Устройство для регулирования реактивной мощности и симметрирования режима многофазной сети

Устройство для регулирования реактивной мощности и симметрирования режима многофазной сети

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИС

ИЗОБРЕТ ЕНИЯ .п 488281

Союз Советских

Социалистических

Рсслублии

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-в (22) Заявлено 18.07,73 (21) 1943872124-7 с присоединением заявки х."е

123) Приоритет

Опубликовано 15.10.75. Бюллетень Хе 38 (51) М. Кл. Н 02j 3, 26

Н 02j 3/46

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и OTKpblTHK (53) УДК 621 316 722. .076,12 (088.8) Дата опубликования описания 10.03.76 (72) Автор изобретения

В, Н. Панченко (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ РЕАКТИВНОЙ

МОЩНОСТИ И СИММЕТРИРОВАНИЯ РЕ)КИМА

МНОГОФАЗНОЙ СЕТИ

Известно устройство .iëÿ регулирования реактивной мощности и симметрирования режима многофазной сети, содержащее датчик тока, блок управления, силовой трансформатор, вторичные обмотки которого снабжены выводами, к которым подсоединены многофазные преобразователи, последовательно соединенные на стороне постоянного тока через сглаживающий дроссель, выполненные из каскадно соединенных и зашунтированных упр",âëÿемыми вентилями однофазных двухполупериодных управляемых выпрямителей, и, например, мостовые блоки искусственной коммутации, содержащие конденсаторы. Недостатками такого устройства являются большая установленная мощность конденсаторов и повышенное напряжение на управляемых вентилях.

Для уменьшения установленной мощности конденсаторов и напряжения иа управляемых вентилях в предлагаемом устройстве к точкам соединения силовых и шунтирующих управляемых вентилей однофазных двухполупсриодных управляемых выпрямителей с выводами вторичной обмотки трансформатора подсоединены встречно дополнительные управляемые вентили, к общим точкам которых и общим точкам силовых и шунтирующпх управляемых вентилей подсоединены блоки искусственной коммутации.

На фиг. 1 дана принципиальная схема описываемого устройства; на фиг. 2 — 5 — — временные диаграммы напряжений и тока однофазного двухполупериодного управляемого выпрямителя со ступенчатым током со средней точкой и искусственной коммутацией в режимах потребления активной мощности, инвертирования, генерирования реактивной мощности и ее потребления, соответственно.

Устройство для регулирования реактивной

10 мощности и симметрирования режима многофазной сети, например трехфазной (см, фиг.

1), состоит из трехфазного трансформатора 1 и трехфазных преобразователей 2 и 3, выполненных из трех каскадно соединенных одно15 фазных двухполупериодных управляемых выпрямителей 4- — 6.и 7 — -9. Преобразователи соединены на стороне постоянного тока последовательно через сглаживающий дроссель 10.

Кроме того, устройство содержит блок 11 уп20 равления, датчик 12 тока и блок 13 искусственной коммутации.

Однофазные двухполупериодные управляемые выпрямители содержат основные вентили 14 — 19, шунтирующий вентиль 20 и допол25 нительные вентили 21 — 27. Вторичная обмотка трансформатора, к которой подсоединены вентили, имеет соответственно выводы 28 — 30 и 28 — 30 .

Блок 13 искус твеиной коммутации вклю30 чает в себя вентили 31 — 34, соединенные по

60 и зо

li -- о

W, 3 мостовой схеме, и конденсатор 35 с обкладками 36 и 37.

При выпрямляемом токе Io, равном току уставки, необходимые значения модулей и аргументов фазных токов, при которых обеспечивается симметрирование режима и поддержание заданного значения коэффициента мощности трехфазной сети, получают соответствующей установкой углов регулирования каждого из пары однофазных двухнолупериодных управляемых выпрямителей со средней точкой и искусственной коммутацией, подключенных к одноименным фазам, т. е. ток каждой фазы устройства равен сумме токов пары однофазных двухполупериодных управляемых выпрямителей со средней точкой и искусственной коммутацией, подключенных к данной фазе.

