RU2056692C1 - Transformer-thyristor reactive-power corrector - Google Patents
Transformer-thyristor reactive-power corrector Download PDFInfo
- Publication number
- RU2056692C1 RU2056692C1 RU93048663A RU93048663A RU2056692C1 RU 2056692 C1 RU2056692 C1 RU 2056692C1 RU 93048663 A RU93048663 A RU 93048663A RU 93048663 A RU93048663 A RU 93048663A RU 2056692 C1 RU2056692 C1 RU 2056692C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rectifier
- inverter
- network
- voltage
- power
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/30—Reactive power compensation
Landscapes
- Control Of Electrical Variables (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам компенсации реактивной мощности, и может быть использовано при создании энергоблоков промышленных и сельскохозяйственных объектов с высокой эффективностью использования и потребления электроэнергии и стабильным напряжением. The invention relates to electrical engineering, in particular to reactive power compensation devices, and can be used to create power units of industrial and agricultural facilities with high efficiency of use and consumption of electricity and stable voltage.
Известно трансформаторно-тиристорное регулирующее устройство [1] которое содержит первый трехфазный трансформатор, включающий первичную, одну управляющую и две вторичные обмотки, второй трехфазный трансформатор, включающий первичную, управляющую и вторичную обмотки, и тиристорный коммутатор. Первичные обмотки трансформаторов соединены последовательно и подключены к нагрузке, а две вторичные обмотки первого трансформатора соединены между собой, подключены к сети и вторичной обмотке второго трансформатора, при этом управляющие обмотки обоих трансформаторов замыкаются посредством тиристорного коммутатора. Known transformer-thyristor regulating device [1] which contains a first three-phase transformer including a primary, one control and two secondary windings, a second three-phase transformer including a primary, control and secondary windings, and a thyristor switch. The primary windings of the transformers are connected in series and connected to the load, and the two secondary windings of the first transformer are interconnected, connected to the network and the secondary winding of the second transformer, while the control windings of both transformers are closed by means of a thyristor switch.
Устройство обеспечивает взаимосвязанное регулирование амплитуды и фазы выходного напряжения. При этом целенаправленно можно воздействовать только на один из этих параметров, в то время как характер изменения другого определяется схемой включения обмоток. The device provides interconnected regulation of the amplitude and phase of the output voltage. In this case, only one of these parameters can be purposefully acted upon, while the nature of the change in the other is determined by the winding switching circuit.
К основным недостаткам устройства следует отнести большие вес и габариты, установленную мощность и стоимость трансформаторов. Устройство требует специальных, сложных по конструкции трансформаторов, что усложняет его производство. The main disadvantages of the device include the large weight and dimensions, installed power and cost of transformers. The device requires special, complex transformers in design, which complicates its production.
Известно также трансформаторно-тиристорное устройство для регулирования реактивной мощностью [2] содержащее два трехфазных трансформатора и два тиристорных коммутатора с системами управления. Первичные обмотки обоих трансформаторов соединены последовательное и включены между сетью и нагрузкой, а вторичные обмотки объединены через первый тиристорный коммутатор, в то время как второй тиристорный коммутатор осуществляет переключение секций только вторичной обмотки первого трехфазного трансформатора. Данное устройство предназначено для регулирования фазы напряжения нагрузки относительно напряжения сети. A transistor-thyristor device for controlling reactive power [2] is also known, which contains two three-phase transformers and two thyristor switches with control systems. The primary windings of both transformers are connected in series and connected between the network and the load, and the secondary windings are combined through the first thyristor switch, while the second thyristor switch switches only sections of the secondary winding of the first three-phase transformer. This device is designed to control the phase of the load voltage relative to the mains voltage.
Однако и это устройство обладает недостатками, среди которых большой вес и габариты, установленная мощность и стоимость трансформаторов, а также необходимость проектирования и изготовления специальных трансформаторов. However, this device also has drawbacks, including a large weight and dimensions, installed power and cost of transformers, as well as the need to design and manufacture special transformers.
