Система электроснабжения переменного тока с компенсацией высших гармоник

(57) Изобретение отн электротехники и мо эовано в качестве ис ТЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПЕТОКА С КОМПЕНСАЦИЕЙ ВЫСШИ сится к области ет быть испольочщюка в авто- Цель иэобреества выходного печения полной омных эн ргосистема вьппение ка ния пряжения путем обе мпенсации высших г рмоник на выхоа содержит генекомпенсации 5,ехфаэной элекэтом нав гармоник напряжен дит к ко мое напряжение высши де генератора, Систе ратор 1 и устройство выполненное в виде т трической машины обр находится в противо ем на обмотках 2, ч е с приво пенсации гармоник над и В. 3 ил. яжения тнои связи,о ос ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ)1 1105988, кл. Н 02 расположеннои на одном валу с генератором. Трехфазные статорные обмотки 2, 6 генератора и устройства компенсации соединены между собой последовательно и включены между трехфазной линейной нагрузкой 12 и преобразователем 9. Их основные 3, 7 и дополнительные 4, 8 роторные обмотки соединены между собой последовательно и подключены к источнику 11 постоянного напряжения. Основные роторные обмотки расположены по оси д, а дополнительные - по оси р. Ток протекающий по контуру из обмоток 3,4, 7,8 и источника 11, наводит в статор ных обмотках 2 ЭДС с гармоническим составом, совпадающим с гармоническим составом падений напряжений на обмотках 2 при протекании ло ним н синусоидального линейного тока,пот ребляемого преобразователем 9, ПриИзобретение относится к электротехнике, в частности к тиристорным преобразователям, которые питаются от синхронного генератора, и может быть использовано в автономных энергосистемах.Цель изобретения - повышение качества выходного напряжения путем обеспечения полной компенсации выс 10 20 ших гармоник на выходе генератора.На фиг. 1 изображена схема .системы электроснабжения переменного тока с компенсацией высших гармоник, создаваемых преобразовательной наг рузкой;на фиг. 2 - зависимость коэффициента эффективности компенсации при воздействии на роторную обмотку (обмотку возбуждения) генератора, расположенную по оси д; на фиг. 3 - то же, при воздействии на обмотку возбуждения, расположенную по оси я.Система электроснабжения переменного тока с компенсацией высших гармоник содержит трехфазный синхронный генератор 1 с тремя статорными обмотками 2 и роторными обмотками 3 и 4, расположенными по осям д и р, устройство компенсации в виде трех фазной электрической машины 5 обратной связи, расположенной на одном валу с генератором 1 и содержащей три статорные обмотки 6, соединенные в звезду без нулевой точки, и две роторные обмотки 7 и 8, расположенные по осям д и 8Статорные 6 и роторные 7 и 8 обмотки включены последовательно с соответствующими одноименными обмотками синхронного 40 генератора 1. Свободные концы статорных обмоток 6 соединены с входными выводами статического преобразователя 9, к выходу которого подключена нагрузка 10. Свободные выводы роторных обмоток 3, 4 и 7,8 соединены с соответствующими зажимами источника 11 постоянного напряжения, Кроме того, общие точки соединения статорных обмоток 2 и 6 подключены к линейной трехфазной нагрузке 12. Источник 11 постоянного напряжения может быть выполнен регулируемым.Ротор синхронного генератора 1 при подключении источника 11 постоянного напряжения вращается с угловой скоростью ы равной синхронной. Угол сдвига ротора генератора 1 и ротора машины 5 обратной связи в общем случае может быть произвольным и равным / . Выбором угламожно оптимизировать величину коэффициента гармоник напряжения синхроного генератора 1Компенсация высших гармоник осуществляется следующим образом.Линейные несинусоидальные токи, протекая по фазным статорным обмоткам 6 машины 5 обратной связи, создают магнитный поток, который может быть разложен на вращающиеся в различных направлениях потоки со скоростями (6 К) 2 против направления вращения ротора и (б+К) И по направлению вращения ротора где К=1,2,Составляющие потока, вращающиеся по направлению вращения ротора машины 5 обратной связи, создаются токами гармоник прямой последовательности (седьмой, тринадцатой и т.д.), а в обратном - токами гармоник обратной последовательности (пятой,одиннадцатой и т.д.), Эти потоки наводят в обмотках 7 и 8 машины обратной связи только высшие гармоники ЭДС взаимо- индукции с угловой частотой 6 К 41.