Начало раздела Производственные, любительские Радиолюбительские Авиамодельные, ракетомодельные Полезные, занимательные	Хитрости мастеру Электроника Физика Технологии Изобретения	Тайны космоса Тайны Земли Тайны Океана Хитрости Карта раздела
Использование материалов сайта разрешается при условии ссылки (для сайтов - гиперссылки)

ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2094839

ТРАНСФОРМАТОРНО-ТИРИСТОРНЫЙ КОМПЕНСАТОР ОТКЛОНЕНИЙ НАПРЯЖЕНИЯ И РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ

Имя изобретателя: Климаш Владимир Степанович 
Имя патентообладателя: Климаш Владимир Степанович; Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет
Адрес для переписки: 
Дата начала действия патента: 1994.06.29 

Использование: предлагаемое устройство предназначено для повышения качества электроэнергии и ее экономии. Сущность изобретения: расширение диапазона компенсации реактивной мощности сети и отклонений выходного напряжения, а и улучшение массогабаритных показателей трансформаторного оборудования. Поставленная цель достигается за счет выполнения коммутатора вольтодобавочного трансформатора в виде преобразователя амплитуды и фазы напряжения со звеном постоянного тока и двухсторонним обменом энергии. В режиме вольтодобавки преобразователь получает питание из цепи нагрузки, а в режиме вольтовычета возвращает энергию в сеть. Управление этими режимами осуществляется системой управления фазой инвертора и системой раздельного управления реверсивным выпрямителем совместно с датчиками тока, напряжения и реактивной мощности.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение используется в установках с плавным регулированием фазы и действующего значения напряжения нагрузки.

Сигнал с датчика отклонения напряжения нагрузки подается на систему управления основным инвертором. Изменяя угол управления тиристорами этого инвертора, осуществляют регулирование действующего значения напряжения на нагрузке. Сигнал с датчика реактивной мощности сети поступает одновременно на систему управления инвертором, ведомым сетью, выходом подключенным к сети, и систему управления выпрямителем, входом подключенным к нагрузке. В режиме вольтоприбавления этот сигнал изменяет угол управления тиристорами выпрямителя, а в режиме вольтовычетания тиристорами инвертора, ведомого сетью, и осуществляет регулирование потребляемой из сети реактивной мощности. Разрешение на управление выпрямителем или инвертором, ведомым сетью, производится узлом раздельного управления при подаче на него сигнала с датчика направления входного тока основного инвертора. Это позволяет осуществлять компенсацию входной реактивной мощности с обеспечением заданного действующего значения выходного напряжения независимо от знака отклонений напряжения относительно заданного уровня, а и от величины и характера нагрузки. При этом достигается расширение диапазона компенсации отклонений напряжения и реактивной мощности, а и улучшение массогабаритных показателей, вследствие подключения входных зажимов выпрямителя к нагрузке, а выходных зажимов инвертора, ведомого сетью, к сети и применения раздельного управления по знаку входного тока основного инвертора.

Изобретение относится к энергетической электронике и предназначено для стабилизации выходного напряжения и компенсации входной реактивной мощности.

Известно трансформаторно-тиристорное регулирующее устройство, содержащее два инвертора с синхронизированными от общего генератора и два двухобмоточных трансформатора, первичные обмотки которых соединены последовательно и включены между сетью и нагрузкой. Входы инверторов подключены к общему источнику питания, а выходы к вторичным обмоткам трансформаторов [1]

Устройство обеспечивает регулирование напряжения нагрузки за счет регулирования фазы выходного напряжения одного инвертора относительно выходного напряжения другого инвертора и суммирования этих напряжений при помощи трансформаторов.

К недостаткам устройства следует отнести большой вес и габаритные размеры трансформаторов, а и отсутствие компенсации отклонений напряжения и реактивной мощности.

Наиболее близким к предлагаемому является трансформаторно-тиристорный компенсатор отклонений напряжения и реактивной мощности, который содержит выпрямитель, два инвертора с синхронизированными с сетью системой управления и два трехфазных двухобмоточных трансформатора, а и датчик реактивной мощности сети в комплекте с двумя однофазными измерительными трансформаторами тока и датчик отклонения напряжения нагрузки [2] Первичные обмотки трансформаторов соединены последовательно и включены между сетью и нагрузкой, а их вторичные обмотки подключены к выходам инверторов, входы которых объединены и через выпрямитель подключены к нагрузке. Управляющий вход системы управления основным инвертором подключен к выходу датчика отклонения напряжения нагрузки, а управляющий вход системы управления дополнительным инвертором, ведомым сетью, к выходу датчика реактивной мощности сети.

