Компенсатор реактивной мощности

(71) Научно-исспо передаче электком высокого нап(56) Авторское св136453, кл. Н 0Авторское свид1129696, кл. Н На фиг. 1 пр мого ком пенсато напряжений н то ме выдачи реакти Компенсатор ный выпрямитель конденсаторы 13 тиристорных вент запираемые вент фазныи силовойредлагае - кривыев режиИзи моческипенса эконо путем торнь чения ледов ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИ А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ.9ледовательскии институт роэнергии постоянным тояженияердин, В. Я. Меньшиков, А. Шершневидетельство СССР 2 1 3/18, 1960.етельство СССР02 1 3/18, 1983.(54) КОМПЕНСАТСР РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ(57) Компенсатор реактивной мощности (КРМ), предназначенный для электрических сетей и электроустановок, обеспечивает выдачу или потребление регулируемой по величине реактивной мощности. Цель - улучшение технико-экономических показателей. В состав КРМ входит по крайней мере один силовой трансформатор и присоединенный к его вторичной обмотке один трехфазный выпрямительный мост, имеющий тиристорные и запираемые вентили, реактор, подключенный к полюсам моста, конденсаторы для ограничения перенапряжений, включенные параллельно вторичной обретение относится к электротехнике жет быть испол ьзовано в электрих сетях и электроустановках для комции реактивной мощности.ель изобретения - улучшение техникомических показателей ком пенсатораобеспечения перехода тока с тирисх вентилей на запираемые без увелив тиристорных вентилях числа посательно включенных тиристоров. обмотке трансформатора, конденсаторы для перевода тока с тиристорных вентилей на запираемые, включенные в фазах моста между узлами соединения тиристорных и запираемых вентилей, а также устройства управления вентилями, Емкость конденсаторов в фазах моста определяется из условия приложения к тиристорным вентилям отрицательного анодного напряжения на время. не меньшее времени их выключения, При углах регулирования, близких к - 90, КРМ выдает реактивную мощность в трехфазную сеть, к которой присоединен его трансформатор. При углах регулирования, близких к +90, КРМ потребляет реактивную мощность из трехфазной сети, Величина выдаваемой нли потребляемой реактивной моцности регулируется изменением угла регулирования в диапазоне нескольких градусов. Основная отличительная особенность КРМ -- обеспечение перевода тока с тиристорных вентилей на запираемые за счет включения конденсаторов в фазах выпрямительного моста. Это техническое решение по сравнению с известным (увеличение в тиристорных вентилях последовательно включенных тиристоров) имеет существенные тсхнико-экономические преимугцества: достигается уменьшение капзатрат и повышение КПЛ компенсатора. 2 ил. иведена схема пра; на фиг. 2ков компенсаторавной мощности.фиг. 1) содержит трехфазный мост с вентилями 1 - 12 - 15 для перевода тока с илей ", 4, 6, 8, 10 и 12 на ли 1, 3, 5, 7, 9 и 11, трех- трансформатор 16, через3который вьшрямительцый мост присоединенк сети переменного тока, реактор 17, подключенный к полюсам моста, конденсатор.;. 18 для ограничения перенапряжений,вклк 1 чецные параллельно вторичной обмотке трансформатора 16 через трехфазный выключатель 19. Вентили 1 - 12 пронумерованы в порядке их отпирания импульсами управления. В качестве запираемыхвец 1 ил.й 1, 3, 5, 7, 9 и 11 изображены запираемые типисторы, однако схема не изменится, если и цх качестве применить лучевыеэлектроцььк лампы или силовые транзисгоры.Конденсатор 13 включают в фазе А выцрямительного моста между узлом, в котором соединены тиристорные вентили 4 и 10,и узлом, в котором соединены запираемыевс цтилц 7 и 1. Аналогично включены конденсаторы 14 и 15 соответственно в фазах Ви С моста.Гри указанном включении конденсаторов1315 фазцые выводы АВ и С вторичнойобмотки трансформатора 16 необходимо соединить соответственно с узлами А, В и С соединения тиристорных вентилей 2, 4, 6, 8, 10з 12. Эгим достигаются протекание их токовцомимс конденсаторов 1315 и протеканиетоков запираемых вентилей 1, 3, 5, 7, 9 и 11чсрсз, эти конденсаторы 13 15. При проводимости запираемых вентилей 1, 5 и 9 токичерез соответствуюц:ие конденсаторы 13- - 15проходят в одном направлении, а при проводимости запираемых вецтипей 7, 11 и 3 -в обратном направлении. Этим обеспечивасгсц цсрцодическци псрсзаряд конденсаторов 1315,Система управления компецсатором(фиг. ) содержит датчики 20 - 22 напряжения, подключеццьсе к конденсаторам 13 -15, источники 23- - 25 первичных импульсовзпираемых вентилей к формирователи 26 -28 упрсзляющих импульсов запираемых вент.