Способ автоматического регулирования величины и знака реактивной мощности

О Б И А.ЖИ"Е ИЗОБРЕТЕпИЯ Союз Советских Социалистических Республик(53)М, Кл,2 Н 02 д 3/18 с присоединением заявки Ио Госуаарственны 11 коинтет СССР во дмам нзобретеннй и открытнй(23) Приоритет Опубликовано 0501.80 Бюллетень йо 1 Дата опубликования описания 050180(71) Заявитель Институт электродинамики АН Украинской ССР(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ВЕЛИЧИНЫ И ЗНАКА РЕАКТИВНОЙ МОЦНОСТИ1 О Изобретение относится к компенсации реактивных нагрузок в общепромышленных и автономных электрических сетях стабильной или изменяющейся частоты и может быть использовано для создания статических источников реактивной мощности (ИРМ) с автоматическим, плавным и быстродействующим регулированием.Известен способ автоматического регулирования величичы и знака реактивной мощности по авт,св. Р 353314 в энергосистемах путем воздействия на преобразователь частоты с непосредственной связью, искусственной коммутацией вентилей и циклическим подключением фаз реактора повышенной частоты к фазам питающей сети 1 . По известному способу измеряют отключение напряжения сети от номинального и при пониженном напряжении в сети выбирают частоту импульсов управления,равную сумме частот сети и основной гармоники тока в реакторе, а при повышенном - равную их разности. При этом частоту импульсов управления изменяют обратно пропорционально величине отклонения напряжения, что позволяет регулировать реактивную мощность на зажимах ИРМ за счет изменения частоты тока в реакторе.Известный способ характеризуется относительно ограниченным диапазоном регулирования реактивной мощности Рш, определяемым как отношение максимальной к минимальной частоте основной гармоники тока в реакторе, а также повышенными потерями энергии изза искусственной коммутации вентилей преобразователя частоты.Целью изобретения является расширение диапазона регулирования мощности в обоих режимах работы ИРМ, а также снижение потерь энергии в режиме потребления,Это достигается тем,что в известном.способе автоматического регулирования величины и знака реактивноймощности в зависимости от измеренного отклонения напряжения от номинального изменяют величину напряжения,приложенного к реактору,На фиг, 1, 2 , 3 представлены регулировочные характеристики ИРМ дляизвестного и предлагаемого способов;на фиг. 4 - упрощенная блок-схемаустройства реализующего предлагаемый способ.На фиг. 1 показана регулировочцая характеристика О = Г (в) при регулировании по известному способу и использовании реакторов повышенной час 5 таты (при построении графиков были приняты:Фг,и=2% 100 рад/с; щ =21 Р 400 рад/с; Рсо = Ямокс цгмии = 4. Точке А соответствует номинальная мощность ИРМ (0 = 100), точке В - минималь.Ная (0 = 25).Сущность описываемого способа заключается в том, что при достижении максимальной частоты токац,стикс в реакторе, определяемой техническими характеристиками данного ИРМ,дальнейшее снижение мощности осуществляют (при частоте И=и),осис) за счет сни,жения напряжения, приложенного к реактору (участок ВС регулировочной 20 характеристики 1 = (сн)Результирующий диапазой регулирования Р по данному способу возрастает и будет равен произведению диапаэонон регулирования по частоте Рг,и по напряжению Рг:Я г.г чДля рассматриваемого примера:гс33Р мокс 11 оси г(т 4 оо/Возможен и другой вариант регулирования - вначале осуществляют изменение мощности от Снуем до О ног/Рчза счет напряжения ( при частотеО 2 = 0 Ьгмин = сОпэг), а, дальнейшееснижение от 0 нм/Рг до Оном/Рг Рвпутем изменения частоты тока в реакторе (при напряжении Ц= "симин )Естественно, что результирующий диа гпаэон регулирования при этом останется беэ изменения.Регулирование напряжения на реакторе может быть осуществлено:1, При работе ИРМ в режимах каквыдачи реактивной мощности, так ипотребления:а) установкой регулятора напряжения между сетью и преобразователемчастоты; 5 Об) устанонкой регулятора напряжения между преобразователем частоты иреактороглгв) широтным регулированием за счетвведения паузы между отклонением какого-либо вентиля и включением очередного вентиля.11, При работе ИРМ в режиме потребления:а).фазовое регулирование - эа счетизменения фазы отпирающих импульсов 60управления, поступающих на нентилипреобразователя и частоте тока в ре - акторе щ 2-Ю 1Наиболее целесообразным для расширения диапазона регулирования мощ ности ИРМ в оежнгле генерирования является применение широтного регулирования напряжения, в режиме потребления - фазового, Последнее илгнастрируется фиг. 2, где изображена регулировочная характеристика 0=т(Щпри регулировании мощности по иэнестному способу и использовании реакторов повышенной частоты (при построении графиков были приняты Иген =- 2 ГГ 100 рад/с; ц,г макс -- 2( 200 рад/с;Р= 2).