Устройство для плавного регулирования реактивной мощности в электрических сетях

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (iil 605289

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 19.12.73 (21) 1977502/07 с присоединением заявки № 1977503/07 (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.04.78. Бюллетень № 16 (45) Дата опубликования описания 16.05.78 (51) М. Кл. Н 02J 3/18 тосуларствеииый комитет

Совета езинистров CCSP по аелам изобретений и открытий (53) УДК 621.316.722.1 (088.8) (72) Авторы изобретения

Ю. К. Розанов и H. А. Угренинов (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЛАВНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для регулирования реактивной мощности в электрических сетях.

Известны устройства регулирования реактивной мощности в электрических сетях с использованием статического компенсатора и управляемых вентилей, в которых регулирование реактивной мощности осуществляется путем изменения длительности подключения конденсатора к напряжению сети с помощью изменения момента запирания управляемых вентилей.

В этом случае запирание управляемых вентилей осуществляется путем увеличения напряжения на конденсаторе выше напряжения сети в момент регулирования за счет подзаряда конденсатора импульсами тока. Однако при регулировании реактивной мощности по этому принципу появляется методическая погрешность регулирования, обусловленная тем, что величина напряжения на отключенном от сети конденсаторе оказывается больше величины напряжения на нем в момент регулирования, соответствующий началу формирования импульса тока. Наличие этой разницы в уровнях напряжения на конденсаторе является принципиально необходимым, поскольку выключение управляемого вентиля осуществляется здесь за счет приложения к нему отрицательной (запирающей) разницы напряжений сети и на конденсаторе.

Величина дополнительного повышения напряжения на конденсаторе при номинальном напряжении сети промышленной частоты

380В должна иметь вполне определенную конечную величину, измеряемую десятками вольт, чтобы обеспечить необходимое время сохранения на выключаемом управляемом

10 вентиле отрицательного запирающего напряжения, величина которого постепенно уменьшается за счет возрастания напряжения сети.

Разницу в уровнях напряжения на конденсаторе в момент регулирования и после его от15 ключения от сети, определяемую величиной и длительностью импульса тока, можно считать величиной постоянной. При этом величина погрешности регулирования, равная отношению разницы указанных уровней напряжения

20 на конденсаторе к напряженшо на конденсаторе в момент регулирования, является величиной постоянной. Она возрастает прп уменьшении величины напряжения на конденсаторе в момент регулирования в режимах работы с

;5 малыми интервалами проводимости упраьлягмых вентилей. Прп регулировании реактивной мощности в сети с пониженным значением номинального напряжения величина разппцы в уровнях напряжения на конденсаторе

30 соответственно уменьшается, однако это

605289

9) и общая для двух плеч индуктивность 12.

Конденсатор 8 (9) служит для накопления энергии в контуре в отрицательный (положительный) полупериод. Заряд конденсатора 8 (9) происходит до амплитудного значения напряжения сети в отрицательный (положительный) пол период через неуправляемый вентиль 10 (11). Вспомогательный управляемый вентиль 6 (7) обеспечивает подключение отрицательного напря>кения — конденсатора 8 (9) к управляемому вентилю 2 (3).

Работает устройство следующим образом.

Пусть в установившемся режиме работы в момент 1 = 0 открыт управляемый вентиль 2.

Управляемый вентиль 3 при этом закрыт. Через открытый управляемый вентиль 2 конденсатор-источник реактивной мощности 1 заряжается положительной полуволной напряжения сети, и напря>кение на нем повторяет напряжение сети. В момент tI на управляемый вентиль 2 подается из блока формирования силовых запираюших импульсов 4 импульс

U,,, в результате чего вентиль 2 запирается, а конденсатор 1 отключается от сети. После момента 1т напряжение сети продолжает изменяться по синусоидальному закону, а напряжение на конденсаторе 1 сохраняет то значение, которое оно достигло к моменту запирания вентиля 2, практически равному моменту tI. В момент t> на правляющий электрод управляемого вентиля 3 из блока управления 5 подается импульс управления U,ç длительностью (t — tq) . Но в момент t вентиль 3 не открывается. посколькч приложенная к нему разница напряжения сети и на конденсаторе отрицательна. В момент t> напряжение сети становится равным напряжению на конденсаторе 1, и под воздействием импульса управления U, вентиль 3 открывается. С этого момента начинается разряд конденсатора 1 на сеть, который продолжается до момента t<, после чего конденсатор 1 заряжается напряжением сети обратной полярности через продолжающийся оставаться открытым вентиль 3. В момент t5 из блока формирования силовых запирающих импульсов напряжения 4 на вентиль 3 подается импульс U»„, под действием которого вентиль 3 закрывается, конденсатор 1 повторно отключается от сети, и на нем сохраняется то значение напряжения отрицательной полярности, до которого он зарядился к моменту t>.

В момент 4 из блока управления 5 на управляющий электрод управляемого вентиля 2 подается импульс напряжения U, длительностью (t — т6), но вентиль 2 продолжает оставаться закрытым до тех пор, пока напряжение сети не достигнет уровня напряжения на конденсаторе 1. В момент t7 равенства напряжения сети и на конденсаторе 1 вентиль 2 открывается, и конденсатор начинает разряжаться на сеть, а затем после момента 4 перезаряжается положительной полуволной напряжения.

Как следует из изложенного, уровень напря>кения на отключенном от сети конденсатор".

60 бт> в данном устройстве практн тескп равен величште напряжения сети г, момент регулирования (fI или t5), что нсклточает прн регулировании реактивной мощности метолпческуто погрешность. В соответствнтт с опттсанной работой блок-схемы тстроттства протекатот н рабочие процессы в блоке формирования силовых заппратощи i импульсов напряжения 4 устройства. представленного на фпг. 3.

