Il2U.RU ИЛ-2
2010-07-16

Геи в Беларуси : Анонсы В Фото

(57) Реферат: Изобретение используется в области электротехники для компенсации переменной реактивной мощности и повышения коэффициента мощности трехфазных потребителей электроэнергии. Технический результат – повышение энергетических показателей. Трехфазный компенсатор содержит блок силовых вентилей, дроссель с зазором, LC-фильтр высоких частот, блок управления вентилями, включающий в себя блок анализа сети и блок управления переключением вентилей. Согласно способу сигналы с блока анализа сети подают в блок управления переключением вентилей и делают квантованные по уровню синусоидальные сигналы полностью соответствующими по фазе синусоидам тока, которые необходимы для компенсации определенной реактивной мощности по первой гармонике. После чего выявляют и включают фазу с максимальным током, одновременно с этим производят постоянное переключение работы двух оставшихся фаз, пропорциональное токам этих фаз с высокой частотой, и осуществляют соответствующее включение вентилей, чтобы ток через вентили и дроссель с зазором протекал в одном направлении. При величине углов между квантованными по уровню синусоидальными сигналами и синусоидами фазного напряжения трехфазной сети, равной минус 90°, переводят компенсатор в режим генерации реактивной мощности в трехфазную сеть, а при плюс 90° – в режим потребления из трехфазной сети реактивной мощности. 2 н.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл. Изобретение относится к электротехнике и предназначено для компенсации переменной реактивной мощности и повышения коэффициента мощности трехфазных потребителей электроэнергии.Коэффициент мощности является одним из основных энергетических показателей приемников электрической энергии, определяющим потребление ими непроизводительной реактивной мощности. Низкое значение коэффициента мощности приводит к существенным потерям активной мощности. Повышение коэффициента мощности достигается компенсацией реактивной мощности, значение которой зависит от фазы потребляемого тока относительно питающего напряжения.Компенсация реактивных нагрузок в сети потребителя позволяет:1) снизить плату поставщику за потребленную электроэнергию; 2) снизить потери активной энергии в передающих линиях и трансформаторах; 3) уменьшить требуемую мощность трансформаторов и сечения кабелей; 4) уменьшить токовые нагрузки элементов системы электроснабжения (кабельных и воздушных линий, трансформаторов), обеспечив возможность расширения производства; 5) улучшить качество электроэнергии за счет уменьшения отклонений напряжения от номинального значения.Известен трехфазный компенсатор реактивной мощности [патент РФ 2239271, H02J 3/16, H02J 3/18 от 2004.10.27], который компенсирует реактивную мощность за счет приближения фазы тока к питающему напряжению. Устройство содержит силовой инверторный блок, включающий в себя трехфазный трансформатор, блок автономных инверторов напряжения, источник реактивной мощности, систему управления, включающую в себя блок вычисления активной и реактивной мощности, блок вычисления переменной составляющей активной и реактивной мощности, блок вычисления заданных значений фазных токов, блок управления автономными инверторами напряжения, устройство дозарядки источника реактивной мощности и источник заданного значения напряжения. При этом блок вычисления переменных составляющих активной и реактивной мощности выполнен в виде двух устройств, каждое из которых содержит интегратор, подключенный параллельно входам сумматора, при этом вход каждого устройства является входом интегратора, а его выход – выходом сумматора.Однако данное устройство сложно и дорого в изготовлении и при эксплуатации, так как присутствуют многофазный трансформатор, четыре трехфазных инвертора и в качестве накопителя энергии используется конденсатор. Также устройство имеет невысокие энергетические показатели.Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является статический трехфазный компенсатор реактивной мощности [авторское свидетельство СССР 610235, H02J 3/18 от 1978.06.05], который компенсирует реактивную мощность за счет регулируемого потребления реактивного компонента полной мощности. Устройство содержит силовой ламповый блок, соединенный по мостовой схеме, с дросселем в качестве нагрузки, поглотитель энергии, выход которого подсоединен на стороне переменного тока к трем фазам преобразовательного моста, трансформатор и лавинный ограничитель.