Статический источник реактивной мощности

 

Союз Соавтсник

Социалист ическик

Республик

Q Il Й C А Н Й Е 65752!

И3ОБРЕТЕН ИЯ (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 17.06.76 (21) 2372759/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано15.04.79.Бюллетень № 14

Дата опубликования описания 19.04.79

2 (51} М. Кл.

Н 02 Х 3/18

Государстввнныб канктвт

СССР нв двлвм нзвбрвтвннй н вткрытнй (5З) УДК 621.З11,,69.3.072.86

{ 088.8) (72) Авторы изобретения В. С. Федий, А. В. Попэв и A. В. Козлэв (7k) Заявитель

Институт электродинамики АН Украинской ССР (54) СТАТИЧЕСКИЙ ИСТОЧНИК РЕАКТИВНОЙ

МОЩНОСТИ

Изобретение относится к области электротехники, в частности. к вентильным источникам реактивной мощности (ИРМ), состоящим из произвольного числа секций, и может быть использовано для улучшения гармонического состава сетевого тока указанных ИРМ.

Известны способы и устройства для управления группой из "n" вентипьных преобразователей, подключещых к общей

10 сети переменного тока t4. 21.

Указанные способы и устройства управления обеспечивают либо параллельную работу преобразователей о неизменными фазовыми углами между последовательно15 стями импульсов управления каждым преобразователем, либо такой закон управления, при котором включение последующего преобразователя производится только пос20 ле отключения предыдущего. Такие устройства не позволяют автоматически изменять число одновременно работающих преобразователей, а также регулировать фа2 зовые углы между последовательностями управляющих импульсов в зависимости от количества включенных преобразователей.

Из известных устройств управления наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является статич еский И РМ (2 1 .

Этот статический источник реактивной мощности, содержащий и секций,. каждая из которых выполнена из последовательно соединенных реактора и преобразователя частоты с искусственной коммутацией, содержит индивидуальные каналы управления (пэ числу секций ИРМ), связанные с датчиком реактивной мощности питающей сети.

Однако управление вентиляции секций производится последовательностями импульсов управления, совпадающими пэ фазе, при этом не предусмотрена возможность корректировки фазовых углов сдвига между импульсными последовательностями при изменении количества одновременно включенных секций.

6575

Мелью изобретения является улучшение гармонического состава сетевого тока статического источника реактивной мощности за счет введения определенного фазового сдвига между последовательностями импуль-6 сов управления отдельных работающих секций, величина которого зависит от числа включенных секций, порядковогD номера включенной секции и автоматически изменяется при регулировании количества одно- © временно включенных секций.

Пель достигается тем, что статический источник реактивной мощности, содержа13 ший "n " секций, каждая из которых выполнена из последовательно соединенных реактора и вентильного предбразователя, выходная частота которого равна разности частот сети и управления вентилями и снабжена индивидуальным каналом управления с блоком управления, связанным с датчиком реактивной мощности питающей сети, дополнительно снабжен генератором перестраиваемой частоты, датчик реактив-. 2 ной мощности выполнен с числом выходов (и +1), а каждый канал управления снабжен ячейкой блока пересчета с клк чом„включенным в цепь обратной связи блэка пересчета, основными двухвходовы- % ми логическими элементами И, логическими элементами И с числом входов К (где

К вЂ” порядковый номер канала управления) и логическими элементами И - HE c числом входов (К+1), при этом первый канал З управления снабжен одним логическим элементом И-HE с числом входов равным двум, остальные каналы, кроме последнего, - двумя логическими элементами И и

И-HE с числом, входов соответственно рав-® ным К и "К+1", и последний канал содержит логический элемент И с числом входов "n, при этом выходы датчика реактивной мощности, кроме первого и последнего, подсоединены к соответствукпцим

45 входам логических элементов И и И-НЕ ! каждого канала, выходы которых подсоединены ко входам основных двухвходовых . элементов И, а первый и последний выхо% ды датчика реактивной мощности подключеHH K0 âõîäàM основных двухвходовых элементов И первого и последнего каналов, при этом выходы всех основных двухвхо довых алементов И соединены с ключами блока пересчета, выходы каждой ячейки блока пересчета подсоединены к блоку управления секции и ко входу блока пересчета следующей секции.

21 4

На фиг. 1 представлена блоксхема "n секционного ИРМ;,на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства, где приведены следующие обозначения: !

И

1 - 1 — вентильные преобразователи, выходная частота которых равна разности частот сети и управления вентилями,

2 - 2" — реакторы!

3 - 3» - логические элементы И с числом входов К (где 1<К < и );, 3"! - " И .- входовой логический элемент И;

4 - двухвходовой логический элемент

И-НЕ;

4 - 4 — логические элементы И-НЕ с числом входов равным К + 1

5 — 5" — основные двухвходовые логические элементы И;

6 - 6" — ключи .

