Устройство для регулирования реактивной мощности в электрической сети (его варианты)

 

Изобретение относится к области устройств для плавного регулирования реактивной мощности и для обеспечения условий коммутации тиристоров в автономных инверторах. Цель - повьпление КПД, снижение потерь . Устройство содержит -последовательно включенные конденсаторную батарею 3, дроссель 4 и вентильные коммутаторы (5-6, 7-8). Данная ветвь шунтирована конденсатором 2, а обе параллельные ветви подключены к сети через дополнительные дроссель 4 и вентильный коммутатор (5-6). Однонаправленный импульс тока образован путем первоначального заряда конденсатора 2 и последующего его разряда на конденсаторную батарею 3. Устройство по второму варианту содержит включенные последовательно конденсаторную батарею, дроссель и однофазный мост, образованный вентильными коммутаторами. В диагональ переменного тока моста включен конденсатор. Заряд конденсаторной батареи осуществлен путем поочередного перезаряда конденсатора с помощью вентильных коммутаторов моста. Емкость конденсатора по крайней мере на порядок меньше емкости конденсаторной батареи . 2 с.п. ф-лы. 4 ил. § (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (И) (5g 4 Н 02 3 3/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К Д BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф. Г с

Фиг. 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3887527/24-07 (22) 22.04.85 (46) 07.01.87. Бюл. Я- 1 (71) Николаевский кораблестроительный институт им. адм. С.О. Макарова (72) В.Я. Кутковецкий (53) 621.316.925 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 10532 17, кл. Н 02 J 3/ l8, 1983.

Авторское свидетельство СССР

Ф 575726, кл. Н 02 J 3/18, 1977. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

СЕТИ (ЕГО ВАРИАНТЫ) (57) Изобретение относится к области устройств для плавного регулирования реактивной мощности и для обеспечения условий коммутации тиристоров в автономных инверторах.

Цель — повышение KIIg снижение потерь. Устройство содержит -последовательно включенные конденсаторную батарею 3, дроссель 4 и вентильные коммутаторы (5-6, 7-8). Данная ветвь шунтирована конденсатором 2, а обе параллельные ветви подключены к сети через дополнительные дроссель 4 и вентильный коммутатор (5-6). Однонаправленный импульс тока образован путем первоначального заряда конденсатора 2 и последующего его разряда на конденсаторную батарею 3. Устройство по второму варианту содержит включенные последовательно конденсаторную батарею, дроссель и однофазный мост, образованный вентильными коммутаторами. В диагональ переменного тока моста включен конденсатор.

Заряд конденсаторной батареи осуществлен путем поочередного перезаряда конденсатора с помощью вентильных коммутаторов моста. Емкость конденсатора по крайней мере на порядок меньше емкости конденсаторной батареи. 2 с.п. ф-лы. 4 ил.

128

Изобретение относится к области средств плавного регулирования реактивной мощности, например в промышленных сетях, или для обеспечения искусственной коммутации тиристоров в автономных инверторах.

Цель изобретения — увеличение коэффициента полезного действия и снижение потерь.

На фиг.1 изображена схема устройства регулирования реактивной мощности, первый вариант; на фиг.2— структурная схема системы управления устройства; на фиг.3 — устройство регулирования реактивной мощности, второй вариант; на фиг.4 — структурная схема системы управления устройства. Устройство по первому варианту содержит источник 1 питания переменного тока, конденсатор 2 малой емкости, конденсаторную батарею 3 большой емкости, дроссель 4, два вентильных коммутатора из встречно-параллельно включенных тиристоров 5 6 и

7,8. Конденсатор 2 обладает емкостью по крайней мере на порядок меньше по сравнению с емкостью конденсаторной батареи 3.

Устройство по второму варианту содержит задающий генератор 9 высокой частоты, обладающий возможностью регулировать выходную частоту; логические элементы И 10-13; формирователи 14-17 импульсов для стирания тиристоров, возле ко орых цифрами 5-8 указаны номера тиристоров схемы фиг.1, на которых воздействуют формирователи импульсов, синхронизатор

18, имеющий два выхода, знаками "+" и - отмечены выходы сигналов синхронизатора 18, появляющихся при положительной и отрицательной полуволне напряжения источника 1 питания.