Однако в данном устройстве используются силовые лампы, что на сегодняшний день является нерациональным решением, кроме того, присутствуют трансформатор и лавинный ограничитель, усложняющие и удорожающие данное устройство. Устройство имеет также невысокие энергетические показатели ввиду потерь в лампах, трансформаторе и поглотителе энергии.Задачей изобретения является повышение энергетических показателей, быстродействия и плавности регулирования компенсатора реактивной мощности.Поставленная задача достигается тем, что трехфазный компенсатор реактивной мощности, содержащий блок управления вентилями, дроссель с зазором, в отличие от прототипа содержит блок силовых вентилей и LC-фильтр высоких частот, а блок управления вентилями включает в себя блок анализа сети и блок управления переключением вентилей.Поставленная задача достигается также способом управления трехфазным компенсатором реактивной мощности, по которому переключают вентили: синхронизирующие сигналы с блока анализа сети подают в блок управления переключением вентилей и делают квантованные по уровню синусоидальные сигналы полностью соответствующими по фазе синусоидам тока, который необходим для компенсации определенной реактивной мощности по первой гармонике. После чего выявляют и включают фазу с максимальным током, одновременно с этим производят постоянное переключение работы двух оставшихся фаз, пропорциональное токам этих фаз с высокой частотой, и осуществляют соответствующее включение вентилей, чтобы ток через вентили и дроссель с зазором протекал в одном направлении. Регулирование выдаваемой или потребляемой реактивной мощности осуществляют путем изменения углов между квантованными по уровню синусоидальными сигналами (блоки 18-20 на фиг.3) и синусоидами фазного напряжения трехфазной сети. При величине этих углов -90° переводят трехфазный компенсатор реактивной мощности в режим генерации реактивной мощности в трехфазную сеть, а при величине углов +90° переводят трехфазный компенсатор реактивной мощности в режим потребления из трехфазной сети реактивной мощности. Регулирование в первом режиме вниз от максимальной мощности осуществляют путем изменения величины углов до -91°, а во втором режиме до +91°.Существо изобретения поясняется чертежами: на фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема устройства; на фиг.2 представлена блок-схема, отражающая принципиальную конструкцию устройства; на фиг.3 представлена функциональная схема блока управления переключением вентилей (11); на фиг.4 представлены осциллограммы с блока-осциллографа 28 за 0,2 с, показывающие формы сигналов, получаемые с блоков 18-21 (а – 18, б – 19, в – 20, г – 21); на фиг.5 представлены осциллограммы с блока-осциллографа 28 за 5×10-3 с, показывающие формы сигналов, получаемые с блоков 18-21 (а – 18, б – 19, в – 20, г – 21); на фиг.6 представлены осциллограммы с блока-осциллографа 74 за 0,2 с, показывающие формы выходных сигналов для блоков 62-67 (а – 62, б – 63, в – 64, г – 65, д – 66, е – 67) (эти сигналы поступают на выход блока 11 через блоки 68-73); на фиг.7 представлены осциллограммы с блока-осциллографа 74 за 5×10-3 с, показывающие формы выходных сигналов для блоков 62-67 (а – 62, б – 63, в – 64, г – 65, д – 66, е – 67) (эти сигналы поступают на выход блока 11 через блоки 68-73).На фиг.1 буквами А, В, С обозначена трехфазная сеть промышленной частоты; цифрами 1-6 обозначены вентили, имеющие одностороннюю проводимость – как показано стрелками; буквой L обозначен дроссель с зазором. Трехфазный мост служит для осуществления энергообмена реактивной мощностью между сетью и накопителем энергии – дросселем с зазором. Природа реактивной мощности заключается в том, что в одни моменты времени мощность потребляется из сети, а в другие – отдается. Таким образом, управляя потоком энергии между дросселем с зазором и сетью, можно производить компенсацию реактивной мощности.Фиг.2 отображает общую схему компенсатора, где 7 – трехфазная сеть; 8 – блок силовых вентилей; 9 – дроссель с зазором; 10 – блок анализа трехфазной сети, предназначенный для вычисления необходимой реактивной мощности и определения моментов переключения вентилей; 11 – блок управления переключением вентилей; 12 – LC-фильтр высоких частот. Блоки 10 и 11 могут быть объединены в один – блок управления вентилями 13, при реализации функций этих блоков на микроконтроллере. Блок силовых вентилей 8 входом подключен через LC-фильтр высоких частот 12 к трехфазной сети 7, к выходу блока 8 (сторона постоянного тока) подключен дроссель с зазором 9. Блок 10 производит анализ трехфазной сети, т.