| 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) | |||
Навігація: => |
На головну / Каталог патентів / В розділ каталогу / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2031511
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: 1992.04.29
Використання: компенсація реактивної потужності з забезпеченням стабільності напруги трифазної мережі. Суть винаходу: в трансформаторно - тиристорний компенсатор реактивної потужності, що містить трифазний двохобмотувальні Вольтододаткові трансформатор і трифазний перетворювач амплітуди і фази напруги, виконаний на основі інвертора і випрямляча, додатково введена система управління фазою вихідної напруги інвертора додаткового каналу для широтно - імпульсного регулювання амплітуди цієї напруги.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до електротехніки, зокрема до енергетичної електроніці, і може бути використано для компенсації реактивної потужності і стабілізації напруги трифазної мережі.
Відомий компенсатор реактивної потужності [1], який містить трифазний трансформатор, первинна обмотка якого підключена до мережі через блок конденсаторів, а вторинна обмотка - до тиристорному випрямителю, навантаженому на індуктивність.
Недоліками пристрою є обмежені функціональні можливості, а саме вузький діапазон регулювання реактивної потужності та нестабільності вихідної напруги. Необхідність обмеження діапазону і неповне в зв'язку з цим використання пристрою викликано тим, що при глибокому регулюванні за допомогою випрямляча виникають великі спотворення компенсаційної складової струму і неприпустимі відхилення напруги навантаження від напруги мережі. При цьому можливі коливання вихідної напруги, пов'язані зі зміною величини і характеру навантаження, а й зміною напруги в мережі.
Відомий і компенсатор реактивної потужності [2], який містить тиристорний випрямляч, інвертор напруги з синхронізованою з мережею системою управління, а й реактор, включений між мережею і виходом інвертора, і конденсатор, включений в ланку постійного струму. У цьому пристрої тиристори інвертора включаються таким чином, що основна гармоніка його струму випереджає на 90 про мережеву напругу, здійснюючи тим самим компенсацію реактивної потужності.
Однак і цей компенсатор реактивної потужності має обмежені функціональні можливості і низька якість вихідної напруги. Він здійснює часткову, що залежить від ємності конденсатора компенсацію, яка до того ж не регульована, так як тиристорний випрямляч в стаціонарних режимах відключений і не впливає на амплітуду компенсаційної складової струму мережі. Крім того, пристрій не забезпечує стабілізацію напруги навантаження, що вимагає застосування спільно з ним додаткових пристроїв регулювання змінної напруги.
Найбільш близьким до пропонованого по технічній сутності є компенсатор реактивної потужності [3], який містить послідовно з'єднані три перетворювача: випрямляч, інвертор напруги з синхронізованою з мережею системою управління і тиристорно-реакторний регулятор змінного струму з синхронізованою з мережею системою управління. Першим сигналом управління, яке впливає на систему управління інвертором напруги, забезпечується випередження компенсаційної складової струму мережі щодо напруги мережі, а другим сигналом управління, яке впливає на систему управління тиристорно-реакторних регулятором змінного струму, здійснюється регулювання діючого значення компенсаційного струму та реактивної потужності.
Недоліками пристрою, взятого в якості прототипу, перш за все є обмежені функціональні можливості. Воно не забезпечує повну компенсацію реактивної потужності і стабілізацію вихідної напруги в процесі зміни напруги мережі, а й величини і характеру навантаження. Крім того, пристрою властивий режим переривчастого струму, при якому виникають великі спотворення форми струму мережі.
Мета винаходу - розширення функціональних можливостей, а саме забезпечення повної компенсації реактивної потужності та стабілізації вихідної напруги незалежно від зовнішньої характеристики мережі, а й від величини і характеру навантаження.
Мета досягається тим, що в пристрій введені трифазний датчик напруги навантаження, блок порівняння, датчик реактивної потужності мережі, два однофазних вимірювальних трансформатора струму і трифазний трансформатор, вторинні обмотки якого включені між мережею і навантаженням, а в двох фазах з'єднані послідовно з первинними обмотками однофазних вимірювальних трансформаторів струму, первинні фазні обмотки трифазного трансформатора з'єднані в зірку і підключені до виходу трифазного інвертора, вхід випрямляча підключений до мережі, перший вхід блоку порівняння з'єднаний з виходом датчика напруги навантаження, другий вхід блоку порівняння підключений до джерела задає сигналу, вихід блоку порівняння з'єднаний з другим керуючим входом системи управління інвертором, перший керуючий вхід якої підключений до виходу датчика реактивної потужності мережі, причому система управління інвертором виконана з можливістю управління амплітудою і фазою вихідної напруги інвертора.