Известный трансформаторно-тиристорный компенсатор реактивной мощности, взятый за прототип [3] содержит два трехфазных трансформатора, два инвертора с системами управления и выпрямитель. Первичные обмотки обоих трансформаторов включены последовательно в цепь нагрузки, а вторичные соединены в звезду и подключены соответственно к первому и второму инверторам, входы которых объединены и через выпрямитель подключены к сети или к нагрузке. Синхронизирующие входы систем управления первым и вторым инверторами подключены к сети, а их управляющие входы соответственно к выходу датчика реактивной мощности сети и к выходу вычитателя. Входы вычитателя соответственно подключены к блоку задающего сигнала и выходу датчика напряжения. The known transistor-thyristor reactive power compensator, taken as a prototype [3] contains two three-phase transformers, two inverters with control systems and a rectifier. The primary windings of both transformers are connected in series to the load circuit, and the secondary are connected to a star and connected respectively to the first and second inverters, the inputs of which are combined and connected through the rectifier to the network or to the load. The synchronizing inputs of the control systems of the first and second inverters are connected to the network, and their control inputs, respectively, to the output of the reactive power sensor of the network and to the output of the subtractor. The inputs of the subtractor are respectively connected to the block of the driving signal and the output of the voltage sensor.
Устройство обеспечивает полную компенсацию входной реактивной мощности и стабилизацию действующего значения выходного напряжения независимо от внешней характеристики сети, а также от величины и характера нагрузки. The device provides full compensation of the input reactive power and stabilization of the effective value of the output voltage, regardless of the external characteristics of the network, as well as the magnitude and nature of the load.
Однако и оно имеет недостатки, к которым прежде всего следует отнести необходимость применения специальных трансформаторов, требующих опытно-конструкторской проработки, а также большой вес, габариты и установленная мощность трансформаторов, что удорожает как разработку, так и производство таких устройств. Указанные недостатки вызваны двумя обстоятельствами. Во-первых, эти трансформаторы при быстром регулировании реактивной мощности и действующего значения выходного напряжения склонны к одностороннему подмагничиванию вследствие большого размаха фазы выходного напряжения первого и второго инверторов и для исключения насыщения при требуемом быстродействии требуют применения магнитопроводов с расчетной индукцией заниженной примерно на 20-25% т.е. следующего габарита из стандартного ряда. Во-вторых, в устройстве применены два трансформатора. However, it also has drawbacks, which primarily include the need to use special transformers that require experimental design, as well as the large weight, dimensions and installed power of the transformers, which makes both the development and manufacture of such devices more expensive. These shortcomings are caused by two circumstances. Firstly, these transformers, when quickly controlling the reactive power and the actual value of the output voltage, are prone to one-sided magnetization due to the large amplitude of the phase of the output voltage of the first and second inverters and, to avoid saturation at the required speed, they require the use of magnetic cores with a calculated induction underestimated by about 20-25% those. the next size from the standard range. Secondly, two transformers are used in the device.
Цель изобретения улучшение массогабаритных показателей и снижение установленной мощности трансформаторного оборудования и, как следствие, уменьшение стоимости устройства при сохранении быстродействия и функциональных возможностей. The purpose of the invention is the improvement of overall dimensions and a reduction in the installed capacity of transformer equipment and, as a result, a reduction in the cost of the device while maintaining speed and functionality.
Цель достигается тем, что другие выводы первичной обмотки трансформатора подключены к сети и в качестве выпрямителя применен реверсивный выпрямитель, в состав которого входят вентильный блок, выходной индуктивно-емкостный фильтр и синхронизированная с напряжением на выходных зажимах выпрямителя система импульсно-фазового управления, причем управляющий вход системы импульсно-фазового управления подключен к выходу датчика реактивной мощности (реактивного тока) сети. The goal is achieved in that the other terminals of the primary winding of the transformer are connected to the network and a reversible rectifier is used as a rectifier, which includes a valve block, an output inductance-capacitive filter and a pulse-phase control system synchronized with the voltage at the output terminals of the rectifier, the control input being pulse-phase control system is connected to the output of the reactive power sensor (reactive current) of the network.
