Компенсатор реактивной мощности

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСГ 1 УБЛИН 119) 111) 82274 51)5 Н 02 О АН ИЭОБРЕТЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(21) 4453399/24-07 (22) 01.07.88 (46) 30.07.90. Бюл. й 28 (71) Научно-исследовательский инстит по передаче электроэнергии постоянны током высокого напряжения (72) Л./1. Ьалыбердин, В,Я, Меньшиков А.В. Поссе и Ю.А, шершнев (53) 621.316(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР Н 136453, кл. Н 02 д У 18, 1960.Авторское свидетельство СССРИ 1464245, 09.06.87.(54) КОМПЕНСАТОР РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ (57) Изобретение относится к устройствам для ступенчатого регулирования реактивной мощности промышленных предприятий или отдельных электроустановок. Цель - снижение мощности запираемых вентилей и коммутирующих конденсаторов за счет уменьшения длительности протекания их токов. Управляющим импульсом схемы управления отпираЬтся тиристоры 5 и 11. Ток проходит Отполюса моста,черезтиристоры 5 и 11у силового трансформатора. За1582271 тем отпирается тиристор 6. Под действием напряжения коммутирующего конденсатора 1.3 (положительный заряд на1 правой обкладке) происходит коммутация тока с тиристора 11 на тиристор6, В это время ток проходит от полюса моста церез тиристоры 5 и 6 и конденсатор 13 в Фазу силового трансформатора. Конденсатор 13 перезаряжается. Тиристор 11 за это же время запирается, Напряжение конденсатора 1320 Изобретение относится к электро,технике и может быть использовано в электрических сетях и электроуста,новках для компенсации реактивной ,мощности.Цель изобретения - снижение мощно- ,сти запираемых вентилей и коммутиру:ющих конденсаторов путем уменьшения длительности протекания их токов.На Фиг. 1 приведена силовая схема предлагаемого компенсатора; на фиг, 2 - схема Фазы выпрямительного моста; на Фиг. 3 - схема управления вентилями; на фиг. 1 - кривые напряжений и токов Фазы выпрямительного моста.Силовая схема фиг. 1) содержитвыпрямительный мост, имеющий три фазы 1,трехфазный силовой трансформатор 2, церез который выпрямительныймост присоединен к сети переменного , тока, реактор 3, подключенный к полюсам моста, конденсаторы 1 для ограничения перенапряжений, вклюценные параллельно вторичной обмотке трансформатора 2,Схема Фазы выпрямительного моста (фиг. 2) содержит два тиристорных вентиля, первый из которых состоит из последовательно включенных тиристоров 5 и тиристора 6, а второй - из последовательно включенных тиристоров 7 и тиристора,8, два запираемых вентиля 9 и 10, два дополнительных тиристора 11 и 12, коммутирующий конденсатор 13, включенный между узломй соединения тиристорных вентилей и узлом 6 соединения запираемых вентилей, датчик 11 напряжения, подклюценный к коммутирующему конденсатору 13 и имеющий два выхода. Дополнительный тиристор 11 своим анодом 25 ЭО 35 40 45 50 55 меняет свой знак. Ток переходит стиристоров 5 и 6 на запираемый вентиль 9. Тиристоры 5 и 6 восстанав-.ливают свои запирающие свойства. Ток,проходящий от полюса моста в фазу силового трансформатора, прекращается.Ток переходит с запертого вентиля 9фазы на тиристоры 5 и 11 другой фазы.Тиристоры 5 и 11 другой фазы подго"товлены к включению еще до запираниявентиля 9 первой Фазы. ч ил. соединен с анодом тиристора 6, а катодом - с узлом о, Дополнительныйтиристор 12 своим катодом соединенс катодом тиристора 8, а анодомс узлом Е, Датчик 14 напряжения фиксирует два заданных значения напряжения коммутирующего конденсатора 13: на одном его выходе сигнал воз никает, когда напряжение конденсатора 13 становится равным +Б,к (положительный заряд на левой обкладке конденсатора 13), на другом его выходе сигнал возникает, когда напряжение конденсатора 13 становится равным -Б,Запираемые вентили 9 и 10 могут быть изготовлены на базе запираемых тиристоров, силовых транзисторов или электронно-лучевых вентилей, Допус-, тим, цто в качестве запираемых использованы электронно-лучевые вентили, как показано на Фиг. 2.Схема управления вентилями(Фиг. 3), кроме элементов, входящих в схему на Фиг. 2, содержит первые источники 15 первичных импульсов, первые Формирователи 16 управляющих импульсов, вторые источники 17 первичных импульсов, вторые формирователи 18 управляющих импульсов, формирователи 19 управляющих импульсов для запираемых вентилей, элементы И 20 с двумя входами и элементы 21 задержки, Управляющие электроды тиристоров 5 и дополнительного тиристора 11 соединены с выходом первого Формирователя 16 управляющих импульсов. Управляющий электрод тиристора 6 соединен с выходом второго формирова теля 18 управляющих импульсов. Управ" ляющий электрод (сетка) запираемого вентиля 9 соединен с выходом формирователя управляющих импульсов 19.