Исходя из условия максимального подавления самых низших из высших гармоник, коэффициенты трансформации частей полуобмоток 30 (30 ) и 29 (29 ) выбраны оптимальными.

Искусственную коммутацию осуществляют так, чтобы во вступающей в работу вторичной обмотке к моменту отпирания управляемого вентиля ток был равен установившемуся значению. llри этом открывают вспомогательный управляемый вентиль, подсоединенный одноименным электродом к вступающему в работу управляющему вентилю.

Устройство рабогает следующим образом.

Гlусть однофазный двухполуперподный управляемый выпрямитель 4 со средней точкой и искусственной коммутацией потребляет активную энергию пз сети, управляемый вентиль 20 открыт, конденсатор 35 заряжен, и его обкладка 37 имеет положительный потенциал. 11ри этом выпрямленный ток 1р проходит по цепи: управляемый вентиль 20— каскадно соединенные однофазные двухполулериодные управляемые выпрямители 5 и б o ступенчатым током со средними точками и искусственной коммутацией — трехфазный преобразователь 3 — сглаживающий дроссель 10.

При о/=к - (см.,фиг. 2) блок 11 управления открывает управляемый вентиль 16. Напряжение части 30 полуобмотки трансформатора прикладывается к управляемому вентилю 20, и он закрывается. 1!о окончании коммутации ток проходит по цепи: управляемый вентиль 16 — часть 30 вторичной обмотки трансформатора — каскадно соединенные выпрямители 5 — 9 — сглаживающий дроссель

10. При этом в первичной обмотке фазы наводится ток где W — число витков первичной обмотки фазы;

W Π— число витков части 30 полуобмотки трансформатора.

25 зо

4

При cot=a,2 открывается управляемый вентиль 15, а управляемый вентиль 16 закрывается напряжением части 29 полуобмотки трансформатора. По окончании коммутации выпрямленный ток проходит по части 29 — 30 полуобмотки. При этом в первичной обмотке фазы наводится ток у 29 + 1 о30

2 о 1

При ь|=а открывается управляемый вентиль 14, а управляемый вентиль 15 закрывается напряжением части 28 полуобмотки. По окончании, коммутации выпрямленный ток проходит по полуобмотке 28--29--30. При этом в первичной обмотке фазы наводится ток

Wgg + Wgg + Wgp

Wg где W>< — число витков части 28 вторичной обмотки.

При о =а4 блок 11 управления открывает управляемые вентили 22, 31 и 34. Напряжение конденсатора 35 прикладывается к последовательно соединенным части 28 вторичной обмотки трансформатора и управляемому вентилю 14. Вентиль 14 закрывается. Выпрямленный ток проходит по цепи: управляемый вентиль 31 — конденсатор 35 — управляемые вентили 34 и 22 — часть 29 — 30 вторичной обмотки, каскадно соединенные выпрямители 5 и 6 — трехфазный преобразователь 3 — сглаживающий дроссель 10. Конденсатор 35 перезаряжается, и его обкладка

36 приобретает положительный потенциал.

При заряде конденсатора 35 до заданного значения, например напряжения Уа, открывается управляемый вентиль 15. Управляемые вентили 22, 31 и 34 закрываются. Отпирание управляемых вентилей, например тиристоров, происходит в течение нескольких микросекунд, поэтому напряжение на конденсаторе

35 изменяется незначительно и равно 7с., = 7о

Выпрямленный ток проходит по цепи: управляемый вентиль 15 — часть 29 — 30 вторичной обмотки — каскадно соединенные выпрямители 5 и 6 — трехфазный преобразователь 3 — сгл" æèâàþùèé дроссель 10.

С момента запирания управляемого вентиля 14 в части 29 — 30 вторичной обмотки ток равен установившемуся значению 1о и не изменяется после отпирания управляемого вентиля 15. В первичной обмотке фазы наводится ток 1 .

При Ы=а блок 11 управления открывает управляемые вентили 32, 33 и 23. Управляемый вентиль 15 закрывается, а управляемый вентиль 16 открывается, и в первичной обмотке фазы наводится ток l .