К недостаткам устройства следует отнести большой вес и габариты, вследствие применения двух трансформаторов и к тому же с увеличенной установленной мощностью для предотвращения насыщения их магнитопроводов при быстродействующем регулировании фаз выходных напряжений инверторов, а и ограниченный диапазон компенсации отклонения напряжения и реактивной мощности, вследствие подключения выпрямителя только к нагрузке или только к сети как в режимах повышенных, так и пониженных значений напряжения сети при изменении величины и характера нагрузки.

Цель изобретения улучшение массогабаритных показателей и расширение диапазона компенсации отклонений напряжения и реактивной мощности.

Поставленная цель достигается тем, что другие выводы первичной обмотки трансформатора подключены к сети, к которой присоединен выход инвертора, ведомого сетью, в качестве основного инвертора применен инвертор напряжения, в состав которого входит вентильный блок с прямым тиристорным и обратным диодным мостами и входной фильтр с датчиком направления тока, кроме того, введена синхронизированная с частотой сети и сфазированная с напряжением нагрузки система управления выпрямителем, узел раздельного управления выпрямителем и инвертором, ведомым сетью, при этом управляющие входы систем управления выпрямителем и ведомым сетью инвертором подключены к выходу датчика реактивной мощности сети, вход контроля режима работы узла раздельного управления выпрямителем и инвертором, ведомым сетью, подключен к выходу датчика направления тока, а его первый и второй выходы подключены к разрешающим входам систем управления выпрямителем и инвертором, ведомым сетью, соответственно.

На чертеже приведена функциональная схема устройства до уровня известных элементов.

Устройство содержит трансформатор 1, основной инвертор 2, инвертор напряжения, в состав которого входит вентильный блок 3 с прямым тиристорным и обратным диодным мостами и входной фильтр 4 с датчиком направления тока, синхронизированная с сетью система регулирования 5 фазы выходного напряжения основного инвертора относительно напряжения сети, выпрямитель 6 с синхронизированной с частотой сети и сфазированной с напряжением нагрузки системой управления 7, ведомый сетью инвертор 8 с синхронизированной с частотой сети и сфазированной с напряжением сети системой управления 9, узел 10 раздельного управления выпрямителем и инвертором, ведомым сетью, а и датчик 11 отклонения напряжения нагрузки и датчик 12 реактивной мощности сети.

Трансформаторно-тиристорный компенсатор отклонений напряжения и реактивной мощности работает следующим образом. Выходное напряжение устройства формируется из напряжения сети и регулируемого по величине и фазе напряжения K_т, наводимого на первичной обмотке трансформатора 1, вследствие питания его вторичной обмотки напряжением , формируемом на выходе основного инвертора 2.

Выходное напряжение основного инвертора 2 в режиме вольтоприбавления и вольтовычетания:



где _и1 угол между напряжением и током основного инвертора 2;

_в,_и1,_и2углы управления тиристорами выпрямителя 6, основного инвертора 2 и инвертора, ведомого сетью, 8 соответственно;

K_в, K_и1, K_и2 коэффициенты преобразования выпрямителя 6, основного инвертора 2 и инвертора, ведомого сетью, 8 соответственно;

F(_в) и F(_и2) передаточные функции выпрямителя 6 и инвертора, ведомого сетью, 8 соответственно.

При помощи трансформатора 1 выходное напряжение основного инвертора 2 уменьшается в коэффициент трансформации K_т раз и, вследствие встречного включения его обмоток, вычитается из напряжения сети В результате этого, выражение для напряжения нагрузки



для рассматриваемых режимов имеет вид:



где K_п1 K_в·K_и1 и K_п2 K_и1·K_и2коэффициенты преобразования напряжения тиристорным рекуперативным преобразователем со звеном постоянного тока (при мостовых схемах инверторов и выпрямителя K_п1 ~ 1 и K_п2~ 1);

полное сопротивление короткого замыкания трансформатора 1;

обобщенный вектор тока нагрузки.