На фиг.3 изображены элементы 1-4, образованный четырьмя вентильными коммутаторами однофазный мост,в диагональ переменного тока которого включен конденсатор 2 малой емкости.

При этом четыре вентильных коммутатора образованы встреч о-параллельно включенными тиристорами 19, 20

21, 22; 23, 24; 25, 26. В данной схеме конденсатор 2 обладает емкостью по крайней мере на порядок меньше по сравнению с емкостью конденсаторной батареи 3.

На фиг.4 изображены синхронизатор

18, аналогичный используемому в схе1

2259 2 ме фиг.2 задающий генератор 9 высокой частоты, обладающий возможностью регулировать выходную частоту; логические элементы И 10-13; формирователи 27-34 импульсов для отпирания тиристоров, возле которых цифрами 1926 указаны номера тиристоров схемы фиг.3 на которые воздействуют формнрователи импульсов.

Элементы 9-17 и 27-34 фиг.2 и фиг.4 могут быть выполнены на основе известных блоков и известных способов их соединения.

В частности, задающий генератор

9 может быть выполнен с трансформаторным выходом (при этом трансформатор имеет две выходные вторичные обмотки с последовательно включенными диодами).

Синхронизатор 18 выполнен в виде трансформатора, первичная обмотка которого подключена к источнику 1 питания переменного тока, выходами служат две вторичные обмотки с вклю25 ченными последовательно диодами.

Регулирование реактивной мощности осуществляется следующим образом.

В положительный полупериод напряжения источника 1 питания (фиг.1)

3О отпирается тиристор 6 и конденсатор малой емкости 2 заряжается от источника 1 через тиристор 6 и дроссель 4 до напряжения, примерно равного удвоенному мгновенному значению напря35 жения источника 1. После этого тиристор 6 запирается.

Далее отпирается тиристор 8 и конденсатор 2 перезаряжается по цепи 2-4-8-3-2, в результате чего кон<0 денсаторная батарея 3 приобретает заряд от протекающего однонаправленного импульса тока. Параметры конденсатора 2 и дросселя 4 рассчитываются таким образом, чтобы цикличес 1 кая частота описываемых процессов по крайней мере на порядок превышала циклическую частоту источника 1 питания. Путем отпирания тиристора 6, а затем тиристора 8 осуществляют заэо ряд конденсаторной батареи 3 высокочастотными однонаправленными импульсами тока.

Аналогичным образом в отрицательный полупериод напряжения источника

1 питания сначала для заряда конденсатора 2 отпирается тиристор 5, а после запирания тиристора 5 отпирается тиристор 7, и конденсаторная

1282 батарея перезаряжается однонаправленными импульсами тока обратного направления.

Регулирование реактивной мощности устройства осуществляется изменением частоты включения тиристоров (изменением величины пауз между импульсами токов).

Система управления работает следующим образом.

Задающий генератор 9 вырабатывает напряжение высокой частоты,причем продолжительность во времени одного полупериода этого напряжения достаточна для затухания импульса тока прК заряде конденсатора 2 или конденсаторной батареи 3. В синхронизаторе 18 и задающем генераторе

9 знаками "+" и "-" отмечены выходы импульсов, появляющихся при на- 20 личии соответственно положительной

Или отрицательной полуволн напряжений элементов 1 и 9.

Иэ схемы фиг.2 следует, что логические элементы И 10-13 подают импульсы на формирователи 14-17 импульсов, которые подают сигнал на отпирание тиристоров 5-8 (фиг.1).

В случае одновременной подачи двух импульсов на входы элементов И: тиристор 6 отпирается при наличии положительных полуволн напряжения синхронизатора 18 и задающего генератора 9; тиристор 8 отпирается при наличии положительной полуволны на- 35 пряжение синхронизатора 18 и отрицательной полуволны напряжения задающего генератора 9; тиристор 5 отпирается при наличии отрицательных полуволн напряжения синхронизатора

18 и задающего генератора 9, тиристор 7 отпирается при наличии отрицательной полуволны напряжения синхронизатора 18 и положительной полуволны напряжения задающего генера-, 4> тора 9.

Регулирование реактивной мощности устройства осуществляется изменением частоты задающего генератора 9. 50

Рассмотрим работу предлагаемого устройства по второму варианту.

