Способ автоматического регулирования величины и знака реактивной мощности

 

О Й И :. АЖ И"Е

ИЗОБРЕТ Еп ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву Р 353314 (22) Заявлено 150877(21) 2518448/24-07 (53)Р . Кл.

Н 02 J 3/18 с присоединением заявки 89

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 05.01-80 Бюллетень М 1

Дата опубликования описания 05.0180 (531 "ДК 821. 318. ,728(088.8) (72) Автор изобретения

В.С.Федий (7t) Заявитель

Институт электродинамики Arl Украинской ССР (5 4 ) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ВЕЛИЧИНЫ

И ЗНАКА РЕАКТИВНОЙ МОЦНОСТИ

1О

Изобретение относится к компенса. ции реактивных нагрузок в общепромышленных и автономных электрических сетях стабильной или изменяющейся частоты и может быть использовано для создания статических источников реактивной мощности (ИРМ) с автоматическим, плавным и быстродействующим регулированием.

Известен способ автоматического регулирования величичы и знака реактивной мощности по авт.св. Р 353314 в энергосистемах путем воздействия на преобразователь частоты с непосредственной связью, искусственной коммутацией вентилей и циклическим подключением фаз реактора повышенной частоты к фазам питающей сети (1) .

По известному способу измеряют отключение напряжения сети от номинального и при пониженном напряжении в сети выбирают частоту импульсов управления,равную сумме частот сети и основной гармоники тока в реакторе, а при повышенном — равную их разности. При этом частоту импульсов управления изменяют обратно пропорционально величине отклонения напряжения, что позволяет регулировать реактивную мощность на зажимах ИРМ за счет изменения частоты тока в реакторе.

Известный способ характеризуется относительно ограниченным диапазоном регулирования реактивной мощности

Рш, определяемым как отношение максимальной к минимальной частоте основной гармоники тока в реакторе, а также повышенными потерями энергии изза искусственной коммутации вентилей преобразователя частоты.

Целью изобретения является расширение диапазона регулирования мощности в обоих режимах работы ИРМ, а также снижение потерь энергии в режиме потребления.

Это достигается тем,что в известном.способе автоматического регулирования величины и знака реактивной мощности в зависимости от измеренно1 го отклонения напряжения от номинального изменяют величину напряжения, приложенного к реактору .

На фиг. 1, 2, 3 представлены регулировочные характеристики ИРМ для известного и предлагаемого способов; на фиг. 4 — упрощенная блок-схема

70840> 1 устройства,. Реализующего предлагаемый способ.

На фиг. 1 показана регулировочная характеристика Q* = Й(с<> ) при регулировании по известному способу и использовании реакторов повышенной час5 таты (при построении графиков были приняты:

Ц)г,нн — — 2K 100 Рад/с; сг>г =21Р.400 Рад/с;

Dq<> = <> монс. гмии = 4. Точке А со-. ответствует номинальная мощность

ИРМ (0* = 100Ъ), точке  — минималь :ная (Q* = 25%).

Сущность описываемого способа заключается в том, что при достих<ении максимальной частоты тока ц,< el«в реакторе, определяемой техническими характеристиками данного ИРМ,дальнейшее снижение мощности осущестнляют (при частоте ({ -< yc) за счет сни.жения напряжения, приложенного к реактору (участок ВС регулировочной 20 характеристи <и Q* <((1)оси)

Результирующий диапазой регулирования D по данному способу возрастает и будет равен произведению диапаэонон регулирования по частоте

0<г>и по напряжению D .

5.; <г.> ч

Для рассматриваемого примера: гс

13

<-<)р мс кс D ocH XII 40о /Л мин осн.мнн

Возможен и другой вариант регулирования — вначале осуществляют изменение Mn«(HncTH nT Оном до Оном/13ч за счет. напряжения (при частоте

Gus = гмин = сопэс-), а, дальнейшее )ном/11ч до (.>ном/< ч D«> путем изменения частоты тока н реакторе (при напрЯжении U îñí = UÚñ мнн

Естественно, что результирующий диапазон регулиров ания при этом останется беэ изменения.

Регулирование напряжения на реак— торе может быть осуществлено:

Х. При работе ИРМ в режимах как выдачи реактивной мощности, так и потребления: а) установкой регулятора напряжения между сетью и преобразователем частоты; 5Î б) устанонкой регулятора напряжения между преобразователем частоты и ре акт орогл г в) широтным регулированием за счет .введения паузы между отклонением какого-либо вентиля и включением очередного вентиля.

IX, При Работе ИРМ н режиме потребления: а).фазовое регулирование — эа счет изменения фазы отпирающих импульсов 60 управления, поступающих на нентили преобразователя и частоте тока в ре— акторе <г 2=<ь>Л

Наиболее целесообразным для расши>рения диапазона регулирования мощ- 65 ности ИРМ в с>ежнгле генерирования является применение широтного рег члиронания напряжения, в режиме потребления — фазового. Последнее иллюстрируется фиг. 2, где изображена регулировочная характеристика Q*=f (+) при регулировании мок;ности по известному способу и использовании реакторов повышенной частоты (при построении графиков были приняты <г>гкл н = — 2 ГГ 100 рад/с; с<>> ма с — — 21Г 200 рад/с;

Рг,= 2).