В отличие от фиг, 1, в момент достижения минимальной мощности ИРМ (точка В), частота тока в реакторе не остается равной своему максимальному значению Огмдкс а снижается до значения цг, Одновременно но избежацие скачка мощности соответственно снижается величина напряжения цареакторе, Дальнейшее уменьшение величины мощности ИРМ происходит в соответствии с участкогл СР регулировочцой характеристики, при частоте сети(юг=В.,), что позволяет работать вец -тилям с естественной коммутацией,Результирующий диапазон регулированиядля примера, приведенного на фиг. 2,составляет Р=2 2=4,В общем случае, при использованииреакторов повышенной частоты регулирование мощности (в режигле потреблени я) происходит:а) в пределах от О до 1 - ,- нмхг минэа счет изменения частоты в реакторе( ./г 4 О т, Чсн = 1 ) гб) в пределах от , -- до Оман =О ОноаР.н Оа лил-- за счет фазового регулироЬв чвания напряжения ца реакторе (Ог =- йн = сопзс; Ч = уаг),оснЕсли использовать реакторы с цоми -цальцой частотой, равной частоте питающей сети, то в режиме потребления (фиг. 3) весь необходимый диапазон регулировация мощности (кривая АС) можно обеспечить эа счет фазового регулирования напряжения ца реакторе,це прибегая при этогл к искусствеццои коммутации вентилей, цеобходиглой при регулировании частоты тока в реакторе. При этом энергетические показатели ИРМ улучшаются эа счет уменьшения потерь мощности в узлах искусственной коммутации вентилей .Яа фиг. 4 представлена блок-схема одного из устройств, реализующих описываемый способ регулирования, Оцо состоит из преобразователя 1 частотыс непосредственной связью и искусственной коммутацией, цагружецногона реактор. 2 с линейной вебер-амперной характеристикой, и системы управления, включающей в себя датчики 3и 4 величины и знака отклонения цапряжения в сети, задающие генераторыпеременной 5 и постоянной б частоты, блоки суммирования 7 и вычитания 8 частот, фазосдвигающее устройство 9, переключатели 10 и 11 режима работыИРМ и вида регулирования мощности, формирователь 12 регулируемой паузы,Устройство работает следующим об азом.При отклонении напряжения сети от номинального датчик 3 вы 5 дает в систему управления сигнал, пропорциональный величине этого отклонения, а датчик 4 информацию о его знаке. Предположим, напряжение в сети ниже номинального (ьЧ ( О) . При этом переключатель режима работы ИРМ 10 находится в нижнем положении, а переключатель 11 - в правом положении (как это показано на фиг, 4). Регулирование мощности ИРМ в этом режиме вначале производится за счет из менения частоты задающего генератора 5, вырабатывающего импульсы управления вентиля, которые через блок суммирования частот 7 и формирователь регулируемой паузы 12 поступают в 2 О преобразователь частоты 1 (кривая АВ фиг. 1) . Дальнейшее уменьшение мощности производится при максимальной частоте тока в РеактоРе (О/2 =М,о) за счет введения с помощью формирова теля 12 регулируемой паузы между отключением какого-либо вентиля и включением очередного (кривая ВС фиг. 1),При повышенцом напряжении в сети ( Ь ЧО) переключатель 10 режима работы ИРМ переводится в верхнее положение (режим потребления), а управ - ление работой вентилей преобразователя будет производиться с частотой, равной разности частот сети и основ - ной гармоники напряжения на реакторе (кривая АВ фиг, 2). Если отклонение напряжения в сети уменьшилось, что требует дальнейшего снижения мощности на зажимах ИРМ, переключатель 11 вида регулирования переводится в ле- Щ вое положение, а управление работой вентилей производится от задаюцего генератора постоянной частсты 6, При этом сигнал от датчика 3 величины от - клонения будет воздействовать ца фазо-,сдвигающее устройство 9, с помощьюкоторого происходит увеличение фазыимпульсов управления вентиля, чтоприводит к снижению напряжения нареакторе (кривая СО фиг. 2). Частотатока в реакторе при этом будет постоянна и равна частоте сети Юо = Ю 1сопзг.),Если в схеме ИРМ используются реакторы с номинальной частотой, равнойчастоте сети, то переключатель 11 приработе в режиме потребления сразупереводится в левое положение и регулирование мощности от номинальнойдо минимальной будет осуществлятьсяза счет фазового регулирования напряжения на реакторе (кривая АС фиг. 3).Использование описываемого способа позволит, с одной стороны, расширить диапазон регулирования мощности ИРМ, не прибегая к установке дополнительных элементов в силовойсхеме ИРМ, с другой - частично илиполностью снизить потери в узлах искусственной коммутации при работев режиме потребления, что в целомпозволит повысить энергетические показатели ИРМ,Формула изобретенияСпособ автоматического регулирования величины и знака реактивноймощности по авт.св . 9 353314, о тл и ч а ю щ и й с я, тем, что, с цельюрасширения диапазона регулированияи снижения потерь энергии в режимепотребления, в зависимости от измеренного отклонения напряжения изменяют величину напряжения, приложенного к реактору,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство ССС 1Р 353314, кл. Н 02 У 3/18, 1970, 708461708461 псе -юЮчиЯ Я =.ж реюам фиг 4Составитель Л.Дементьеваактор С.Ьайкова Техред М .Петко Корректор о.Ковинс Заказ к 4/5 с лиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Про О/50 Тираж ПНИИПИ Государс по делам иэо 113035, Москва, ЖфФ се 7 и 783венногоретений35, Рау Подписноитета СССРткрытийя наб д.