Электрический фильтр-компенсатор

электророкое при ательной постоянн пр ний ой дназнав кривойпреобраыш енияля тане заф 0 арм опик овательнывание реакьтровом тровктивгулимет- ом 1Изобретение относится кэнергетике и может найти шименение в силовой преобразовтехнике, например, перецачахго тока.Известныс - фильтры,ченные цля снижения искаженапряжения, вызванных работзовательных устройств. Длятехнико-экономического покаких фильтров на них возлагаюдачи: шунтирование высших гтока, генерируемых преобразми устройствами,и генериротивной мощности 13. Эффективность работы таких фикомпенсаторов существенным образзависит от .постоянства частот наприсоединения, стабильности парамэлементов фильтра. Повышение эффености работы достигается путем рерования в некотором диапазоне парара одного из элементов фильтрапенсатора - емкости конденсаторной батареи, либо индуктивности реактора.Наиболее близким к предлагаемому является электрический фильтр, эффектюность работы которого повышается за счет регулирования величины инцуктивности. Этот фильтр, кроме конденсаторной батареи и основной инцуктивности, соециненных последовательно, имеет до полнительную индуктивность, которая че рез биполярный вентильный ключ включе на параллельно основной инцуктивности. Изменением угла запаздывания вклю-, чения вентилей ключа регулируетая цли тельность проводящего состояния вентилей и, следовательно, величина эквивалентной инцуктивности фильтра, что позволяет подстраивать резонансную частоту фильтра в точном соотношении с частотой фильтруемого тока, повышая, таким образом, эффективнэсть работы фильтра. Укаэанный фильтрМ,эффективен в томчисле если величина тока частоты фильт.рации значительно превышает величинытоков всех других гармоник 23.Недостатком данного фильтра является низкая эффективность при работе в качестве фильтра-компенсатора, так какчерез фильтр-компенсатор проходит ток,имеющий две составляющие: первой гармоники и гармоники частоты фильтрации.В общем случае величины составляющихтока через фильтр-компенсатор одного поряцка, поэтому длительность проводящегосостояния вентилей ключа опрецеляется,в основном, током кривой первой гармо-,. ники, что значительно ограничиваетдиапазон плавного регулирования величины эквивалентной инцуктивности фильтракомпенсатора на частоте фильтруемойгармоники. Если величина тока первойгармоники превышает величину тока гармоники фильтрации, плавное регулированиеэквивалентной инцуктивности на частотетока фильтрации становится невозможным.К недостатку этого фильтра слецует также отнести большую величину рабочегонапряжения цополнительной индуктивности и биполярного вентильного ключа, равную величине рабочего напряжения основной инцуктивности.Цель изобретения - повышение эффективности работы при произвольном соотношении между величинами токов первой,и фильтруемой гармоник.Указанная цель достигается тем, чтоэлектрический фильтр-компенсатор дляэлектрических сетей, соцержащий основную конденсаторную батарею и основнойреактор, соединенные последовательно, ицепочку из послецовательно соединенныхдонолнительного реактора и биполярноговентильного ключа, снабжен дополнительной конденсаторной батареей, включеннойпослецовательно с основной конденсаторной батареей и основным реактором, причем один вывоц дополнительного конден-сатора подсоединен к одному иэ выводовреактора, а ко второму выводу дополнительного конденсатора подсоединен выводцепочки, при этом основной реактор выполнен с отпайкой, к которой подсоединенвторой вывоц цепочки,В качестве дополнительной конденсаторной батареи может быть использова"на часть конденсаторов основнойконденсаторной батареи.На фиг. 1 и 2 приведены принципиальные схемы предлагаемого фильтра-компенсатора.Электрический фильтр-компенсатор(фиг, 1) содержит основную конденсатор Х 4. ККЭКЬ Х 4+ КХЭ 45- сопротивление цополнительной.инцуктивности 4; - функция, изменяющаяся от1 до св, и зависящая отцлительности проводящегосостояния биполярного вентильного ключа 5. где Х 50 Х 5 13586 4ную батарею 1, последовательно соециненные с ней основную инцуктивность 2и дополнительную конденсаторную батарею 3, и цепь иэ последовательно соединенных цополнительной инцуктивности 4и биполярного вентильного ключа 5, соединенную с выходом дополнительной конденсаторной батареи и отпайкой 6 основной инцуктивности 2,10 Устройство работает следующим образом.