початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2027278

Трифазні КОМПЕНСАТОР реактивної потужності

Ім'я винахідника: Климаш В.С .; Симоненко І.Г.
Ім'я патентовласника: Комсомольський-на-Амурі політехнічний інститут
Адреса для листування:
Дата початку дії патенту: 1992.04.30

Використання: для плавного регулювання амплітуди і фази напруги навантаження, забезпечення повної компенсації реактивної потужності, стабільності вихідної напруги і поліпшення симетрування трифазної системи напруги навантаження. Суть винаходу в ланцюгах управління трифазного трансформатора використовуються три однофазних інвертора з системами управління, що забезпечують регулювання фази вихідної напруги інверторів в кожній фазі на необхідні кути при яких величина вихідної напруги і величина споживаної реактивної потужності залишаються на заданому рівні, а й застосовуються однофазні датчики напруги та однофазні датчики реактивного струму, які спільно з системами управління инверторами забезпечують автоматичне симетрування трифазної системи вихідної напруги при максимальному коефіцієнті потужності мережі.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до електротехніки, зокрема до перетворювальної техніки, і може бути використано для компенсації реактивної потужності і поліпшення якості електроенергії.

Відомо пристрій для поліпшення якості електроенергії [1], яке містить в кожній фазі однофазний Вольтододаткові трансформатор, який має одну подвоєну первинну обмотку з середньою точкою і три вторинні обмотки, дві з яких виконані з числом витків, в 2 рази менше, ніж у третій, причому в кожній фазі містяться і однофазний керований випрямляч з системою імпульсно-фазового управління і однофазний інвертор з синхронізованою з мережею системою управління інвертором. Цей пристрій забезпечує незалежне регулювання амплітуди в кожній фазі, забезпечуючи стабілізацію трифазного напруги на заданому рівні при несиметричного навантаження і несиметричною мережі.

Однак пристрій не забезпечує симетрування напруги по фазі, що знижує якість електроенергії. Крім того, воно не забезпечує зниження споживаної з мережі реактивної потужності, а навпаки при збільшенні кутів управління тиристорами керованих випрямлячів споживає додаткову реактивну потужність з кожної фази мережі, збільшуючи ступінь фазового несиметрії.

Відомий і трифазний компенсатор реактивної потужності [2], який містить трифазний керований випрямляч з системою імпульсно-фазового управління і трифазний інвертор напруги з пофазної комутацією і з синхронізованою з мережею системою управління, а й трифазний реактор, включений між мережею і виходом інвертора, і конденсатор, включений в ланку постійного струму. У цьому пристрої тиристори інвертора включаються так, що основна гармоніка його струму випереджає на 90 ^про мережеву напругу, здійснюючи тим самим компенсацію реактивної потужності мережі.

Однак цей компенсатор реактивної потужності має обмежені можливості і низька якість вихідної напруги. Він здійснює часткову, що залежить від ємності конденсатора компенсацію, яка до того ж нерегульована, так як керований випрямляч відключений і не впливає на амплітуду компенсаційної складової струму мережі. Крім того, пристрій не забезпечує стабілізацію і симетрування напруги навантаження, що вимагає застосування спільно з ним додаткових пристроїв регулювання змінної напруги.

Відомий трифазний компенсатор реактивної потужності, взятий за прототип [3], містить в кожній фазі однофазний випрямляч, LC-фільтр, однофазний інвертор, виконаний на чотирьох вентилях, регулятор індуктивного струму, виконаний на двох тиристорах і двох реакторах, а й містить у кожній фазі синхронізовану з ланцюгом систему управління інвертором і синхронізовану з мережею систему управління регулятором індуктивного струму, які через елементи порівняння підключені до відповідних датчиків зворотного зв'язку.

Недоліками пристрою є обмежені функціональні можливості і низька якість електроенергії, що живить навантаження. Воно не забезпечує стабілізацію і симетрування трифазної системи напруги навантаження і додає великі спотворення до форми струму, особливо при зміні кута відмикання тиристорів індуктивного регулятора струму в інтервалі від / 2 до радіан в процесі регулювання реактивної потужності.

Метою винаходу є підвищення якості електроенергії за рахунок симетрування трифазної системи вихідної напруги по амплітуді і по фазі.

