференцирующим элементом 12 и появившийся токовый синхроимпульс U 12 подается через элемент ИЛИ 14 (U 14) на усилитель-формирователь импульсов 19 (U 19) и далее через узел гальванической развязки 20 на управляющие электроды тиристоров 40 обеспечивая их включение и появление отрицательного полуволны тока, вызывающей переключение компаратора 11. В момент окончания отрицательной полуволны тока перепад уровней напряжений на выходе компаратора 11 дифференцируется дифференцирующим элементов 13 и появившийся токовый синхроимпульс U 13 подается через элемент ИЛИ 14 (U 14) на усилитель-формирователь импульсов 19 (U 19) и далее через узел 20 гальванической развязки на управляющие электроды тиристоров 4, обеспечивая их включение и появление положительной полуволны тока, вызывающей переключение компаратора 10 и т. д. Далее процессы идут аналогично до тех пор, пока напряжение U_кб на конденсаторной батарее 6 не снизится до минимального уровня U_{кб min}, т. е. до напряжения, при котором ток I_min через тиристоры 4 достигает тока удержания I_уд и тиристоры не включаются (момент времени t₂). После этого восстанавливают прежнюю частоту включения тиристоров с требуемым углом управления и включают выключатель компенсатора.

Колебательный процесс разряда конденсаторной батареи 6 на индуктивный элемент 3 через встречно-параллельно соединенные тиристоры 4, идущий с частотой fк = , определяемой параметрами L, С компенсатора, обеспечивается токовыми синхроимпульсами U 14, формируемыми по моментами окончания полуволн тока. Поэтому частота формирования импульсов управления тиристорами при разряде конденсаторной батареи всегда равна собственной частоте f_к контура образованного конденсаторной батареей 6 и индуктивным элементом 3 независимо от изменения параметров контура (величины емкости конденсаторной батареи 6 и величины индуктивности индуктивного элемента 3), что делает ненужным применением датчиков контроля частоты f_к контура, применение генератора с перестраиваемой частотой и системы управления, регулирующей частоту следования синхроимпульсов генератора и их фазовое положение относительно напряжения на тиристорах, что повышает надежность управления компенсатором.

Формирование токовых синхроимпульсов из полуволн тока позволяет также обеспечить максимально возможное включение тиристоров при минимальном напряжении на конденсаторной батарее, т. к. обеспечить полный разряд конденсаторной батареи без непосредственного измерения напряжения на конденсаторной батарее, что также повышает надежность управления компенсаторов.

Формула изобретения

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ КОМПЕНСАТОРОМ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ, подключенным к сети через выключатель и содержащим параллельно включенные регулируемые встречно параллельно соединенными тиристорами индуктивный элемент и через выключатель конденсаторную батарею, при котором в функции параметров сети поддерживают угол управления тиристорами, включая их с частотой сети переменного тока, и производят коммутацию выключателей так, что перед коммутацией снижают ток через выключатель компенсатора до минимального путем воздействия на угол управления тиристорами, отключают выключатель компенсатора и после его отключения включают тиристоры с собственной частотой конденсатора, а отключение выключателя конденсаторной батареи производят после снижения уровня сигнала параметра до минимального уровня, после чего восстанавливают прежнюю частоту включения тиристоров с требуемым углом управления и включают выключатель компенсатора и выключатель конденсаторной батареи, отличающийся тем, что после отключения выключателя компенсатора формируют пусковой синхроимпульс и подают его на встречно параллельно соединенные тиристоры, по окончании каждой полуволны тока разряда конденсаторной батареи формируют импульсы синхронизации и подают их на упомянутые тиристоры до снижения уровня сигнала параметра, пропорционального величине тока компенсатора, до минимального уровня, соответствующего току удержания тиристоров.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2