е. блока 7, после чего данные с блока 10 поступают в блок 11 для осуществления управлением блоком 8.На фиг.3 представлена функциональная блок-схема управления переключением вентилей, где 14-17 – входные блоки, подающие сигналы управления на блоки 18-21 с блока анализа сети 10; блоки 18-20 – источники квантованных по уровню синусоидальных сигналов, блок 21 – источник пилообразного сигнала, причем период пилообразного сигнала равен периоду дискретизации квантованного по уровню синусоидального сигнала; 22-24 – блоки сравнения с нулем; 25-27 – блоки, выдающие модуль исходного сигнала; 28 – осциллограф, измерения которого представлены на фиг.4 и 5; 29-31 – блоки логического отрицания; 32-34 – блоки арифметического умножения; 35-40 – блоки логического «или»; 41-43 – блоки сравнения; 44-49 – блоки логического отрицания; 50-61 – блоки логического «или»; 62-67 – блоки логического «и»; 68-73 – выходные блоки, блоки подачи сигналов на вентили 1-6 соответственно; 74 – осциллограф, измерения которого представлены на фиг.6 и 7. На выходных блоках сигнал «1» соответствует состоянию «включено», а сигнал «0» – «выключено». Амплитуды всех сигналов равны единице. Квантованные по уровню синусоидальные сигналы по фазе полностью соответствуют синусоидам тока, который необходим для компенсации определенной реактивной мощности по первой гармонике. Представленная схема работает следующим образом: блоки 18-21 через блоки 14-17 синхронизируются с сетью, кроме того, квантованным по уровню синусоидальным сигналам блоков 18-20 задаются определенные углы для обеспечения требуемой реактивной мощности. Далее рассмотрим конкретно несколько цепочек взаимодействия – остальные подобны рассматриваемым. Квантованный по уровню синусоидальный сигнал с блока 18 поступает в блок 25, на выходе которого получается модуль квантованного по уровню синусоидального сигнала, который поступает в блок 32 совместно с сигналом с блока 21. Сигнал с блока 25 также поступает в блок 43. В блоке 32 происходит перемножение двух сигналов, на выходе получается пилообразный сигнал, вписанный в модуль квантованного по уровню синусоидального сигнала, или же пилообразный сигнал, промодулированный квантованным по уровню синусоидальным сигналом. Последний сигнал сравнивается в блоке 41 с выходным сигналом блока 26 – модулем квантованного по уровню синусоидального сигнала с блока 19. Сигнал с блока 41 поступает в блоки 46, 49, 53, 59. Сигналы с блоков 46, 49 после логического отрицания поступают в блоки 54, 60 соответственно. Сигналы в блоках 53, 54, 59, 60 подвергаются логической операции «и» совместно с другими соответствующими сигналами, после чего поступают в блоки 63, 64, 66, 67 соответственно, где они подвергаются логической операции «или» совместно с другими соответствующими сигналами, после чего поступают на выход блока 11 – в блоки 69, 70, 72, 73 соответственно. Этой цепочке преобразования сигналов аналогичны цепочки: 15 (19-26) – 68, 70, 71, 73 (62, 64, 65, 67) и 16 (20-27) – 68, 69, 71, 72 (62, 63, 65, 66). Одновременно с этой цепочкой преобразования происходит следующее: сигнал с блока 18 поступает в блок 22, где сравнивается с нулем, после чего поступает в блоки 29, 39, 40. Сигнал с блока 29 после логического отрицания поступает в блоки 36, 37 соответственно. Сигналы в блоках 36, 37, 39, 40 подвергаются логической операции «и» совместно с другими соответствующими сигналами, после чего поступают в блоки 59, 60, 62 (с блока 36), 56, 61, 63 (с блока 37), 50, 55, 66 (с блока 39), 51, 52, 67 (с блока 40). Сигналы в блоках 50-52, 55, 56, 59-61 подвергаются логической операции «и» совместно с другими соответствующими сигналами и поступают в блоки 62-67, где они подвергаются логической операции «или» совместно с другими соответствующими сигналами, после чего поступают на выход блока 11 – в блоки 68-73. Этой цепочке преобразования сигналов аналогичны цепочки: 15 (19-23)-62-67 и 16 (20-24)-62-67.Пример конкретной реализации способаСпособ управления основан на том факте, что в любой момент времени сумма токов в трехфазной системе равна нулю или , следовательно, один из них равен сумме двух других не только векторно, но и по модулю мгновенного значения ввиду равенства знаков последних токов. Из этих соображений можно получить 6 случаев, которые иллюстрирует таблица 1. Границами случаев являются переходы токов через ноль.
Таблица 1 – Возможные случаи соотношения токов


 

 

Самое читаемое





 
Copyright © 2010
IL2U.RU