Устройство фильтрации гармоник сетевого напряжения


 


Владельцы патента RU 2538179:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук (RU)

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - уменьшение потерь энергии, обусловленных постоянным подключением к сети резонансных фильтров-подавителей, гармоники которых в данный момент отсутствуют. Устройство фильтрации гармоник сетевого напряжения содержит включенный в сеть последовательно с нагрузкой, датчик тока (резистор), измерительный трансформатор, напряжение на первичной обмотке которого создается датчиком тока, а вторичная обмотка подключена ко входу анализатора гармоник с числом выходов, равным числу гармоник, подлежащих подавлению, компараторы, устройство, задающее пороговый уровень (УЗПУ), коммутаторы фильтров, LC фильтры-подавители. Управляющие входы коммутаторов соединены с выходами компараторов уровней отдельных гармоник. 1 ил.

 

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано в устройствах обеспечения электроэнергией объектов промышленной и социально-бытовой сферы.

Известны используемые в практике такие устройства подавления гармоник, как:

- линейные дроссели; (Шишкин С. Статья «Защитные антирезонансные дроссели низковольтных конденсаторных батарей» опубликовано в журнале «Силовая электроника» №4 2007 г.)

- активные и пассивные фильтры. (М. Пронин журнал «Новости электротехники» №2 2006 г. Статья «Активные фильтры высших гармоник. Направления развития.»)

Недостатком этих устройств является их низкая чувствительность к гармоникам высшего порядка.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство подавления гармоник с использованием постоянно подключенных резонансных LC фильтров-подавителей («Централизованное снижение уровня высших гармоник в сети высокого напряжения с распределенными нелинейными нагрузками с помощью пассивных фильтров 1» Коверникова Л.И. журнал Электричество, 2010 г., №9 с.50-55). Недостаток этого устройства - потребление энергии фильтрами при отсутствии гармоник в сети.

Техническим результатом изобретения является уменьшение потерь энергии, обусловленных постоянным подключением к сети резонансных фильтров-подавителей, гармоники которых в данный момент отсутствуют.

Технический результат достигается тем, что устройство фильтрации гармоник сетевого напряжения содержит включенный в сеть последовательно с нагрузкой датчик тока (резистор), измерительный трансформатор, напряжение на первичной обмотке которого создается датчиком тока, а вторичная обмотка подключена ко входу анализатора гармоник, с числом выходов, равным числу гармоник, подлежащих подавлению, компараторы, устройство, задающее пороговый уровень (УЗПУ), коммутаторы фильтров, LC фильтры-подавители. Управляющие входы коммутаторов фильтров соединены с компараторами уровней отдельных гармоник.

На чертеже представлена структурная схема заявляемого устройства фильтрации сетевого напряжения.

Устройства фильтрации сетевого напряжения содержит включенный в сеть последовательно с нагрузкой датчик тока (резистор) 1, измерительный трансформатор 2, напряжение на первичной обмотке которого создается датчиком тока 1, анализатор гармоник 3 с числом выходов, равным числу гармоник, подлежащих подавлению, компараторы 4; 5, устройство, задающее пороговый уровень (УЗПУ) 6, коммутаторы фильтров 7; 8, LC фильтры-подавители 9; 10.

Устройство работает следующим образом. Напряжение датчика тока 1, содержащее гармоники, через измерительный трансформатор 2 поступают на вход анализатора гармоник 3. На выходе анализатора гармоник появляются сигналы, уровни которых пропорциональны уровням соответствующих гармоник в сети. Если один или несколько из этих сигналов превысят уровни Uпор., установленные пороговой схемой УЗПУ 6 на опорных входах компараторов 4; 5, выходные сигналы компараторов увеличатся и вызовут срабатывание коммутаторов 7; 8, которые подключат соответствующие из LC фильтров-подавителей 9; 10. Если же напряжение той или иной гармоники на соответствующем выходе анализатора 3 опустится ниже порогового уровня, сигнал на выходе соответствующего компаратора станет малым и фильтр-подавитель отключается.

Таким образом определенный резонансный фильтр-подавитель подключается к сети только в том случае, если соответствующая его резонансной частоте гармоника превысит заданный на компараторе этой гармоники пороговый уровень.

Устройство фильтрации гармоник сетевого напряжения, содержащее включенный в сеть последовательно с нагрузкой датчик тока (резистор), измерительный трансформатор, напряжение на первичной обмотке которого создается датчиком тока, а вторичная обмотка подключена ко входу анализатора гармоник, с числом выходов, равным числу гармоник, подлежащих подавлению, компараторы, устройство, задающее пороговый уровень (УЗПУ), коммутаторы фильтров, LC фильтры-подавители, отличающееся тем, управляющие входы коммутаторов соединены с выходами компараторов уровней отдельных гармоник.



 

Похожие патенты:

Использование: в области электротехники. Технический результат - обеспечение возможности прогнозирования распределения гармонических составляющих тока и напряжения по неразветвленным участкам шестипроводных линий электропередачи.

