Способ быстродействующей стабилизации параметров электрической энергии в многофазной системе

ЮЗ СОВЕТСКИХ ИАЛИСТИЧЕСКИХ ПУБЛИК 788552 А 3/18, 3/26(ГОСПАТЕНТ СССР) ры,ба 21 АБ 111 И БЯ.,:6 Й1 Ы 1 ь 1;1 иПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВУ шение точности и уравновешивания еобраз Изобретение относи и может быть примене электромагнитной совм повышения качества многофазовой системе стационарными и нелин (электросварочные и на раты, электротехнолог ультразвуковые излуч тся к электротехнике но для обеспечения естимости (ЭМС) и, электроэнергии в с однофазными неейными нагрузками гревательные аппаические установки.этели, генераторы ии пара- а их корстотнойо трансмени коапример,реактив(21) 4869237/07(71) Институт электродинамики АН УССР(56) Япцег Я, Модеипд апс зупйезс о 1Ьаг(попс - аггее Роаег сопчепоп ап( чагсогпрепзатоп зузтегпз. / ЕЕЕ Тгапз, и(.Е ес 1 гоп, чо 34, Ф 2, рр 257-262, Мау, 1987.Сергеенков Б,Н., Горюнов М,А. "Высокочастотный бесконтактный регуляторнапряжения трансформаторов" / Электричество, - 1984 г. М 5 - стр, 54 - 58.Ш идло вский А. КН овский В.АКапл ычный Н,Н. Стабилизация параметров электрической энергии в распределительныхсетях, Киев, Наукова думка, 1989, с. 251 -252, рис, 94-95,(54) СПОСОБ БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩЕЙ СТАБИЛ ИЗАЦИ И ПАРАМ ЕТРОВ ЭЛ Е КТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В МНОГОФАЗНОЙСИСТЕМЕ(57) Использование: повыупрощение обеспечения режима и электромагнитнои совместимости нестационарных, нелинейных однофазных нагрузок с питающеи сетью, Сущность изобретения: нестационарная нелинейная однофазная нагрузка подключается к сети через управляемый трансформатор с переменным коэффициентом трансформации. По измеренным действующим и мгновенным значениям сопротивлений каждой нагрузки определяется текущая величина переменного коэффициента трансформации, которая затем и регулируется в каждый момент времени пропорционально корню квадратному частного от деления действующего значения сопротивления каждой нагрузки на ее мгновенное значение. При этом нелинейная система, состоящая их однофазной нестационарной, нелинейной нагрузки и управляемого трансформатора с изменяющимися во времени коэффициентом трансформации представляет собой однофэзную линейную нагрузку с постояным сопротивлением, в результате чего обеспечивается эффективность применения данного способа для комплесного повышения качества электроэнергии в многафазных системах. 1 ил. ударной мощности, вентильные прватели, тяговые нагрузки и др.)Известны способы стэбилизацметров электроэнергии, основные нрекции с помощью высокочакоммутации обмоток управляемоформатора с изменяющимся во вреэффициентом трансформации, ниспользуемого для компенсацииной мощности, преобразования переменного тока в постоянный при входном синусоидальном токе и др, Кроме того, при введении различных соотношений между интервалами включения большего или меньшего коэффициента трансформации в пределах полупериода линейных напряжений достигается прецизионная стабилизация напряжения сети при несимметрии нагрузки, Однако область применения этих способов ограничена линейными нагрузками.Наиболее близким к описываемому является способ, основанный на подключении однофазного управляемого трансформатора между питающей сетью и нагрузкой, который позволяет осуществить компенсацию колебаний и отклонений напряжения нагрузки.Недостатками указанного способа являются ограниченные функциональные ограниченные функциональные возможности и применение его лишь для линейных нагрузок, что значительно снижает эффективности способа для обеспечения ЭМС потребителей электоэнергии,Цель изобретения - расширение функциональных возможностей, уравновешивание нестационарных, нелинейных нагрузок и компенсация высших гармоник тока в многофазной системе.Использование изобретения позволит повысить качество электрической энергии, эффективность и надежность обеспечения ЭМС потребителей многофазной системы за счет расширения функциональных возможностей известного способа, принятого за прототип, а также уравновешивания не- стационарных, нелинейных нагрузок и компенсации высших гармоник тока.Цель достигается тем, что описываемый способ быстродействующей стабилизации параметров электрической энергии в многофазной системе включает в себя совокупность новых действий: измерение в каждый момент времени действующего Вн и мгновенного Вн (с) значений сопротивления нагрузки и регулирование величины коэффициента трансформации и (1) однофазного управляемого трансформатора и изменяющимися во времени коэффициентом трансформации пропорционально корню квадратному из частного от деления действующего значения Вн сопротивления нагрузки на его мгновенное значение Вн (т),Существенными признаками описываемого способа, отличающими его от прототипа, является вся приведенная выше совокупность действий, которая ранее в известных способах не использовалась.2 (т) = и (т) И (1),30 а с другой стороны напряжение ог (т) навыходе идеального трансформатора35н 2 (т) = В н (т)12 (т). (2) После подстановки (2) в (1) получаем; ВН (С) п (т)(т) = и (1),1 40 т, е.(3) 45 В н (т) пг (т) ц (т):= и(т) Очевидно, что для обеспечения Э МС потребителей и уравновешенности режима многофазной системы необходимо выпол нить следующие условия; Во ц (с) = ц 1 (т),где Во - постоянная величина,Следовательно, из выражения (3) име 55 ем:Вн (т) пг (т) = Во,Таким образом, коэффициент трансформации и (1) управляемого трансформато- ра Сущность описываемого способа заключается в следующем, Допустим, что однофазная нестационарная, нелинейная нагрузка Вн (т) подключена через управляе мый однофазный трансформатор с изменяющимися во времени коэффициентом трансформации и (т) к соответствующим фазам системы, Определим функциональное изменение и (т), когда система "одно фазный управляемый трансформатор -нестационарная, нелинейная нагрузка" будет представлять линейное постоянное сопротивление Во и тем самым не оказывать вредного влияния на питающую сеть, по сколькуосуществляется компенсация в токенестационарной, нелинейной нагрузки всех гармоник помимо основной, В результате обеспечивается полная ЭМС потребителей и уравновешенность режима многофазной 20 системы.Известно, что идеальный однофазныйтрансформатор с изменяющимся во времени коэффициентом трансформации и (1) определяется следующими соотношениями 25 между токами(т) и напряжениями о (т) наего входе и выходео (й) = ъ Ба (4)Вн(5Поскольку для идеального управляемого трансформатора справедливо, что и (1) 1, то ВоВн (1), т, е, Во = вах (В н (с)3, откуда следует, что величина Во является максимальным значением за период изменения несинусоидальной периодической функции В (т) или же действующим значением Вн периодической несинусоидальной величины Вн (1). Период изменения функции Вн (т) определяется неименьшим промежутком времени, в течение которого эта функция непрерывна, и по истечении которого наблюдается повторение мгновенных положительных значений нелинейного сопротивления Вн (т). Практически период изменения Вн (т) может определяться технологическим режимом работы нестационарной, нелинейной нагрузки (например, электротехнологических нагрузок: дуговой сталеплавильной печи, индукционной канальной печи, установки ЭШП и др,).Следовательно, для каждого управляемого однофазного трансформатора с изменяющимся во времени коэффициентом трансформации п (1) справедливо и (С) =(5)яй (11Таким образом, изменяя (регулируя) во времени величину коэффициента трансформации и (т) управляемого трансформатора в соответствии с выражением (5) при подключении на его вторичной стороне нестационарной, нелинейной нагрузки Вн (т)можно обеспечить полную ЭМС в нагрузочном узле и уравновешенность режима многофазной системы.На чертеже приведен пример выполнения схемы устройства, предназначенного для осуществления описываемого способа подключения однофазных нагрузок к многофазной системе. где введены следующие обозначения; 1 . щ - фазы электрической системы; 4 (11) - однофазная нестационарная, нелинейная нагрузка;5 (12) - силовая схема управляемого трансформатора с изменяющимся во времени коэффициентом трансформации; 6 (13) - двухобмоточный трансформатор, вторичная обмотка которого выполнена с отводами; 7 (14) - комплект силовых ключей переменного тока; 8 (15) - блок измерения и преобразования мгновенного и действующего значений сопротивления нагрузки; 9 (16) - вычислительное устройство;10(17) - система управления силовыми ключами. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Описываемый способ включает следующий порядок выполнения операций:измерение действующего Вн и мгновенного Внзначений сопротивления нестационарной, нелинейной нагрузки;регулирование величины коэффициента трансформации однофазового управляемого трансформатора пропорционально корню квадратного из частного от деления действующего значения Вн сопротивления нагрузки на его мгновенно значение Вн (т),Устройство, реализующее описываемый способ и выполненное, например, по схеме, которая приведена на фигуре, подключено между соответствующими фазами 1а электрической системы из силовой схемы 5 управляемого трансформатора, содержащей двухобмоточный (возможно и многообмоточный) трансформатор 6 и комплект 7 силовых ключей переменного тока, а также блока измерения и преобразования 8 сопротивлений Вн и Вн (1) нагрузки, вычислительного устройства 9 и системы управления 10 силовыми ключами.Регулирование величины коэффициента трансформации и (с) каждого из управляемых трансформаторов обеспечивается в данном случае за счет быстродействующего переключения отводов вторичной обмотки трансформатора 6 с помощью полностью управляемых ключей 7 (силовые и полевые транзисторы, запираемые тиристоры или однооперационные тиристоры с узлами искусственной коммутации) переменного тока, которое осуществляется с высокой частотой (десятки и сотни кГц), Текущее значение коэффициента трансформации и (1), определяемое в соответствии с выражением (5), вычисляется блоком 9 в зависимости от действующих и мгновенных значений сопротивления нагрузки 4, которые измеряются и преобразуются в удобную форму, например, в цифровую-блоком 8 с помощью соответствующих датчиков (например, токов и напряжений) и преобразователей сигналов (компараторов, АЦП и др,). Система управления 10 служит для формирования достаточно мощных сигналов управления силовыми ключами 7 переменного тока,Формула изобретения Способ быстродействующей стабилизации параметров электрической энергии в многофазной системе, содержащей однофаэный управляемый трансформатор с изменяющимся во времени коэффициентом трансформации, включенный между многофазной сетью и нагрузкой, заключающийся в том, что осуществляется коррекция параметров электроэнергии с помощью регулировки коэффициента трансформации, Козор дакто ги Заказ 75 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 упомянутого трансформатора, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расширения фун кционал ьн ых возможностей, обеспечения симметрирования нестационарных, нелинейных нагрузок и компенсации высших гармоник тока, в каждый момент времени измеряют действующее Йн и мгновенное Вн (Т) значения сопротивления нагрузки и регулируют формации и (Т) указанного трансформатора в соответствии с выражением5