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 RU2056692

Трансформаторні-тиристорний КОМПЕНСАТОР реактивної потужності

Ім'я винахідника: Климаш Володимир Степанович
Ім'я патентовласника: Климаш Володимир Степанович; Комсомольський-на-Амурі політехнічний інститут
Адреса для листування:
Дата початку дії патенту: 1993.10.21

Винахід може бути використано для стабілізації змінної напруги і компенсації реактивної потужності в пристроях з плавним регулюванням амплітуди і фази напруги навантаження. Компенсатор містить трансформатор, інвертор, реверсивний випрямляч, датчики реактивної складової струму або потужності мережі і напруги навантаження, вичітатель. Суть винаходу: задає сигнал і сигнал з датчика напруги навантаження подаються на входи вичітателя. Різницевий сигнал подається на систему управління ІНВЕНТОР. Змінюючи кут управління тиристорами інвентора, здійснюють регулювання амплітуди узагальненого вектора напруги навантаження. Сигнал з датчика реактивної складової струму або потужності мережі надходить на систему імпульсно-фазового управління реверсивним випрямлячем, і змінюючи кут управління тиристорами випрямляча, здійснює регулювання споживаної з мережі реактивної потужності. Це дозволяє здійснювати компенсацію потужності з забезпеченням заданого стабільного напруги навантаження незалежно від зовнішньої характеристики мережі, а й від величини і характеру навантаження.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до електротехніки, зокрема до пристроїв компенсації реактивної потужності, і може бути використано при створенні енергоблоків промислових і сільськогосподарських об'єктів з високою ефективністю використання і споживання електроенергії і стабільною напругою.

Відомо трансформаторно-тиристорне регулюючий пристрій [1] яке містить перший трифазний трансформатор, що включає первинну, одну керуючу і дві вторинні обмотки, другий трифазний трансформатор, що включає первинну, керуючу і вторинну обмотки, і тиристорний комутатор. Первинні обмотки трансформаторів з'єднані послідовно і підключені до навантаження, а дві вторинні обмотки першого трансформатора з'єднані між собою, підключені до мережі і вторинної обмотці другого трансформатора, при цьому керуючі обмотки обох трансформаторів замикаються за допомогою тиристорного комутатора.

Цей пристрій підтримує роздільну взаємопов'язане регулювання амплітуди і фази вихідного напруги. При цьому цілеспрямовано можна впливати тільки на один з цих параметрів, в той час як характер зміни іншого визначається схемою включення обмоток.

До основних недоліків пристрою слід віднести великі вага і габарити, встановлену потужність і вартість трансформаторів. Пристрій вимагає спеціальних, складних за конструкцією трансформаторів, що ускладнює його виробництво.

Відомо і трансформаторно-тиристорне пристрій для регулювання реактивної потужністю [2] містить два трифазних трансформатора і два тиристорних комутатора з системами управління. Первинні обмотки обох трансформаторів з'єднані послідовне і включені між мережею і навантаженням, а вторинні обмотки об'єднані через перший тиристорний комутатор, в той час як другий тиристорний комутатор здійснює перемикання секцій тільки вторинної обмотки першого трифазного трансформатора. Цей пристрій призначений для регулювання фази напруги навантаження щодо напруги мережі.

Однак і цей пристрій має недоліки, серед яких велику вагу і габарити, встановлена ​​потужність і вартість трансформаторів, а й необхідність проектування і виготовлення спеціальних трансформаторів.

Відомий трансформаторно-тиристорний компенсатор реактивної потужності, взятий за прототип [3] містить два трифазних трансформатора, два інвертора з системами управління і випрямляч. Первинні обмотки обох трансформаторів включені послідовно в ланцюг навантаження, а вторинні з'єднані в зірку і підключені відповідно до першого і другого інверторів, входи яких об'єднані і через випрямляч підключені до мережі або до навантаження. Синхронизирующие входи систем управління першим і другим інверторами підключені до мережі, а їх керуючі входи відповідно до виходу датчика реактивної потужності мережі і до виходу вичітателя. Входи вичітателя відповідно підключені до блоку задає сигналу і виходу датчика напруги.

Пристрій забезпечує повну компенсацію вхідний реактивної потужності і стабілізацію діючого значення вихідної напруги незалежно від зовнішньої характеристики мережі, а й від величини і характеру навантаження.