Изобретение относится к области электротехники, к устройствам подавления и компенсации высших гармоник в электрических сетях и может быть использовано в мощных регулируемых электроприводах переменного тока с двухзвенными преобразователями частоты, в которых входной диодный выпрямитель является нелинейной нагрузкой.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в высокочастотных энергосистемах. Техническим результатом является улучшение массогабаритных показателей, уменьшение затрат и расширение области применения.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к повышению качества тока в электропитающих сетях. .

Изобретение относится к электроэнергетике и к электротехнике и может быть использовано для повышения качества электрической энергии в энергетических или автономных системах электроснабжения при наличии как симметричной, так и несимметричной нагрузок.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для повышения эффективности передачи электрической энергии путем снижения высших гармоник тока в трехфазных четырехпроводных электрических сетях.

Изобретение относится к электротехнике. .

Использование: в области электротехники и электроэнергетики. Технический результат - снижение коэффициента несинусоидальности напряжения сети и уменьшение влияния высших гармоник тока при наличии переменной нелинейной нагрузки. Способ заключается в том, что при возникновении высших гармоник со стороны нелинейной нагрузки исследуемого предприятия на выходе понижающего трансформатора устанавливают емкостное сопротивление, параметры которого выбирают из условия снижения несинусоидальности напряжения на нагрузке. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при передаче электрической энергии потребителю с помощью неизолированной несимметричной линии электропередачи трехпроводного исполнения. Технический результат - согласование несимметричной трехфазной трехпроводной линии электропередачи с электрической нагрузкой на частотах различных гармоник - достигается в результате выполнения определенных условий, заключающихся в сопоставлении действительного и эталонного сопротивлений нагрузки, напряжений в конце линии или токов на частотах гармонических составляющих, поступающих в нагрузку. При этом реализация согласования на частоте одной гармоники приведет к изменению спектра гармонических составляющих токов и напряжений, а значит, согласование должно быть реализовано поэтапно, где поочередно будет происходить согласование на частоте каждой явно выраженной гармоники. Исходные данные о напряжениях и токах в линии могут быть получены через устройства сопряжения или датчики, выполненные в виде трансформаторов напряжения и тока или в виде делителей напряжения и шунтов переменного тока, анализаторов спектра и т.д. В результате обработки исходных данных в процессоре формируются управляющие сигналы для корректирующих органов, в качестве которых могут быть использованы устройства РПН силовых трансформаторов, регулировочные автотрансформаторы, автоматизированные технологические комплексы, накопители электроэнергии, источники активной мощности, такие как маломощные гидроэлектростанции или электростанции других типов, синхронные компенсаторы, фильтры высших гармонических составляющих токов и напряжений различных модификаций. 5 ил.

Изобретение относится к электроснабжению электрических железных дорог переменного тока, в частности к системе автоматизации устройств фильтрации высших гармоник тока и напряжения и компенсации реактивной мощности тяговой нагрузки (ФКУ). В ФКУ содержатся фильтры на 150 и 250 Гц, а также полосовой фильтр с резистором для фильтрации гармоник 350 Гц и выше. Технический результат - снижение потерь мощности в ФКУ. Для снижения потерь мощности в ФКУ предлагается ввести контактор для отключения резистора полосового фильтра при малых значениях напряжения высших гармоник. 1 ил.

Изобретение относится к системам распределения мощности на морских судах. Система распределения мощности содержит первую шину распределения, вторую шину распределения и мультиимпульсный выпрямитель, имеющий выводы, подключенные к первой шине распределения. Также система содержит генератор с множеством выходов, причем n фаз первого ас выхода имеют фазовый сдвиг относительно m фаз второго ас выхода. Первая часть n фаз первого ас выхода имеет фазовый сдвиг на заданный положительный угол относительно m фаз второго ас выхода, а вторая часть n фаз первого ас выхода имеет фазовый сдвиг на заданный отрицательный угол относительно m фаз второго ас выхода. Минимизируются гармонические искажения. 15 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может использоваться для синтеза частотных фильтров, обеспечивающих минимизацию искажений тока и напряжения в системах генерации, преобразования и распределения электрической энергии. Предлагаемый способ может применяться в синтезаторах фильтров, а также в регуляторах многочастотных адаптивных устройств фильтрации спектра, структура и параметры которых определяются в реальном масштабе времени на основании измерений. Техническим результатом изобретения является расширение спектров частот фильтрации синтезируемых частотных фильтров, повышение точности и вычислительной эффективности синтеза частотных фильтров, а также возможность использования способа при синтезе частотных фильтров с целью реализации адаптивных устройств фильтрации спектра. Технический результат достигается тем, что при соблюдении определенных условий задают путем измерений основную частоту, а также напряжение и реактивную мощность фильтра на основной частоте, задают путем измерений любое требуемое количество n частот пропускания фильтра (1≤n<∞), определяют (n-1) частот задерживания фильтра, определяют необходимую структуру фильтра, которая состоит из n колебательных контуров, первый из которых последовательный, а остальные (n-1) параллельные, затем вычисляют значение емкости последовательного колебательного контура, формируют матрицу синтезируемого фильтра, определяют индуктивности фильтра путем решения матрицы синтезируемого фильтра методом Гаусса-Жордана или другими численными методами, далее вычисляют емкости параллельных колебательных контуров фильтра, после чего производят вывод данных о структуре и параметрах элементов, а также о заданных и измеренных величинах, с целью физической реализации и мониторинга синтезируемых фильтров. При этом способ позволяет с высокой точностью и вычислительной эффективностью в реальном масштабе времени синтезировать частотные фильтры, которые обеспечат фильтрацию любых n частот спектров тока и напряжения в системах генерации, преобразования и распределения электрической энергии. 8 ил.

