RU180249U1 - Статический компенсатор реактивной мощности с функцией бесперебойного питания - Google Patents
Статический компенсатор реактивной мощности с функцией бесперебойного питания Download PDFInfo
- Publication number
- RU180249U1 RU180249U1 RU2017146343U RU2017146343U RU180249U1 RU 180249 U1 RU180249 U1 RU 180249U1 RU 2017146343 U RU2017146343 U RU 2017146343U RU 2017146343 U RU2017146343 U RU 2017146343U RU 180249 U1 RU180249 U1 RU 180249U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- converters
- compensator
- phase
- energy storage
- converter
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/18—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
-
- 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
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к электроэнергетике и может быть применена в статических компенсаторах реактивной мощности, выполненных на основе модульных многоуровневых преобразователей постоянного напряжения в переменное и снабженных накопителями энергии.Технический результат полезной модели - уменьшение общего количества единичных суперконденсаторов, используемых для получения требуемой накопительной энергоемкости компенсатора.Статический компенсатор содержит два трехфазных модульных многоуровневых преобразователя. Фазы преобразователей выполнены из групп 1 и 2 преобразовательных модулей 3, соединенных последовательно с токоограничивающими реакторами 4. Фазы преобразователей соединены по схемам «звезда». Между нейтралями схем «звезда» двух трехфазных многоуровневых преобразователей включен суперконденсаторный накопитель 5 энергии.Каждый модуль 3 представляет собой преобразователь постоянного напряжения в переменное, выполненный по полномостовой схеме на четырех транзисторных ключах, шунтированных обратными диодами, с буферным конденсатором в диагонали моста. 1 ил.
Description
Область техники
Полезная модель относится к электроэнергетике и может быть применена в статических компенсаторах реактивной мощности, выполненных на основе модульных многоуровневых преобразователей постоянного напряжения в переменное и снабженных накопителями энергии. При использовании соответствующих алгоритмов управления такие компенсаторы, помимо компенсации реактивной мощности, могут применяться для уменьшения несимметрии фазных напряжений и несинусоидальности сетевого напряжения. При оснащении таких компенсаторов суперконденсаторными накопителями энергии они могут дополнительно выполнять функцию источника бесперебойного питания, устраняющего кратковременные провалы или перерывы электроснабжения (например, на время бестоковой паузы АПВ линии электропередачи).
Уровень техники
Известен выбранный в качестве прототпа статический компенсатор реактивной мощности, содержащий два соединенных по схемам «звезда» трехфазных модульных многоуровневых преобразователя, фазы которых выполнены в виде группы последовательно соединенных преобразовательных модулей и токоограничивающего реактора, а каждый модуль выполнен в виде преобразователя постоянного напряжения в переменное, снабженного буферным конденсатором на стороне постоянного напряжения [RU 157189].
В прототипе каждый преобразовательный модуль выполнен по полумостовой схеме и снабжен суперконденсаторным накопителем энергии, подключенным параллельно буферному конденсатору.
Недостаток прототипа - большое общее количество единичных суперконденсаторов (серийно выпускаемых суперконденсаторных элементов, из которых составляют накопители энергии), используемых для получения требуемой накопительной энергоемкости компенсатора.
Сущность полезной модели
Технический результат полезной модели - уменьшение общего количества единичных суперконденсаторов, используемых для получения требуемой накопительной энергоемкости компенсатора.
Предметом полезной модели является статический компенсатор реактивной мощности, содержащий два соединенных по схемам «звезда» трехфазных модульных многоуровневых преобразователя, фазы которых выполнены в виде группы последовательно соединенных преобразовательных модулей и токоограничивающего реактора, а каждый модуль выполнен в виде преобразователя постоянного напряжения в переменное, снабженного буферным конденсатором на стороне постоянного напряжения, отличающийся тем, что преобразовательные модули выполнены по полномостовой схеме, а между нейтралями схем «звезда» трехфазных многоуровневых преобразователей включен суперконденсаторный накопитель энергии.
Это позволяет получить указанный технический результат.
Осуществление полезной модели
На фиг. 1 показана структура заявляемого статического компенсатора, на фиг. 2 - схема одного из его преобразовательных модулей.
Статический компенсатор (фиг. 1) содержит два трехфазных модульных многоуровневых преобразователя. Фазы преобразователей выполнены из групп 1 и 2 преобразовательных модулей 3, соединенных последовательно с токоограничивающими реакторами 4. Фазы преобразователей соединены по схемам «звезда». Между нейтралями схем «звезда» двух трехфазных многоуровневых преобразователей включен суперконденсаторный накопитель 5 энергии. На фиг. 1 также показана система 6 управления компенсатором.
Каждый модуль 3 (фиг. 2) представляет собой преобразователь постоянного напряжения в переменное, выполненный по полномостовой схеме на четырех транзисторных ключах 7, 8, 9, и 10 с обратными диодами. В диагональ моста включен буферный конденсатор 11. Каждый модуль 3 оснащен собственным блоком управления (на фиг. 2 не показан). Выводами 12 модули 3 соединяются в группы 1 и 2.