Для того, чтобы регулировать величину эквивалентной инцуктивности фильтра-компенсатора, повышая таким образомэффективность его работы, независимо отсоотношении токов первой и фильтруемойгармоник, последовательно с основнойинцуктивностью 2 включается цополнительная конденсаторная батарея 3. Основнаяиндуктивность 2 и дополнительная конденсаторная батарея 3 образуют вспомогательный фильтр, собственная частотакоторого равна частоте первой гармоники.На частоте первой. гармоники входноесопротивление вспомогательного фильтраравно нулю; поэтому ток первой гармоники полностью проходит через вспомогательный фильтр и отсутствует в цепи иэдополнительной инцуктивности 4 и биполярного вентильного ключа 5, котораявключена параллельно вспомогательномуфильтру (на фиг, 1 показано пунктирнойлинией). На частоте фильтруемой гармоники входное сопротивление вспомогательного фильтра носит индуктивный характер.Поскольку дополнительная инцуктив.- ность шунтирует вспомогательный фильтртолько в течение части периода фильтруемой гармоники тока, определяемой деятельностью нровоцящего состояния бипо лярного вентильного ключа 5, эквивалентное индуктивное сопротивление фильтракомпенсатора на частоте фильтруемой гармоники тока равно81358 ЭКВ"4 Х+КХу Длительность проводящего состояния и, следовательно, величина коэффициента В зависит от величины угла запаздывании включения биполярного вентильного ключа 5. Таким образом, применение вспомогательного фильтра обеспечивает частоту коммутации биполярного вентильного ключа 5 с частотой фидьтруемой гармоники независимо от соотношения величин первой и фильтруемой гармоник тока, а изменение величины угла запаздывания включения биполярного вентильного ключа 5 позволяет подстраивать резонансную частоту предлагаемого фильтра-компенсатора в точном соответствии с частотой фильтруемой гармоники тока,Для снижения величины рабочего нап ряжения дополнительной индуктивности 4 и биполярного вентидьного ключа 5 основная индуктивность 2 снабжена отпайкой 6. Цепь из дополнительной индуктивности 4 и биполярного вентильного ключа 5 включена через отпайку 6 параллельно вспомогательному фильтру, образованному частью основной индуктивности 2 и дополнительной конденсаторной батареей 3.Поскольку на частоте фильтруемого тока сопротивление вспомогательного фильтра составляет только часть эквивалентного индуктивного сопротивления предлагаемого фильтра-компенсатора, величина напряжения, приложенного к дополнительной инауктивности 4 и биполяр ному вентидьному ключу 5, составляет только часть напряжения, приложенного к эквивалентной индуктивности фильтракомпенсатора, Эквивалентное индуктивное сопротивление предлагаемого фильтракомпенсатора на частоте фильтруемого тока равно: где Х - сопротивление основной индук- Итивности 2;Х, - сопротивление вспомогательного фильтра;Х 5 - сопротивление дополнительнойиндуктивности 4;50К - функция, изменяющаяся от 1до со и, зависящая от длительности проводящего состояния биполярного вентильного ключа 5.С целью конструктивного упрощения схемы, приведенной на фиг. 1, предлагается часть основной конденсаторной батареи использовать в качестве дополнительной конденсаторной батареи. 6 6Электрический фильтр-компенсатор ( фиг. 2) содержит основную конденсаторную батарею 1 и последовательно соединенную с ним основную индуктивность 2. .Дополнительная конденсаторная батарея 3 является частью основной конденсаторной батареи 1. Дополнительная батарея 3 и последовательно включенная с ней основная индуктивность 2 образуют вспомогательный фильтр. Цепь из последовательно соединенных дополнительной индуктивности 4 и биполярного вентильного ключа шунтирует вспомогательный фильтр. Основная индуктивность 2 снабжена отпайкой 6.Ддя регулирования величины эквивалентной инауктивности предлагаемого фильтра-компенсатора (на фиг. 2 показано пунктирной линией), с целью подстройки его собственной частоты независимо от соотношении токов первой и фильтрую щей гармоник, вспомогательный фильтр настроен на частоту первой гармоники. Поэтому в цепи, состоящей из последовательно включенных дополнительной индуктивности 4 и биполярного вентильного ключа 5, отсутствует ток первой гармоники и биполярный вентильный ключ 5 коммутирует с частотой фильтруемой гармоники. Величина эквивалентного индуктивного сопротивления фильтра-компенсатора на частоте фильтрации определяется из выражения (1),Для снижения величины рабочего напряжения дополнительной индуктивности 4 и биполярного вентильного ключа 5 основная индуктивность 2 снабжена отпайкой 6. Цепь из дополнительной индуктивности 4 и биполярного вентильного ключа 5 включена через отпайку 6 параллельно вспомогательному фильтру, образованному частью основной индуктивности 2 и дополнительной конденсаторной батареей 3, являющейся частью основной конденсаторной батареи 1.