Перевагою пристрою є те, що воно забезпечує управління узагальненого вектора напруги навантаження по двох координатах - по амплітуді і по фазі. Можливість регулювання амплітуди забезпечує стабілізацію напруги, а регулювання фази - компенсацію реактивної потужності. Застосування датчиків і запропонованих зв'язків дозволяє автоматизувати цей процес. У пристрої немає режим переривчастого струму, що обумовлює поліпшення форми струму мережі. Для повної компенсації середньостатистичного коефіцієнта потужності промислових навантажень доцільне застосування трансформатора з відношенням первинного і вторинного напруг як 380/220. Такі трансформатори випускаються серійно і широко поширені, наприклад сухі захищені перетворювальні типу ТСЗП.
Тиристорні перетворювачі з ланкою постійного струму і випускаються серійно, що вказує на готовність пропонованого пристрою до промислового виробництва і і може бути віднесено до переваг.
 |
 |
 |
На фіг. 1 зображена принципова схема силової частини компенсатора реактивної потужності; на фіг.2 і 3 - векторні діаграми режимів роботи пристрою.
Запропонований пристрій складається з трансформатора 1, інвертора 2 з системою 3 управління, випрямляча 4, датчика 5 напруги навантаження, блоку 6 порівняння, навантаження 7 і датчика 8 реактивної потужності мережі з трансформаторами 9 і 10 струму. На векторних діаграмах (фіг.2 і 3) введено такі позначення: 
, 
, 
- Напруги мережі, вивантаження і на виході інвертора; 
, 
, - Струми мережі, навантаження і на вході випрямляча; 
1, 2, 
- Фази струму мережі, напруга вивантаження і напруга інвертора щодо напруги мережі; До т - коефіцієнт трансформації; 
- Коефіцієнт передачі напруги перетворювача з ланкою постійного струму.
Пристрій працює наступним чином. Вихідна напруга формується з напруги мережі і напруги інвертора 2 · U f е jl, регульованого по амплітуді зміною коефіцієнтів передачі і по фазі - зміною кута управління тиристорів . За допомогою трансформатора 1 вихідна напруга інвертора 2 
зменшується в коефіцієнт трансформації До т раз і додається до напруги мережі . В результаті цього напруга на навантаженні 7 має вигляд = + K т · · U f e jk (1)
З виразу (1) і векторних діаграм видно, що амплітуду і фазу вектора напруги можна регулювати зміною коефіцієнта передачі і кута управління тиристорами . У пропонованому пристрої зміна коефіцієнта передачі здійснюється у функції відхилення реактивної потужності мережі від нульового рівня, а зміна кута - В функції відхилення напруги навантаження 7 від заданого рівня, наприклад рівного номінальному напрузі мережі.
При споживанні (генерації) пристроєм реактивної потужності мережі сигнал з виходу датчика 8 реактивної потужності мережі надходить на перший керуючий вхід системи 3 управління інвертором 2 і збільшує коефіцієнт передачі , Збільшуючи тим самим випереджаюче (відстає) фазовий зсув 2, напруги навантаження 7 щодо напруги мережі . При цьому датчик 5 напруги, здійснюючи контроль напруги навантаження 7, подає сигнал зворотного зв'язку на блок 6 порівняння, на якому цей сигнал порівнюється з сигналом, пропорційним заданому, наприклад номінального значення напруги мережі. Різниця цих сигналів з виходу блоку порівняння подається на другий керуючий вхід системи 3 управління інвертором 2, яка, змінюючи кут управління тиристорами , Здійснює регулювання амплітуди вихідної напруги. В результаті такого амплітудного і фазового впливу на вихідну напругу інвертора 2 вектор цієї напруги так формує свій модуль і аргумент, що вектор напруги навантаження 7 є радіусом заданої окружності.
Використання пристрою дозволяє здійснювати повну компенсацію реактивної потужності в різних системах трифазного струму і стабілізацію діючого значення вихідної напруги на заданому рівні незалежно від жорсткості зовнішньої характеристики мережі, а й величини і характеру навантаження.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
КОМПЕНСАТОР реактивної потужності, що містить інвертор напруги, вхід якого підключений до виходу випрямляча і синхронізовану з мережею систему управління інвертором, що відрізняється тим, що в нього введені додатково трифазний датчик напруги навантаження, блок порівняння, датчик реактивної потужності, два однофазних трансформатора струму і трифазний трансформатор, вторинні обмотки якого включені між мережею і навантаженням, а в двох фазах з'єднані послідовно з первинними обмотками однофазних вимірювальних трансформаторів струму, первинні фазні обмотки трифазного трансформатора підключені одними висновками до виходу трифазного інвертора, інші висновки об'єднані, вхід випрямляча підключений до мережі, перший вхід блоку порівняння з'єднаний з виходом датчика напруги навантаження, другий вхід блоку порівняння підключений до джерела задає сигналу, вихід блоку порівняння з'єднаний з другим керуючим входом системи управління інвертора, перший керуючий вхід якої підключений до виходу датчика реактивної потужності мережі, а синхронизирующий вхід підключений до мережі, причому система управління інвертором виконана з можливістю управління амплітудою і фазою вихідної напруги інвертора.
Версія для друку
Дата публікації 15.02.2007гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.