Мета досягається тим, що в компенсатор введені три однофазних датчика реактивного струму, три однофазних датчика напруги, три однофазних вимірювальних трансформатора струму, трифазний вимірювальний трансформатор напруги і трифазний трансформатор, вторинні обмотки якого з'єднані послідовно з первинними обмотками однофазних трансформаторів струму і включені між мережею і навантаженням , а первинні фазні обмотки підключені до входів однофазних інверторів, причому вторинні обмотки однофазних вимірювальних трансформаторів струму підключені до струмовим входів однофазних датчиків реактивного струму однойменних фаз, входи напруги яких підключені до двох інших фаз вторинної обмотки трифазного вимірювального трансформатора напруги з первинної обмоткою, підключеної до мережі , а виходи однофазних датчиків реактивного струму відповідно підключені до перших входів синхронізованих з мережею систем управління инверторами, при цьому входи елементів порівняння через датчики напруги підключені до фаз навантаження, а в якості випрямляча використовується трифазний мостовий випрямляч, підключений входом до точок з'єднання первинних обмоток однофазних вимірювальних трансформаторів струму і вторинних фазних обмоток трифазного трансформатора.

Такий пристрій має ту перевагу, що при компенсації реактивної потужності і стабілізації напруги на заданому рівні в кожній фазі забезпечується сімметрованіе трифазної системи напруг навантаження і підвищується якість електроенергії. Крім того, застосування високочастотної широтно-імпульсної модуляції інвертора покращує форму вихідної напруги, що і сприяє поліпшенню якості електроенергії. Нарешті, в заявляється пристрої застосований трифазний випрямляч замість трьох однофазних в прототипі і функція регулювання напруги покладено на інвертор, що зменшує кількість вентилів випрямляча і не вимагає застосування регуляторів індуктивного струму, спрощуючи тим самим схему компенсатора. Зазначене підвищення якості електроенергії досягається за рахунок автоматичного регулювання двох параметрів - скважности і фази напруги однофазних інверторів в залежності від величини реактивного струму і величини напруги в кожній фазі.

На фіг. 1 зображена принципова схема силової частини компенсатора реактивної потужності; на фіг. 2 - векторна діаграма роботи компенсатора; на фіг. 3 - тимчасові діаграми напруг інвертора і навантаження для різних значень і ; на фіг. 4 - структурна схема синхронізованою з мережею системи управління інвертором до рівня відомих функціональних елементів.

Компенсатор складається з трифазного трансформатора 1, трьох однофазних інверторів 2, 3, 4 з синхронізованими з мережею системами 5, 6, 7 управління, випрямляча 8, однофазних вимірювальних трансформаторів 9, 10, 11 струму, трифазного вимірювального трансформатора 12 напруги, однофазних датчиків 13, 14, 15 реактивного струму, датчиків 16, 17, 18 напруги навантаження 19, елементів 20, 21, 22 порівняння.

На векторній діаграмі фіг. 2 _U 1A, _U 1B, _U 1C - несиметрична трифазна система напруг мережі, _U 2A, _U 2B, _U 2C - симетрична трифазна система напруг на навантаженні; _U fA, _U fB, _U fC - напруга з виходів інверторів фаз А, В, С відповідно; _I 1A, _I 1B, _I 1C - струми мережі в фазах А, В, С, _{2A, 2B, 2C} - кути між напругою і струмом навантаження фаз А, В, С відповідно.

На тимчасових діаграмах фіг. 3 U ₁ - миттєве значення напруги мережі, U ₂ - миттєве значення напруги на навантаженні і його першої гармоніки, _U f, _U f ₍₁₎ - миттєве значення напруги інвертора і його першої гармоніки, - Кут регулювання напруги інвертора щодо напруги мережі, - Кут між напругою мережі і навантаження.

Компенсатор працює наступним чином.

