Регулятор реактивной мощности

Авторы патента:

H02J3/18 - устройства для регулирования, устранения или компенсации реактивной мощности в сетях (для регулирования напряжения H02J 3/12; использование катушек Петерсена H02H 9/08)

Владельцы патента RU 2543509:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева" (RU)

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.

Предполагаемое изобретение относится к электротехнике и может найти применение в устройствах электропитания технологического оборудования, в частности нагревателей прецизионных электропечей.

Известен регулятор реактивной мощности, содержащий подключенные параллельно сети энергоемкий регулируемый элемент дискретного действия, формирователь синхроимпульсов и схему управления, включающую реверсивный счетчик и трехпозиционный орган сравнения [Авторское свидетельство СССР №1624599, кл. H02J 3/18, 1991 г.].

Недостатком такого регулятора является низкая точность, обусловленная дискретностью регулирования.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному устройству является регулятор реактивной мощности, содержащий подключенные параллельно сети энергоемкий регулируемый элемент дискретного действия, энергоемкий регулируемый элемент непрерывного действия и 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 [Авторское свидетельство СССР №1501213, кл. H02J 3/18, 1989 г].

Недостатком такого регулятора реактивной мощности является также низкая точность, обусловленная дискретностью регулирования.

Техническим результатом предполагаемого изобретения является 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.

Схема предложенного регулятора переменного напряжения приведена на чертеже.

Регулятор реактивной мощности (фиг.) содержит подключенные параллельно сети энергоемкий регулируемый элемент дискретного действия 1 (ЭДД), энергоемкий регулируемый элемент непрерывного действия 2 (ЭНД) и формирователь синхроимпульсов (ФСИ) 3, а также аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 5, подключенный входом к управляющему входу х регулятора реактивной мощности, а выходом - к управляющим входам энергоемкого регулируемого элемента дискретного действия 2, а также компаратор (К) 6, цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) 7, генератор опорного напряжения (ГОН) 4 и устройство вычитания (УВ) 8.

Компаратор 6 осуществляет функцию преобразования

$r = {\begin{matrix} 1 & п р и & h \geq g \\ 0 & п р и & h < g \end{matrix}$ .

Выход его соединен с управляющим входом r энергоемкого регулируемого элемента непрерывного действия 2. Цифроаналоговый преобразователь 7 соединен входами с выходами аналого-цифрового преобразователя 5. Генератор опорного напряжения (ГОН) 4 соединен входом с выходом формирователя синхроимпульсов 3. Устройство вычитания (УВ) 8 подключено суммирующим входом к управляющему входу х регулятора реактивной мощности, а вычитающим входом - к выходу цифроаналогового преобразователя 7. Его выход соединен с суммирующим входом компаратора 6, инвертирующий вход которого подключен к выходу генератора опорного напряжения 4.

Энергоемкий регулируемый элемент дискретного действия 1 может быть выполнен на основе компактных компенсаторов реактивной мощности КРМ-К-0,4-20-2-10У3, регулируемый элемент непрерывного действия 2 может быть реализован на основе статического тиристорного компенсатора СТК-6/5,0. Генератор опорного напряжения 4 может быть реализован на микросхеме ICL8038. Функцию компаратора 6 выполняет микросхема КР554СА3. Формирователь синхроимпульсов 3 также может быть реализован на микросхеме КР554СА3. Для аналогово-цифрового преобразования может быть использована микросхема К572ПВ1, а для реализации ЦАП 7 - микросхема К572ПА1.

Работа регулятора реактивной мощности происходит следующим образом.

Аналого-цифровой преобразователь 5 управляющего напряжения х формирует цифровой код Х=[x₁,х₂,…,x_n].

Формирователь 3 преобразует напряжение сети e(t) в последовательность импульсов z(t), соответствующих моментам перехода им нулевого уровня.

Генератор опорного напряжения 4, синхронизируемый этой последовательностью, формирует пилообразное убывающее напряжение

$g (t) = Δ x {1 - 2 \frac{t}{T}}$ ,

где Т - период сети, Δх - уровень напряжения, соответствующий единице младшего разряда аналого-цифрового преобразователя.

Цифроаналоговый преобразователь 7 осуществляет обратное преобразование

$x_{D} = Δ x \sum_{k = 1}^{n} 2^{k - 1} x_{k}$ .

Устройство вычитания (8) формирует разностный сигнал

h=x-x_D,

который компаратором 6 сравнивается с напряжением g(f) генератора 4. В результате на выходе компаратора формируется последовательность импульсов r(f), длительность τ которых зависит от уровня разностного сигнала

$τ (h) = \frac{T h}{2 Δ x}$ .

Из этой зависимости следует, что с увеличением разностного сигнала в диапазоне h∈[0,Δх] длительность возрастает, изменяясь в диапазоне τ∈[0,Т/2].

Величина реактивной мощности q в нагрузке определяется суммой двух компонентов:

q=q_D+q_C,

где q_D и q_C - соответственно мощности дискретного и непрерывного регулируемых элементов.

Мощность дискретного регулируемого элемента определяется минимальным дискретным уровнем ее приращения Δq и двоичным управляющим кодом Х

$q_{D} = Δ q \sum_{k = 1}^{n} 2^{k - 1} x_{k}$ .