Преимуществом устройства является то, что, сохраняя быстродействие, оно требует меньших затрат на трансформаторное оборудование как при проектировании, так и при производстве. В нем может быть применен широко распространенный сухой преобразовательный трансформатор защищенного или незащищенного исполнения с коэффициентом трансформации, равным 1/ 1/, при котором устройство обеспечивает полную компенсацию среднестатистического значения коэффициента мощности пром- и агропромпредприятий. В предлагаемом устройстве высвобождается один инвертор и возможно применение стандартного рекуперативного тиристорного преобразователя со звеном постоянного тока, что также относится к снижению затрат на такие изделия. За счет изменения в устройстве способа амплитудно-фазового формирования напряжения вольтодобавки устраняется подмагничивание трансформатора и уменьшается его установленная мощность и, как следствие, улучшаются массогабаритные показатели устройства в целом.The advantage of the device is that, while maintaining speed, it requires lower costs for transformer equipment both in design and in production. It can be used widespread dry conversion transformer protected or unprotected execution with a transformation ratio equal to 1/1 / , in which the device provides full compensation of the average value of the power factor of industrial and agricultural enterprises. In the proposed device, one inverter is released and it is possible to use a standard regenerative thyristor converter with a DC link, which also relates to reducing costs for such products. Due to a change in the method of the method of amplitude-phase formation of voltage boost voltage, the magnetization of the transformer is eliminated and its installed power is reduced and, as a result, the overall dimensions of the device are improved.
На фиг. 1 приведена принципиальная схема силовой части трансформаторно- тиристорного компенсатора реактивной мощности; на фиг. 2 и 3 векторные диаграммы режимов работы компенсатора. In FIG. 1 is a schematic diagram of the power section of a transistor-thyristor reactive power compensator; in FIG. 2 and 3 vector diagrams of the compensator operating modes.
Компенсатор содержит трансформатор 1, инвертор 2 с синхронизированной с сетью системой 3 управления, реверсивный выпрямитель 4, в состав которого входят вентильный блок 5, выходной индуктивно-емкостный фильтр 6 и синхронизированная с напряжением на входных зажимах выпрямителя система 7 импульсно-фазового управления. Кроме того, компенсатор содержит датчик 8 реактивной мощности или тока сети, датчик 9 напряжения нагрузки, вычитатель 10 и нагрузку 11. The compensator includes a
На фиг. 2 и 3 , и соответственно напряжения сети, нагрузки и инвертора; , и соответственно токи потребления сети, нагрузки и выпрямителя; Φ1 и Φ2 углы между током и напряжением соответственно сети и нагрузки; αв и αи углы управления тиристорами соответственно выпрямителя и инвертора; Кт коэффициент трансформации.In FIG. 2 and 3 , and respectively, the mains voltage, load and inverter; , and respectively, the currents of the network, load and rectifier; Φ 1 and Φ 2 are the angles between current and voltage, respectively, of the network and load; α in and α and the control angles of the thyristors, respectively, of the rectifier and inverter; K t transformation ratio.
Трансформаторно-тиристорный компенсатор реактивной мощности работает следующим образом. Transformer-thyristor reactive power compensator operates as follows.
Выходное напряжение компенсатора формируется из напряжения сети и напряжения инвертора 2 регулируемого по величине и фазе соответственно углами αв и αи Напряжение на выходе инвертора 2
= Kв•Kи•U1•F(αв) (1) где F( αв) передаточная функция реверсивного выпрямителя 4;
Кв и Кп коэффициенты передачи напряжения соответственно выпрямителя 4 и инвертора 2.Compensator output voltage formed from mains voltage and
= K in • K and • U 1 • F (α in ) (1) where F (α in ) the transfer function of the
K in and K p the transmission coefficients of the voltage, respectively, of the
При помощи трансформатора 1 выходное напряжение инвертора 2 уменьшается в коэффициент трансформации Кт раз и прибавляется к напряжению сети В результате этого выражение для напряжения нагрузки 11 имеет вид
=+Kт•Kп•U1•F(αв)e- (2) где сопротивление короткого замыкания трансформатора;
Kп=Kв·Kи коэффициент передачи напряжения тиристорного преобразователя со звеном постоянного тока.Using
= + K t • K p • U 1 • F (α c ) e - (2) where short circuit resistance of the transformer;
K p = K in · K and the voltage transfer coefficient of the thyristor converter with a DC link.
