Компенсатор реактивной мощности

Компенсатор реактивной мощности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к устройствам для ступенчатого регулирования реактивной мощности промышленных предприятий или отдельных электроустановок. Цель - снижение мощности запираемых вентилей и коммутирующих конденсаторов за счет уменьшения длительности протекания их токов. Управляющим импульсом схемы управления отпираются тиристоры 5 и 11. Ток проходит от полюса моста через тиристоры 5 и 11 в фазу силового трансформатора. Затем отпирается тиристор 6. Под действием напряжения коммутирующего конденсатора 13 /положительный заряд на правой обкладке/ происходит коммутация тока с тиристора 11 на тиристор 6. В это время ток проходит от полюса моста через тиристоры 5 и 6 и конденсатор 13 в фазу силового трансформатора. Конденсатор 13 перезаряжается. Тиристор 11 за это же время запирается. Напряжение конденсатора 13 меняет свой знак. Ток переходит с тиристоров 5 и 6 на запираемый вентиль 9. Тиристоры 5 и 6 восстанавливают свои запирающие свойства. Ток, проходящий от полюса моста в фазу силового трансформатора, прекращается. Ток переходит с запертого вентиля 9 фазы на тиристоры 5 и 11 другой фазы. Тиристоры 5 и 11 другой фазы подготовлены к включению еще до запирания вентиля 9 первой фазы. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ1УБЛИК,

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М А ВТ0РСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4453399/24-07 (22) 01.07.88 (46) 30.07.90. Бюл. к 28 (71) Научно-исследовательский институт. по передаче электроэнергии постоянным током высокого напряжения (72) Л./1. Валыбердин, В.Я. Меньшиков, А.В. Поссе и lO.À. Шершнев (53) 621.316(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР и 136453, кл. Н 02 J 3/18, 1960.

Авторское свидетельство СССР

N 1464245, 09-06.87.

„„SU„„1582274 А 1

2 (54) КОМПЕНСАТОР РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ (57) Изобретение относится к устройствам для ступенчатого регулирования реактивной мощности промышленных предприятий или отдельных электроустановок. Цель - снижение мощности запираемых вентилей и коммутирующих конденсаторов за счет уменьшения длительности протекания их токов. Управляющим импульсом схемы управления отпираются тиристоры 5 и 11. Ток проходит от полюса моста .через тиристоры 5 и 11 у силового трансформатора. 3а1582274 тем отпирается тиристор 6. Под дейст-!

|вием напряжения коммутирующего кон денсатора 1.3 (положительный заряд на пра вой обкладке) происходит коммутация тока с тиристора 11 на тиристор

6. В это время ток проходит от полюса моста через тиристоры 5 и 6 и конденсатор 13 в фазу силового трансформатора. Конденсатор 13 перезаряжает- 10 ся. Тиристор 11 за это же время запи,рается,. Напряжение конденсатора 13

1 !

Изобретение относится к электро,технике и может быть использовано в электрических сетях и электроуста, новках для компенсации реактивной . мощности.

Цель изобретения - снижение мощно-, сти запираемых вентилей и коммутиру:ющих конденсаторов путем уменьшения длительности протекания их токов.

На Фиг. 1 приведена силовая схема предлагаемого компенсатора; на фиг. 2 — схема фазы выпрямительного моста; на фиг. 3 - схема управления вентилями; на Фиг. 4 - кривые напря жений и токов фазы выпрямительного моста.

Силовая схема (Фиг. 1) содержит выпрямительный мост, имеющий три фазы 1, трехфазный силовой трансформатор 2, через который выпрямительный мост присоединен к сети переменного, тока, реактор 3, подключенный к по люсам моста, конденсаторы 4 для ограничения перенапряжений, включенные параллельно вторичной обмотке трансформатора 2.

Схема Фазы выпрямительного моста (фиг. 2) содержит два тиристорных вентиля, первый из которых состоит из последовательно включенных тиристоров 5 и тиристора 6, а второй - из последовательно включенных тиристоров 7 и тиристора .8, два запираемых вентиля 9 и 10, два дополнительных тиристора 11 и 12, коммутирующий конденсатор 13, включенный между узлом а соединения тиристорных вентилей и узлом ь соединения запираемых вентилей, датчик 14 напряжения, подключенный к коммутирующему конденсатору lj и имеющий два выхода. Дополнительный тиристор 11 своим анодом

55 меняет свой знак. Ток переходит с тиристоров 5 и 6 на запираемый вентиль 9. Тиристоры 5 и 6 восстанав-. ливают свои запирающие свойства. Ток, проходящий от полюса моста в фазу силового трансформатора, прекращается.

Ток переходит с запертого вентиля 9 фазы на тиристоры 5 и 11 другой фазы.

Тиристоры 5 и 11 другой фазы подго" товлены к включению еще до запирания вентиля 9 первой фазы. 4 ил. соединен с анодом тиристора 6, а катодом - с узлом О . Дополнительный тиристор 12 своим катодом соединен с катодом тиристора 8, а анодомс узлом с . Датчик 14 напряжения фиксирует два заданных значения напряжения коммутирующего конденсатора

13: на одном его выходе сигнал воз никает, когда напряжение конденсатора

13 становится равным +U, (положительный заряд на левой обкладке конденсатора 13), на другом его выходе сигнал возникает, когда напряжение конденсатора 13 становится равным -U

Запираемые вентили 9 и 10 могут быть изготовлены на базе запираемых тиристоров, силовых транзисторов или электронно-лучевых вентилей, Допус-, тим, что s качестве запираемых использованы электронно-лучевые вентили, как показано на Фиг. 2.

Схема управления вентилями (Фиг. 3), кроме элементов, входящих в схему на фиг. 2, содержит первые источники 15 первичных импульсов, первые Формирователи 16 управляющих импульсов, вторые источники 17 первичных импульсов, вторые формирователи 18 управляющих импульсов, формирователи 19 управляющих импульсов для запираемых вентилей, элементы

И 20 с двумя входами и элементы 21 задержки. Управляющие электроды тиристоров 5 и дополнительного тиристо-! ра 11 соединены с выходом первого формирователя 16 управляющих импульсов. Управляющий электрод тиристора 6 соединен с выходом второго формирова теля 18 управляющих импульсов. Управ" ляющий электрод (сетка) запираемого вентиля 9 соединен с выходом формирователя управляющих импульсов.. 19. и 6 и конденсатор 13 в фазу А трансформатора 2..Под действием этого тока происходит перезаряд конденсатора 13.

В промежутке t - с к тиристору 11 приложено отрицательное анодное напряжение, и он за это время восстанав-! ливает свое запирающее свойство (t -. св= tв,„„, гДе t викл вРемЯ выклю10 чения тиристора 11). В момент t< напряжение конденсатора 13 становится равным +U „ и датчик 14 напряжения посылает сигнал на второй вход элемента И 20. На первом входе этого элемен15 та уже имеется сигнал, который поступил от второго источника 17 первичных импульсов в момент t z (в момент отпирания тиристора 6) ° В ре- зультате элемент И 20 в момент посылает сигнал на входы формирова теля 19 управляющих импульсов и элемента 21 задержки.

Формирователь 19 начиная с момен25 та с посылает положительный импульс напряжения и . (Фиг. 4б) на сетку запираемого вентиля 9. Последний отпирается, и под действием напряжения

+11„конденсатора 13 (положительный

30 заряд на левай обкладке) ток переходит с тиристоров 5 и б на запираемый BBHTHJlb 9: токи 1 и 1 > прекра щаются, а ток i з начинает протекать (момент t4 ) . формирователь 19 созда35 ет положительный импульс напряжения и заданной длительности tРавный вРемени выключениЯ в„„. тиРисторов 5 и 6 (t4+ t s= tвыкл) ° время t4- t тиристоры 5 и б восста-

40 навливают свои запирающие свойства.

