Корректор коэффициента мощности

Предлагаемое устройство относится к силовой преобразовательной технике и обеспечивает энергетически эффективный импульсный способ регулирования мощности, передаваемой в нагрузку. Технический результат - повышение надежности работы устройства, а также надежности тех импульсных преобразователей, что подключены к выходу корректора коэффициента мощности и выступают как вторая ступень преобразования энергии, обеспечивая гальваническое разделение источника энергии и нагрузки. Технический результат достигается за счёт введения первого и второго конденсаторов входного фильтра, второго управляемого ключевого элемента, второго вентильного элемента, второго конденсатора выходного фильтра, дополнения магнитного накопителя энергии второй обмоткой. Цепь в виде первого и второго конденсаторов входного фильтра, которые соединены последовательно, включена между выводами выходной цепи выпрямителя переменного сетевого напряжения, общая точка первого и второго конденсаторов входного фильтра соединена с выходной шиной устройства. Один вывод второй обмотки магнитного накопителя энергии соединен со вторым выводом выходной цепи выпрямителя переменного сетевого напряжения, другой вывод второй обмотки магнитного накопителя энергии связан с выходной шиной устройства через выходную цепь второго силового управляемого ключа, и, кроме того, этот вывод связан с выходной шиной устройства через цепь, которая содержит второй вентильный элемент и второй конденсатор выходного фильтра, соединенные последовательно. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и реализует энергетически эффективный импульсный способ регулирования мощности, передаваемой в нагрузку.

Большинство промышленных потребителей электрической энергии получают ее от трехфазной сети переменного тока. По отношению к потребителю источник энергии представляется в виде трех шин, которые обычно обозначают символами "A", "B", "C". Напряжения между этими шинами имеют синусоидальную форму с амплитудным значением 540 В (эффективное значение 380 B), причем синусоидальные функции сдвинуты между собой на угол 120 град.

В современных системах электропитания их силовая часть обычно выполняется в виде двух ступеней (каскадов).

Первая ступень - корректор коэффициента мощности (ККМ). В простейшем случае его входная цепь подключена к одной из пар шин (например, между шинами A и B). ККМ содержит выпрямитель и импульсный DC/DC-преобразователь, в котором входная и выходная цепи связаны непосредственно [1, стр.26, рис.1].

ККМ обеспечивает выполнение двух функций. Первая из них состоит в преобразовании переменного напряжения, значение которого имеет технологический разброс, в стабилизированное постоянное напряжение. Вторая функция - создание во входной цепи ККМ тока заданной формы. Обычно ставится задача, чтобы усредненные на коротких интервалах (длительностью 50-100 мкс) значения этого тока были бы пропорциональны усредненным на этих же интервалах значениям синусоидального питающего напряжения низкой частоты (обычно 50 Гц).

Постоянное напряжение, до которого заряжаются конденсаторы выходного фильтра ККМ, принципиально не может быть ниже амплитуды напряжения между шинами питания (A и B). С учетом технологического разброса питающего напряжения и с некоторым запасом постоянное напряжение, которое формируется на выходе ККМ, как минимум, должно быть более 600-700 B.

Вторая ступень системы электропитания преобразует постоянное напряжение, созданное с помощью ККМ, в совокупность напряжений, передаваемых потребителю. Вторая ступень представляется в виде одного или нескольких импульсных преобразователей с трансформаторной связью между источником энергии и потребителем. Помимо решения задачи гальванического разделения цепей нагрузки и источника энергии, вторая ступень обеспечивает поддержание с заданной точностью параметров качества электрической энергии в соответствии с требованиями ее потребителя.

Наиболее перспективно при построении импульсных преобразователей электрической энергии силовые управляемые ключи выполнять в виде полевых транзисторов. Отмеченный высокий уровень напряжения на выходе ККМ снижает надежность их работы (этот уровень близок к допустимому пределу для большинства типов этих приборов). Повышение надежности работы на основе уменьшения напряжения на силовых управляемых ключах является целью технического решения, предлагаемого в данной заявке.

Структурными признаками корректора коэффициента мощности, рассматриваемого в качестве прототипа [1, стр.26, рис.1], является то, что известное устройство содержит:

- выпрямитель переменного напряжения;

- импульсный DC/DC-преобразователь.

Импульсный DC/DC-преобразователь включает в себя:

- магнитный накопитель энергии;

- первый управляемый ключевой элемент;

- первый вентильный элемент;

- первый конденсатор выходного фильтра.

Известные признаки топологии предлагаемого устройства состоят в следующем:

- один вывод обмотки (первой) магнитного накопителя энергии соединен с первым выводом выходной цепи выпрямителя переменного сетевого напряжения;

- второй вывод обмотки (первой) магнитного накопителя энергии связан с выходной шиной устройства через выходную цепь первого ключевого элемента, и, кроме того, второй вывод обмотки связан с выходной шиной устройства через цепь, которая содержит первый вентильный элемент и первый конденсатор выходного фильтра, соединенные последовательно.

