Способ генерирования компенсационного тока в питающую сеть

 

Использование: в системах энергоснабжения электротехнических и энергетических цепей с искажающими ток и напряжение нагрузками для повышения эффективности передачи и потребления электроэнергии. Технический результат заключается в полной компенсации неактивных составляющих мощности при несинусоидальном токе потребителя. Способ заключается в том, что измеряют мгновенные значения тока потребителя и мгновенные значения напряжения питающей сети, определяют их производные, активную мощность потребителя и действующее значение напряжения питающей сети. Затем вычисляют величины произведений индуктивности реактора на производную напряжения сети, предварительно умноженную на частное от деления активной мощности потребителя на квадрат действующего напряжения питающей сети, и на производную тока потребителя. Находят разность полученных величин, и к результату прибавляют мгновенное значение напряжения питающей сети. Определенное таким образом напряжение прикладывают к реактору, подключенному к питающей сети, чем достигается генерирование требуемого компенсационного тока в питающую сеть. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам компенсации неактивных составляющих мощности, и может быть использовано в системах энергоснабжения электротехнических и энергетических цепей с искажающими ток и напряжение нагрузками для повышения эффективности передачи и потребления электроэнергии.

Известен способ генерирования компенсационного тока, заключающийся в том, что измеряют уровень напряжения в узле питающей сети, сравнивают его с напряжением уставки и генерируют в питающую сеть ток компенсации таким образом, чтобы разность указанных напряжений стремилась к нулю (см., например, Статические компенсаторы для регулирования реактивной мощности / Под. ред. P.M. Матура. М.: Энергоатомиздат, 1987, с. 16-32).

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ, в котором измеряют мгновенные значения напряжения в узле питающей сети, и получают ток компенсации за счет регулирования амплитуды синусоидального напряжения источника присоединенного к узлу сети через небольшие реакторы (Джюджи Л., Пелли Б. Силовые полупроводниковые преобразователи частоты. М.: Энергоатомиздат, 1983, с. 361-369).

Недостатком данного способа является невозможность полной компенсации неактивных составляющих мощности при несинусоидальном токе потребителя, поскольку генерируемый компенсационный ток здесь гармонический.

Сущность изобретения заключается в том, что измеряют мгновенные значения тока потребителя и мгновенные значения напряжения питающей сети, определяют их производные, активную мощность потребителя и действующее значение напряжения питающей сети. Затем вычисляют величины произведений индуктивности реактора на производную напряжения питающей сети, предварительно умноженную на частное от деления активной мощности потребителя на квадрат действующего значения напряжения питающей сети, и на производную тока потребителя. Находят разность полученных величин и к результату прибавляют мгновенное значение напряжения питающей сети. Определенное таким образом напряжение прикладывают к реактору, подключенному к питающей сети, чем достигается генерирование требуемого компенсационного тока в питающую сеть.

На чертеже приведена эквивалентная схема, поясняющая принцип генерирования компенсационного тока в питающую сеть.

Эквивалентная схема содержит компенсационный источник напряжения 1, эквивалентный источник напряжения питающей сети 3 и реактор 2, включенный между ними.

Электромагнитные процессы в такой цепи описываются следующим дифференциальным уравнением где u_вых(t) - мгновенное значение напряжения компенсационного источника; L - индуктивность реактора; i_к(t) - мгновенное значение компенсационного тока; u_c(t) - мгновенное значение напряжения питающей сети.

Полная компенсация неактивных составляющих тока потребителя может быть осуществлена при условии i_k(t)=-i_П(t), (2) где i_П(t) - мгновенное значение пассивной составляющей тока потребителя.

Пассивная составляющая тока потребителя может быть вычислена (см. Демирчян К. С. Реактивная мощность на случай несинусоидальных функций. Ортомощность // Изв. РАН. Энергетика, 1992, 1, с. 15-38) по где i_н(t) - мгновенное значение тока потребителя; Р_н - активная мощность потребителя; U_д.с - действующее значение напряжения питающей сети.

Подставим (3), с учетом (2), в (1), тогда Полученное таким образом напряжение компенсационного источника, приложенное к реактору, подключенному к питающей сети, обеспечивает генерирование требуемого компенсационного тока в питающую сеть.

В предлагаемом способе достигается полная компенсация неактивных составляющих тока потребителя, что позволяет отказаться от фильтрующих устройств, подключаемых к узлу питающей сети, даже при несинусоидальном токе потребителя.

Способ может быть выполнен, например, за счет соответствующего регулирования тока возбуждения синхронной машины и, следовательно, величины ее индуцированной ЭДС. Учитывая, что для синхронной машины справедливо e_вых(t)=ki_вх(t),
где k - коэффициент передачи синхронной машины; е_вых(t) - ЭДС синхронной машины; i_вx(t) - ток в обмотке возбуждения.

Принимая во внимание (4), регулирование тока возбуждения в соответствии с

приведет к генерированию требуемого компенсационного тока. Отметим, что роль индуктивности реактора в этом случае исполняет индуктивность рассеяния синхронной машины.

Формула изобретения

Способ генерирования компенсационного тока в питающую сеть, соединенную с потребителем и через реактор - с компенсационным источником напряжения, заключающийся в том, что измеряют мгновенные значения тока потребителя и мгновенные значения напряжения питающей сети, и путем приложения напряжения компенсационного источника генерируют в питающую сеть ток компенсации, отличающийся тем, что значение напряжения компенсационного источника вычисляют по формуле

где u_вых(t) - мгновенное значение напряжения компенсационного источника;
L - индуктивность реактора;
i_н(t) - мгновенное значение тока потребителя;
u_c(t) - мгновенное значение напряжения питающей сети;
P_н - активная мощность потребителя;
U_д.с - действующее значение напряжения питающей сети.

РИСУНКИ

Рисунок 1