Из выражений (1) и (2) видно, что модуль и аргумент обобщенного вектора напряжения нагрузки можно регулировать изменением угла управления _и1тиристорами основного инвертора 2 и углом управления _ввыпрямителя 6 (в режиме вольтоприбавления) или углом управления _и2инвертора, ведомого сетью, 4 (в режиме вольтовычетания). В устройстве изменения углов _ви _и2 производится в функции отклонений реактивной мощности сети от нулевого уровня, а передача управления с _вна _и2 при смене полярности тока на входе основного инвертора 2, при этом изменение угла управления _и1основного инвертора 2 независимо от полярности его входного тока производится в функции отклонения напряжения нагрузки от заданного уровня, например, равного номинальному напряжению сети. Возможность регулирования модуля вектора напряжения нагрузки позволяет выравнивать его при отклонениях напряжения в сети, а и при изменениях величины и характера нагрузки, а возможность независимого регулирования при этом аргумента вектора относительно позволяет компенсировать потребляемую из сети реактивную мощность.

Достижение эффекта обусловлено применением в устройстве только одного трансформатора, а и подключением выпрямителя 6 к нагрузке в режиме вольтоприбавления и инвертора, ведомого сетью, к сети в режиме вольтовычетания.

Такое схемное решение позволяет расширить диапазон регулирования или стабилизации выходного напряжения при неизменном и максимально возможном угле опережения напряжения напряжение или расширить диапазон регулирования или компенсации потребляемой из сети реактивной мощности при заданном диапазоне отклонений входного напряжения и полной компенсации этих отклонений напряжения на нагрузке.

Целесообразной областью применения устройства являются промэнергоблоки с наиболее распространенными цеховыми трансформаторными подстанциями мощностью 400, 630 и 1000 кВА.

ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Толстов Ю.Г. Автономные инверторы тока. М. Энергия, 1978, с. 52-53. аналог.

2. Патент РФ N 1793514, H 02 3/18 от 15.11.93 прототип.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Трансформаторно-тиристорный компенсатор отклонений напряжения и реактивной мощности, содержащий датчик реактивной мощности сети и датчик отклонения напряжения нагрузки, трансформатор с первичной и вторичной обмотками и основной инвертор с синхронизированной и сфазированной с сетью системой регулирования фазы выходного напряжения основного инвертора относительно напряжения сети, управляющий вход которой подключен к выходу датчика отклонения напряжения нагрузки, а и инвертор, ведомый сетью, с синхронизированной и сфазированной с сетью системой управления и выпрямитель, причем вход выпрямителя подключен к нагрузке, а его выходные выводы формируют выводы постоянного тока, к которым подключены входы основного инвертора и инвертора, ведомого сетью, вторичная обмотка трансформатора соединена в звезду и подключена к выходу основного инвертора, а одни из выводов его первичной обмотки подключены к нагрузке, отличающийся тем, что другие выводы первичной обмотки трансформатора подключены к сети, к которой присоединен выход инвертора, ведомого сетью, в качестве основного инвертора применен инвертор напряжения, в состав которого входит вентильный блок с прямым тиристорным и обратным диодным мостами и входной фильтр с датчиком направления тока, кроме того, введена синхронизированная с частотой сети и сфазированная с напряжением нагрузки система управления выпрямителем, узел раздельного управления выпрямителем и инвертором, ведомым сетью, при этом управляющие входы систем управления выпрямителем и ведомым сетью инвертором подключены к выходу датчика реактивной мощности сети, вход контроля режима работы узла раздельного управления выпрямителем и инвертором, ведомым сетью, подключен к выходу датчика направления тока, а его первый и второй выходы подключены к разрешающим входам систем управления выпрямителем и инвертором, ведомым сетью, соответственно.

Версия для печати
Дата публикации 15.02.2007гг

НОВЫЕ СТАТЬИ И ПУБЛИКАЦИИ
	Технология изготовления универсальных муфт для бесварочного, безрезьбового, бесфлянцевого соединения отрезков труб в трубопроводах высокого давления (имеется видео)
	Технология очистки нефти и нефтепродуктов
	О возможности перемещения замкнутой механической системы за счёт внутренних сил
	Свечение жидкости в тонких диэлектрических каналох
	Взаимосвязь между квантовой и классической механикой
	Миллиметровые волны в медицине. Новый взгляд. ММВ терапия
	Магнитный двигатель
	Источник тепла на базе нососных агрегатов