ь 1 ей, относящиеся соответственно к запир мым вентилям 1, 5 и 9. источники 29 - -31ш рвичцых импульсов тиристорных вентилейц формирователи 32- - 34 управляющих импульсов тиристорцых вентилей, относящиеся соответственно к тиристорным вентилям1 О, 2 и 6, элементы 3537 задержки иэлемецгы И 38 - -10.Уст 1 ойствэ. управления для вентилей 4,7, 8, 11, 12 и 3 ацодцой группы выполняются гакпми же, как для вентилей 10, 1, 2,5, 6, и 9 катодцой группы.11 фиг. 2 ца оси 41 построена трехфазця система напряжений, иодведеццьсх к узлм А, В и С выпрямительцого моста. Напряжения (,. (в и- это фазные напряжения вторичной обмотки трансформато-.р 16 при холостом ходе. Госледовательцость:лих напряжений определяет последов гельость отпирания и включения вентцлсй 1 12. На оси 42 показаны временцые к)ивые токов сО, ь) и 16 тиристорных 4вентилей 10, 2 и 6 и токов 1 ь 1 ь и 19 запираемых вентилей , 5 и 9, на оси 43 - временные кривые токов тиристорных вентилей 12, 4 и 8 и запираемых вентилей 3, 7 и 11, на оси 44 - кривая напряжения 111 з конденсатора 13.Два входа элемента И 38 (фиг. 1) соединены с источником 30 первичных импульсов и датчиком 20 напряжения. Элемент И 38 относится к запираемому вентилю 1, а источник 30 первичных импульсов - к тиристорному вентилю 2, т. е. к вентилю, который отпирается и включается следующим после вентиля 1. Иа элемент И 38 сначала поступает сигнал от источника 30 первичных импульсов, а затем от датчика 20 напряжения. После этого элемент И 38 посылает сигнал на формирователь 26 управляющих импульсов, который выдает отрицательный (запирающий) управляющих импульсов на запираемый вентиль 1. В результате последний запирается в момент, когда напряжение конденсатора 13 становится равным в -(3- (с элементом И 38 соединен выход датчика 20 напряжения, на котором сигнал появляется при напряжении конденсатора 3 - 11-)..Другой выход датчика 20 напряжения соединен с входом элемента И, который относится к запираемому вентилю 7 (этот элемент И не показан). В результате запирание вентиля 7 происходит в момент, когда напряжение конденсатора 13 становитсяаравным +(о.Аналогично входы элемента И 39 соединены с выходами источника 31 первичных импульсов и датчика 21 напряжения, а выход этого элемента И - с формирователем 27 управляющих импульсов. Второй выход датчика 21 напряжения соединен с входом элемента И, который относится к запираемому вентилю 11. Аналогично соединены элемент И 40, источник 29 первичных импульсов, датчик 22 напряжения и формирователь 28 управляющих импульсов. Второй выход датчика 22 напряжения соединен с входом элемента И, который относится к запираемому вентилю 3. Работу компенсатора в режиме выдачи реактивной мощности рассматривают с помощью временных графиков (фиг. 2).До момента 11 ток .1 протекает через тиристорцый вентиль 10. В это время напряжение конденсатора 3 1."1=+1; (положительный заряд ца правой обкладке конденсатора). Благодаря этому к запираемому вентилк) 1 прилагается анодное напряжение выше напряжения включения этого вентиля. В моментна запираемый вентиль 1 поступает положительный (отпирающий) управляющий импульс и так как его анодное напряжение имеет достаточную величину, то он включается Под действием напряжения конденсатора 13 ток быстро переходит с ти 1464245ристорного вентиля 10 на запираемый вентиль 1. Ток 1 вентиля 1, проходя через конденсатор 3, производит его перезаряд.В промежутке Л 1 напряжение конденсатора 13 .)1 з снижается от +Гдо величины, равной падению напряжения Ц,в запираемом вентиле 1, и поэтому в течение этого промежутка времени к тиристорному вентилю 10 прилагается отрицательное анодное напряжение. Емкость конденсатора С 5 10рассчитана так, что Ь)Ьыкл, Где Ьыкл - Время выключения тиристорного вентиля. Благодаря этому обеспечивается условие для восстановления управляемости тиристорного вентиля 10 после того, как в момент 11 его юк упал до нуля (он не может включиться, 5 когда, спустя Ь, к нему прикладывается положительное анодное напряжение).После момента 1 через промежуток времени Ьа задаваемый элементом 35 задержки, производится отпирание тиристорного вентиля 2. Однако он еще не может включиться, так как в это время его анодное напряжение отрицательно. Промежуток Ьад выбирается таким, чтобы он был меньше промежутка 111 перезаряда конденсатора 13, В частности Ьд=Ь (тогда Ь;., меньше Ь), 25К моменту 12 напряжение конденсатора 13 .),з становится равным в 1 В этот момент времени датчик 20 напряжения посылает сигнал на вход элемента И 38. На другом входе этого элемента уже имеется сигнал, тек как Ь.,(1 Ь. Элемент И 38 по- Ж сылает сигнал на второй вход формирователя 26 управляющих импульсов и в результате этого на запираемый вентиль 1 поступает отрицательный (запираюший) управляющий импульс. Вентиль 1 запирается, ток 11 быстро снижается до нуля. При этом на тиристорном вентиле 2 анодное напряжение повышается скачком и становится положительным. Так как на его электроде управления уже имеется управляюший импульс, он сразу включается и начинает про р пускать ток компенсатора.