В положительный полупериод выходного напряжения источника 1 питания отпираются тиристоры 19 и 25 и включенные последовательно конденсатор

2 малой емкости и конденсаторная батарея 3 заряжаются по цепи 1-4-19259 4

2-25 — 3-1 вплоть до самоотключения тиристоров 19 и 25. Так как величина емкости конденсаторов 2 по крайней мере на порядок меньше емкости конденсаторной батареи 3, то напряжение на конденсаторе 2 будет максимальным, а конденсаторная батарея

3 заряжается однонаправленным импульсом тока до напряжения небольшой величины, Параметры дросселя 4 и конденсатора 2 выбираются таким образом, чтобы циклическая частота описываемых процессов по крайней мере на порядок, превышала циклическую частоту источника 1 питания.

После запирания тиристоров 19 и

25 отпираются тиристоры 21 и 23.

Путем поочередного-отпирания пар тиристоров 19, 25 и 21, 23 конденсаторная батарея 3 заряжается высокочастотными однонаправленными импульсами тока.

В отрицательный полупериод выходного напряжения источника 1 питания отпирается сначала пара тиристоров 22 и 24, а затем пара 20 и 26.

В результате конденсаторная батарея перезаряжается высокочастотными однонаправленными импульсами тока обратного знака.

Регулирование реактивной мощности устройства фиг.3 осуществляется изменением частоты включения пар тиристоров 19, 25; 21, 23; 22, 24, 20, 26.

Работа системы управления (фиг.4) осуществляется следующим образом.

Задающий генератор 9 вырабатывает напряжение высокой частоты. В задающем генераторе 9 и синхрониэаторе

18 знаками "+" и "-" отмечены выходы импульсов, появляющиеся при наличии соответственно положительной и отрицательной полуволн напряжений элементов 1 и 9.

Из схемы фиг.4 следует, что логические элементы И 10-13 аналогично схеме фиг.2 подают импульсы на формирователи 27-34 импульсов, которые в свою очередь подают сигнал на отпирание тиристоров 19-26 (фиг.3) в случае одновременной подачи двух импульсов на входы элементов И: пара тиристоров 19, 25 отпи— рается при наличии положительных полуволн напряжения синхронизатора

18 и задающего генератора 9; пара

1282259 тиристоров 21,23 отпирается при наличии положительной полуволны напряжения синхронизатора 18 и отрицательной полуволны напряжения задающего генератора 9; пара тиристоров 22, 24 отпирается при наличии отрицательных полуволн напряжения синхронизатора 18 и задающего генератора 9 пара тиристоров 20 и 26 отпирается при наличии отрицательной полуволны синхронизатора 18 и положительной полуволны напряжения задающего генератора 9.

Регулирование реактивной мощнос-! ти устройства (фиг. 3) осуществляют изменением частоты задающего генератора 9.

Снижение потерь и увеличение КПД достигается в устройстве за счет уменьшения активного .сопротивления зарядной цепи.

Формула изобретения

1. Устройство для регулирования реактивной мощности в электрической сети, содержащее конденсаторную батарею, подключенную к сети через последовательно соединенные дроссель и вентильный коммутатор, о т л ич ающ е е с я тем, что, с целью ,повышения коэффициента полезного действия, между сетью и дросселем

5 включены дополнительно введенные второй дроссель и второй коммутатор, а общая точка дросселей соединена с конденсаторной батареей через дополнительный конденсатор, емкость которого по крайней мере на порядок меньше емкости конденсаторной батареи.

2. Устройство для регулирования реактивной мощности в электрической сети, содержащее конденсаторную батарею, подключенную к сети через

*оследовательно соециненные дроссель и вентильный коммутатор, о т20 л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения потерь, вентильный коммутатор выполнен в виде однофазного моста, который включен между дросселем и конденсаторной батареей выводами постоянного тока, а к выводам переменного тока подключен дополнительный конденсатор, емкость которого по крайней мере на порядок меньше емкости конденсаторной батареи.

1282259

Составитель К. Хоециан

Редактор С. Патрушева Техред A.Êðàâ÷óê Корректор С. Шекмар

Заказ 7280/54

Тираж 619 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгор д, у . р о л. П оектная,4