Мощность непрерывного регулируемого элемента определяется длительностью интервала τ его включенного состояния

$q_{C} = Δ q \frac{2 τ}{T}$

Выражение для реактивной мощности регулятора имеет вид

q=Δq(DX+χ),

где D=(2^n-1…2¹2⁰) - двоичный код управления дискретным регулируемым элементом, χ=2τ/T - относительная длительность интервала включения регулируемым элементом непрерывного действия.

Таким образом, в отличие от известного устройства, погрешность которого не может меньше дискретного уровня изменения мощности, предложенный регулятор реактивной мощности обеспечивает непрерывное регулирование, что обеспечивает достижение поставленной цели.

Регулятор реактивной мощности, содержащий подключенные параллельно сети энергоемкий регулируемый элемент дискретного действия, энергоемкий регулируемый элемент непрерывного действия и 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, отличающийся тем, что в него введены цифро-аналоговый 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 цифро-аналогового преобразователя, а выход - к суммирующему входу компаратора, инвертирующий вход которого подключен к выходу генератора опорного напряжения.

Использование: в области электротехники. Технический результат - устранение напряжения обратной последовательности в многофазной электрической сети (1) электропередачи с многофазным соединением (2).

Корректор коэффициента мощности // 2542749

Предлагаемое устройство относится к силовой преобразовательной технике и обеспечивает энергетически эффективный импульсный способ регулирования мощности, передаваемой в нагрузку.

Способ компенсации реактивной мощности в питающей сети переменного тока // 2526036

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.

Способ и система управления безмостовым корректором коэффициента мощности с помощью цифрового сигнального процессора // 2525837

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

Фильтро-компенсирующее устройство высоковольтной передачи энергии постояннным током // 2521428

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.

Способ и устройство управления выходным сигналом, подлежащим достаке в нагрузку, и система бесперебойного питания // 2521086

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.

Многоуровневый преобразователь в качестве компенсатора реактивной мощности с симметрированием активной мощности // 2519815

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

Системы, устройства и способы для управления реактивной мощностью // 2519636

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.

Устройство управления и способ управления, используемые при шунтировании блоков питания // 2518093

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.

Статический компенсатор реактивной мощности // 2510556

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.

Способ управления переключателем ответвлений под нагрузкой для цепи силового возбуждения, соответствующий блок и цепь силового возбуждения, содержащая такой блок // 2550154

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.

Способ настройки компенсации емкостных токов замыкания на землю // 2559809

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.

Устройство централизованной компенсации реактивной мощности в n-фазной высоковольтной сети // 2561192

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.

Способ энергосбережения // 2561822

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.

Способ регулирования мощности установки поперечной емкостной компенсации в тяговой сети // 2562830

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.

Способ размещения конденсаторных устройств в сельских распределительных сетях 0,4 кв // 2563250

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.

Способ регулирования мощности фильтрокомпенсирующей установки системы тягового электроснабжения железных дорог // 2567996

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.

Устройство для компенсации реактивной мощности // 2570655

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.

Способ компенсации потери напряжения в питающей электрической сети // 2572807

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение точности компенсации потери напряжения. Согласно способу сигналы с датчиков тока 3 и 5 и напряжения 4 поступают на входы контроллеров 7 и 9. Контроллер 7 выполняет следующие функции: аналого-цифровое преобразование сигналов тока и напряжения; непрерывное вычисление действующих значений активной Iа и реактивной Iрн составляющих тока нагрузки и напряжения U путем усреднения за период питающей сети. Контроллер 9 выполняет следующие функции: аналого-цифровое преобразование сигналов тока и напряжения, непрерывное вычисление и запоминание действующих значений активной Iан и реактивной Iрн составляющих тока нагрузки и напряжения U путем усреднения за период питающей сети; вычисление значений активного r и реактивного x сопротивлений питающей электрической сети 1. Данные о действующих значениях активной Iан и реактивной Iрн составляющих тока нагрузки и напряжения U и значениях активного r и реактивного x сопротивления питающей электрической сети по шине данных 10 поступают в контроллер 8, который производит вычисление требуемого значения реактивного тока питающей сети и формирование сигнала задания для компенсирующего устройства в соответствии с уравнением Iк=Iр+Iрн. 3 ил.

Преобразователь с конфигурацией треугольника // 2578171

Изобретение относится к области электротехники, в том числе к преобразователю (10) для трехфазного напряжения с тремя электрически включенными в треугольник последовательными соединениями (R1, R2, R3), каждое из которых содержит по меньшей мере два последовательно включенных переключающих модуля (SM), и управляющим устройством (30), соединенным с переключающими модулями (SM), которое может управлять переключающими модулями (SM) таким образом, что в последовательных соединениях (R1, R2, R3) протекают токи ветвей с основной частотой трехфазного напряжения и с по меньшей мере одной дополнительной гармоникой тока, причем дополнительная гармоника тока рассчитана таким образом, что она протекает в последовательных соединениях (R1, R2, R3) преобразователя (10) по контуру и остается в преобразователе. Технический результат - уменьшение размаха пульсаций энергии в преобразовательных ветвях. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 8 ил.