Присутствие в устройстве датчика выпрямленного тока принципиально необходимо для реализации функции формирования тока, потребляемого от сети переменного тока, подобного по форме сетевому напряжению. С этой целью сигнал с выхода датчика передают на один из входов контроллера. В соответствии с этим сигналом контроллер формирует управляющие импульсы.

Однако датчик тока, являясь необходимым элементом цепи управления, практически не сказывается на процессах в силовой цепи. Это обусловлено тем, что падение напряжения на датчике незначительно по отношению к остальным напряжениям в контуре, где датчик включен. По этой причине присутствие датчика в силовой цепи и его конкретное исполнение могут рассматриваться как несущественные признаки предлагаемого устройства. Такое же замечание относится к контроллеру, который формирует управляющие сигналы.

Сформулированная выше цель решается предлагаемым устройством, благодаря сочетанию в нем известных и отличительных признаков.

Отличительные структурные признаки предлагаемого устройства состоят в том, что в него дополнительно введены:

- первый и второй конденсаторы входного фильтра;

- второй управляемый ключевой элемент;

- второй вентильный элемент;

- второй конденсатор выходного фильтра;

- магнитный накопитель энергии дополнен второй обмоткой.

Отличительные признаки топологии предлагаемого устройства состоят в следующем:

- цепь в виде первого и второго конденсаторов входного фильтра, которые соединены последовательно, включена между выводами выходной цепи выпрямителя переменного сетевого напряжения, и общая точка первого и второго конденсаторов входного фильтра соединена с выходной шиной устройства;

- один вывод второй обмотки магнитного накопителя энергии соединен со вторым выводом выходной цепи выпрямителя переменного сетевого напряжения;

- другой вывод второй обмотки магнитного накопителя энергии связан с выходной шиной устройства через выходную цепь второго силового управляемого ключа, и, кроме того, этот вывод обмотки связан с выходной шиной устройства через цепь, которая содержит второй вентильный элемент и второй конденсатор выходного фильтра, соединенные последовательно;

- в цепи, которая содержит соединенные последовательно первую обмотку магнитного накопителя энергии, первый вентильный элемент, первый конденсатор выходного фильтра, второй конденсатор выходного фильтра, второй вентильный элемент и вторую обмотку магнитного накопителя энергии, указанные первая и вторая обмотки имеют одинаковые числа витков и включены согласно, и, кроме того, направления прямой проводимости первого и второго вентильных элементов выполнены одинаковыми.

Вариант предлагаемого устройства по п.2 представляет собой устройство по п.1, в котором к первому и второму конденсаторам выходного фильтра подключены входные цепи дополнительных DC/DC-преобразователей, имеющих трансформаторную связь между входными и выходными цепями, и выходные цепи дополнительных DC/DC-преобразователей объединены (соединены параллельно или последовательно).

Вариант предлагаемого устройства по п.3 представляет собой устройство по любому из пп.1 и 2, где:

- выпрямитель переменного сетевого напряжения выполнен по однофазной мостовой схеме;

- введены первый и второй конденсаторы дополнительного входного фильтра, соединенные последовательно друг с другом;

- цепь, образованная первым и вторым конденсаторами дополнительного входного фильтра, включена между выводами входной цепи выпрямителя переменного сетевого напряжения, причем средняя точка этой цепи, т.е. общая точка конденсаторов дополнительного входного фильтра, соединена с выходной шиной устройства.

Вариант предлагаемого устройства по п.4 представляет собой устройство по любому из пп.1 и 2, где выпрямитель выполнен в виде многофазной мостовой схемы, и входные цепи этого выпрямителя подключены к выводам всех фаз многофазного источника переменного напряжения, число которых равно "m", причем m≥3.

Вариант схемы корректора коэффициента мощности, который соответствует п.1 формулы изобретения, представлен на фиг.1.

В схеме на фиг.1 сеть переменного тока рассматривается как трехфазная (фазы А, В и С), и она представлена шинами питания 1, 2 и 3 соответственно.

Корректор коэффициента мощности содержит однофазный мостовой выпрямитель 4 и импульсный DC/DC-преобразователь 5.

Входная цепь однофазного мостового выпрямителя 4 подключена к шинам питания 1 и 2. Наименование шин питания, к которым подключена входная цепь выпрямителя, не является существенным для работы предлагаемого устройства, т.е. возможно подключение входной цепи к шинам питания 1 и 3 или 2 и 3.

Положительный вывод выходной цепи выпрямителя 4 соединен с шиной 6 (положительной), а отрицательный вывод выходной цепи выпрямителя 4 соединен с шиной 7 (отрицательной).

Между положительной и отрицательной шинами 6 и 7 включена цепь, образованная конденсаторами 8 и 9 входного фильтра DC/DC-преобразователя 5, соединенными последовательно. Средняя точка этой цепи, т.е. общая точка конденсаторов 6 и 7, непосредственно соединена с выходной шиной 10 устройства.

