Способ регулирования реактивной мощности

СОКИ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) (1 з(5 Н 02,) 3/18 ЕТ ИЕ ПИ ДЕТЕЛЬСТ АЭТОРСК ифоровСР СУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1. Авторское свидетельство СС486309, кл. Н 02 1 3/18, 1973.2. Авторское свидетельство СССР575726, кл. Н 02 1 3/18, 1975.5457) 1. СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЕАКТИВНОИ МОЩНОСТИ в электрической сети, включающей в себя индуктивность и конденсаторную батарею в качестве источника реактивной мощности, злключающийся в том, что коммутацию конденсаторной батареи производят с частотой, в несколько раз превышающей частоту тока в электрической сети, отличающийся тЕм, что, с целью повышения эффективности регулирования, синхронно с конденсаторной батареей коммутируют участок сети, образующий совместно с конденсаторной батареей 053217 А колебательный контур, при этом при отключении конденсаторной батареи или участка сети, содержащего конденсаторную батарею, замыкают участок сети, содержащий индуктивность, а при подключении конденсаторной батареи или участка. сети, содержащего конденсаторную батарею, размыкают участок сети, содержащий индуктивность.2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что моменты включения одного реактивного элемента задерживают относительно моментов отключения другого реактивного элемента и ограничивают напряжение на участке сети, содержащем индуктивность.3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что емкость конденсаторной батареи выбирают из. условия резонанса исходного колебательного контура на верхней частоте Я диапазона изменения частоты тока в сети, а коммутацию производят с частотой, в несколько раз превышающей резонансную частоту исходного колебательного контура. С,вышающим опасность цепи, что определяет повышенные требования к изоляции и ключевым элементам. Применение коммутируемой емкости в явно выраженном резонансном контуре, образованном подключаемой емкостью и индуктивностью цепи переменного тока, вообще нецелесообразно, поскольку разрыв контура приводит к отере запасенной в индуктивной цепи энергии. Таким образом коммутация одной только емкости в контуре в любом случае сопровождается активными потерями, поскольку наруша 50 55Изобретение относится к электротехнике,в частности к способам регулирования величины и знака реактивной мощности иликомпенсации реактивной мощности, и можетбыть использовано в устройствах усилительной и преобразовательной техники.Известен способ регулирования реактивной мощности основанный на примененииключевых устройств и дополнительных реактивных элементов, в котором регулированиереактивной мощности осуществляется изменением угла включения реактивных элементов в пределах полупериода тока в цепи 11).Недостатками этого способа являютсяискажение формы тока и напряжения в цепи, зависимость добротности образованного дополнительной реактивностью и реактивностью цепи колебательного контура какот тока цепи, так и от угла включения, нелинейная зависимость частоты резонансаобразованного контура от управляющего 20сигнала. Указанные недостатки снижаютэффективность регулирования реактивноймощности,Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ регулирования реактивнои мощности в цепиц 25переменного тока с применением конденсаторной батареи, подключенной к цепи через ключевые устройства, управляемые импульсами, частота повторения которых значительно превышает чассоту тока в сети 12.Недостатки известного способа заключаются в том, что при любой коммутациитолько емкости относительно цепи имеютместо активные потери, возникающие в связи с нарушением условий, определяемыхзаконами коммутации цепей, содержащихреактивность. Если цепь зашунтированаисточником, то перезаряд емкости сопровож.дается броском тока через ключ, и дробление бросков тока повышением частоты подключения существенного снижения активных потерь не дает, а только распределяет 40их во времени. Если цепь имеет индуктивный характер, что является наиболее частым случаем, требующим регулирования реактивной мощности, то при отключении емкости размыкается колебательный контур, иреактивный ток протекает по цепи под действием противо-ЭЛС, что приводит к активным потерям на распределенном по цепи сопротивлении и броскам напряжения, поется либо первый, либо второй закон коммутации. Известный способ также не обеспечивает линейной зависимости частоты резонанса и независимости его добротности от управляющего сигнала, Указанные недостатки снижают эффективность регулирования реактивной мощности,Цель изобретения - повышение эффективности регулирования реактивной мощности.Поставленная цель достигается тем, что при осуществлении регулирования реактивной мощности в электрической сети, включающей в себя индуктивность и конденсаторную батарею в качестве источника реактивной мощности, заключающийся в том, что коммутацию конденсаторной батареи производят с частотой, в несколько раз превышающей частоту тока в электрической сети, синхронно с конденсаторной батареей коммутируют участок сети, образующий совместно с конденсаторной батареей колебательный контур, при этом при отключении конденсаторной батареи или участка сети, содержащего конденсаторную батарею, замыкают участок сети, содержащий индуктивность, а при подключении конденсаторной батареи или участка сети, содержащего конденсаторную батарею, размыкают участок сети, содержащий индуктивность.