Устройство работает следующим образом.
Модули 3 преобразовывают постоянные напряжения на буферных конденсаторах 11 в переменное.
Напряжение на выводах 12 каждого модуля 3 определяется состоянием транзисторных ключей 7, 8, 9, и 10, которыми управляет блок управления модуля. Когда ключи 7 и 10 включены, а ключи 8 и 9 выключены, буферный конденсатор 11 подсоединяется к выводам 12 модуля 3 в прямой (условно) полярности. В случае, когда ключи 7 и 10 выключены, а ключи 8 и 9 включены, буферный конденсатор 11 подсоединяется к выводам 12 модуля 3 в обратной (условно) полярности.
Мгновенные напряжения на фазных выводах (а, b, с) компенсатора определяются суммами напряжений модулей 3, последовательно включенных в фазах компенсатора, и напряжением между нейтралями (полюсами компенсатора), поддерживаемым накопителем 5.
Блоки управления модулей 3 получают управляющие воздействия от системы 6, обеспечивающие осуществление с помощью модулей 3 широтной или амплитудной импульсной модуляции для формирования на фазных выводах (а, b, с) трехфазного напряжения в соответствии с требуемым режимом работы компенсатора.
Устройство подключается фазными выводами (а, b, с) к электросети параллельно потребителю. Формируя посредством импульсной модуляции вектор прямой последовательности напряжения в фазе с сетевым напряжением и изменяя амплитуду выходного напряжения, устройство регулирует реактивную мощность, выдаваемую в сеть. При формировании вектора напряжения, отстающего или опережающего по фазе напряжение сети, устройство потребляет активную мощность или выдает ее в сеть соответственно. Потребление активной мощности сопровождается зарядом накопителя 5 энергии. Формируя вектор обратной последовательности напряжения, находящийся в противофазе с обратной последовательности напряжения сети, устройство компенсирует несимметрию сетевого напряжения. Компенсация искажений синусоидальности напряжения сети происходит за счет генерации в противофазе соответствующих высших гармоник напряжения на выводах (а, b, с) компенсатора.
При отключении потребителя от сетевого питания устройство переходит в режим поддержания напряжения, в котором на выводах (а, b, с) компенсатора формируется трехфазное синусоидальное напряжение с номинальной амплитудой и частотой. При этом электроснабжение потребителя осуществляется за счет расхода энергии, запасенной на накопителе 5.
Были проведены сопоставительные расчеты для компенсаторов, выполненных по схеме прототипа и заявляемого устройства, при одинаковых для обоих случаев исходных данных:
- мощность компенсатора 6 Мвар;
- номинальное напряжение сети 6 кВ;
- время питания автономной нагрузки 3 сек. с выдачей активной мощности 3 МВт;
- напряжение на одном преобразовательном модуле 1200 В;
- емкость единичного суперконденсатора 0,5 Ф, а его максимальное рабочее напряжение 700 В.
Проведенные расчеты дали следующие результаты. В прототипе необходимо 156 полумостовых преобразовательных модулей (312 транзисторов) и 312 единичных суперконденсаторов. В предлагаемом устройстве достаточно 54 полномостовых преобразовательных модулей (216 транзисторов) и 98 единичных суперконденсаторов.
Полученные результаты обусловлены тем, что в схеме заявляемого устройства, использующего полномостовые схемы преобразовательных модулей, снимается имеющееся в прототипе ограничение на минимальное напряжение между нейтралями схем «звезда» трехфазных многоуровневых преобразователей и, тем самым, становится допустимым более глубокий (теоретически до нуля) разряд накопителя, включенного в заявляемом устройстве между указанными нейтралями.
Кроме того, заявляемый статический компенсатор обеспечивает удобство масштабирования накопительной энергоемкости компенсатора, поскольку для этого достаточно варьировать емкость одного, общего (для всего компенсатора) накопителя 5, в то время как в прототипе требуется изменять емкости множества накопителей, подключенных параллельно буферным конденсаторам преобразовательных модулей.