К положительной шине 6 подключен один вывод первой обмотки 11 магнитного накопителя энергии 12. Другой вывод обмотки 11 связан с выходной шиной 10 через выходную цепь первого силового управляемого ключа 13. Кроме того, другой вывод обмотки 11 связан с выходной шиной 10 через цепь, которая содержит первый вентильный элемент 14 и первый конденсатор 15 выходного фильтра, соединенные последовательно.

К отрицательной шине 7 подключен один вывод второй обмотки 16 магнитного накопителя энергии 12. Другой вывод второй обмотки 16 связан с выходной шиной 10 через выходную цепь второго силового управляемого ключа 17. Кроме того, другой вывод второй обмотки 16 связан с выходной шиной 8 через цепь, которая содержит второй вентильный элемент 18 и второй конденсатор 19 выходного фильтра, соединенные последовательно.

Контроллер 20, формирующий сигналы управления импульсным DC/DC-преобразователем 5, связан с входными цепями первого и второго силовых управляемых ключей 13 и 17, через первую и вторую цепи связи 21 и 22 соответственно.

Параллельно первому и второму конденсаторам 15 и 19 выходного фильтра DC/DC-преобразователя 5 включены нагрузки 23 и 24 соответственно.

Вариант схемы корректора коэффициента мощности, соответствующий п.2 формулы изобретения, представлен на фиг.2.

Вариант предлагаемого устройства по п.2, представленный на фиг.1, имеет все признаки устройства, изображенного на фиг.1. Устройство на фиг.2 отличается от устройства на фиг.1 тем, что нагрузки 23 и 24, подключенные параллельно первому и второму конденсаторам 15 и 19 выходного фильтра DC/DC-преобразователя 5, являются входными цепями дополнительных DC/DC-преобразователей. с трансформаторной связью между входом и выходом. При этом выходные цепи дополнительных DC/DC-преобразователей объединены (соединены параллельно, как на фиг.2, или последовательно).

Вариант предлагаемого устройства по п.3, имея все признаки устройства, изображенного на фиг.1 или на фиг.3, отличается от них тем, что введены первый и второй конденсаторы 25 и 26 дополнительного входного фильтра. Конденсаторы 25 и 26 соединены последовательно друг с другом. Цепь, образованная ими, включена между выводами входной цепи однофазного мостового выпрямителя переменного напряжения, причем средняя точка этой цепи, т.е. общая точка конденсаторов 25 и 26, соединена с выходной шиной 10 устройства.

Вариант предлагаемого устройства по п.4, представленный на фиг.4, имея все признаки устройства, изображенного на фиг.1 или на фиг.2, отличается от них тем, что выпрямитель 4 выполнен по "m"-фазной мостовой схеме (в данном случае m=3) и входы выпрямителя подключены ко всем шинам многофазной сети переменного тока (в данном случае - к трем шинам A, B и C).

Принцип действия предлагаемого устройства, схема которого представлена на фиг.1, обеспечивающий достижение поставленной цели, состоит в следующем.

Импульсами управления, формируемыми контроллером 20, силовые управляемые ключи 13 и 17 (далее термин "силовой управляемый ключ" заменяется термином "силовой транзистор" для сокращения текста) синхронно переводятся в состояние высокой или низкой проводимости. При этом частота коммутации силовых транзисторов 13 и 17 многократно выше, чем частота переменного напряжения питающей сети. Из-за этого без существенной погрешности можно считать, что на протяжении одного цикла работы импульсного DC/DC-преобразователя 5 напряжение, приложенное к входной цепи выпрямителя 4, практически неизменно. Оно равно мгновенному значению сетевого напряжения в момент начала данного цикла работы импульсного DC/DC-преобразователя 5.

Пусть, например, в момент отпирания силовых транзисторов 13 и 17 потенциал шины питания 1 (фаза A) выше, чем потенциал шины питания 2 (фаза B).

Отпирание силовых транзисторов 13 и 17 вызывает образование последовательной цепи. В ней находятся:

- шина питания 1;

- диод выпрямителя 4, подключенный анодом к шине питания 1;

- положительная шина 6;

- первая обмотка 11 магнитного накопителя энергии 12;

- выходная цепь силового транзистора 13;

- общая выходная шина 10 устройства;

- выходная цепь силового транзистора 17;

- вторая обмотка 16 магнитного накопителя энергии 12;

- отрицательная шина 7;

- диод выпрямителя 4, подключенный катодом к шине питания 2;

- шина питания 2.

В указанной последовательной цепи протекает ток. Его направление соответствует порядку перечисленных выше элементов этой цепи. Протекание тока по упомянутым диодам выпрямителя 4 означает, что между шинами 6 и 7 устанавливается разность потенциалов (плюс - на шине 6, минус - на шине 7), которая практически совпадает с разностью потенциалов между шинами питания 1 и 2 (с точностью до падения напряжений на диодах выпрямителя 4).

Поскольку силовые транзисторы 13 и 17 сигналами управления переведены в проводящее состояние, падения напряжения на их выходных цепях пренебрежимо малы в сравнении с разностью потенциалов между шинами 6 и 7. Поэтому эта разность потенциалов оказывается практически полностью приложенной к обмоткам 11 и 16 магнитного накопителя энергии 12, которые соединены последовательно и согласно.