° В момент t5 положительный импульс напряжения и прекращается, на сет ке запираемого вентиля 9 остается отрицательное напряжение смещения и он запирается; ток i4, проходящий от полюса моста в фазу 4 трансформатора

2, прекращается. К этому моменту времени уже открыты своим управляющим импульсом тиристоры 5 и ll в следующей по порядку включения фазе 11 моста, соединенной с фазой 8 силового трансформатора 2, поэтому ток переходит с запертого вентиля 9 фазы 4 на тиристоры 5 и 11 фазы .В . Для этого время задержки элемента 21 t д установлено меньше длительности промежутка с — tz.

В момент t4 сигнал от элемента

И 20 поступает на вход элемента 21

1582274 б

Первый вход элемента И. 20 соединен с выходом второго источника 17 первичных импульсов, а второй вход элемента И 20 - с выходом датчика 14 напряжения. Выход элемента И 20 соединен с входом формирователя 19 управ ляющих импульсов и с входом элемента

21 задержки. Выход элемента 21 задержки соединен с первым источником

15 первичных импульсов, принадлежащим следующему по порядку включения тиристорному вентилю.

На фиг. 3 приведена схема управления, относящаяся к трем анодным плечам выпрямительного моста, входящим в три его фазы. Схема управления, относящаяся к трем катодным плечам выпрямительного моста, такая же: в ней второй вход элемента И 20 соединен с выходом датчика 14 напряжения, на котором сигнал возникает при напряжении коммутирующего конденсатора

13, равном -Uk.

На фиг. 4а показано напряжение фазы А ll подведенное к вентильной фазе 1 выпрямительного моста от силового трансформатора 2, а также упРавляющие импульсы И g „, И И

И8, поступающие на управляющие электроды соответственно тиристоров 5 и 11 б, 7 и 12, 8; на фиг. 4б — управляющие импульсы и и u, поступаюс о щие на сетки запираемых вентилей 9 и 10; на фиг. 4в - токи тиристоров

5 и 7 и первая гармоника тока фазы Л; на фиг. 4г - токи тиристоров

11 и 12; на фиг. 4д - токи тиристоров б и 8; на фиг, 4е - напряжение коммутирующего конденсатора 13 на ,фиг. 4ж — токи запираемых вентилей

9 и 10, Работу компенсатора рассмотрим с помощью фиг. 3 и 4. В момент управляющим импульсом И „ отпирают- 45

I ся тиристоры 5 и 11 и возникают их токи i и i„„. В промежутке времени ток проходит от полюса моста через тиристоры 5 и 11 в фазу 4 силового трансформатора 2. В момент t 50 управляющим импульсом И отпирается тиристор б; под действием напряжения - U,„ êoììóòèðóþùåão конденсатора

13 (положительный заряд на правой ,обкладке) пооисхоаит коммУтация тока 55 с тиристора 11 на тиристор 6: ток прекращается и вместо него течет ток

i<. В промежутке t — t < ток проходит от полюса моста через тиристоры 5

1582274 задержки. Так KBK „„et до момента с (примерно раньше t + на

100 мкс) элемент 21 посылает сигнал на вход источника 15 первичных импуль5 сов, последний посылает импульс на вход, формирователя 16, который создает управляющий импульс, открывающий тиристоры 5 и tl фазы В моста. Таким образом, тиристоры 5 и 11 фазы В под 0 готовлены к включения еще до запирания в момент t вентиля 9 фазы 4 .