Claims (1)
- Статический компенсатор реактивной мощности, содержащий два соединенных по схемам «звезда» трехфазных модульных многоуровневых преобразователя, фазы которых выполнены в виде группы последовательно соединенных преобразовательных модулей и токоограничивающего реактора, а каждый модуль выполнен в виде преобразователя постоянного напряжения в переменное, снабженного буферным конденсатором на стороне постоянного напряжения, отличающийся тем, что преобразовательные модули выполнены по полномостовой схеме, а между нейтралями схем «звезда» трехфазных многоуровневых преобразователей включен суперконденсаторный накопитель энергии.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017146343U RU180249U1 (ru) | 2017-12-27 | 2017-12-27 | Статический компенсатор реактивной мощности с функцией бесперебойного питания |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017146343U RU180249U1 (ru) | 2017-12-27 | 2017-12-27 | Статический компенсатор реактивной мощности с функцией бесперебойного питания |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU180249U1 true RU180249U1 (ru) | 2018-06-07 |
Family
ID=62560860
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017146343U RU180249U1 (ru) | 2017-12-27 | 2017-12-27 | Статический компенсатор реактивной мощности с функцией бесперебойного питания |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU180249U1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU195897U1 (ru) * | 2019-12-12 | 2020-02-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН) | Компенсирующее устройство с функцией бесперебойного питания |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1576981A1 (ru) * | 1988-08-01 | 1990-07-07 | Алма-Атинский Энергетический Институт | Трехфазный статический компенсатор реактивной мощности |
RU2187873C1 (ru) * | 2001-04-16 | 2002-08-20 | Тульский государственный университет | Компенсатор реактивной мощности |
RU2282912C2 (ru) * | 2004-07-16 | 2006-08-27 | Александр Михайлович Брянцев | Статический компенсатор реактивной мощности |
US20160211667A1 (en) * | 2013-07-26 | 2016-07-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Assembly for compensating reactive power and active power in a high-voltage network |
US20160365807A1 (en) * | 2009-03-30 | 2016-12-15 | Hitachi, Ltd. | Power conversion device with a plurality of series circuits |
-
2017
- 2017-12-27 RU RU2017146343U patent/RU180249U1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1576981A1 (ru) * | 1988-08-01 | 1990-07-07 | Алма-Атинский Энергетический Институт | Трехфазный статический компенсатор реактивной мощности |
RU2187873C1 (ru) * | 2001-04-16 | 2002-08-20 | Тульский государственный университет | Компенсатор реактивной мощности |
RU2282912C2 (ru) * | 2004-07-16 | 2006-08-27 | Александр Михайлович Брянцев | Статический компенсатор реактивной мощности |
US20160365807A1 (en) * | 2009-03-30 | 2016-12-15 | Hitachi, Ltd. | Power conversion device with a plurality of series circuits |
US20160211667A1 (en) * | 2013-07-26 | 2016-07-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Assembly for compensating reactive power and active power in a high-voltage network |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU195897U1 (ru) * | 2019-12-12 | 2020-02-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН) | Компенсирующее устройство с функцией бесперебойного питания |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Baruschka et al. | Comparison of cascaded H-bridge and modular multilevel converters for BESS application | |
Du et al. | A cascade multilevel inverter using a single DC source | |
US6198178B1 (en) | Step wave power converter | |
Vahedi et al. | PUC converter review: Topology, control and applications | |
US10079558B2 (en) | Switching scheme for static synchronous compensators using cascaded H-bridge converters | |
Peng et al. | A capacitor voltage balancing method with fundamental sorting frequency for modular multilevel converters under staircase modulation | |
RU2512880C2 (ru) | Система накопления электрической энергии на базе аккумуляторных батарей и суперконденсатора с функцией улучшения качества сети | |
US20160126862A1 (en) | Method and system for operating a multilevel inverter | |
WO2013137749A1 (en) | Electrical systems with inductive power transfer-based energy balancing | |
Goetz et al. | Sensorless scheduling of the modular multilevel series-parallel converter: enabling a flexible, efficient, modular battery | |
EP2707943A2 (en) | Power conversion apparatus and methods employing variable-level inverters | |
US20160181809A1 (en) | Grid system conducive to enhancement of power supply performance | |
Naik et al. | A new two-phase five-level converter for three-phase isolated grid-tied systems with inherent capacitor balancing and reduced component count | |
Bao et al. | PWM control of a 5-level single-phase current-source inverter with controlled intermediate DC-link current | |
Katir et al. | Adaptive backstepping control of cascaded h-bridge multilevel dc/ac converters | |
RU180249U1 (ru) | Статический компенсатор реактивной мощности с функцией бесперебойного питания | |
Wei et al. | Control architecture for paralleled current-source-inverter (CSI) based uninterruptible power systems (UPS) | |
Raju et al. | Nearly Constant Switching Frequency Hysteresis Current Controller for Multilevel Inverter based STATCOM | |
WO2016000221A1 (en) | A system for charging battery of at least one electrical vehicle | |
US20120200162A1 (en) | Bi-Directional Grid-Tied Inverter with Series Capacitor for Regulating Voltage of DC Bus | |
Cheng et al. | Hot-swappable grid-connected multilevel converter for battery energy storage system | |
Juyal et al. | Comparative harmonic analysis of Diode clamped multi-level inverter | |
Lepanov et al. | Multifunctional regulator based on SMES and power electronic converter for increase of power quality and power supply reliability | |
Jheng et al. | Design of a cascaded H-bridge multi-level inverter with hot swappable capability for battery energy storage systems | |
KR101476100B1 (ko) | 3레벨 전력변환기를 이용한 무정전 전원장치 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC91 | Official registration of the transfer of exclusive right (utility model) |
Effective date: 20210809 |