Действие напряжения, приложенного к обмоткам 11 и 16, вызывает увеличение тока этих обмоток. Это означает, что на интервале проводимости силовых транзисторов 13 и 17 магнитный накопитель энергии 12 запасает энергию, которая поступает в него от питающей сети переменного тока через выпрямитель 4.

Из-за равенства чисел витков обмоток 11 и 16 магнитного накопителя энергии 12 напряжение, приложенное к этим обмоткам, делится между ними поровну. Поэтому потенциал общей выходной шины 10 равен половине разности потенциалов между шинами питания 1 и 2. Соответственно конденсаторы 8 и 9 входного фильтра импульсного DC/DC-преобразователя 5 в предлагаемом устройстве оказываются заряженными до одинакового напряжения.

Таким образом, в любом цикле работы импульсного DC/DC-преобразователя 5 мгновенные значения напряжения на конденсаторах 8 и 9 входного фильтра DC/DC-преобразователя 5 одинаковы и равны половине мгновенного значения разности потенциалов между шинами питания 1 и 2.

При одновременном переводе силовых транзисторов 13 и 17 в состояние низкой проводимости, что обеспечивается контроллером 20, ток по обмоткам 11 и 16 продолжает протекать в прежнем направлении, благодаря энергии, которая была ранее запасена в магнитном накопителе 12.

Цепь, по которой протекает ток обмоток 11 и 16 после запирания силовых транзисторов 13 и 17, изменяется по отношению к цепи, которая была на интервале проводящего состояния транзисторов. В цепи, по которой ток обмоток 11 и 16 протекает после запирания силовых транзисторов 13 и 17, находятся:

- шина питания 1;

- диод выпрямителя 4, подключенный анодом к шине питания 1;

- положительная шина 6;

- первая обмотка 11 магнитного накопителя энергии 12;

- первый вентильный элемент 14;

- первый конденсатор выходного фильтра 15;

- общая выходная шина 10;

- второй конденсатор выходного фильтра 19;

- второй вентильный элемент 18;

- вторая обмотка 16 магнитного накопителя энергии 12;

- отрицательная шина 7;

- диод выпрямителя 4, подключенный катодом к шине питания 2;

- шина питания 2.

Направление тока в цепи, которая образовалась после запирания силовых транзисторов 13 и 17, соответствует порядку перечисленных выше элементов этой цепи.

После запирания силовых транзисторов 13 и 17 оказывается, что одинаковы по модулю, но различны по знаку потенциалы шин 6 и 7 по отношению к общей выходной шине 10. Это обусловлено протеканием тока по упомянутым диодам выпрямителя 4, а также тем, что конденсаторы 8 и 9 на интервале проводимости силовых транзисторов 13 и 17 зарядились до одинакового напряжения.

Первая и вторая обмотки 11 и 16 магнитного накопителя энергии 12 связаны магнитно и имеют одинаковые числа витков. Поэтому положительная по знаку разность потенциалов между первым выводом конденсатора 15, подключенным через вентильный элемент 14 к обмотке 11, и положительной шиной 6 одинакова по модулю с отрицательной по знаку разностью потенциалов между первым выводом конденсатора 19, подключенным через вентильный элемент 18 к обмотке 16, и отрицательной шиной 7. Это означает, что по отношению к общей выходной шине 10 одинаковы по модулю и противоположны по знаку потенциалы первых выводов конденсаторов 15 и 19 выходного фильтра, с учетом того, что по отношению к общей выходной шине 10 потенциалы шин 6 и 7 устанавливаются одинаковыми по модулю, но различающимися по знаку.

Таким образом, в предлагаемом устройстве конденсаторы 15 и 19 выходного фильтра заряжены до одинаковой разности потенциалов. Поэтому выходное напряжение импульсного DC/DC-преобразователя 5, которое, как отмечалось, составляет величину порядка 700-800 В, распределяется поровну между конденсаторами 15 и 19 выходного фильтра, т.е. каждый из них заряжен до напряжения 350-400 B.

Как следует из описания импульсных процессов в схеме, приведенного выше, равенство напряжений на конденсаторах 8 и 9 входного фильтра DC/DC-преобразователя 5, а также равенство напряжений на конденсаторах 15 и 19 выходного фильтра обусловлено магнитной связью между первой и второй обмотками 11 и 16 магнитного накопителя энергии 12, которые имеют равные числа витков. Благодаря этому равны напряжения на обмотках 11 и 16 на обоих интервалах импульсного процесса в схеме, и равенство напряжений на конденсаторах 15 и 19 выходного фильтра принудительно устанавливается, даже если несимметричны нагрузки 23 и 24, подключенные параллельно конденсаторам 15 и 19 соответственно.

На интервале, когда силовой транзистор 13 находится в состоянии низкой проводимости, напряжение, которое приложено к его выходной цепи, выше напряжения, до которого заряжен конденсатор 15, на величину прямого падения напряжения на вентильном элементе 14. Таким образом, напряжение, приложенное к выходной цепи силового транзистора 13 в его запертом состоянии, практически равно 350-400 B.