Через половину периода (1/2 Т) после моментав момент з положительный (отпираюший) управляющий импульс поступает на запираемый вентиль 7. К этому моменту времени к запираемому вентилю 7 45 приложено положительное анодное напряжение, которое выше напряжения его включения (это обеспечено тем, что напряжение конденсатора 13 11 з= - )со и положительный заряд имеет левая обкладка конденсатора 13). В результате запираемый вентиль 7 включается в момент 1 и под действием напряжения конденсатора 13 ток практически мгновенно переходит с тиристорного вентиля 4 на запираемый вентиль .Под действием тока 17 запираемого вентиля 7 в промежутке А происходит пере- заряд конденсатора 13: его напряжение 1 з изменяется от - 1:, до +,. При этом обеспечивается приложение отрицательного анод цого напряжения к тиристорному вентилю 4 на время Ь)Ь .В момент 4, когда 11 з становится равным +1., датчик 20 напряжения посылает сигнал на элемент И, относящийся к запираемому вентилю 7. В результате происходят прекращение тока запираемого вентиля 7включение тиристорного вейтиля 8.Аналогично протекают процессы с пере- зарядом конденсаторов 14 и 15 и переходами тока тиристорных вентилей на запираемые в фазах В и С вентильного моста.Работа компенсатора происходит при угле регулирования, близком к - 90, благодаря чему его переменные токи опережают соответствуюшие напряжения на такой же угол и компенсатор выдает в сеть реактивную мошность.Для перевода компенсатора из режима выдачи реактивной мощности в режим ее потребления достатоц .о изменить величину угла регулирования, сделав его близким к +90. В режиме потребления реактивной мошности можно перейти на естественную коммутацию тиристорных вентилей 2, 4, 6, 8, 10 и 12, исключив работу запираемых вентилей 1, 3, 5, 7, 9 и 11. Для осуществления этого прекрашается отпирание запирае,мых вентилей 1, 3, 5, 7, 9 и 11, При этом увелицивается ресурс вентилей 1 - 12 и конденсаторов 13 - 15. Кроме того, в этом режиме для увеличения ресурсов конденсаторов 18 они отключаются выключателем 19.Формула изобретенияКомпенсатор реактивной мощности, содержащий по крайней мере один силовой трансформатор и присоединенный к его вторичной обмотке один трехфазный выпря. мительный мост с двумя тиристорными и дву мя запираемыми вентилями в каждой егс фазе, реактор, подключенный к полюсам моста, конденсаторы, включенные парал. лельно вторичной обмотке трансформатора, систему управления каждым тиристорным вентилем, имеющую в своем составе источник первичных импульсов и формирователь управляющих импульсов, систему управления каждым запираемым вентилем, имеющую в своем составе формирователь управл якш 1 их импульсов с двумя входами, первый из которых - на формирование отпирающего, а второй - запирающего импульса, и источник первичных импульсов, выход которого подключен к первому входу формирователя, а также элементы задержки и промежуточные элементы по числу тиристорных вентилей, причем вход источника первичных импульсов каждого тиристорного вентиля соединен через элемент задержки с выходом источника первичных импульсов запираемого вентиля, предыдущего по порядку включения, а выход источника первичных импульсов каждого тиристорного вентиляподключен к входу его формирователя и через промежуточный элемент к второму входу формирователя управляющих импульсов запираемого вентиля, предыдущего по порядку включения, отличающийсятем, что, с целью улучшения технико-экономических показателей, в каждой фазе выпрями- тельного моста между узлом соединения тиристорных вентилей и узлом соединения запираемых вентилей включен конденсатор, ,который соединен с датчиком напряжения,имеющим два выхода, в качестве промежуточных элементов использованы элементы И с двумя входами, причем два выхода датчика напряжения каждой фазы соединены по одному с первыми входами двух элементов И, относящихся к запираемым вентилям этой же фазы моста, а вторые входы этих элементов И соединены соответственно с выходами источников первичных импульсов двух тиристорных вентилей, следующих по порядку включения.НТ СССР гарина,Соста Тех ред Тираж 6 ого комитета л Москва, Ж -тельский комбиРедактор И. ГорнаяЗаказ 72556ВНИИПИ Государств303Производственно-из итель Г. 1 ачскаяИ. Верее Корректор С. Ч05 Подписноео изобретснияч и открытияч при35, Рлу инская наб д. 4,5нат Патент, г. Ужгород, ул. Га