Поскольку на частотефильтруемого тока за счет отпайки 6 сопротивление вспомогательного фильтра составляет часть эквивалентной индуктивности предлагаемого фильтра-компенсатора, величина напряжения, приложенного к дополни тельной индуктивности 4 и биподярному вентильному ключу 5, составляет только часть напряжения, приложенного к эквивалентной индуктивности фильтра-компенсатора. Величина эквивалентного индуктивного сопротивления фильтра-компенсатора на частоте фильтрации определяется из выражения (2).Применение отпайки у основной инауктивности в предлагаемом фильтре-компенсаторе позволяет не только снизить рабочее напряжение, но и уменьшить величину дополнительной индуктивности. Снижение з параметров дополнительной инауктивности позволяет использовать ее в качестве аноцного реактора биполярного вентиль- ного ключа, конструктивно объединив их в единый аппарат. 10Введение в состав вспомогательного фильтра позволяет исключить ток и напряжение первой гармоники в цепи цоцолнительной индуктивности и биполярного вентильного ключа и, следовательно, регу лировать его резонансную частоту независимо от соотношения токов первой и фильтруемой гармоник, что повышает эффектив ность фильтра-компенсатора.Использование для вспомогательного.: 2 ф фильтра основной индуктивности и части основной конденсаторной батареи упрощает схему и не требует дополнительнйх затрат на сооружение фильтра-компенсатора, так как в связи с повышением напря И жения на основной конаенсаторной бата рее фильтра-компенсатора, вызванного к включением последовательной индуктивности, в ней устанавливаются избыточные онценсаторы. В предлагаемом фильтре уй компенсаторе эти избйточные конденсаторы собраны в. дополнительную конаеы саторную батарею.Компенсация индуктивного сопротивления или части его основной.инцуктивности емкостным сопротивлением дополнительной конденсаторной батареи позволяет повысить величину генерируемой реактивной мощности прецлагаемого фильтракомненсвтора, что также приводит к повышению его эффективности,Применение основной индуктивности сотпайкой позволяет снизить уровень рабо чего напряжения на дополнительной индуктивности и биполярном вентильном люче и уменьшить их стоимость, а также цает воэможность испольэовать дополнительную индуктивность в качестве аноцного реактора биполярного вентильного ключа, конструктивно объецинив их в еаиный аппарат. Это позволяет упростить схему предлагаемого фипьтра-компенсатора, сцеиать ее более уцобной в .монтаже и эксплуатации.Формула изобретения1. Электрический фильтр-компенсатордля электрических систем, соаержащийосновную конденсаторную батарею и. основной реактор, соеаиненные последовательно, и цепочку из последовательносоединенных дополнительного реактора ибиполярного вентильного ключа, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения эффективности работы припроизвольном соотношении между величинами токов первой и фильтруемой гармоник, он снабжен аополнительной конаенсаторной батареей, включенной послеаовательно с основной конценсаторнойбатареей и основным реактором, причемодин вывод дополнительного конаенсатора поасоединен к одному из вывоцов реактора,а ко второму выводу дополнительного конденсатора подсоединен вывод цепочки, при этом основной реактор выполнен с отпайкой, к которой подсоединенвторой вывод цепочки.3. Электрический фильтр по и. 1,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что вкачестве дополнительной конденсаторнойбатареи использована часть конденсато-ров основной конаенсаторной батареи,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Поссе А, Ь. Схемы и режимыэлектропередач постоянного тока. Л.,фЭнергия, 1973, с. 227-228.2, Авторское свидетельство СССРМ 432634, кл, Н 02 3 1/02, 1971.813586 б 2 Составитель Л. ДементьеваДорошенко Текред Т.Маточка Коррект дакто Заказ 7/70 ВН3035,ушск лиал ППП Патенг. Ужгород, ул. Проектная,Тираж ПИ Государстве по делам изобре осква, Ж, Р Подписноеитета СССРкрытийабд. 4/5 675ного комений и от