Изобретение относится к области электротехники. Трехфазный трансформаторный фильтр содержит два трехфазных трансформатора, первичные обмотки первого из которых включены в треугольник, а второго в звезду. Основные вторичные обмотки каждой фазы соединены согласно последовательно между собой, причем первые крайние выводы каждой фазы соединены между собой в нулевую точку, а вторые крайние выводы являются выводами для подключения однофазных и трехфазных нагрузок. Коэффициенты трансформации трансформаторов выбирают таким образом, чтобы напряжения на вторичных обмотках обеих трансформаторов были одинаковыми. Технический результат - подавление высших гармоник при нелинейном характере нагрузки. 1 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат - снижение коэффициентов искажения синусоидальности формы кривых тока и напряжения сети. В устройстве компенсации высших гармоник и коррекции несимметрии сети, содержащем инвертор, накопительный конденсатор, выходной сглаживающий пассивный фильтр и контроллер системы управления, контроллер снабжен датчиком тока фильтра, датчиком тока сети, датчиком напряжения, формирователем импульсов на основе релейных регуляторов с изменяемой шириной гистерезиса, фазовыми преобразователями тока и напряжения, блоком фазовой синхронизации, регулятором напряжения накопительного конденсатора. Контроллер системы управления снабжен блоком выявления составляющих токов обратной и нулевой последовательности и блоком фазовой коррекции несимметричных составляющих тока, при этом вход блока выявления составляющих токов обратной и нулевой последовательности соединен с выходом датчика тока сети, а выход блока выявления составляющих токов обратной и нулевой последовательности соединен с входом блока фазовой коррекции несимметричных составляющих тока, который также соединен с выходом блока фазовой синхронизации, при этом выход блока фазовой коррекции несимметричных составляющих тока соединен с входом формирователя импульсов. 1 ил.

Использование: в области электротехники. Техническим результатом является улучшение качества тока за счет повышения быстродействия процессов компенсации реактивной мощности в условиях переменных нагрузок и отказов отдельных элементов, уменьшения перегрузок реактивных элементов и элементов коммутации и повышение надежности функционирования. Согласно изобретению число реактивных элементов М в каждой из N батарей реактивных элементов увеличивают до значения M+K, где К - число резервных реактивных элементов, которое выбирается из условия обеспечения непрерывности технологического процесса потребителей энергии. Подключение каждого из реактивных элементов в каждой из N батарей реактивных элементов производят индивидуально в моменты равенства напряжения на соответствующих реактивных элементах при произвольном его значении и напряжения сети с учетом результатов постоянной выполняемой диагностики исправности каждого из реактивных элементов. При этом подключение каждой из N батарей реактивных элементов к сети осуществляют после момента завершения коммутации реактивных элементов в соответствующей из N батарей реактивных элементов. После этого формируется управляющая команда для уточнения настроек адаптивного компенсатора гармоник. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для уменьшения и сглаживания импульсного изменения тока в цепях с устройствами, питающимися от сети переменного тока, для предотвращения долговременной подачи избыточного напряжения в цепь нагрузки и для общего энергосбережения активной и реактивной энергии. Сущность изобретения: сетевой фильтр содержит включенные в разрывы каждого из линейных проводов катушку индуктивности с сердечником и токовую фильтрующую индуктивность с сердечником, снабженную не менее чем одной дополнительной обмоткой, включенные между линейными проводами конденсатор и не менее чем две фильтрокорректирующие цепи, вход каждой из которых подключен к выходу одной из дополнительных обмоток; включенные последовательно в линейный провод основную катушку фильтрации и создания противотока и не менее одной, например две, противотоковые индуктивности с сердечниками и управляющими обмотками, измерительное устройство, имеющее измерительную цепь, не менее одного, например два, электронных ключа, включенных между одним из линейных проводов и первыми выводами управляющих обмоток, вторые выводы которых подключены на один из линейных проводов, не менее одного, например два, электронных коммутатора, включенных параллельно противотоковым индуктивностям, при этом выходы измерительного устройства соединены с электронными ключами и коммутаторами, измерительная цепь подключена к выходу фильтра, а основная катушка создания противотока установлена не менее чем на один из сердечников катушки индуктивности. Устройство обеспечивает технический результат - позволяет существенно экономить потребляемую нагрузкой электроэнергию. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх