Компенсатор реактивной мощности и мощности искажений на базе каскадного многоуровневого инвертора
Полезная модель относится к электроэнергетике и может быть использована в трехфазных сетях в устройствах компенсации реактивной мощности и мощности искажений, выполненных на основе каскадных многоуровневых инверторах. Устройство выполняет компенсацию реактивной составляющей тока потребителя и высших гармонических составляющих тока потребителя.
Полезная модель относится к электроэнергетике и может быть использована в трехфазных сетях в устройствах компенсации реактивной мощности и мощности искажений, выполненных на основе каскадных многоуровневых инверторах.
Из предшествующего уровня техники известен многоуровневый инвертор напряжения [Зиновьев Г.С., "Основы силовой электроники", стр.106, рис.2.3.22] с возможностью формирования N уровней выходного напряжения, содержащий 3(N-1) элементарные ячейки, каждая из которых состоит из однофазных Н-мостовых инверторов. Последние патенты U.S. Patent 5,625,545, April 1997, U.S. Patent 5,933,339, August 1999. На основе данного схемотехнического решения построения многоуровневого инвертора выполнены компенсаторы реактивной мощности. Управление потоками мощности для поддержания заряда на конденсаторных накопителях в мостовых инверторах, формирование тока для компенсации реактивной составляющей тока сети. Наиболее близким к заявленному техническому решению является U.S. Patent 7,230,837, June, 12, 2007.
Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение заключается в расширении функциональных возможностей устройства.
Данная задача достигается за счет того, что компенсатор реактивной мощности и мощности искажений на базе каскадного многоуровневого инвертора, характеризующийся тем, что состоит из фазного реактора в каждой фазе между каскадным многоуровневым инвертором на полностью управляемых полупроводниковых ключевых элементах и сетью, емкостного накопителя на стороне постоянного тока в каждом мостовом инверторе, датчиков напряжения на каждом емкостном накопителе, датчиков сетевого напряжения, датчиков сетевого тока в двух фазах, датчиков тока инвертора в двух фазах после фазного реактора, системы управления реализованной на микропроцессоре, определяющей компенсационный ток, обусловленный реактивной составляющей тока потребителя и компенсационный ток, обусловленный высшими гармониками тока потребителя, выполняющей поддержание заряда на емкостных накопителях. Система управления может быть выполнена на одном микропроцессоре. В качестве емкостных накопителей могут использоваться источники постоянного напряжения.
Достигаемый технический результат - повышение эффективности фильтрации высших гармоник сетевого тока, снижение потерь в линиях электропередач.
На фиг.1 приведена блок-схема устройства, реализующего компенсацию реактивной составляющей тока потребителя и высших гармонических составляющих тока потребителя, на фиг.2 - детализированная схема блока управления.
Компенсатор (фиг.1) содержит реактор 1, трехфазный многоуровневый инвертор напряжения, выполненный на однофазных мостовых модулях 5 с емкостными накопителями 4 в цепи постоянного тока, синхронизированной с сетью системой управления 3, в которой осуществляется формирование управляющих сигналов. Нагрузка 2 подключена непосредственно к сети. Кроме этого компенсатор содержит датчики напряжения 7 для измерения сетевого напряжения, датчики тока сети 6 и тока компенсатора, и датчики напряжения 8 на конденсаторных накопителях в цепи постоянного тока. Система управления (фиг.2) состоит из блока регулятора реактивной составляющей тока потребителя 9, блока регулятора высших гармонических составляющих тока потребителя 10, блок определения коэффициента заполнения 11, блок определения потока мощности 12, блок сортировки конденсаторных накопителей по величине заряда 13, блок определения состояния включенных ключей 14, модулятор 15.
Блок 9 выполняет определение компенсационных токов, обусловленных реактивной составляющей тока потребителя. Блок 10 выполняет определение компенсационных токов, обусловленных высшими гармоническими составляющими тока потребителя. Блок 11 определяет коэффициент заполнения ШИМ и количество включенных модулей в фазе. Блок 12 определяет направление потока мощности, чтобы при положительном потоке разряжать максимально заряженный и заряжать минимально заряженный конденсаторный накопитель для поддержания заряда на конденсаторных накопителях. На основе полученных напряжений на конденсаторных накопителях блок 13 упорядочивает последовательность конденсаторов по напряжению. По всем полученным значениям переданным в блок 14 определяются состояния ключевых элементов инвертора. Блок 15 осуществляет модуляцию управляющих сигналов для одного из инверторов 5.
1. Компенсатор реактивной мощности и мощности искажений на базе каскадного многоуровневого инвертора, характеризующийся тем, что состоит из фазного реактора в каждой фазе между каскадным многоуровневым инвертором на полностью управляемых полупроводниковых ключевых элементах и сетью, емкостного накопителя на стороне постоянного тока в каждом мостовом инверторе, датчиков напряжения на каждом емкостном накопителе, датчиков сетевого напряжения, датчиков сетевого тока в двух фазах, датчиков тока инвертора в двух фазах после фазного реактора, системы управления, реализованной на двух микропроцессорах, определяющей компенсационный ток, обусловленный реактивной составляющей тока потребителя, и компенсационный ток, обусловленный высшими гармониками тока потребителя, и выполняющей поддержание заряда на емкостных накопителях.
2. Компенсатор реактивной мощности и мощности искажений на базе каскадного многоуровневого инвертора по п.1, отличающийся тем, что в качестве емкостных накопителей используются источники постоянного напряжения.
