Напівпровідниковий компенсатор реактивної потужності. Корисна

23.07.2015

Напівпровідниковий компенсатор реактивної потужності

(57) Реферат:

До заявки на корисну модель «Напівпровідниковий компенсатор реактивної потужності». Рішення відноситься до мостовим компенсаційних перетворювачів змінного струму в постійний з повністю керованої комутацією силових вентилів у анодної і катодної групах. Запропоновано анодної і катодної групах одну з обкладок конденсатора і комутує вентиль підключити до некерованої випрямителю, другу обкладку і розділовий діод-до керованого випрямляча, а розділові діоди і комутуючі вентилі-до навантаження. Забезпечується швидкодію і генерація реактивної потужності при посадці напруги при спрощенні конструкції.

1с.п. ф-ли, 1 мал

Рішення відноситься до мостовим компенсаційних перетворювачів змінного струму в постійний струм з повністю керованою (штучної) комутацією силових вентилів у анодної і катодної групах. При роботі таких перетворювачів на чисто індуктивне навантаження (накопичувач електромагнітної енергії) стає можливим плавне регулювання генерованої реактивної потужності ємнісного характеру при зміні кута керування. Подібні перетворювачі можуть бути використані в системах електропостачання промислових підприємств і в електричних мережах для компенсації реактивної потужності.

Відомий компенсаційний перетворювач, що містить керований і некерований мостові випрямлячі, конденсатори фільтра, підключені до затискачів постійного струму некерованого випрямляча, що комутує LC-контур, пов’язаний через тиристори, шунтированные зустрічно включеними діодами, з конденсаторами фільтра, при цьому, з метою зменшення перенапруги на елементах схеми, послідовно з LC-контуром підключена ланцюжок з послідовно з’єднаних діода і дроселя, шунтированная зустрічно включених тиристором, керуючий електрод якого з’єднаний з катодом цього діода [1].

Недоліком даного перетворювача є складність, наявність великого числа елементів, у тому числі і індуктивних.

Найбільш близьким до винаходу по технічній сутності і досягається результатами є компенсаційний перетворювач [2]. По суті це напівпровідниковий компенсатор реактивної потужності. Він містить керований і некерований випрямляч, катодного і анодного групах по коммутирующему вентиля, розподільчим диоду і з обкладками конденсатора. З метою підвищення техніко-економічних показників, що комутує блок виконаний у вигляді однофазного мосту, в двох протилежних плечах якого включені повністю керовані електричні вентилі, виконані, наприклад, у вигляді тиристорів з індивідуальними вузлами примусової комутації, а в двох інших — некеровані електричні вентилі, причому до затискачів моста змінного струму підключений ємнісний фільтр, що складається з декількох секцій конденсаторів, з’єднаних за допомогою розділових діодів, при зарядці ці секції включені

послідовно, а при розрядці — паралельно. До навантаження підключені катоди керованих вентилів, а також катоди вентилів однофазного мосту.

Недоліки прототипу наступні:

-невисока швидкодія через наявність коливальних контурів, що включають конденсатор, дросель і діод;

-низька здатність генерації реактивної потужності при посадці напруги із-за недостатньо запасеної енергії в коливальному контурі при зниженій напрузі живлення;

-наявність групи вентилів зарядки фільтра (6 вентилів) погіршує масогабаритні показники пристрою.

Ці недоліки усуваються запропонованим рішенням.

Розв’язувана задача — поліпшення комутуючих показників та масогабаритних показників компенсатора.

Технічний результат — підвищення швидкодії та здібності до генерації реактивної потужності при посадці напруги, а також спрощення конструкції.

Цей технічний результат досягається тим, що в напівпровідниковому компенсаторі реактивної потужності, що містить керований і некерований випрямляч, катодного і анодного групах по коммутирующему вентиля, розподільчим диоду і конденсатору, катодного і анодного групах одна обкладка конденсатора і комутує вентиль підключені до некерованої випрямителю, друга обкладка конденсатора і розділовий діод підключені до керованого випрямляча, а комутуючі вентилі та розділові діоди підключені до навантаження.

Відсутність коливальних контурів забезпечує швидкодію компенсатора. Підвищена здатність генерації реактивної потужності при посадці напруги забезпечується за рахунок підключення некерованого випрямляча з конденсаторами. Поліпшуються масогабаритні показники за рахунок мінімальної кількості конденсаторів і відсутності коливальних контурів.

Сутність рішення ілюструється кресленням, де зображена схема пропонованого компенсатора реактивної потужності і показані траєкторії протікання струмів на першому (суцільна і утворена точками лінії) і на другому (пунктирна і штрих-пунктирна лінії) етапах для комутації вентилів катодної групи.