7 — 7" — ячейки блока пересчета, 8 — 8" — выходные блоки управления .

9 - датчик реактивной мощности с числом выходов равным fl +1

1Π— генератор перестраиваемой частоты.

Датчик реактивной мощности 9 подключается к сети, где установлен;ИРМ, а

-тые выходы этого датчика (где

1< l + fl ) соединяются с 1 —. тыми входами логических элементов И 3 - 3, !

tt !!

И-НЕ 4 — 4 . Первый и И-ый выходы датчика непосредственно подключаются к входам основных логических элементов

И 5 и 5" соответственно первого и последнего-каналов. Выходы логических элементов. И 3 - 3 и И НЕ 4 - 4" соединяются со входами, основных двухвходовых логических элементов И 5 - 5", выходы которых подключаются к ключам !!! !!!

6 †. 6 ячеек 7 - 7 блока пересчета. (а-+1)-ый выход датчика соединяется с генератором перестраиваемой частоты 10, который, в свою очередь, подключен к выходу запуска ячейки 7 - 7" блока пересчета. Выходы указанных ячеек подключе ны к входам выходных блоков управления

8 - 8" вентилями секций 1 -.1" .

Устройство работает следующим",обра- зом.

Предположим, что в режиме минималь.ной мощности включена первая секция ИРМ (фиг. 1). При атом датчик 9 формирует сигнал только на своем. первом выходе, который поступает на первые входы логических элементов И 3 — 3"., И-НЕ 4 - 4 всех каналов и на вход элемента И 5 пер- вого канала. Этот же сигнал через логи657521 ческий элемент И-HE 4 проходит и другой вход элемента И 5. При совпадении обоих сигналов на выходе основного логического элемента И 5 формируется сигнал, поступающий на ключ 6, последний замыкается и в блоке пересчета будет включена только одна ячейка 7.

Сигналы от генератора перестраиваемой частоты 10 поступают непосредственно на вход блока управления 8. Импульсная последовательность, вырабатываемая блоком 8, поступает на запуск вентилей первой секции. Таким образом, в устройстве работает лишь первый канал управления.

В силу того, что на входах двухвходовых элементов 5 - 5 присутствует только по ! /// одному сигналу, выходные сигналы с эле" ментов 5 — 5 отсутствуют, ключи 6 -6 ! /// /// будут разомкнуты, ячейки 7 — 7 вык!почены, блоки 8 — 8 сигналов не вырабаl!/ 20 тывают, поэтому остальные секции 1/ — 1/ оказываются выключенными.

Пусть в некоторый момент времени необходимо увеличить мощность источника

25 за счет включения дополнительной секции.

При этом также появляется сигнал и на втором выходе датчика 9. Оба сигнала от датчика. поступают соответственно на пер30 вые и вторые входы логических элементов

И 3 — 3", И-HE 4 — 4 . Так как сигналы присутствуют на обоих входах логического элемента И-НЕ 4,сигнала на его выходе не будет и основной логический элемент 5 первого канала выключится, а а ключ 6 разомкнется. Одновременно с этим на обоих входах элемента И 5 вто/ рого канала появляются сигналы с выходов схем 3" и 4 . На выходе элемента И 5

I. формируется сигнал, замыкающий к/поч 6

Остальные ключи 6,6", 6" оказываются разомкнутыми в силу указанных выше причин. При этом в блоке пересчета будут включены уже две ячейки 7 и 7, выход- ó

/ ные сигналы которых, сдвинутые на 180, запускают блоки 8 и 8 . В случае, когда сеть трехфазная, а преобразователь секции построен по трехфазной мостовой схеме, последовательность импульсов управле ния второй секцией с помощью пересчетной схемы блока 8 оказывается сдвинутой н!* о угол 8 30- по отношению к последова2 тельности .импульсов управления первой секции.

Если необходимо включить три секции, датчик 9 вырабатывает сигналы на трах своих выходах, начиная с первого. Сигна» лы датчика поступают на входы 1, 2, 3 !

/ It/ // логических элементов 3 - 3, 4 - 4 причем два сигнала будут присутствовать только на входах основного элемента И 5" третьего канала. При этом замкнется ключ 6", остальные ключи разомкнутся и в блоке пересчета будут включены три ячейки 7, 7, 7, сигналы с выходов о которых, сдвинутые на угол 120, поступают на запуск выходных блоков 8, 8, !

8" .,На выходах этик блоков последовательности импульсов будут сдвинуты соото о ветственно на углы Я = 20 и9 =40 от2 Ъ носительно последовательности импульсов управления первой секцией, (для которой

О = 0 =сойМ.). Ha фиг. 2 приведены временные диаграммы распределения /импульсов для рассматриваемого случая, когда три секции подключены к трехфазной сети, а преобразователи секций выполнены по мостовой схеме.