От момента f, = 0 до момента 1 вспомогательньте управляемые вентили 6 и 7 закрыты.

Конденсатор 9 заряжается положтттельной полуволной напряжения через неуправляемый вентттль 11, который остается открытым до момента 1.. После этого напряжение сети начинает убывать п вентиль 11 закрывается отрицательной рязнтщей напряжений сети и на конденсаторе 9. После момента f на конденсаторе 9 сохраняется амплитудное значение напряжения сети. На конченсяторе 8 до Момента тт продолжает сохраняться агап,чттт лное значение напряжения сети отрицательной полярности, \o которого он был заряжен в предшествующий полупернод. В момент f, на управляющий электрол вспомогательного управляемого вентиля 6 нз блока управченття 5 поступает управляющий ттмп .лт с (на временных диаграммах не показан), и вентттль 6 открывается. Отрттцятельное напря>кептте на конденсаторе 8 через открытый вептилт 6 и индуктивность 12 оказывается прттло>кспным к управляемому вентилю 2 и зякгтьтвяет его. Заппранне вентиля 6 происходит ттрн изменении направлении тока, ня тявтттсгося в коттт ре, состоящем из конденсатора 8, вентиля 6 и индуктивностп 12 колебательного процесса. В результате этого после момента ti закрыты все управляе тьте и не прявляемые BpHTIIëII (тта конденсатот>е 8 — ттекотопос напряжeIIIIp положительной полярности). В момент, опрелеляемьтй уровнем напряжения на т<оттлеттсаторе 8, не правляемт-.тй вентттль 10 откпоется тт через него в отрттпятельньтй полсперттол конденсатор 8 вновь зярялнтся до амплитудного

ЗНЯЧЕттИЯ ОтттттиатЕЛЬНÎòI ттОЛЯРНОСтн.

В момент fg из блока упоавления на управляющий электрод вентиля 7 пост пает ттмтт лт,с управления (на временных диаграммах не показан), и вентиль 7 открывается.

Напряжентте на конченсаторе 9, oT1>IIIIaTe I,ное по отнонтенню к управляемом вентилто 3 и приложенное к пос.челнемт через открытый вентиль 7 и ттнч ктттвность 12, закрывает его.

В результате начавцтегося колебательттого процесса в контуре, состоящем из конденсатора

9, вентиля 7 и индуктттвносттт 12. после прохождения тока в этой пепи через н ль закрывается вентиль 7. Ня конченсатопе 9 после этого остается некоторое напряжение отрицательной поляоностн.

В некоторый хтомент. опречеляемьтй этим напряжением, неуправляемый вентттль 11 откроется, и через него конденсатор 9 ттачинает вновь заряжаться в следующем положительном полупериоде до амплитудного значения нанря>кения сети. B дальнейшем работа схемы повторяется.

Таким образом, коммутация вентиля 2 всегда о. » !цсствляется с помощью одного и того

>кс папря>кения на конденсаторе 8 независимо от момента коммутации /! вентиля 2.

Лналогично .коммутация вентиля 3 осуществляется всегда с помощью одного и того же напряжения на конденсаторе 9 независимо от момента коммутации tq вентиля 3.

Использование предлагаемого устройства плавного регулирования реактивной мощности в электрических сетях позволяет уменьшить погрешность регулирования за счет исключения методической погрешности, осооенно в сетях с пониженной величиной номинального напряжения и в еще большей степени в сетях с повышенной частотой напряжения, расширяя тем самым диапазон рабочих частот. Кроме того, исключение дополнительных источников постоянного разпополярного напряжения упрощает устройство, повышает его надежность, уменьшает габариты и вес, а обеспечение независимости амплитуды силовых запирающих импульсов напряжения от момента коммутацш! повышает коммутационную устойчивость устройства.

Фор мул а изобретения

Устройство для плавного регулирования реактивной мощности в электрических сетях, содержащее источник реактивной мощности, включающий конденсатор и встречно-napaëлельно включенные управляемые вентили, блок формирования силовых запирающих импульсов напряжения, выход которого подключен к напряжению сети, а его выходы — к управляющим электродам встречно-параллельно включенных вентилей и к блоку формирования силовых запирающих импульсов напряжения, блок формирования силовых запирающих импульсов папря>кения содер>кит цепочки, каж5 дая пз которых выполнена из последовательно включенного управляемого вентиля и конденсатора, анод одного из указанных управляемых вентилей соединен с катодом другого, а нх общая точка подключена к одному из

10 выводов индуктивности, второй вывод которой подключен к выводу блока, подсоединенному. к общей точке конденсатора и встречно-параллельно включенных управляемых вентилей источника реактивной мощности, а общая точ15 ка конденсаторов указанных цепочек подсоединена к выводу блока, подключенному к встречно-параллельно включенным вентилям источника реактивной мощности, катод и управляющий электрод управляемых вентилей

20 блока формирования импульсов подсоединены к блоку управления, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения погрешности регулирования и расширения диапазона рабочих частот, выход блока формирования силовых за25 пирающих импульсов напряжения подключен параллельно встречно-параллельно включенным управляемым вентилям, блок формирования силовых запирающих импульсов дополнительно содержит неуправляемые вентили, анод и катод которых соединены между собой н подсоединены к той же шине сети, что и конденсатор источника реактивной мощности, а друг»e выводы вентилей подсоединены к точкам соединения конденсатора и управляемого

Ç5 вентиля блока формирования импульсов, при этом между собой соединены разноименнь е электроды управляемого и неуправляемого вентилей.

605289

l/e, 7

Составитель Л. Дементьева

Техред А. Камышникова

Корректор P. Беркович

Редактор В. Левятов

Подписное

Типография, пр, Сапунова, 2

Заказ 599/14 Изд. № 419 Тираж 892

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5