Однак і воно має недоліки, до яких перш за все слід віднести необхідність застосування спеціальних трансформаторів, що вимагають дослідно-конструкторської опрацювання, а й велику вагу, габарити і встановлена ​​потужність трансформаторів, що здорожує як розробку, так і виробництво таких пристроїв. Зазначені недоліки викликані двома обставинами. По-перше, ці трансформатори при швидкому регулюванні реактивної потужності і діючого значення вихідної напруги схильні до однобічного підмагнічування внаслідок великого розмаху фази вихідної напруги першого і другого інверторів і для виключення насичення при необхідному швидкодії вимагають застосування магнітопроводів з розрахунковою індукцією заниженою приблизно на 20-25% тобто наступного габариту зі стандартного ряду. По-друге, в пристрої застосовані два трансформатора.

Мета винаходу поліпшення масогабаритних показників і зниження встановленої потужності трансформаторного обладнання і, як наслідок, зменшення вартості пристрою при збереженні швидкодії і функціональних можливостей.

Мета досягається тим, що інші висновки первинної обмотки трансформатора підключені до мережі і в якості випрямляча застосований реверсивний випрямляч, до складу якого входять вентильний блок, вихідний індуктивно-ємнісний фільтр і синхронізована з напругою на вихідних затискачах випрямляча система імпульсно-фазового управління, причому керуючий вхід системи імпульсно-фазового управління підключений до виходу датчика реактивної потужності (реактивного струму) мережі.

Перевагою пристрою є те, що, зберігаючи швидкодію, воно вимагає менших витрат на трансформаторне обладнання як при проектуванні, так і при виробництві. У ньому може бути застосований широко поширений сухий перетворювальний трансформатор захищеного або незахищеного виконання з коефіцієнтом трансформації, рівним 1/1 / , При якому пристрій забезпечує повну компенсацію середньостатистичного значення коефіцієнта потужності пром-і агропромпредпріятій. У пропонованому пристрої вивільняється один інвертор і можливе застосування стандартного рекуперативного тиристорного перетворювача з ланкою постійного струму, що і відноситься до зниження витрат на такі вироби. За рахунок зміни в устрої способу амплітудно-фазового формування напруги вольтодобавки усувається подмагничивание трансформатора і зменшується його встановлена ​​потужність і, як наслідок, поліпшуються масогабаритні показники пристрою в цілому.

На фіг. 1 приведена принципова схема силової частини трансформаторно- тиристорного компенсатора реактивної потужності; на фіг. 2 і 3 векторні діаграми режимів роботи компенсатора.

Компенсатор містить трансформатор 1, інвертор 2 з синхронізованою з мережею системою 3 управління, реверсивний випрямляч 4, до складу якого входять вентильний блок 5, вихідний індуктивно-ємнісний фільтр 6 і синхронізована з напругою на вхідних затискачах випрямляча система 7 імпульсно-фазового управління. Крім того, компенсатор містить датчик 8 реактивної потужності або струму мережі, датчик 9 напруги навантаження, вичітатель 10 і навантаження 11.

На фіг. 2 і 3 , і відповідно напруги мережі, навантаження і інвертора; , і відповідно струми споживання мережі, навантаження і випрямляча; ₁ і ₂ кути між струмом і напругою відповідно мережі і навантаження; _в і _і кути управління тиристорами відповідно випрямляча і інвертора; До _т коефіцієнт трансформації.

Трансформаторно-тиристорний компенсатор реактивної потужності працює наступним чином.

Вихідна напруга компенсатора формується з напруги мережі і напруги інвертора 2 регульованого за величиною і фазі відповідно кутами _в і _і Напруга на виході інвертора 2

(1) де F ( _в) передавальна функція реверсивного випрямляча 4;

До _в і К _п коефіцієнти передачі напруги відповідно випрямляча 4 і інвертора 2.

За допомогою трансформатора 1 вихідна напруга інвертора 2 зменшується в коефіцієнт трансформації До _т раз і додається до напруги мережі В результаті цього вираз для напруги навантаження 11 має вигляд

(2) де опір короткого замикання трансформатора;

K _п = K _в · K _і коефіцієнт передачі напруги тиристорного перетворювача з ланкою постійного струму.