Компенсатор містить керований випрямляч 1 і некерований випрямляч 2. Катодна група 3 і анодна група 4 включають відповідно

коммутирующему вентиля 5 і 6, розподільчим диоду 7 і 8, конденсатору 9 і 10 з першої та другої обкладками. Комутуючі вентилі 5 і 6 повністю керовані. В катодного і анодного групах відповідно одна обкладка конденсатора 9 (10) і комутує вентиль 5 (6) підключені до некерованої випрямляча 2, друга обкладка конденсатора 9 (10) і розділовий діод 7 (8) підключені до керованого випрямляча 1, а комутуючі вентилі 5 (б) і розділові діоди 7 (8) підключені до навантаження 11. 12, 13, 14 — повністю керовані вентилі катодної групи. 15,16,17 — діоди катодної групи некерованого випрямляча 2.

Робота пристрою.

Напівпровідниковий компенсатор працює в режимах, коли заряд конденсатора 9 (10) під впливом струму виходить з роботи фази чергується з частковим розрядом струмом включається фази.

Сталий режим роботи пристрою, очевидно, може бути лише в умовах рівності енергій, передаються та отримуються конденсатором на інтервалах повторюваності процесів.

Анодна група вентилів працює аналогічно роботі вентилів катодного групі.

Розглянемо роботу вентилів на прикладі комутації однієї пари фаз катодного групі 3.

Припустимо, що необхідно перевести струм з фази А у фазу, яка має менший потенціал щодо фази А, без розриву струмового ланцюга навантаження з метою усунення перенапруг у момент комутації. Для цього заряджений від малопотужного некерованого випрямляча 2 конденсатор 9, повинен бути включений паралельно повністю керованих вентилів 12, 13, 14 катодної групи 3 керованого випрямляча 1, щоб розряджатися струмом яка вступає в роботу фази В і заряджатися струмом виходить з роботи фази А.

Для виконання вказаної умови необхідно в момент комутації прибрати керуючий сигнал на силовий вентилі 12 фази А, одночасно подати керуючий сигнал на відкриття вентиля 13 фази, яка вступає в роботу, і на керований комутує вентиль 5.

У результаті створюється ланцюг для протікання струму фази В: вентиль 13 — конденсатор 9 — комутує вентиль 5 — навантаження 11. Напруга в У фазі збільшується на величину
завдяки послідовному включення конденсатора і зміщує потенціал катода вентиля 12 в фазі А в негативну область, внаслідок чого вентиль

12 закривається за час, значно менше, ніж при звичайному впливі керуючого сигналу.

В момент, коли включається фаза В спільно з конденсатором 9 візьме на себе навантаження, необхідно закрити комутує вентиль 5.

З моменту закриття комутуючого вентиля 5 конденсатор 9 почне заряджатися через діод 15 фази А (штрих-пунктирна крива струму на кресленні) до моменту часу, коли напруга фаз А і В дорівнюють один одному (точка природної комутації діодів 15 і 16). На поза комутаційних інтервалах конденсатор 9 виявляється виключеним з контуру навантаження 11 і не робить впливу на процес у схемі напівпровідникового компенсатора.

Перетворювач забезпечує виконання діючих російських і зарубіжних стандартів щодо електромагнітної сумісності з мережею живлення.

Позитивними особливостями напівпровідникового компенсатора є:

-при будь-яких заданих напруг на навантаженні можлива генерація реактивної потужності в мережу ємнісного характеру;

-величина генерованої реактивної потужності плавно змінюється пропорційно sin
(кута керування), досягаючи максимуму при
=
/2;

-можливо виняток 5-ї, 7-ї, 9-ї та інших вищих гармонік з струму, що споживається з мережі;

-на відміну від статичних конденсаторів, при роботі такого компенсатора в режимі стабілізації напруги в заданій точці живильної мережі при посадках напруги є можливість практично безинерционно збільшувати генерацію реактивної потужності ємнісного характеру, підвищуючи статичну і динамічну стійкість системи електропостачання.

Джерело інформації

1.А.с. СРСР №478399,m 7/04 1975

2.А.с. СРСР №492986, HO2m 7/48? 1975р. — прототип

Напівпровідниковий компенсатор реактивної потужності, що містить керований і некерований випрямляч, катодного і анодного групах по коммутирующему вентиля, розподільчим диоду і конденсатора, що відрізняється тим, що в катодного і анодного групах одна з обкладок конденсатора і комутує вентиль підключені до некерованої випрямителю, друга обкладка і розділовий діод підключені до керованого випрямляча, а розділові діоди і комутуючі вентилі підключені до навантаження.

Короткий опис статті: регулятор реактивної потужності компенсатор реактивної потужності, схема компенсатора реактивної потужності

Джерело: Напівпровідниковий компенсатор реактивної потужності. Корисна модель РФ 78018

Також ви можете прочитати