и 6 и конденсатор 13 в Фазу А трансформатора 2 Под действием этого токапроисходит перезаряд конденсатора 13.В промежутке с- с в к тиристору 11приложено отрицательное анодное напряжение, и он за это время восстанавливает свое запирающее свойство (-св= "вык где с вика вРемя выклю чения тиристора 11). В момент с 4 напряжение конденсатора 13 становитсяравным +Уи датчик 14 напряжения посылает сигнал на второй вход элемента И 20. На первом входе этого элемен та уже имеется сигнал, который поступил от второго источника 17 первичных импульсов в момент е(в момент отпирания тиристора 6), В ре-зультате элемент И 20 в моментпосылает сигнал на входы Формирова теля 19 управляющих импульсов и элемента 21 задержки. Формирователь 19 начиная с момен та с посылает положительный импульснапряжения цв. (Фиг. 4 б) на сетку запираемого вентиля 9, Последний отпирается, и под действием напряжения +Ц конденсатора 13 (положительный 30 заряд на левой обкладке) ток переходит с тиристоров 5 и б на запираемый вентиль 9; токи 1и 1 прекращаются, а токначинает протекать (момент с). формирователь 19 создает положительный импульс напряжения ц заданной длительности е -равный времени выключения ев. тиристоров 5 и 6 (с 4-, с= на выки). За время е 4- етиристоры 5 и б восста-щ навливают свои запирающие свойства.В моментположительный импульс напряжения и прекращается, на сетке запираемого вентиля 9 остается отрицательное напряжение смещения и он запирается; ток з, проходящий от полюса моста в Фазу 4 трансформатора 2, прекращается. К этому моменту времени уже открыты своим управляющим импульсом тиристоры 5 и 11 в следующей по порядку включения фазе б моста, соединенной с Фазой В силового трансформатора 2, поэтому ток переходит с запертого вентиля 9 Фазы 4 на тиристоры 5 и 11 Фазы 8 . Для этого время задержки элемента 21 е в усТановлено меньше длительности промежутка с- .В моментсигнал от элемента И 20 поступает на вход элемента 21 51582274бПервый вход элемента И. 20 соединен с выходом второго источника 17первичных импульсов, а второй входэлемента И 20 - с выходом датчика 14напряжения. Выход элемента И 20 соединен с входом формирователя 19 управляющих импульсов и с входом элемента21 задержки. Выход элемента 21 задержки соединен с первым источником15 первичных импульсов, принадлежащим следующему по порядку включениятиристорному вентилю.На фиг. 3 приведена схема управления, относящаяся к трем аноднымВплечам выпрямительного моста, входящим в три его фазы, Схема управления,относящаяся к трем катодньм плецамвыпрямительного моста, такая же: вней второй вход элемента И 20 соединен с выходом датчика 14 напряжения,на котором сигнал возникает при на"пряжении коммутирующего конденсатора13, равном -Б.На фиг, 4 а показано напряжениефазы А цА, подведенное к вентильнойФазе 1 выпрямительного моста от силового трансформатора 2, а также управляющие импульсы И, И , ИИ 8, поступающие на управляющие электроды соответственно тиристоров 5 и 116, 7 и 12, 8; на Фиг, 4 б - управляющие импульсы и и и , поступаюссофщие на сетки запираемых вентилей 9и 10; на Фиг. 4 в - токи тиристоров5 и 7 и первая гармоника токафазы д; на фиг. 4 г - токи тиристоров11 и 12; на Фиг. 4 д - токи тиристоров6 и 8; на Фиг, 4 е - напряжение коммутирующего конденсатора 13; на,Фиг, 4 ж - токи запираемых вентилей9 и 10,Работу компенсатора рассмотримс помощью Фиг. 3 и 4. В моментуправляющим импульсом Иотпираются тиристоры 5 и 11 и возникают ихтокии д, В промежутке времениток проходит от полюса мостачерез тиристоры 5 и 11 в Фазу А силового трансформатора 2. В момент с 50управляющим импульсом Иотпираетсятиристор б; под действием напряжения - Б, коммутирующего конденсатора13 (положительный заряд на правой,обкладке) пооисхоаит коммУтация тока 55с тиристора 11 на тиристор б: ток ,прекращается и вместо него течет тока. В промежутке с - с 4 ток проходитот полюса моста через тиристоры 5задержки. Так как:6 с , то до момента е (примерно раньшена 100 мкс) элемент 21 посылает сигнал на вход источника 15 первичных импуль 5 сов, последний посылает импульс на вход, формирователя 1 б, который создает управляющий импульс, открывающий тиристоры 5 и 11 фазы В моста. Таким образом, тиристоры 5 и 11 фазы В под 0 готовлены к включения еще до запирания в моментвентиля 9 фазы 4 .