Маючи на увазі, що для мостових схем випрямляча і інвертора з однаковим числом фаз K _п ~ 1, отримують

З виразу (2) і векторних діаграм (фіг. 2 і 3) видно, що модуль і аргумент вектора напруги навантаження можна регулювати зміною кутів управління випрямлячем _в і інвертором _і В компенсаторі зміна кута _в ввозяться функції відхилення реактивної потужності мережі від нульового рівня, а зміна кута _і в функції відхилення напруги навантаження від заданого рівня, наприклад, рівного мінімального напрузі мережі. При активно-індуктивному навантаженні і споживанні (генерації) компенсатором реактивної потужності сигнал з виходу датчика 8 реактивної потужності (струму) мережі надходить на керуючий вхід системи 7 імпульсно-фазового управління реверсивним випрямлячем 4 і, зменшуючи (збільшуючи) кут управління реверсивного випрямляча _в здійснює збільшення (зменшення) діючого значення вихідної напруги інвертора і відповідно збільшуючи (зменшуючи) фазу вектора вихідної напруги , Випереджаючого вектор напруги мережі . При цьому датчик 9 напруги, здійснюючи контроль за зміною напруги навантаження 11, подає сигнал зворотного зв'язку на перший вхід вичітателя 10, що характеризує зменшуване, на другий вхід якого, характеризує від'ємник, подається сигнал, пропорційний заданому значенню напруги навантаження, наприклад відповідному номінальній напрузі мережі. Різниця цих сигналів з виходу вичітателя 10 подається на керуючий вхід системи 3 управління інвертором 2, яка, змінюючи кут управління тиристорами інвертора 2 _і здійснює регулювання фази вихідної напруги інвертора 2 і діючого значення вихідної напруги . В результаті такого амплітудно-фазового впливу на вихідну напругу інвертора 2 вектор цієї напруги так формує свій модуль і аргумент, і що вектор напруги навантаження 11 . є радіусом заданої окружності.

При активно-ємнісний навантаження компенсатор працює аналогічно, але при цьому формування вихідної напруги інвертора 2 здійснюється в області відставання цієї напруги від напруги мережі.

В процесі стабілізації вихідної напруги при зниженому (підвищеному) значенні напруги мережі щодо заданого, наприклад номінального значення, реверсивний випрямляч 4 працює в випрямному (інверторному) режимі, забезпечуючи трансформатора 1 і всьому пристрою роботу в режимі вольтодобавки (вольтовичета) зі споживанням додаткової енергії з мережі (з рекуперацією енергії в мережу).

На час процесу переходу реверсивного випрямляча 4 з випрямного режиму в інверторний режим і навпаки енергія, яка надходить в ланку постійного струму, накопичується в фільтрі 6 і далі в режимі вольтодобавки розряджається через інвертор 2 і трансформатор 1 на навантаження 11, в режимі вольтовичета через реверсивний випрямляч 4 повертається в мережу.

Використання компенсатора дозволяє здійснювати повну компенсацію реактивної потужності в різних системах змінного струму із забезпеченням заданої стабільності діючого значення вихідної напруги незалежно від жорсткості зовнішньої характеристики мережі, а й від величини і характеру навантаження.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

Трансформаторні-тиристорний КОМПЕНСАТОР реактивної потужності, що містить випрямляч з вхідними затискачами, підключеними до мережі або навантаженні, інвертор з синхронізованою з мережею системою управління, трансформатор з первинною обмоткою, підключеної одними висновками до навантаження і вторинною обмоткою з'єднаної в зірку і підключеної до виходу інвертора, вичітатель , датчик реактивної складової струму або потужності мережі, до складу якого входять два однофазних трансформатора струму з первинними обмотками, включеними в розрив двох фаз мережі, датчик напруги навантаження, вихід якого підключений до першого входу віднімання, що характеризує зменшуване, а його другий вхід, що характеризує від'ємник , підключений до задающему сигналу, вихід, який характеризує різницю, - до керуючого входу системи управління інвертором, що відрізняється тим, що інші висновки первинної обмотки трансформатора підключені до мережі, як випрямляча застосований реверсивний випрямляч, до складу якого входить вентильний блок з синхронізованою з напругою на вхідних затискачах випрямляча системою імпульсно-фазового управління і введений індуктивно-ємнісний фільтр, включений між виходом випрямляча і входом інвертора, причому керуючий вхід системи імпульсно-фазового управління реверсивним випрямлячем підключений до виходу датчика реактивної складової струму або потужності мережі.

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