Аналогично на интервале, когда силовой транзистор 17 находится в состоянии низкой проводимости, напряжение, которое приложено к его выходной цепи, выше напряжения, до которого заряжен конденсатор 19, на величину прямого падения напряжения на вентильном элементе 18. Таким образом, напряжение, приложенное к выходной цепи силового транзистора 17 в его запертом состоянии, также составляет величину порядка 350-400 B.

Если нагрузками 23 и 24 являются входные цепи дополнительных DC/DC-преобразователей, которые выполнены с трансформаторной связью между входом и выходом (см. устройство по п.2), то к их входным цепям приложено напряжение величиной порядка 350-400 B. Поэтому в дополнительных DC/DC-преобразователях можно использовать в качестве силовых ключей современные полевые транзисторы, имея при этом значительный запас по их допустимому напряжению.

Конденсаторы 8 и 9 входного фильтра DC/DC-преобразователя 5 снижают уровень высокочастотных импульсных помех, которые возникают при работе преобразователя и передаются в сеть переменного напряжения низкой частоты. Сигналы импульсных помех обусловлены, в частности, передачей импульсов тока во входные шины 6 и 7 DC/DC-преобразователя 5 через паразитные емкости обмоток 11 и 16. Импульсы тока возникают в моменты коммутации силовых транзисторов, когда напряжения между выводами их выходных цепей изменяются скачкообразно.

Подавление помех тем более существенно, чем выше емкость конденсаторов 6 и 7. Однако увеличение этой емкости вызывает удлинение интервалов, во время которых диоды выпрямителя 4 находятся в непроводящем состоянии. На этих интервалах DC/DC-преобразователь 5 фактически отключается от питающей сети переменного тока, из-за чего он не способен обеспечивать коррекцию формы тока, потребляемого от питающей сети.

Снижение уровня импульсных помех, передаваемых в питающую сеть, без увеличения при этом продолжительности интервалов, во время которых DC/DC-преобразователь 5 перестает выполнять функцию коррекции, достигается путем введения дополнительных фильтрующих конденсаторов 25 и 26, как показано на фиг.3.

Схема на фиг.4 путем соответствующего управления силовыми транзисторами 13 и 17 позволяет обеспечить постоянство тока, потребляемого от многофазной сети переменного тока на интервалах проводимости диодов мостового выпрямителя 4. При таком режиме работы практически отсутствует низкочастотная пульсация (на частоте, кратной частоте переменного напряжения питающей сети) тока, который передается в конденсаторы выходного фильтра. Тем самым можно существенно снизить емкость конденсаторов выходного фильтра.

Источник информации

1. Мелешин В.И., Овчинников Д.А. Управление транзисторными преобразователями электроэнергии. - Москва: Техносфера, 2011. - 516 с. ISBN 978-5-94836-260-1.

1. Корректор коэффициента мощности, содержащий выпрямитель переменного напряжения питающей сети и импульсный DC/DC-преобразователь, который включает в себя магнитный накопитель энергии, первый управляемый ключевой элемент, первый вентильный элемент и первый конденсатор выходного фильтра, причем один вывод обмотки (первой) магнитного накопителя энергии соединен с первым выводом выходной цепи выпрямителя переменного сетевого напряжения, а второй вывод обмотки (первой) магнитного накопителя энергии связан с выходной шиной устройства через выходную цепь первого ключевого элемента и, кроме того, второй вывод обмотки связан с выходной шиной устройства через цепь, которая содержит первый вентильный элемент и первый конденсатор выходного фильтра, соединенные последовательно, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы, в DC/DC-преобразователь дополнительно введены первый и второй конденсаторы входного фильтра, второй управляемый ключевой элемент, второй вентильный элемент, второй конденсатор выходного фильтра, а магнитный накопитель энергии дополнен второй обмоткой, цепь в виде первого и второго конденсаторов входного фильтра, которые соединены последовательно, включена между выводами выходной цепи выпрямителя переменного сетевого напряжения, и общая точка первого и второго конденсаторов входного фильтра соединена с выходной шиной устройства, один вывод второй обмотки магнитного накопителя энергии соединен со вторым выводом выходной цепи выпрямителя переменного сетевого напряжения, другой вывод второй обмотки магнитного накопителя энергии связан с выходной шиной устройства через выходную цепь второго силового управляемого ключа, и, кроме того, этот вывод обмотки связан с выходной шиной устройства через цепь, которая содержит второй вентильный элемент и второй конденсатор выходного фильтра, соединенные последовательно, причем в цепи, которая содержит соединенные последовательно первую обмотку магнитного накопителя энергии, первый вентильный элемент, первый конденсатор выходного фильтра, второй конденсатор выходного фильтра, второй вентильный элемент и вторую обмотку магнитного накопителя энергии, указанные первая и вторая обмотки имеют одинаковые числа витков и включены согласно, и, кроме того, направления прямой проводимости первого и второго вентильных элементов выполнены одинаковыми.