Угол регулирования компенсатора устанавливается путем изменения Фазы импульсов создаваемых источниками 15 17. первичных импульсов (например, с помощью Фазорегулятора). На Фиг. 66 показано такое фазовое положение управляющих импульсов, при котором первая гармоника переменного тока (1 д 1) 20 опережает соответствующее Фазное напряжение (Б) на угол 6, близкий к -90, При этом компенсатор выдает в сеть переменного тока реактивную мощность, Для перевода компенсатора в режим потребления реактивной мощности надо установить угол регулирования, близкий к +90Регулирование реактивной мощности производится путем изменения уг ла регулирования (в пределах нескольких градусов), что приводит к изменению значений токов компенсатора,Емкость коммутирующего конденсатора 13"С определяется исходя из необ/ходимости перезаряда его от напряжения -Б к до напряжения +Б(и затем от +О до -Б) за время с -(фиг. Й ),Кравное 2 С 86 к Поэтому401 12 быка Ск 20 к эоткуда1 АС 861 клс,=--- ,Ок 45где 1 - номинальный выпрямленный ток;время выключения дополни 8 Ыклтельного тиристора 11 (12):,0 - напряжение конденсатора 13кв конце процесса его перезаряда.Для перевода тока с тиристорноговентиля на электронно-лучевой необходимо выбрать Б к Ъ Б, где 0,1 - падениенапряжения в электронно-лучевом вен"тиле при прохождении тока 1 О. Дляуменьшения емкости коммутирующих кон"денсаторов 13 (и их мощности) в качестве дополнительных тиристоров 11 и 12 целесообразно .использовать быстродействующие тиристоры типа ТБ, имеющие малое время выключения (С в 66 К (100 МКС)Формула изобретенияКомпенсатор реактивной мощности, содержащий по крайней мере один силовой трансформатор и присоединенный к его вторичной обмотке трехфазный выпрямительный мост с двумя тиристорными цепочками из последовательно соединенных тиристоров и двумя запираемыми вентилями в каждой его Фазе, реактор, подключенный к полюсам моста, конденсаторы, включенные параллельно вторичной обмотке трансформатора, коммутирующий конденсатор, включенный в каждой Фазе выпрямитель- ного моста между узлом .е 6 соединения тиристорных цепочек и узлом :о соединения запираемых вентилей, датчик напряжения, подключенный к коммутирующему конденсатору, систему управления тиристорными вентилями, имеющую в своем составе первые источники первичных импульсов и первые Формирователи управляющих импульсов, систему управления запираемыми вентилями, имеющую в своем составе Формирователи управляющих импульсов, а также эле- менты задержки и элементы И с двумя входами по числу тиристорных вентилей, О т л и ч а ю.щ и й с я тем, что, с целью снижения мощности запираемых вентилей и коммутирующих конденсаторов за счет уменьшения длительности протекания их токов, в каждой вентильной Фазе включены два дополнительных тиристора, вторые источники первичных импульсов и Формирователь управляющих импульсов, причем первый из дополнительных тиристоров своим анодом соединен с анодом того тиристора в тиристорной цепочке, катод которого присоединен к узлу а второй из дополнительных тиристоров своим катодом соединен с катодом того тиристора в другой тиристорной цепочке, анод которого присоединен к узлу ц, катод и анод соответственно первого и второго дополнительных тиристоров подключены к узлу Е, управляющие электроды тиристоров каждой тиристорной цепочки, кроме одного, подключенного к узлу ч , и управ10 15822 74 10иг.г ляющий электрод соответствующего дополнительного тиристора соединен свыходом первого формирователя управляющих импульсов, управляющий электрод. тиристора каждой тиристорной цепочки, подключенного к уЗлу ю, соединен с выходом второго формирователя управляющих импульсов и первый вход элемента И соединен с выходом второго источника первичных импульсов, подключенным и к входу второго 5формирователя управляющих импульсов, а выход элемента И соединен с входом формирователя управляющих импу,1 ьсов запираемого вентиля и с входом элемента задержки.1582274 амская ставител Редак Черни ед Л,Олийнь Кор гар ри ГКНТ СССее а ев шПроизводственно-издательский комбинат "Патент",г. Ужгород, ул.Гагарина,1 Заказ ВНИИП 163ГосУ Тираж 419 Подписное рственного комитета,по изобретениям и открытия 113035, Москва, И, Раушская наб., д. 4/5