Угол регулирования компенсатора устанавливается путем изменения фазы импульсов,, создаваемых источниками 15

17. первичных импульсов (например, с помощью фазорегулятора). На фиг. 4 показано такое фазовое положение управляющих импульсов, при котором первая гармоника переменного тока (i А<„1) 20 опережает соответствующее фазное напряжение (V<) на угол q, близкий к -90 . При этом компенсатор выдает в сеть переменного тока реактивную мощность. Для перевода компенсатора в режим потребления реактивной мощности надо установить угол регулирования, близкий к +90

Регулирование реактивной мощности производится путем изменения уг- З0 ла регулирования (в ределах нескольких градусов), что приводит к изменению значений токов компенсатора.

Емкость коммутирующего конденсатора 13" С„определяется исходя из необю" ходимости перезаряда его от напряжения

-U к до напряжения +U „(и затем от

+U: äo -U„) за время t - t (фиг. 4 ), К равное 2 ы„„Поэтому

Х42е ьь(кл= Ск 2цк у откуда

Ic4t 56(КЛ

CK = -Ы-- ——

1 к где Ig — номинальный выпрямленный ток; время выключения дополниЬыкл тельного тиристора 11 (12):, U — напряжение конденсатора 13 к в конце процесса его переза- 50 ряда..

Для перевода тока с тиристорного вентиля на электронно-лучевой необходимо выбрать U< Ъ U, где U - падение напряжения в электронно-лучевом вен тиле при прохождении тока I<, Для уменьшения емкости коммутирующих конденсаторов 13 (и их мощности) в качестве дополнительных тиристоров 11 и 12 целесообразно..использовать быстродействующие тиристоры типа ТБ, имеющие малое время выключения (t дик (100 MKc) °

Формула изобретения

Компенсатор реактивной мощности содержащий по крайней мере один силовой трансформатор и присоединенный к его вторичной обмотке трехфазный выпрямительный мост с двумя тиристорными цепочками из последовательно соединенных тиристоров и двумя запираемыми вентилями в каждой его Фазе, реактор, подключенный к полюсам моста, конденсаторы, включенные параллельно вторичной обмотке трансформатора, коммутирующий конденсатор, включенный в каждой фазе выпрямительного моста между узлом е соединения тиристорных цепочек и узлом :6 соединения запираемых вентилей, датчик напряжения, подключенный к коммутирующему конденсатору, систему управления тиристорными вентилями, имеющую в своем составе первые источники первичных импульсов и первые формирователи управляющих импульсов, систему управления запираемыми вентилями, имеющую в своем составе формирователи управляющих импульсов, а также эле- менты задержки и элементы И с двумя входами по числу тиристорных вентилей, о т л и ч а ю.шийся тем, что, с целью снижения мощности запираемых вентилей и коммутирующих конденсаторов за счет уменьшения длительности протекания их токов, в каждой вентильной фазе включены два дополнительных тиристора, вторые источники первичных импульсов и формирователь управляющих импульсов, причем первый из дополнительных тиристоров своим анодом соединен с анодом того тиристора в тиристорной цепочке, катод которого присоединен к узлу а второй из дополнительных тиристоров своим катодом соединен с катодом того тиристора в другой тиристорной цепочке, анод которого присоединен к узлу q, катод и анод соответственно первого и второго дополнительных тиристоров подключены к узлу b, управляющие электроды тиристоров каждой тиристорной цепочки, кроме одного, подключенного к узлу q и управ10

15822 74 чьим.1

Фиг..у

l ляющий электрод соответствующего дополнительного тиристора соединен с выходом первого формирователя управляющих импульсов, управляющий электрод. тиристора каждой тиристорной цепочки, подключенного к урлу et, соединен с выходом второго формирователя управляющих импульсов и первый вход элемента И соединен с выходом второго источника первичных импульсов, подключенным и к входу второго

5 формирователя управляющих импульсов, а выход элемента И соединен с входом формирователя управляющих импульсов запираемого вентиля и с входом элемента задержки.

1582274

Составитель Г. Дамская

Тех ред Л е OJIHAHbIK Корректор С. Черни

Редактор А. Orap

Заказ 2093 Тираж 419 Подписное

ВНИИПИ ГосУдарственного комитета,по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина,101,