При ю1=сс осуществляется искусственная коммутация управляемого вентиля 16, откры488281 вается управляемый вентиль 20 и т. д, При этом первая гармоника тока первичной обмотки фазы (сплошная линия на фиг. 2) совпадает по фазе с кривой напряжения (пунктирная линия).

Пусть в режиме инвентирования открыт управляемый вентиль 20. Выпрямленный ток проходит по цепи: управляемый вентиль 20— каскадно соединенные однофазные двухполупериодные управляемые выпрямители 5 и 6 со средними точками и искусственной коммутацией — трехфазный преобразователь 3— сглаживающий дроссель 10.

При cot=,аз, (см. фиг. 3) сигналом блока

11 управления открываются управляемые вентили 25, 31 и 34 и напряжение конденсатора

35 прикладывается к последовательно соединенным части 30 полуобмотки и управляемому вентилю 20. Ток через часть 30 вторичной обмотки увеличивается. Г1о достижении установившегося значения тока в части 30 вторичной обмотки ток управляемого вентиля 20 становится равным нулю и вентиль 20 закрывается. Конденсатор 35 перезаряжается. При заряде конденсатора 35 до заданного значения ((7з) открывается управляемый вентиль

17. Управляемые вентиля 25, 31 и 34 закрываются.

При а,, и7, х и ад осуществляется искусственная коммутация управляемых вентилей 17, 18, 20, 16 и 15, соответственно, з,з з з з з а при и.,,-, з, a., a„и.,з — естественная коммутация управляемых вентилей

19, 18, 17, 14, 15 и 16. Первая гармоника тока первичной обмотки фазы отстает от напряжения на 180 эл. град.

В режиме максимального генерирования реактивной энергии выпрямителем 4 (см. фиг.

4) осуществляется только искусственная коммутация управляемых вентилей 14 — 20.

В режиме максимального потребления реактивной энергии выпрямителем 4 (см. фиг.

5) осуществляется только естественная коммутация управляемых вентилей 14 — 20.

Таким образом, в зависимости от режима работы в однофазных двухполупериодных управляемых выпрямителях 4 — 9 со ступенчатым током со средними точками и искусственной коммутацией может осуществляться естественная, искусственная и комбинирован5 ная коммутация управляемых вентилей.

В процессе коммутации напряжение коммутирующего конден=атора 35 прикладывается к частям 30 (30 ), 29 (29 ) или 28 (28 ) вторичной обмотки, поэтому для надежной ком10 мутации управляемых вентилей 14 — 20 в любой последовательности необходимо, чтобы напряжение на конденсаторе 35 было равно с, — 1- макс,, 7з

15 где U — амплитудное значение напряжения вторичной обмотки с наибольшим напряжением; К вЂ” коэффициент превышения напряжения на конденсаторе.

Предмет изобретения

Устройство для регулирования реактивной

25 мощности и симметрирования режима многофазной сети, содержащее датчик тока, блок управления, силовой трансформатор, вторичные обмотки которого снабжены выводами, к которым подсоединены многофазные преоб30 разователи, последовательно соединенные на стороне постоянного тока через сглаживающий дроссель, выполненные из каскадно соединенных и зашунтированных управляемыми вентилями однофазных двухполупериодных

35 управляемых выпрямителей, и, например, мостовые блоки искусственной коммутации, содержащие конденсаторы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения установленной мощности конденсаторов и напряжения на уп40 равляемых вентилях, к точкам соединения силовых и шунтирующих управляемых вентилей однофазных двухполупериодных управляемых выпрямителей с выводами вторичной обмотки трансформатора подсоединены

45 встречно дополнительные управляемые вентили, к общим точкам которых и общим точкам силовых и шунти рующих управляемых вентилей подсоединены блоки искусственной коммутации.

488281

Редактор А. Пейсоченко

Заказ 217/14 Изд. № 1886 Тираж 782 Подписное

ЦНИИПИ (осударственного комитета Совета Министров СССР по де.чам изобретений и открытий

Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

l l

11(11 !!

Ь

А

Составитель Л. Дементьева

Техред М. Семенов Корректор М. Лейзерман