Вихідна напруга компенсатора, наприклад фази А, , Формується з напруги мережі і напруги однофазного інвертора 2, _U fA · ^L j , Регульованого по амплітуді за рахунок зміни і по фазі за рахунок зміни . За допомогою первинної і вторинної фазних обмоток трифазного трансформатора 1 вихідна напруга однофазного інвертора 2 зменшується в коефіцієнт трансформації До _т раз і додається до напруги мережі. В результаті цього напруга фази А навантаження 19 має вигляд

З виразу (1) і з векторної діаграми (фіг. 2) видно, що амплітуду і фазу вектора напруги можна регулювати зміною і . У пропонованому компенсаторі зміна шпаруватості здійснюється у функції відхилення реактивного струму від нуля, а регулювання - В функції відхилення напруги навантаження 19 від заданого рівня. При споживанні (генерації) компенсатором реактивної потужності сигнал з виходу однофазного датчика 13 реактивного струму, що відноситься до даної фазі А, надходить на перший керуючий вхід синхронізованою з мережею системи 5 управління однофазного інвертора 2 і збільшує (зменшує) шпаруватість за рахунок високочастотної комутації зі зміною тривалості проводить стану вентилів однофазного інвертора 2 за синусоїдальним законом (фіг. 3), здійснюючи тим самим збільшення (зменшення) кута між напругою мережі і напругою навантаження . При цьому однофазний датчик 16 напруги, здійснюючи контроль напруги фази А , Подає сигнал зворотного зв'язку на елемент 20 порівняння, на якому цей сигнал порівнюється з сигналом, пропорційним заданому значенню напруги мережі, наприклад номінальному. Різниця цих сигналів з виходу елемента 20 порівняння подається на другий керуючий вхід синхронізованою з мережею системи 5 управління однофазним інвертором 2, змінюючи кут управління вентилями однофазного інвертора 2. В результаті такого цілеспрямованого впливу на і вектор напруги однофазного інвертора 2 + 2 так формує свій модуль і аргумент, що вектор є радіусом заданої окружності.

Процес повної компенсації реактивної потужності з одночасним стабілізацією напруги в двох інших фазах відбувається аналогічно. Таке регулювання напруги автоматично забезпечує симетрування трифазної системи вихідної напруги.

На фіг. 4 23 - синхронизирующий трансформатор, 24 - формувач синхронізуючих імпульсів, 25 - генератор лінійно змінюється напруги, 26 - компаратор, 27 - дифференциатор, 28 - дільник частоти, 29 - генератор трикутного напруги, 30 - компаратор, 31 - генератор синусоїдальних коливань, 32, 33 - діоди, 34, 35 - вихідні каскади, _U y1a, _U y1b, _U y1c - сигнали управління, що надходять з датчиків 13, 14, 15 реактивної потужності, підключених до фаз А, В, с мережі відповідно, _U y2a, _U y2b , _U y2c - сигнали управління, що надходять з датчиків 16, 17, 18 напруги, підключених до фаз А, В, с навантаження відповідно.

Використання пропонованого компенсатора реактивної потужності в порівнянні з відомими дозволяє здійснити повну компенсацію реактивної потужності навантаження і симетрування вихідного напруги незалежно від зовнішньої характеристики мережі, а й від величини і характеру навантаження в фазах.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

Трифазні КОМПЕНСАТОР реактивної потужності, що містить в кожній фазі однофазний інвертор напруги, вхід якого підключений до виходу випрямляча, і синхронізовану з мережею систему управління інвертором з другим керуючим входом, що відрізняється тим, що в нього введені три однофазних датчика реактивного струму, три однофазних датчика напруги, три елементи порівняння, три однофазних вимірювальних трансформатора струму, трифазний вимірювальний трансформатор напруги і трифазний трансформатор, вторинні обмотки якого з'єднані послідовно з первинними обмотками однофазних вимірювальних трансформаторів струму і включені між мережею і навантаженням, а первинні фазні обмотки трифазного трансформатора підключені до виходів однофазних інверторів, причому вторинні обмотки однофазних вимірювальних трансформаторів струму підключені до струмовим входів однофазних датчиків реактивного струму однойменних фаз, входи напруги яких підключені до двох інших фаз вторинної обмотки трифазного вимірювального трансформатора напруги з первинної обмоткою, підключеної до мережі, а виходи однофазних датчиків реактивного струму відповідно підключені до перших входів синхронізованих з мережею систем управління инверторами, при цьому входи елементів порівняння через датчики напруги підключені входом до фаз навантаження, а виходом - до системи управління інвертором, і в якості випрямляча використаний трифазний мостовий випрямляч, підключений входом до точок з'єднання первинних обмоток однофазних вимірювальних трансформаторів струму і вторинних фазних обмоток трифазного трансформатора.

Версія для друку
Дата публікації 15.02.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів