Устройство для регулирования реактивной мощности и симметрирования режима многофазной сети

турпнфг Я П е ОПИСИЗОБРЕТЕНИЯ 1) 488281 Союз Ссеетскик Социалистических респбликК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ флФ А -..2:о 61) Дополнительное к авт. свид-ву 2) Заявлено 18.07,73 (21) 194387212 021 3,26 02) 3/46 51) М. Кл. с присоединением заявки Ъ осудерствениыи комите оеета Уииистрое ССС по делам изобретений(23) ПриоритетОпубликовано 15.10.75, Бюллетень38 Дата опубликования описания 10.03.76 3) УДК 621.316.722(72) Автор изобретения Н. Панченко 71) Заявител 4) УСТРОЙСТ МОЩНОСТ РЕАКТИВНОЙРЕЖИМА ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИ И СИММЕТРИРОВАНИ МНОГОФАЗНОЙ СЕТИ отвеяноил 31 -коммутации вк 4, соединенные Известно устройство для 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 соедшгенные на стороне постоянного тока через сглаживающий дроссель, выполненные из каскадно соединенных и зашунтированных управляемыми 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 средб ней точкой и искусственной коммутацией врежимах потребления активной мощности, инвертирования, генерирования реактивной моиности и ее потребления, соответственно.Устройство для регулирования реактивной 1 о 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 одно 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 уп равления, датчик 12 тока и блок 13 искусственной коммутации.Однофазные двухполупериодные управляемые выпрямители содержат основные вентили 14 - 19, шунтирующий вентиль 20 и допол нительные вентили 21 - 27. Вторичная обмотка трансформатора, к которой подсоединены вентили, имеет соответственно выводы 28 - 30и 28 - 30.Блок 13 искуслю- ЗО чает в себя вент 3 по10 11 зо1 о фИ,3мостовой схеме, и конденсатор 35 с обкладками 36 и 37.При выпрямляемом токе У, 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. 11 ри этом открывают вспомогательный управляемый вентиль, подсоединенный одноименным электродом к вступающему в работу управляющему вентилю.Устройство рабогает следующим образом.11 усть 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. 11 ри этом выпрямленный ток 1 о проходит по цепи; управляемый вентиль 20 - каскадно соединенные однофазные двухполулериодные управляемые выпрямители 5 и 6 со ступенчатым током со средними точками и искусственной коммутацией - трехфазный преобразователь 3 - сглаживающий дроссель 10,При о 1=к- (см.,фиг. 2) блок 11 управления открывает управляемый вентиль 16. Напряжение части 30 полуобмотки трансформатора прикладывается к управляемому вентилю 20, и он закрывается. 11 о окончании коммутации ток проходит по цепи: управляемый вентиль 16 - часть 30 вторичной обмотки трансформатора - каскадно соединенные выпрямители 5 - 9 - сглаживающий дроссель 10. Г 1 ри этом в первичной обмотке фазы наводится ток где У 1 - число витков первичной обмотки фазы; Взо - число витков части 30 полуобмотки трансформатора. 5 15 20 25 30 35 40 При к=а 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 току у 1 ф 29+ 1 Зоо - очПри ь=аоткрывается управляемый вентиль 14, а управляемый вентиль 15 закрывается напряжением части 28 полуобмотки. По окончании, коммутации выпрямленный ток проходит по полуобмотке 282930. При этом в первичной обмотке фазы наводится токг 1 11 2 о + фоо + 1130К,где У, - число витков части 28 вторичной обмотки.При о=а 4 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. Г 1 ри заряде конденсатора 35 до заданного значения, например напряжения сакэ, 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 равно7 с, - С 7,Выпрямленный ток проходит по цепи: управляемый вентиль 15 - часть 29 - 30 вторичной обмотки - каскадно соединенные выпрямители 5 и 6 - трехфазный преобразователь 3 - сглаживающий дроссель 10,С момента запирания управляемого вентиля 14 в части 29 - 30 вторичной обмотки ток равен установившемуся значению 1 о 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 1 ь При ю = со 6 осуществляется искусственнаякоммутация управляемого вентиля 16, откры 488281вается 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 а=,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, Г 1 о 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 (Уз) открывается управляемый вентиль 17. Управляемые вентиля 25, 31 и 34 закрываются. ПРи аз, аз, аз, аз и ад осУществлЯется искусственная коммутация управляемых вентилей 17, 18, 20, 16 и 15, соответственно,з,з з з з за при и, а а, а,о, ап и. а - 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 осуществлятьсяестественная, искусственная и комбинирован 5 ная коммутация управляемых вентилей,В процессе коммутации напряжение коммутирующего конден:атора 35 прикладываетсяк частям 30 (30), 29 (29) или 28 (28) вторичной обмотки, поэтому для надежной ком 10 мутации управляемых вентилей 14 - 20 в любой последовательности необходимо, чтобынапряжение на конденсаторе 35 было равноСЦмаксф15 где У, - амплитудное значение напряжения вторичной обмотки с наибольшимнапряжением; К - коэффициент превышениянапряжения на конденсаторе,Предмет изобретенияУстройство 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 преоб разователи, последовательно соединенные настороне постоянного тока через сглаживающий дроссель, выполненные из каскадно соединенных и зашунтированных управляемыми вентилями одно фазных 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 уп 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 шунтирующих управляемых вентилей подсоединены блоки искусственной коммутации.488281 Составитель Л. Дементьеваедактор А. Пейсоченко Техред М. Семенов Корректор М, Лейзерман ПодписиССР аказ 217/14ЦНИИ Типография, пр. Сапуч Изд.1886осударствеиного комитета по делам изобретенийМосква, Ж.35, Раушская Тираж 782Совета Мпиистрооткрытийнаб., д. 4/5