Имея в ввиду, что для мостовых схем выпрямителя и инвертора с одинаковым числом фаз Kп ≈ 1, получают
=U1+Kт•F(αв)e-
Из выражения (2) и векторных диаграмм (фиг. 2 и 3) видно, что модуль и аргумент вектора напряжения нагрузки можно регулировать изменением углов управления выпрямителем αв и инвертором αи В компенсаторе изменение угла αв осуществляется в функции отклонения реактивной мощности сети от нулевого уровня, а изменение угла αи в функции отклонения напряжения нагрузки от заданного уровня, например, равного минимальному напряжению сети. При активно-индуктивной нагрузке и потреблении (генерации) компенсатором реактивной мощности сигнал с выхода датчика 8 реактивной мощности (тока) сети поступает на управляющий вход системы 7 импульсно-фазового управления реверсивным выпрямителем 4 и, уменьшая (увеличивая) угол управления реверсивного выпрямителя αв осуществляет увеличение (уменьшение) действующего значения выходного напряжения инвертора и соответственно увеличивая (уменьшая) фазу вектора выходного напряжения , опережающего вектор напряжения сети . При этом датчик 9 напряжения, осуществляя контроль за изменением напряжения нагрузки 11, подает сигнал обратной связи на первый вход вычитателя 10, характеризующего уменьшаемое, на второй вход которого, характеризующего вычитаемое, подается сигнал, пропорциональный заданному значению напряжения нагрузки, например соответствующему номинальному напряжению сети. Разность этих сигналов с выхода вычитателя 10 подается на управляющий вход системы 3 управления инвертором 2, которая, изменяя угол управления тиристорами инвертора 2 αи осуществляет регулирование фазы выходного напряжения инвертора 2 и действующего значения выходного напряжения . В результате такого амплитудно-фазового воздействия на выходное напряжение инвертора 2 вектор этого напряжения так формирует свой модуль и аргумент, и что вектор напряжения нагрузки 11 . является радиусом заданной окружности.Bearing in mind that for bridge circuits of the rectifier and inverter with the same number of phases K p ≈ 1, get
=
From the expression (2) and vector diagrams (Fig. 2 and 3) it can be seen that the module and the argument of the load voltage vector can be controlled by changing the control angles of the rectifier α in and the inverter α and In the compensator, the change in the angle α in is performed as a function of the deviation of the reactive power of the network from the zero level, and the change in the angle α and in the function of the deviation of the load voltage from a given level, for example, equal to the minimum network voltage. When the active-inductive load and consumption (generation) by the reactive power compensator, the signal from the output of the reactive power (current)
При активно-емкостной нагрузке компенсатор работает аналогично, но при этом формирование выходного напряжения инвертора 2 осуществляется в области отставания этого напряжения от напряжения сети. With an active capacitive load, the compensator works similarly, but at the same time, the output voltage of the
В процессе стабилизации выходного напряжения при пониженном (повышенном) значении напряжения сети относительно заданного, например номинального значения, реверсивный выпрямитель 4 работает в выпрямительном (инверторном) режиме, обеспечивая трансформатору 1 и всему устройству работу в режиме вольтодобавки (вольтовычета) с потреблением дополнительной энергии из сети (с рекуперацией энергии в сеть). In the process of stabilizing the output voltage at a lower (increased) value of the mains voltage relative to a predetermined, for example, rated value,
На время процесса перехода реверсивного выпрямителя 4 из выпрямительного режима в инверторный режим и наоборот энергия, поступающая в звено постоянного тока, накапливается в фильтре 6 и далее в режиме вольтодобавки разряжается через инвертор 2 и трансформатор 1 на нагрузку 11, в режиме вольтовычета через реверсивный выпрямитель 4 возвращается в сеть. During the process of transition of the
