Способ стабилизации параметров электрической энергии в трехфазной системе с нестационарными, нелинейными нагрузками

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 09) (11) а)4 НО ЗОБРЕТЕНИ Н ОМУ СВ ЕЛЬСТВУ ВТ нелинеиных нагрузок и компенсациивысших гармоник тока трехфазной системы. Для.этого измеряют амплитудноезначение линейного напряжения сетии мгновенное значение тока однофазнойнагрузки. Мгновенные значения тоководнофазной нагрузки преобразуют втригонометрический ряд Фурье. В зависимости от значений коэф. разложенияв ряд Фурье определяют характер регулируемого нелинейного реактивного сопротивления, подключенного параллельно однофазной нагрузке. Величины этого сопротивления и регулируемых линейных реактивных сопротивлений емкостного и индуктивного характера, аподключенных соответственно на опережающее и отстающее напряжения соотношению к напряжению однофазной нагрузки, устанавливают в зависимости отзначения коэф. разложения в ряд Фурьеи от величины линейного напряжениясети. 2 ил. В. Мостовяк,вский ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Институт электродинамикиАН УССР(56) Авторское свидетельство СССР У 1125701, кл. Н 02 ) 3/26, 1983.Авторское свидетельство СССР У 1156192, кл. Н 02 7 3/26, 1984.(54) СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В ТРЕХФАЗНОЙ СИСТЕМЕ С НЕСТАЦИОНАРНЫМИ НЕЛИНЕЙНЫМИ НАГРУЗКАМИ(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для симметрирования токов в трехфазной сети. Цель изобретения - упрощение симметрирования нестационарных 114 А 11319164Изобретение относится к электроТехнике и может быть применено для симметрирования токов в трехфазноч сети при подключении к ней нелинеиных однофазных нагрузок с быстроизменяющимися во времени параметрами (электродуговые сталеплавильные печи, нентильные преобразователи, асинхронные и синхронные двигатели, сварочные аппараты и др.) 1 ОЦель изобретения - упрощение симметрирования нестационарных, нелинейных нагрузок и компенсации высших гармоник тока трехфазной системы.На Фиг. 1 показана схема, реали зующая предлагаемый способ; на Фиг.2 устройство для реализации способа.На схеме обозначены: фазы 1-3 сети, нестационарная, нелинейная нагрузка 4, через которую протекает ток 1(1), управляемое нелинейное реактивное сопротивление 5 индуктивного или емкостного характера, регулируемые линейные реактивные сопротивления 6 и 7 соответственно индук 25 тинного и емкостного характера, 1 С 1, 1 С " фазные токи трехфазной системы, 11 - ток, протекающий через1 эуправляемое нелинейное реактивное сопротивление. н- А 2,)соз(2 п)сдс+П"-+Вяп(2 п)ыс 1;определение характера управляемого нелинейного реактивного сопротивления, причем прн выполнении неравенства- В й ин2 -Е (А з 1 п 2 пайп к: 1(ВФч 1 ф управляемое нелинейное реактивное сопротивление является индуктивным сопротивлением, величиной которого управляют в соответствии с выражением1с= ( д -1 нСО СО-- (А ( 1, Я 1 п 2 пЯс-В,(1 ) соз 2 пце), (2) при00 Э ОД- дп-)н с - - (А з 1 п 2 паЕ- и" пм к: 4+)-1 крь к 1-(1 н соз 2 па) (3) управляемое нелинейное реактивное сопротивление является емкостным сопротивлением, величиной которого управляют согласно выражению 1ИС = -- ; В +3Чр , 1 п-) н2(4) определение величины регулируемых линейных реактивных сопротивлений в зависимости только от значений коэфФициентов разложения в ряд фурье тока нагрузки н соответствии с выражением- =яС= - А(2 п-) (5)437где Ь (С) - индуктивность управляемого нелинейного реактивного сопротивления;С- емкость управляемого нелинейного реактивного сопротивления; 5 О йв-)н ф А АС 1+к 1, и Фин ф В Гти к 1-1Устройство для реализации предлагаемого способа (фиг. 2) содержит фазы 1-3 электрической сети, нестационарную, нелинейную нагрузку 4, иннерторные