Трансформаторно-тиристорный компенсатор реактивной мощности
Изобретение может быть использовано для стабилизации переменного напряжения и компенсации реактивной мощности в устройствах с плавным регулированием амплитуды и фазы напряжения нагрузки. Компенсатор содержит трансформатор, инвертор, реверсивный выпрямитель, датчики реактивной составляющей тока или мощности сети и напряжения нагрузки, вычитатель. Сущность изобретения: задающий сигнал и сигнал с датчика напряжения нагрузки подаются на входы вычитателя. Разностный сигнал подается на систему управления инвентором. Изменяя угол управления тиристорами инвентора, осуществляют регулирование амплитуды обобщенного вектора напряжения нагрузки. Сигнал с датчика реактивной составляющей тока или мощности сети поступает на систему импульсно-фазового управления реверсивным выпрямителем, и изменяя угол управления тиристорами выпрямителя, осуществляет регулирование потребляемой из сети реактивной мощности. Это позволяет осуществлять компенсацию мощности с обеспечением заданного стабильного напряжения нагрузки независимо от внешней характеристики сети, а также от величины и характера нагрузки. 3 ил.
Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам компенсации реактивной мощности, и может быть использовано при создании энергоблоков промышленных и сельскохозяйственных объектов с высокой эффективностью использования и потребления электроэнергии и стабильным напряжением.
Известно трансформаторно-тиристорное регулирующее устройство [1] которое содержит первый трехфазный трансформатор, включающий первичную, одну управляющую и две вторичные обмотки, второй трехфазный трансформатор, включающий первичную, управляющую и вторичную обмотки, и тиристорный коммутатор. Первичные обмотки трансформаторов соединены последовательно и подключены к нагрузке, а две вторичные обмотки первого трансформатора соединены между собой, подключены к сети и вторичной обмотке второго трансформатора, при этом управляющие обмотки обоих трансформаторов замыкаются посредством тиристорного коммутатора. Устройство обеспечивает взаимосвязанное регулирование амплитуды и фазы выходного напряжения. При этом целенаправленно можно воздействовать только на один из этих параметров, в то время как характер изменения другого определяется схемой включения обмоток. К основным недостаткам устройства следует отнести большие вес и габариты, установленную мощность и стоимость трансформаторов. Устройство требует специальных, сложных по конструкции трансформаторов, что усложняет его производство. Известно также трансформаторно-тиристорное устройство для регулирования реактивной мощностью [2] содержащее два трехфазных трансформатора и два тиристорных коммутатора с системами управления. Первичные обмотки обоих трансформаторов соединены последовательное и включены между сетью и нагрузкой, а вторичные обмотки объединены через первый тиристорный коммутатор, в то время как второй тиристорный коммутатор осуществляет переключение секций только вторичной обмотки первого трехфазного трансформатора. Данное устройство предназначено для регулирования фазы напряжения нагрузки относительно напряжения сети. Однако и это устройство обладает недостатками, среди которых большой вес и габариты, установленная мощность и стоимость трансформаторов, а также необходимость проектирования и изготовления специальных трансформаторов. Известный трансформаторно-тиристорный компенсатор реактивной мощности, взятый за прототип [3] содержит два трехфазных трансформатора, два инвертора с системами управления и выпрямитель. Первичные обмотки обоих трансформаторов включены последовательно в цепь нагрузки, а вторичные соединены в звезду и подключены соответственно к первому и второму инверторам, входы которых объединены и через выпрямитель подключены к сети или к нагрузке. Синхронизирующие входы систем управления первым и вторым инверторами подключены к сети, а их управляющие входы соответственно к выходу датчика реактивной мощности сети и к выходу вычитателя. Входы вычитателя соответственно подключены к блоку задающего сигнала и выходу датчика напряжения. Устройство обеспечивает полную компенсацию входной реактивной мощности и стабилизацию действующего значения выходного напряжения независимо от внешней характеристики сети, а также от величины и характера нагрузки. Однако и оно имеет недостатки, к которым прежде всего следует отнести необходимость применения специальных трансформаторов, требующих опытно-конструкторской проработки, а также большой вес, габариты и установленная мощность трансформаторов, что удорожает как разработку, так и производство таких устройств. Указанные недостатки вызваны двумя обстоятельствами. Во-первых, эти трансформаторы при быстром регулировании реактивной мощности и действующего значения выходного напряжения склонны к одностороннему подмагничиванию вследствие большого размаха фазы выходного напряжения первого и второго инверторов и для исключения насыщения при требуемом быстродействии требуют применения магнитопроводов с расчетной индукцией заниженной примерно на 20-25% т.