Регулируемая конденсаторная установка

Регулируемая конденсаторная установка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

()652647

Союз Советских

Социалистических

Республик

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено10.05.76 (21) 2358757/24-07 (51) М. Кл.

Н 02 J 3/18 с присоединением заявки № (23} Приоритет

Гасударственный каеетет

СССР аа делам изааретений и аткра(тмй (53) УДК 621.319.

44: 62 1. 3 1 6. .72 (088. 8) Опубликовано15.03.79.Бюллетень № 10

Дата опубликования описания 18. 03.79

E. Я. Бухштабер, А. А. Реморов, А. Н, Панов, B. А. Винокуров и Л. M. Астановицкий (72) Авторы изобретения

Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институт инженеров железнодорожного транспорта (71) Заявитель (54) РЕГУЛИРУЕМАЯ КОНДЕНСАТОРНАЯ УСТАНОВКА

2!

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в тех случаях, когда необходимы конденсаторные установки с плавно изменякнцсйся емкостью в установках с продольной смкостной компенсацией, в статических прсобразователях однофазного напряжения в многофазное, для возбуждения асинхронных генераторов и др.

Известна регулируемая конденсаторная установка, представля(ощая собой многоф»зный выпрямитель на управляемых вентилях с искусственной коммутацией, kIBrpyжс11ный на дросссль с больц(ой индуктивностыо (1 ) . Недо TBTE oM такой установки

00 З»П13Я УCTBk106ленная мо(цност» оборудования на единицу ре»ктивной мощности, сравнительно узкий диа113зон регулирования реактивной мощности, иск»жение тока высшими гармоническими составляющими.

Известна регулируемая конденсаторная уст»новк» в виде последовател»но включен-ных конденсатора и двух встречно-параллельно соединенных управляющих вснтилей. Однако для ограничения бросков свободног0 тока в моменты коммутации ОН3

ДО 1ж Н 3 61>ЕТ» CII30_#_> Cll 3 l0110 Bl IEkITC11>Elk>libel II!vlнул»сным нодзарядным устройством (2) и (3)

Во всех этих установкам величина эквив»лентной cìêîcòè регулируется только в сторону сс снижения от установленного значения, Наиболее близким по Tcõíè÷åñêîé суkllности к предлагаемому изобретению является устройство„содержащее конденсатор, шунтнрованlï lé управляемыми вентилями. Эквив»лснтная смкость конденсаторной установки регулируется в пределах от минимального значения, опредсляемого емкостью кондсllcBT0pB, шунтированног0 управляемыми вентилями, до любой сколь угодно большой величины за счет изменения длительности вкл1оченного состояния вентилей от нуля до полупсриода питающего напряжения (4).

Однако для реализации устройства необходимы запираем»1е по управлению управляемые вентили, а диапазон регулирования эквивалентной емкости конденсаторной установки ограни(сн по минимальному 3EIBчени(о емкостью конденсатора, величина кото-, 652647

45

55 рого должна быть достаточно большой, чтобы ограничить до допустимых пределов скорость нарастания напряжения на запираемых по управлению вентилях.

, Цель изобретения — расширение диапазона регулирования и повышения мощности установки путем использования незапираемых по управлению вентилей, в качестве которых могут быть использованы серийно выпускаемые тиристоры.

Указанная цель достигается тем, что регулируемая конденсаторная установка, содержащая конденсатор, шунтированный встречно-параллельно включенными управляемыми вентилями, снабжена двухобмоточным трансформатором, диодами и конденсаторами, причем диоды включены последовательно и согласно с управляемыми вентилями, к одноименным силовым электродам каждого из которых подключены одноименные зажимы обмоток трансформатора, шунтирующие через последовательно подключенные конденсаторы управляемые вентили.

На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема установки; на фиг. 2— временные диаграммы, поясняющие ее работу.

Регулируемая конденсаторная установка содержит конденсатор 1, управляемые вентили 2 и 3, например, обычные не запираемые по управлению тиристоры; диоды

4 и 5, двухобмоточный трансформатор 6 с раздельными обмотками 7 и 8; конденсаторы9и10.

Диоды 4 и 5 включены последовательно и согласно с тиристорами 2 и- 3. К одноименным силовым электродам тиристоров подключены одноименные зажимы обмоток

7 и 8 (например, начала) двухобмоточного трансформатора, которые через конденсаторы 9 и 10 шунтируют соответствующие управляемые вентили.

Работа установки в установившемся режиме происходит следующим образом.

Пусть в момент, принятый за t = О (фиг. 2), включен тири стор 2, который пропускает ток i, а конденсатор 9 заряжен от предыдущего цикла (Uq ). В момент t, включается тиристор 3 и подключает обмотку 7 трансформатора к конденсатору 9, так что к его отрицательной обкладке подключается начало обмотки. Это создает импульс тока в обмотке 8 (iki ), который направлен навстречу току, текущему по тиристору 2. Этот импульс тока превышает ток ь, и тиристор 2 запирается. Запирание обоих тиристоров приводит к зарядке конденсаторов и 9 током которая происходит в течение времени (t> — t ) снижения тока io до нуля.