схемы 5-7, реализующие соответственно нелинейное управляемое реактивное сопротивление линейные регулируемые реактивные сопротивления индуктивного и емкостного характера, измерительный преобразователь В тока., измеритель 9 коэффициентов ряда Фурье, устройство 10 сопряжения,вычислительно-управляющий блок 11, управляемый мостовой ныпрямитель 12, Формирователь 13 импульсов, схемы 14-16 запуска тиристоров, датчик 17 напряжений, устройство 18 сопряжения. Порядок выполнения операций при осуществлении способа следующий:измерение амплитудного значения линейного напряжения сети 755измерение мгновенных значений тока нагрузки 1 и преобразование их втригонометрический ряд Фурье в соответствии с выражением: коэффициенты соответственно при косинусах и синусах разложения в рядФурье тока нагрузки;амплитудное значение линейного напряжения сети;угловая частота.1319164 На напряжение сети, напримери0(Й) =Чо вдп(цС+ 6), подключено Регу-. лируемое линейное сопротивление ин" дуктивного характера ЯЬ, на напряжение П (й)=-Ч вдп(ие- в ) подключено1 .О 6регулируемое линейное реактивное сопротивление емкостного характера 1 10 - а на напряжение 0-Ч совав ЯСо нестационарная, нелинейная нагрузка, параллельно которой подключено управляемое нелинейное реактивное сопро" 5тивление ИЬили (фиг. 1) .СИндуктивность или емкость управляемого нелинейного реактивного сопротив"ления можно представить в виде тригонометрического ряда+Вь. ядп 2 пый),Следовательно, ток через управляемое нелинейное реактивное сопротивле Оние равен:д - - (2 А -А )ядпий- в я сазоСЧоЭъ 2 у оь Э, 2 рЧо- А -А 1 3 дп (2 п+1)(д е2 а . , го йн)н35 1-- Ч,1 оС) в дпц 1.2.Отсюда можно определить обратныевеличины регулируемых линейных реак"тивных сопротивлений:1 1ЖЬ 13 Ч,- =. - (А+3 В),ЯСщ- -д - (А- ГЗ В).1ЧоПоскольку В=О, А= Е.А ,), то полую, 2 ннчаем выражение (5).Величина коэффициента реактивноймощности трехфаэной системы равна1: 6=0,Поскольку величины индуктивностии емкости не могут быть отрицательными, то из неравенствО; цсц(с)О1иЕуследуют условия (1) и (3) соответственно, которые являются критериемвыбора характера управляемого нелинейного реактивного сопротивления в5 зависимости от параметров нелинейной, нестационарной нагрузки. 50+ - о В сова+ о Е АиК ыЧо йо днсЕсли выполняются условия:2 уА -В2 н Ь Чр к 1 ГЛ(ъ)ч 1 нВ =- -Адо ЧВ(ок)-11 нрьили2А щ- В2 ос ИЧ Яик)-1 н2 ффВ Агнс уЧ, , В(мк) 1Аос Ч- В дн-е) но о н то ток д содержит только активнуюсоставляющую основной гармоники иравен д, . А , соя ( е,2 нна величина управляемого нелинейногореактивного сопротивления определяется выражениями (2) и (4) .Если ток д представить в общемвиде д Вядпие+Асояцй, то условиеполной ( амплитудной и фаэовой) симметрии токов 1., д д для схемы=(-А- - Ч аС)совце+(-Во 2 о Иэ выражения (5) следует условие для параметров нагрузки, исходя иэ воэможности физической реализации регулируемых линейных реактивных сопротивлений;Если ,.АО, то очевидно,Ин-) нчто суммарный ток д находится в противофазе с напряжением Ч . Такой ток может создавать либо активныйдвухполюсник, либо эквивалентная однофазная нагрузка, выделенная" из несимметричной трехфазной нагрузки. Для того, чтобы было возможным применение способа для нестационарных нелинейных нагрузок, для которыхИннА( ) О, необходимо на отстающее и опережающее линейные напряжения по отношению к напряжению однофазной нагрузки подключить регулируемые линейые реактивные сопротивления емкостного и индуктивного характера соответственно.Устройство, реализующее способ, работает следующим образом.