е. следующего габарита из стандартного ряда. Во-вторых, в устройстве применены два трансформатора. Цель изобретения улучшение массогабаритных показателей и снижение установленной мощности трансформаторного оборудования и, как следствие, уменьшение стоимости устройства при сохранении быстродействия и функциональных возможностей. Цель достигается тем, что другие выводы первичной обмотки трансформатора подключены к сети и в качестве выпрямителя применен реверсивный выпрямитель, в состав которого входят вентильный блок, выходной индуктивно-емкостный фильтр и синхронизированная с напряжением на выходных зажимах выпрямителя система импульсно-фазового управления, причем управляющий вход системы импульсно-фазового управления подключен к выходу датчика реактивной мощности (реактивного тока) сети. Преимуществом устройства является то, что, сохраняя быстродействие, оно требует меньших затрат на трансформаторное оборудование как при проектировании, так и при производстве. В нем может быть применен широко распространенный сухой преобразовательный трансформатор защищенного или незащищенного исполнения с коэффициентом трансформации, равным 1/ 1/![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/279/2796695.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/279/2796696.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/279/2796697.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/279/2796698.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/279/2796699.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/279/2796700.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/279/2796701.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/981.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/981.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/945.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/945.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/279/2796702.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/279/2796703.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/279/2796704.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/945.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/945.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/279/2796705.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/945.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/279/2796706.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/945.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/279/2796707.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/279/2796708.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/279/2796709.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/279/2796710.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/279/2796711.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/945.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/279/2796712.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/279/2796713.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/279/2796714.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/729.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8776.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/279/2796715.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/279/2796716.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/945.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/279/2796717.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/279/2796718.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/279/2796719.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/945.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/945.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/945.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/945.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/945.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/279/2796720.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/279/2796721.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/279/2796722.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/945.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/279/2796723.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/279/2796724.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/279/2796725.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/img_pat/279/2796726.gif)
Формула изобретения
ТРАНСФОРМАТОРНО-ТИРИСТОРНЫЙ КОМПЕНСАТОР РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ, содержащий выпрямитель с входными зажимами, подключенными к сети или нагрузке, инвертор с синхронизированной с сетью системой управления, трансформатор с первичной обмоткой, подключенной одними выводами к нагрузке и вторичной обмоткой соединенной в звезду и подключенной к выходу инвертора, вычитатель, датчик реактивной составляющей тока или мощности сети, в состав которого входят два однофазных трансформатора тока с первичными обмотками, включенными в разрыв двух фаз сети, датчик напряжения нагрузки, выход которого подключен к первому входу вычитания, характеризующему уменьшаемое, а его второй вход, характеризующий вычитаемое, подключен к задающему сигналу, выход, характеризующий разность, - к управляющему входу системы управления инвертором, отличающийся тем, что другие выводы первичной обмотки трансформатора подключены к сети, в качестве выпрямителя применен реверсивный выпрямитель, в состав которого входит вентильный блок с синхронизированной с напряжением на входных зажимах выпрямителя системой импульсно-фазового управления и введен индуктивно-емкостный фильтр, включенный между выходом выпрямителя и входом инвертора, причем управляющий вход системы импульсно-фазового управления реверсивным выпрямителем подключен к выходу датчика реактивной составляющей тока или мощности сети.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3