Ц = 1 (y (t) kit (!) . С, СЭ где U — напряжение на конденсаторе 1, в интерва.1е времени от tq до t>, равное напряжению на конденсаторе 10;

С к — емкость конденсаторов 9, !О.

5 В момент времени t ток to изменяет направление и диод 4 запирается, препятствуя разрядке конденсатора 10. Напряжение U, определяется только емкостью конденсатора 1 и мгновенным значением тока в интервале от 4 до („.

Ц = U — — Jia (tldt (2)

При снижении напряжения U, до нуля в момент (, включается тиристор 3 и шунтиJ рует конденсатор 1. Далее в момент t, включается тиристор 2. При разряде конденсатора 10 через обмотку 8 выключается тиристор 3. Током у в интервале ti — t> происходит заряд конденсаторов 1 и 9, а после

cMc kkbk направления тока Q происходит разряд конденсатора и включение тиристора

2. Далее процесс повторяется. Поскольк) включение соответству1о цего по направлению вентиля, шунтиру1огцего конденсатор 1, может производиться лишь в моменты снижения напряжения на нем до нуля, то регулирование величины эквивалентной емкости статического конденсатора может осуществляться только путем регулирования момента запирания шунтируюгцих вентилей. Это запирание осуществляется за счет конденсаторов 9 и 1О и второго управляемого вентиля, который используется для выключения шунтирующего конденсатор ти"ристора,как коммутирующий. Поочередное использование одного из вентилей в качестве шунтирующего, а другого как коммутирующего позволяет выполнять регулируемую

З5 конденсаторную установку для больших могцностей на серийных тиристорах.

Если ток 1О, протекающий через конденсаторную установку, определяется как

ikk- — — 1,„сояю t, (3) то заряд конденсатора будет происходить медленнее, чем разряд, и поэтому угол при котором производится запирание тиристора, измеряемый относительно момента изменения направления тока,, будет не равен углу а, при котором напряжение на конденсаторе 1 снижается до нуля и производится включение очередного тиристора.

Неравенство углов а и р приводит к возникновению эффекта шунтируюшей активной проводимости в регулируемой конденсаторной установке за счет сдвига по фазе (в сторону опережения) первой гармонической составляющей напряжения по сравнению с режимом работы устройства-прототипа !4), при котором углы ck и /3 равны.

Если ни один из тиристоров не включается, емкость установки определяется величиной Ci — емкостью конденсатора 1, а момеkIThl смены полярности напряжения на

Г конденсаторе будут происходить при угле — „.

652647

Формула изобретения

Минимальное значение С» в устройстве-прототипе (4) может выбираться из условия ограничения на допустимом уровне скороснарастания Ha»»p meHHa (du/dt) д,„на запираемых вентилях при протекании по 5 ним тока»»», определяемого выражением (3).

В этом случае

Смит) Im/(ddt)go»» (4)

В предлагаемом устройстве выражение (4) определяет минимальную суммарную 1О емкость конденсаторов С, и С„, поэтому

С, )С„„„— С„, (5)

Емкость С „коммутирующих конденсаторов

9 и 10 может оказаться больше минимально необходимой емкости C„„„, определяемой выражением (4). В этом случае емкость С» конденсатора 1 определяется из условий допустимого или необходимого минимального значения емкости регулируемой конденсаторной установки, которая может быть значительно меньше величины С» »» 20

Применение предлагаемого изобретения целесообразно во всех случаях, когда необходимо плавное регулирование эффективного значения емкости конденсаторной установки от минимального значения, определяемого емкостью конденсатора 1, до сколь угодно большого значения. Причем использование серийных незапираемых тиристоров позволяет создавать такие установки для болыиих мощностей.. Снижение емкости конденсатора 1 до любой необходимо малой ве зО личины не приводит к самопроизвольному отпиранию тиристоров за счет ограничения скорости нарастания напряжения при заряде включенных параллельно одного из КоМмутирующих конденсаторов и кондсснатора 1.

Регулируемая конденсаторная установка, содержащая конденсатор, шунтированный встречно-параллельно включенными управляемыми вентилями, отлача»оа»анен тем, что, с целью расширения диапазона регулирования и повышения мощности установки путем использования незапираемых по управлению вентилей, установка снабжена двухобмоточным трансформатором, диодами и конденсаторами, причем диоды включены последовательно и согласно с управляемыми вентилями, к одноименным силовым электродам каждого из которых подключены одноименные зажимы обмоток трансформатора, шунтирующие через последовательно подключенные конденсаторы управляемые вентили.

Источники информации, принятые во вниманйе при экспертизе

i. Авторское свидетельство СССР № 202312, кл. Н 02 J 3/18, 1965.

2. Авторское свидетельство СССР № 230959, кл. Н 02 J 3/18, 1963.

3. Авторское свидетельство СССР № 275212, кл. Н 02 J 3/18, 1964.

4. Авторское свидетельство СССР № 216824., кл. Н 02 J 3/18, 1966.

652647 "

° !

Составитель К. Фотина

Рслактор Л. Зубов Тс хрсл О. Луговая Коррсктор Е. Панн

Заказ 1073/5 I Тираж 8.>6 Полписнос

Ц,НИИПИ Государственного комитета СССР по лолам изобретений и открытий

I I 3035, Москва, Ж-35. Раугнская наб., л. 4/5

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