Между фазами 2 и 3 сети (фиг. 2) подключена нестационарная, нелинейная нагрузка ч. Ток (С) этой нагрузки преобразуется пропорционально в напряжение с помощью измерительного преобразователя 8 тока, Измеритель 9 коэффициентов ряда Фурье определяет коэффициенты А(1 и В 1.,1 разложения в ряд Фурье тока д(С). Эти величины через устройство О сопряжения поступают, в состоящий из БИС микропроцессорного набора вычислительноуправляющий блок 11, Последний производит вычисление в соответствии с выражениями 1-4) а также (5) и вырабатывает управляющие воздействия для инверторных схем 5-7, реализующих функции реактивных сопротивлений. Инверторные схемы питаются от управляемого мостового выпрямителя 12. Для управления тиристорами инверторных схем и выпрямителя предназначен многоканальный программно-управляемый формирователь 13 импульсов. Непосредственно включают тиристоры схемы 14- 16 запуска тиристоров. Датчик 17 напряжений служит для синхронизации работы вычислительно-управляющего блока с сетью, а совместно с устройством 18 сопряжения - для определения величины амплитуды напряжения. Таким образом, способ позволяет с помощью управления лишь одним нелинейным элементом - управляемым нели" нейным реактивным сопротивлением, которое включается параллельно нестационарной,нелинейной нагрузке, осуществить ее симметрирование, компенсацию высших гармоник тока и реактивной мощности трехфазной системы, что в отличие от известного способа в значительной мере способствует более простой его реализации на практике и, следовательно является эффективным и перспективным при внедрении в народное хозяйство для комплексного повышения качества электрической энергии и эффективного ведения электротехнологических процессов.Формула изобретенияСпособ стабилизации параметровэлектрической энергии в трехфазнойсистеме с нестационарными, нелинейными нагрузками, на линейное на"15 пряжение которой подключена однофазная нагрузка, на отстающее и опережающее линейные напряжения по отношению к напряжению однофазной нагрузки подключены регулируемые линейные20 реактивные сопротивления индуктивного и емкостного характера соответственно, а параллельно однофазной нагрузке подключено управляемое нели"нейное реактивное сопротивление индуктивного или емкостного характера,включающий измерение амплитудногозначения линейного напряжения сети,измерение мгновенных значений токанагрузки и преобразование их в триго 30 нометрический ряд фурье, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюупрощения симметрирования нестационарных, нелинейных нагрузок и компенсации высших гармоник тока трехфаз 35 ной системы, определяют требуемый характер управляемого нелинейного реактивного сопротивления, причем при выполнении неравенстваОО сю ооВ)2с, (А ( ) . з 1 п 2 цеО=1Ва 1 н. йнуправляемое нелинейное реактивноесопротивление является индуктивнымсопротивлением, величиной которого45 управляют в соответствии с выражением1 1 фит,7- (н-) нао ао- ф Х (А(,1,з 1 п 2 па- а йрйОЮ а д,В 2-,1 2т (А 2 м )-1 н 81 п 2 па 1- п55 В т 1,1,1 соя 2 пи)управляемое нелинейное реактивноесопротивление является емкостным сопротивлением, величиной которого упразляют согласно выражению1319164 8где Е (Т) - индуктивность управляемого нелинейного реактивного сопротивления;С- емкость управляемого нелинейного реактивного со 3противления;-В 1 1 ) соз 2 пий) величины регулируемых линейных реактивных сопротивлений регулируют в зависимости только от значений коэффициентов разложения упомянутого рядаФурье в соответствии с выражением: и 15 2 ф дкоэффициенты соответственно при косинусах и синусах разложения в рядФурье тока нагрузки;амплитудное значение линейного напряжения сети;угловая частота.131964ФиаГСоставитель И. Мирошников Редактор Н. Тупица Техред Л,Олийнык Корректор А, Обручар Заказ 2522/50 Тираж 618 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушскаянаб , ц. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4