В общем случае, если к сети подключается о - секций, фазовый сдвиг импульсов управления каждой секцией должен составлять .„й/ - > . !60 где и } — число фаз, из которых формируется кривая напряжеиия на реакторе о = число включенных секций (1 ;с «с !} );, р - порядковый номер включенной секции (6 g p Coal.).

В таблице l приведены значения а} для различных схем;,!в таблице 2 - значения

9; для различного числа секций с4 и

rn= 6.

Т абли и!> 1

Зависимость числа фаз, из которых формируется кривая напряжения на реакторе, от вида сети и типа силовой схемы секции ИРМ

Одн оф aзн ая однофазный

Трнхфазная трехпроводная одн оф азн ый т зех4азны и одн оф азн ый трехфазный

3 четырехпроводная

Таблица 2

Величины углов сдвига импульсов управления каждой секции в зависимости от количества включенных секций и питания ИРМ от трехфазной сети (Ю=6) О

0 30

О 20 40

О 15 30

О 12 24

0 10 20 30 40

О 8,57 17,14 25,71 34,28

42,85 — 51,42

37,5 45 52,5

О 75 15

33,33 40 46,66 55,33

30 36 42 48 54

О 666 1333 20

26,66

О 6 12 а в вь кодных блоках 8-8 пересчетные схемы производят дальнейший сдвиг на

В общем случае для включения с секций датчик 9 формирует сигналы на а(своих выходах, начиная с первого, которые поступают на .соответствующие входы схем И 3 — 3", И HE 4 — 4" всех каналов. При этом включается основ56 ной логический элемент 4-го канала и в блоке пересчета будет включено 4-ячеек 7 - 7" .

С выходов ячеек 7 — 7" снимаются имЫ пульаы, сдвинутые на угол; О = (р-ц, 36О угопйр, учитывающий тип силовой схемы преобразователя секции данного ИРМ, где

О = — — (p- 1) -периода управления Т„

Аналогично работает устройство, когда число включенных секций уменьшается, Использование изобретения позволит создать плавнорегулируемые источники реактивной мощности с большим диапазоном регулирования,с хорошей формой кривой сетевого тока, которые будут пригодны для сетей с различным числом фаз, в том чис9 6575 ле эднофазных. Особенно эффективным будет применение редпагаемэго устрэйства для секционированных ИРМ большой мощности, которые по условиям надежности, удобства ремонта, увеличения единич- 5 ной мощности и т.п. должны выполняться секционированными.

Формула изобретения

Статический источник реактивной мощности, сэдержащий п-секций, каждая из которых выполнена из последовательно соединенных реактора и преобразователя час- тоты с искусственной кэммутацией, выходная частота которого равна разности частот сети и управления вентилями и,снабжена индивидуальным каналом управления с блоком управления, связанным с датчи20 ком реактивной мощности питающей, сети, о т л и ч а ю щ и и с. я тем, что, с целью улучшения гармонического состава сетевого тока, он дополнительно снабжен

25 генератором перестраиваемой частоты, датчик реактивной мощности выполнен с числом выходов (а+1), а каждый канал управления снабжен ячейкой блока пересчета с ключом, включенным в цепь об30 ратной связи блэка пересчета, основными двухвходовыми логическими элементами И, логическими элементами И с числом входов К (где К вЂ” порядковый номер канала

Сеев m f>0

21 10 управления) и логическими элементами

И-НЕ с числом вхэдэв (K+1}, при этом первый канал управления снабжен одним логическим элементом И-HE с числом входов равным двум, остальные каналы, кроме последнего, — двумя логическими элементами И и И-НЕ с числэм входов соответственно равным К и К + 1, а последний канал содержит один логический элемент И с числом входов и, при этом выходы датчика реактивнэй мощности, крс ме первого и последнего, подсоединены к соответствующим входам лэгических элементов И и И-НЕ каждого канала, выходы которых пэдсоедннены ко входам основных двухвходовых элементов И, а первый и последний выходы датчика реактивной мощности подключены ко входам основных двухвходэвых элементов И первого и последнего каналов, при этэм выходы всех основных двухвхэдэвых элементов И соединены с ключами блэка пересчета, выход генератора нерестранваемэй частэты подключен ко входу э пуска блэка пересчета, выходы каждой ячейки блока пересчета подсоединены к блоку управления секции и ко входу ячейки блока пересчета следуюшеЦ секции.

Источники информации, принятые эо вн им ание при эксп ертизе

1. Патент США ¹ 3800211 кл. Н 02 Т 1/12, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР № 458920, кл. Н 02 3/18, 1S73. мм умнел

657521

Вых

Beaux, Box.

Вх.

Вх. В

Вь х.

Ви,8 д2 2д

Составитепь Л. Дементьева

Редактор Л. Баглай Техред 3. Фанта Корректор И. Муска

Заказ 1817/53 Тираж 856 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4