2. Корректор коэффициента мощности по п.1, отличающийся тем, что к первому и второму конденсаторам выходного фильтра подключены входные цепи дополнительных DC/DC-преобразователей, имеющих трансформаторную связь между входными и выходными цепями, и выходные цепи дополнительных DC/DC-преобразователей объединены (соединены параллельно или последовательно).

3. Корректор коэффициента мощности по любому из пп.1, 2, отличающийся тем, что входной выпрямитель выполнен в виде однофазной мостовой схемы, и в устройство введены первый и второй конденсаторы дополнительного входного фильтра, соединенные последовательно друг с другом, а цепь, образованная первым и вторым конденсаторами дополнительного входного фильтра, включена между выводами входной цепи однофазного мостового выпрямителя переменного напряжения, причем средняя точка этой цепи, т.е. общая точка конденсаторов дополнительного входного фильтра, соединена с выходной шиной устройства.

4. Корректор коэффициента мощности по любому из пп.1, 2, отличающийся тем, что выпрямитель выполнен в виде многофазной мостовой схемы, и входные цепи выпрямителя подключены к выводам всех фаз многофазного источника переменного напряжения, число которых равно "m", причем m≥3.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике, прежде всего, к способам и устройствам для компенсации или регулирования коэффициента мощности в преобразователях или инверторах и, в частности, касается способов компенсации реактивной мощности в питающих сетях промышленных предприятий или индивидуальных потребителей этой мощности с целью обеспечения требований энергосистемы к потреблению реактивной мощности. Заявляемый способ заключается в установлении в каждой линии питающей сети 1 вентильного моста 2, имеющего во входной цепи со стороны питающей сети по меньшей мере один конденсатор 3, и пропускании выходного тока вентильного моста 2 через нагрузку, обеспечивающую регулирование тока, протекающего через этот конденсатор 3.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в преобразователях, входящих в состав системы энергообеспечения электронной, электромеханической и осветительной аппаратуры.

Изобретение относится к области электротехники. В устройстве обеспечивается подстройка реактивной мощности путем переключения двух или более ветвей, каждая из которых снабжена выключателем для подключения к питающей сети и содержит выполняющие функции фильтрации и компенсации конденсаторные батареи, резисторы, реакторы.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах БП и обратных преобразователях Технический результат - повышение надежности и эффективности для пользователей и поставщиков.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение быстродействия и надежности.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления реактивной мощностью в системах питания таких устройств, как землеройные машины различного типа, используемые для добычи полезных ископаемых.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройстве и способе управления, используемых при шунтировании блоков питания. Технический результат - уменьшение пульсации выходного напряжения.

Изобретение относится к области электротехники и может использоваться в качестве управляемых систем регулирования, автоматической стабилизации напряжения и компенсации реактивной мощности в высоковольтных электрических сетях без ограничения класса напряжения.

Изобретение предназначено для повышения коэффициента мощности потребителей, в частности электроподвижного состава переменного тока с зонно-фазовым регулированием напряжения.

Изобретение относится к области электротехники и может найти применение на электрических подстанциях, требующих компенсации реактивной мощности и плавки гололеда на воздушных линиях электропередачи.