В отличие от фиг. 1, в момент дости>кения минимальной мощности I(PM (точка В), частота тока н реакторе не остается равной своему максимальному значению U гмокс, а снижается до значения сг>,, Одновременно но избежание скачка мощности соответственно снижается величина наг.ряжения на реакторе. Дальнейшее уменьшение величины мощности ИРМ происходит в соответствии с участкогл CD регулировочной характеристики, при частоте сети (<г>г=<г> ), что позволяет работать вен— тилям с естественной коммутацией.

Результирующий диапазон регулирования для примера, приведенного на фиг. 2, составляет Бт — — 2.2=4, В общем случае, при использовании реакторов повышенной частоты регулирование мощности (в режигле потреблени л) происходит: а) в пределах от („> „. до 1 —,." — ком

<->- г мнн эа счет изменения частоты н реакторе (ц,= oy, V 1); б) в пределах î= — — до 6мнн =

Рл i-H сь мин — — за cueò фазовот о регулироt о> т>ч вания напряжения на реакторе (с<>г = с<. л =. const; V* = var). осн

Если исполь зонать реакторы с номи— нальной частотой, равной частоте пита— ющей сети, то в режиме потребления (фиг. 3) весь необходимый диапазон

penулирования мощности (кривая АС:) можно обеспечить эа счет фазового регулирования напряжения на реакторе, не прибегая при этогл к искусственной коммутации вентилей, необходиглой при регулировании частоты тока в реакторе. При этом энергетические показатели ИРМ улучшаются эа счет уменьшения потерь мощности в узлах искусств ен ной коммутации в е нт ил ей .

На фиг. 4 представлена блок-схема одного из устройств, реализующих описываемый способ регулирования. Оно состоит из преобразователя 1 частоты с непосредственной связью и искус— ственной коммутацией, нагруженного на реактор. 2 с линейной вебер-амперной характеристикой, и cècòåìû управ— ления, включающей в себя датчики 3 и 4 величины и знака отклонения на— пряжения в сети, задающие генераторы переменной 5 и постоянной б частоты, блоки суммирования 7 и вычитания 8 частот, фазосдвигающее устройстно 9, переключатели 10 и 11 режима работы

708461

ИРМ и вида регулирования мощности, формирователь 1 2 регулируемой паузы .

Устрой=.тВО работает следующим об1 азом.

При отклонении напряжения сети от номинального датчик 3 вы5 дает в систему управления сигнал, пропорциональ ный в еличи не этого отклонения, а датчик 4 информацию î его знаке. Предположим, напряжение в сети ниже номинального (ьЧ (О) . При этом переключатель режима работы HPM

10 находится в нижнем положении, а переключатель ll — в г1равом положении (как это показано на фиг. 4). Регулирование мощности ИРМ в этом режиме вначале производится за счет из- 15 менения частоты задающего генератора

5, вырабатывающего импульсы управления вентиля, которые через блок суммирования частот 7 и формирователь регулируемой паузы 12 поступают в ZO преобразователь частоты 1 (кривая AB фиг. 1) . Дальнейшее уменьшение мощности производится при максимальной частоте тока в реакторе ((ь 2 — М, ) за счет введения с помощью формирова- 2 теля 12 регулируемой паузы между Отключением какого-либо вентиля и включением очередного (кривая ВС фиг. 1) .

При повышенном напряжении в сети (g V 5 О) переключатель 10 режима работы ИРМ переводится в верхнее положение (режим потребления), а управ— ление работой вентилей преобразователя будет производиться с частотой, равной разности частот сети и основ— ной гармоники напряжения на реакторе (кривая AB фиг. 2) . Если отклонение напряжения в сети уменьшилось, что требует дальнейшего снижения мощности на зажимах ИРМ, переключатель 11 вида регулирования переводится в ле- Щ вое положение, а управление работой вентилей производится От задаюцего генератора постоянной частсты 6. При этОм cHF HBJI QT öë т гика 3 F е11ич ины ОТ1 клонения будет E3oздействовать на фа so- сдвигающее устройство 9, с помощью которого происходит увеличение фазы импульсов управления вентиля, что приводит к снижению напряжения на реакторе (кривая CD фиг. 2). Частота тока в реакторе при этом будет постоянна и равна частоте сети (Ю = 1И(const) .

Если в схеме ИРМ используются реакторы с номи наль ной частотой, рав ной частоте сети, то переключатель 11 при работе в режиме потребления сразу переводится в левое положение и регулирование мощности от номинальной до минимальной будет осуществляться за счет фазового регулирования напряжения на реакторе (кривая AC фиг. 3) .

Использование описываемого способа позволит, с одной стороны, расширить диапазон регулирования мощности ИРМ, не прибегая к установке дополнительных элементов в силовой схеме ИРМ, с другой — частично или полностью снизить потери в узлах искусственной коммутации при работе в режиме потребления, что в целом позволит повысить энергетические показатели ИРМ.

Формула изобретения

Способ автоматического регулирования величины и знака реактивной мощности по авт.св. 9 353314, о т л и ч а ю шийся. тем, что, с целью расширения диапазона регулирования и снижения потерь энергии в режиме потребления, в зависимости от измеренного отклонения напряжения изменяют величину напряжения, приложенного к реактору.

ИстОчники инфОрмациир принятые во внимание при эксперти=-е

1. Авторское свидетельство СССР

1, 353314, кл. H 02 У 3/18, 1970.

708461 и <осе а роения/

Q =-ж (режим 2åè e ф

Ф cemu гп < фи г,7

Заказ 8510/50 Тираж 783 Подписное

ЦнИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул.Проектная,4

Фиг 4

Составитель Л.Дементьева

Редактор С.ьайкова Техред М.Петко Корректор и. Ковинская