В контуресоставленном из обмоток 3 и 4 синхронного генератора 1, обмотки 7 и 8 машины 5 обратной связи, источника 11 постоянного напряжения течет ток, содержащий гармоники порядка 6 КШ. Этот ток наводит в фазных статорных обмотках 2 синхроного генератора 1 ЭДС, в состав которой входят гармоники порядка (бК+ 1)и. Этот гармонический состав наведенной ЭДС совпадает с гармоническим составом падений напряжений на статорных обмотках 2 синхронного генератора 1 при протекании по ним несинусоидального линейного тока, потребляемого преобразователем 9.Кроме того, наводимое напряжение высших гармоник находится в противофазе с падением напряжения на статорных обмотках 2 генератора 1,поэтому все гармоники напряжения порядка (6 К+1)со по осям д и р компенсируются.Падение напряжения от высших гармоник на внутреннем сопротивлении генератора при протекании несинусоидального тока по осям д и р будет равно1372521 Й (х ) Д(.) ф где д, д - значения несинусоидального тока, протекающе 5го по обмоткам статора 2;и нх ,х - сверхпереходные индук"тивные сопротивлениягенератора 1.Воздействием на обмотку возбуждения, расположенную только по оси д, можно добиться компенсации падения напряжения на внутреннем сопротивлении генератора лишь на величину ЬЛд.Введем понятие коэффициента эффективности компенсации высших гар- мониК на фазных обмотках 2 генератора 1 где Ь( - действующее значение компенсированного потока сцепления высших гармоник;Ь (1 - действующее значение потокосцепления высших гармоник до компенсации,Выражения для коэффициентов эффективности по осям д изапишутся следующим образом: К- квадрат действующего значения высших гармоник по осямЙ,4 окаэаффекти м вие ора п симос еобразоватечки соедине- ератора ами входными вы общиеоток г ля напряжения, а ния статорных об устройства компе входцыми выводам указанной линейн мпенс преобразователя55 ени ции с ючен для полкл й нагрузкитем,что,с показана зависимостьэффективности копенсаом машины обратной свял целью и ю щ На фиг. 2 коэффицента э ции посредст зи с одной ро Й и воэдейст дения генерат веденной зави наибольшая ко при угле упра Ос = 90 град,На фиг. 3 коэффициента ции посредства зависимостьности компенсаины обратной свяобмоткой по осиобмотку возбуж 50 оси д. Из приследует, что ция достигается зи с одной роторной об эткой по осипри воздействии на обмотку возбуждения генератора, расположенную по оси р. В этом случае наибольшее значение коэффициента эффективности достигается при с = О. При одновременном воздействии на обмотку возбуждения генератора,расположенную по осям Й и я посредством машины обратной связи с двумя роторными обмотками по осям д и д коэффициент эффективности компенсации высших гармоник приближается к единице. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет полностью компенсировать высшие гармоники,при этом не увеличиваются масса и габариты устройства. Формула изобретения Система электроснабжения переменного тока с компенсацией высших гармоник, создаваемых преобразовательной нагрузкой,содержащая три выходных вывода для подключения линейнойтрехфазной нагрузки, трехфазный синхронный генератор с тремя соединенны ми в звезду статорными и одной роторной обмотками, источник постоянного напряжения, преобразователь напряжения с тремя входными выводами и выходными выводами для подключения второй нагрузки и устройство компенсации,выполненное в виде трехфазной электрической машины обратной связи, расположенной на одном валу с генератором и включающей три статорные и одну роторную обмотки, соединенные последовательно с соответствующими одноименными обмотками генератора, причем роторные обмотки расположены по одной оси и каждая из них свободным выводом подключена к одному из соответствующих полюсов источника постоянного напряжения, свободные выводы статорных обмоток устроиствакомпенсации, соединены с соответствую1372521гроА7 Ю И 14 66 аказ 495/51 Т исно вьппения качества выходного напряжения путем обеспечения полной компенсации высвих гармоник на выходе генератора, указанные генератор и устройство компенсации снабжены по одной дополни-тельной роторной обмотке, причем дополнительные роторные обмотки соедиПроизв.-полигр. пр-тие нены между собой последовательно,подключены свободными выводами к зажимам источникапостоянного напряжения идентично основным роторным обмоткам 5 и одинаково расположены по другойоси относительно оси, по которой расположены основные роторные обмотки. ород, ул. Проектная, 4