Использование: в области электротехники. Технический результат - устранение напряжения обратной последовательности в многофазной электрической сети (1) электропередачи с многофазным соединением (2). Фазовые токи регистрируются на соединении (2) и трансформируются посредством преобразования в составляющие тока системы прямой последовательности фаз, напряжения на фазах соединения (2) регистрируются, и посредством преобразования образуются составляющие напряжения системы обратной последовательности фаз, которые подводятся к регулятору напряжения. В регуляторе напряжения (17) образуются служащие для уменьшения тока системы обратной последовательности фаз составляющие тока системы обратной последовательности фаз, которые подводятся к входу (28) номинальных значений регулятора напряжения (9). Составляющие тока системы прямой последовательности фаз находятся на входе (8) фактических значений регулятора (9) напряжения, значения на выходе которого после обратного преобразования служат в качестве токов переключения для распределительных устройств на преобразователе тока. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в устройствах электропитания технологического оборудования, в частности нагревателей прецизионных электропечей. Технический результат - повышение точности регулирования. Технический результат достигается тем, что в известный регулятор реактивной мощности, содержащий подключенные параллельно сети энергоемкий регулируемый элемент дискретного действия, энергоемкий регулируемый элемент непрерывного действия, формирователь синхроимпульсов, аналого-цифровой преобразователь, подключенный входом к управляющему входу регулятора реактивной мощности, а выходом - к управляющим входам энергоемкого регулируемого элемента дискретного действия, а также компаратор, выход которого соединен с управляющим входом энергоемкого регулируемого элемента непрерывного действия, введены: цифроаналоговый преобразователь, соединенный входами с выходами аналого-цифрового преобразователя, генератор опорного напряжения, соединенный входом с выходом формирователя синхроимпульсов, устройство вычитания, суммирующий вход которого подключен к управляющему входу регулятора реактивной мощности, вычитающий вход - к выходу цифроаналогового преобразователя, а выход - к суммирующему входу компаратора, инвертирующий вход которого подключен к выходу генератора опорного напряжения. 1 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение стабильности работы генератора. Заявлен способ управления переключателем ответвлений под нагрузкой для цепи (1) силового возбуждения, которая содержит генератор (3), повышающий трансформатор (5), снабженный переключателем (7) ответвлений под нагрузкой и подключенный на одной стороне к выходу упомянутого генератора (3) и, на другой стороне, к шине (9) электропередачи, и систему (11) управления возбуждением, содержащую автоматический регулятор (AVRG) напряжения генератора и по меньшей мере один ограничитель (OELG, UELG) возбуждения. Согласно способу отслеживают условия возбуждения генератора активируют упомянутый по меньшей мере один ограничитель возбуждения, когда отслеживаемые условия возбуждения выходят за пределы заранее заданного диапазона, временно блокируют изменение ступени упомянутого переключателя ответвлений под нагрузкой, когда упомянутый ограничитель возбуждения активен. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано в сетях с компенсацией емкостных токов замыкания на землю с помощью настраиваемого дугогасящего реактора (ДГР), включенного в контур нулевой последовательности (КНП) сети, например в нейтраль питающего трансформатора. Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности настройки компенсации емкостных токов замыкания на землю. Способ заключается в том, что контролируют напряжение смещения нейтрали (НСН), формируют импульс возбуждения в КНП сети, выделяют свободную составляющую переходного процесса путем наложения сигналов НСН, зафиксированных до и после действия импульса возбуждения, определяют по выделенной свободной составляющей собственную частоту КНП сети и в случае ее расхождения с частотой напряжения сети формируют регулирующее воздействие на изменение индуктивности ДГР, при этом перед указанным наложением задерживают сигнал, зафиксированный до действия импульса возбуждения, на целое число полупериодов частоты напряжения сети. 4 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам, обеспечивающим энергосбережение путем централизованной компенсации реактивной мощности в условиях переменных нагрузок, и может быть использовано в высоковольтных электрических сетях напряжением от 3 кВ и выше. Технический результат заключается в улучшении энергосбережения в сетях с переменной нагрузкой. Для этого заявленное устройство содержит регулятор реактивной мощности, измеритель реактивной мощности, трансформатор напряжения, n батарей косинусных конденсаторов, каждая из которых включает m косинусных конденсаторов, первые выводы которых объединены и подключены к общей шине, n блоков контакторов, каждый из которых включает m контакторов, также введены n батарей подстроечных косинусных конденсаторов, каждая из которых включает k подстроечных косинусных конденсаторов, первые выводы которых объединены и подключены к общей шине, n блоков коммутаторов, каждый из которых включает k коммутаторов, контроллер, n анализаторов гармонического состава сигнала, при этом суммарную емкость CΣбп в каждой из n батарей подстроечных конденсаторов выбирают из соотношения CΣбп=Ск, где Ск - емкость единичного конденсатора в каждой из n батарей косинусных конденсаторов, где n, m, k>/=1. 1 ил.
Изобретение относится к области электротехники, а именно к повышению качества тока в электропитающих сетях за счет повышения коэффициента мощности. Способ включает в себя параллельное подключение компонентов сети между фазными проводами, симметрирование токов в фазах и межфазных токов, измерение значения напряжений на подключаемых и подключенных конденсаторах, сравнение мгновенных значений напряжений на подключаемых и подключенных конденсаторах, параллельное соединение их в момент их равенства. Это позволяет повысить коэффициент мощности, повысить надежность работы конденсаторов.