Кроме того, способ предусматривает снижение потерь, возникающих при переключениях за счет того, что моменты включения одной реактивности задерживают относительно моментов отключения другой реактивности и ограничивают напряжение на участке сети, содержащем индуктивность.Способ предусматривает выбор емкости конденсаторной батареи из условий резонанса исходного колебательного контура на верхней частоте диапазона изменений частоты тока в сети, а коммутацию производят с частотой, в несколькб раз превышающей резонансную частоту исходного колебательного контураНа фиг, 1 изображено устройство, реализующее предлагаемый способ регулирования реактивной мощности с включением дополнительной емкости, образующей с индуктивностью нагрузки последовательный колебательный контур; на фиг.2 - то же, с включением дополнительной емкости, образующей с индуктивностью нагрузки параллельный колебательный контур; на фиг. 3 представлена диаграмма, характеризующая процесс изменения тока в индуктивности нагрузки (фиг. За).Напряжение на дополнительной компенсирующей емкости имеет такой же характер, но сдвинуто по фазе на некоторый угол (не показано). Такую форму имеют напряжение на емкости и ток в индуктивности1053217 3при действии управляющих импульсов, представленных на фиг. 3 б,Устройство содержит коммутирующиеключи 1 и 2, блок 3 управления ключами,конденсаторную батарею 4 и ограничитель 5напряжения. К активно-индуктивной нагрузке, например к обмотке электродвигателя,представленной индуктивностью 6 и активным сопротивлением 7, поступает энергияот источника 8. Ограничитель 5 напряжениявключен параллельно нагрузке 6 и 7, а вы- оходы блока управления соединены с управляющими входами ключей 1 и 2.Устройства работают следующим образом.Блок 3 управления вырабатывает высокочастотную последовательность управляющих 1 5импульсов с коэффициентом заполненияК= - , - , где 1 - длительность импульса, аТ - йериод повторения импульсов (фиг. 3 б)Импульсы поступают на.управляющие входыключей 1 и 2. Во время действия импульсадлительностью 1 ключ 1 замкнут, а ключ 2 -разомкнут. В этом состоянии образованыпоследовательный (фиг. 1) и параллельный(фиг. 2) колебательные контуры, частотасвободных колебаний которых % = -где Е - индуктивность 6 нагрузки, а - 2емкость конденсаторной батареи 4: В паузе между импульсами длительностью Т - 1ключ 1 разомкнут, а ключ 2 замкнут, Вэтом состоянии конденсаторная батарея 4отключена от участка цепи, содержащегоиндуктивность, указанный участок цепи замк 30нут через источник 8 (фиг. ), и непосредственно (фиг. 2), напряжение на конденсаторной батарее 4 не изменяется, а изменениетока индуктнвности определяется активнымипотерями в цепи, осуществляющей замыкание индуктивности, и длительностью време- Зни замкнутого состояния индуктивности 6.При высокочастотной коммутации и малыхактивных потерях изменение тока в индуктивности незначительно и, при данном состоянии ключей (ключ 1 разомкнут, ключ 2 4замкнут), частоту свободных колебаний Фр контуров можно принять равной нулю.Таким образом в процессе коммутации цепи с частотой, в несколько раз превышающей частоту % или частоту тока в цепи, энергообмен между реактивными элементами контура прерывается в паузе между импульсами, длительность которой равна Т - 1, и возобновляется при действии импульса (фиг. 3), что равносительно изменению частоты свободных колебаний контура в зависимости от коэффициента заполнения последовательности импульсов, формируемых блоком 3 управления.В течение времени 1 действия импульса частота свободных колебаний равна % =-- в отсутствие импульса частотаТГсвободных колебаний равна нулю, отсюда средняя частота свободных колебаний за период коммутации равна %с = Юо/Т = = %К, т.е, средняя частота свободных коле баний в условиях коммутации линейно зависит от коэффициента заполнения управляющих импульсов и может быть плавно изменена от частоты % = - .= при К=1 до1нуля при К=О, что в свою очередь позволяет простыми средствами и с высоким качеством автоматизировать процесс регулирования или компенсации реактивной мощности в цепи переменного тока, частота которого, а также реактивность самой цепи могут изменяться в широких пределах. Сохранение величины напряжения и то. ка в реактивных элементах в паузах между управляющими импульсами, а также некоторое разнесение во времени моментов включения и выключения реактивных элементов позволяют свести до минимума активные потери при их коммутации. Ограничение выбросов напряжения в моменты коммутации позволяет снизить требования к ключевым устройствам и повысить надежность устройства в целом.Составитель О. Наказная р Техред И, Верес Корректор М, Ш Тираж 617 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб д. 4/5 илиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4