Использование компенсатора позволяет осуществлять полную компенсацию реактивной мощности в различных системах переменного тока с обеспечением заданной стабильности действующего значения выходного напряжения независимо от жесткости внешней характеристики сети, а также от величины и характера нагрузки. Using a compensator allows full compensation of reactive power in various alternating current systems to ensure a given stability of the effective value of the output voltage, regardless of the rigidity of the external characteristics of the network, as well as the magnitude and nature of the load.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93048663A RU2056692C1 (en) | 1993-10-21 | 1993-10-21 | Transformer-thyristor reactive-power corrector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93048663A RU2056692C1 (en) | 1993-10-21 | 1993-10-21 | Transformer-thyristor reactive-power corrector |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2056692C1 true RU2056692C1 (en) | 1996-03-20 |
RU93048663A RU93048663A (en) | 1996-10-10 |
Family
ID=20148444
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93048663A RU2056692C1 (en) | 1993-10-21 | 1993-10-21 | Transformer-thyristor reactive-power corrector |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2056692C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2475917C1 (en) * | 2011-12-22 | 2013-02-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | System for automatic compensation of reactive power and voltage deviation with pulse width modulation on transformer substation hv side |
RU2648690C2 (en) * | 2016-08-04 | 2018-03-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) | Reactive power compensator |
RU2740012C1 (en) * | 2017-12-20 | 2020-12-30 | ЭнАр ЭЛЕКТРИК КО., ЛТД | Longitudinal compensator and control method |
-
1993
- 1993-10-21 RU RU93048663A patent/RU2056692C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Патент ФРГ N 2531578, кл. H 02J 3/18, 1974. 2. Заявка Японии N 62-184512, кл. H 02J 3/12, 1987. 3. Авторское свидетельство СССР N 1793514, кл. H 02J 3/18, 1993. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2475917C1 (en) * | 2011-12-22 | 2013-02-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | System for automatic compensation of reactive power and voltage deviation with pulse width modulation on transformer substation hv side |
RU2648690C2 (en) * | 2016-08-04 | 2018-03-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) | Reactive power compensator |
RU2740012C1 (en) * | 2017-12-20 | 2020-12-30 | ЭнАр ЭЛЕКТРИК КО., ЛТД | Longitudinal compensator and control method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Espelage et al. | High-frequency link power conversion | |
AU2022256151A1 (en) | An electrical power supply system and process | |
WO2004049539A1 (en) | A device and a method for control of power flow in a transmission line | |
WO2020248651A1 (en) | Off-line phase split device and inverter system | |
CN103606926A (en) | High-capacity unified power quality conditioner based on chain structure and control method thereof | |
US5194757A (en) | Uninterruptible power supply | |
WO1993014557A1 (en) | Controlled power supply | |
RU2056692C1 (en) | Transformer-thyristor reactive-power corrector | |
JPH07163153A (en) | Control method for single-phase three-wire inverter | |
Habibolahzadeh et al. | Hybrid SVC-HPQC scheme with partial compensation technique in co-phase electric railway system | |
RU2648690C2 (en) | Reactive power compensator | |
JPS6399770A (en) | Method for controlling circulating current type cycloconverter | |
RU2158953C1 (en) | Transformer-thyristor voltage and reactive-power corrector | |
RU187306U1 (en) | ENERGY SAVING DEVICE FOR 3-PHASE NETWORK | |
RU2254658C1 (en) | Transistorized tree-phase reactive-current supply | |
RU2181915C1 (en) | Saturable reactor power control device | |
RU2017316C1 (en) | Asynchronous electric drive | |
RU2117981C1 (en) | Device for stabilization of transforming station voltage | |
SU764063A1 (en) | Directly coupled three-phase-to-single-phase frequency changer | |
RU2094839C1 (en) | Transformer-thyristor compensator of jumps in voltage and reactive power | |
JPS62269213A (en) | Reactive power compensating device | |
Pakkiraiah et al. | Dynamic Performance and Analysis of an Asynchronous Motor Drive with the Interface of Z-Source Isolated Bi-directional DC-DC Converter | |
CN118100614A (en) | Excitation inrush current suppression method for hybrid transformer and hybrid transformer | |
RU2070732C1 (en) | Device stabilizing three-phase voltage | |
RU1793514C (en) | Transformer-thyristor compensator of reactive power |