Использование: в области электроснабжения электрических железных дорог переменного тока. Технический результат - повышение точности регулирования мощности установки поперечной емкостной компенсации (КУ) и, следовательно, повышение надежности и экономичности электроснабжения тяговой сети. Согласно способу используют расчетный блок, подключенный ко вторичной обмотке трансформатора напряжения, к блок-контакту выключателя КУ и к приемному полукомплекту телемеханики поста секционирования. Расчетный блок определяет потери напряжения при включении (отключении) КУ и сравнивает с потерями напряжения, при которых будут потери мощности наименьшие. В зависимости от полученных текущих потерь напряжения КУ включается или отключается. 1 ил.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - обеспечение напряжения у потребителей на допустимом уровне, компенсация реактивной мощности непосредственно у ее потребителя и упрощение расчетов мест размещения конденсаторных устройств. Способ включает определение значений длин магистральной линии, двухфазных и трехфазных ответвлений от магистрали; измерение в узлах, соответствующих полученным значениям, напряжения и коэффициента мощности, при этом значение длины магистральной линии LM определяют согласно определенной формуле. Далее в узле, соответствующем полученному значению LM, замеряют суммарные потери напряжения относительно трансформаторной подстанции (ТП) и коэффициент реактивной мощности, если они не удовлетворяют предельно допустимым значениям, в узле устанавливают конденсаторную установку (КУ); а если действительные суммарные потери напряжения и коэффициент реактивной мощности в данном узле удовлетворяют предельно допустимым значениям, а потери напряжения и коэффициент реактивной мощности у бытовых потребителей не отвечают предельно допустимым значениям, определяют значение длины двухфазных и трехфазных ответвлений от магистрали L2-3. Далее замеряют суммарные потери напряжения относительно ТП и коэффициент реактивной мощности в узле, соответствующем полученному значению, если измеренные значения не удовлетворяют предельно допустимым, в данном узле устанавливается КУ; далее замеряют значения уровня напряжения и коэффициента реактивной мощности у бытовых потребителей в линии, если измеренные значения не отвечают предельно допустимым, КУ устанавливают в самой удаленной от ТП отпайке от магистральной линии. 4 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к линиям электроснабжения для транспортных средств. Способ регулирования заключается в том, что фильтрокомпенсирующую установку (ФКУ) включают или отключают в зависимости от значения измеряемого фактического коэффициента реактивной мощности t g ϕ факт в часы больших суточных нагрузок электрической сети и отключают ФКУ в часы малых нагрузок при генерируемой реактивной мощности: t g ϕ г .факт = 0 . Блок расчета полного коэффициента гармоник напряжения K U (n) на шинах 110 (220) кВ и блок расчета коэффициента реактивной мощности нагрузки t g ϕ и генерируемой реактивной мощности t g ϕ г рассчитывают K U (n) от и t g ϕ от при включенной ФКУ в часы больших нагрузок в предположении отключенного положения ФКУ. При условиях K U (n) от ≤ K U (n) доп и t g ϕ от ≤ t g ϕ доп , где K U (n) доп и t g ϕ доп - допустимые значения, ФКУ отключается. При отключенной ФКУ в часы малых нагрузок измеряют фактическое значение K U (n) факт и рассчитывают t g ϕ г .вкл в предположении включенного состояния ФКУ. При условиях K U (n) факт ≥ K U (n) доп и t g ϕ г .вкл = 0 , ФКУ включается. Технический результат изобретения заключается в эффективной компенсации реактивной мощности и снижении уровня гармоник тока и напряжения. 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроподвижном составе переменного тока с зонно-фазным регулированием напряжения. Технический результат заключается в повышении коэффициента мощности за счет улучшения синусоидальности формы первичного тока электровоза. Устройство для компенсации реактивной мощности содержит трансформатор напряжения, нагрузку в виде выпрямительно-инверторного преобразователя электровоза с подключенным к нему тяговым двигателем, источник реактивной мощности с последовательно соединенными конденсатором и индуктивностью, датчиком тока компенсатора и инвертором, блок вычисления заданного тока, элемент сравнения, блок управления источником реактивной мощности. Блок вычисления заданного тока содержит устройство фазовой автоподстройки, блоки вычисления основной, третьей и пятой гармоник тока, сумматор, первый и второй умножители, в котором выход устройства фазовой автоподстройки непосредственно соединен с вторым входом блока вычисления основной гармоники тока, и, соответственно, через первый и второй умножители - с вторыми входами блока вычисления третьей гармоники тока и блока вычисления пятой гармоники тока, выходы которых подключены к соответствующими входами сумматора. Первичная обмотка трансформатора напряжения связана с сетью, вторичная обмотка которого через датчик тока соединена с параллельно включенными нагрузкой и источником реактивной мощности, датчик напряжения подключен параллельно вторичной обмотке трансформатора напряжения, выход которого связан с входом устройством фазовой автоподстройки. Выход сумматора соединен с первым входом элемента сравнения, выход источника реактивной мощности соединен с его вторым входом, а выход элемента сравнения через блок управления подключен к третьему входу источника реактивной мощности. 1 ил.

Предлагаемое устройство относится к силовой преобразовательной технике и обеспечивает энергетически эффективный импульсный способ регулирования мощности, передаваемой в нагрузку. Технический результат - повышение надежности работы устройства, а также надежности тех импульсных преобразователей, что подключены к выходу корректора коэффициента мощности и выступают как вторая ступень преобразования энергии, обеспечивая гальваническое разделение источника энергии и нагрузки. Технический результат достигается за счёт введения первого и второго конденсаторов входного фильтра, второго управляемого ключевого элемента, второго вентильного элемента, второго конденсатора выходного фильтра, дополнения магнитного накопителя энергии второй обмоткой. Цепь в виде первого и второго конденсаторов входного фильтра, которые соединены последовательно, включена между выводами выходной цепи выпрямителя переменного сетевого напряжения, общая точка первого и второго конденсаторов входного фильтра соединена с выходной шиной устройства. Один вывод второй обмотки магнитного накопителя энергии соединен со вторым выводом выходной цепи выпрямителя переменного сетевого напряжения, другой вывод второй обмотки магнитного накопителя энергии связан с выходной шиной устройства через выходную цепь второго силового управляемого ключа, и, кроме того, этот вывод связан с выходной шиной устройства через цепь, которая содержит второй вентильный элемент и второй конденсатор выходного фильтра, соединенные последовательно. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Наверх