RU2453964C2

RU2453964C2 - Reactive power compensator

Info

Publication number: RU2453964C2
Application number: RU2010113467/07A
Authority: RU
Inventors: Александр Николаевич Третьяков (RU); Александр Николаевич Третьяков; Рахмет Халым (MN); Рахмет Халым; Геннадий Сергеевич Кудряшев (RU); Геннадий Сергеевич Кудряшев; Павел Никитович Билдагаров (RU); Павел Никитович Билдагаров
Priority date: 2010-04-06
Filing date: 2010-04-06
Publication date: 2012-06-20
Also published as: RU2010113467A

Abstract

FIELD: electric engineering.

SUBSTANCE: application: in electric engineering. The reactive power compensator includes three-phase voltage divider and single-phase current transformers connected to power system phases. Voltage sensors are connected to three-phase voltage divider output. The reactive current sensors are coupled with single-phase current transformers output. The outputs of reactive current sensors and voltage sensors are coupled with a comparison elements input with their output being connected to inverters. The inverter outputs are linked with control signal generators with their inputs being connected with differential amplifiers, and their inputs are connected to the power modules coupled with capacitive filters having their outputs connected to power system phase.

EFFECT: increased response, improved performance and reduced weight and dimension characteristics.

1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано для компенсации реактивной мощности в автономных трехфазных электроэнергетических сетях.The invention relates to electrical engineering, in particular to converter technology, and can be used to compensate for reactive power in autonomous three-phase electric power networks.

Известен компенсатор реактивной мощности [1], содержащий трехфазный измерительный трансформатор напряжения, нагрузку, три однофазных датчика напряжения, трехфазный мостовой выпрямитель, три первых элемента сравнения, емкостный фильтр, усилители с регулируемым коэффициентом усиления, вторые элементы сравнения, задатчик напряжения на нагрузке, задатчик настройки компенсирующего напряжения, три идентичных блока регулирования, каждый из которых содержит однофазный выпрямитель, два управляемых однофазных выпрямителя с системами управления, два промежуточных конденсатора с датчиками напряжения, два однофазных инвертора с системами управления, тактирующий триггер, релейный двухпозиционный регулятор, имеющий гистерезис, дифференцирующую цепочку.A known reactive power compensator [1], comprising a three-phase voltage measuring transformer, load, three single-phase voltage sensors, a three-phase bridge rectifier, the first three comparison elements, a capacitive filter, amplifiers with adjustable gain, second comparison elements, a voltage regulator on the load, a tuning adjuster compensating voltage, three identical control units, each of which contains a single-phase rectifier, two controlled single-phase rectifiers with control systems two intermediate capacitors with voltage sensors, two single-phase inverters with control systems, a timing trigger, a relay on-off controller with a hysteresis, a differentiating circuit.

Недостатками данного устройства являются невысокий КПД, инерционность работы, некорректное формирование управляющего сигнала.The disadvantages of this device are low efficiency, inertia, incorrect control signal generation.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является трехфазный компенсатор реактивной мощности [2], содержащий три однофазных датчика реактивного тока, три однофазных датчика напряжения, три однофазных измерительных трансформатора тока, трехфазный измерительный трансформатор напряжения, трехфазный вольтодобавочный трансформатор, трехфазный выпрямитель, три однофазных инвертора с синхронизированными с сетью системами управления, которые подключены к соответствующим датчикам реактивного тока и через элементы сравнения к соответствующим датчикам напряжения.The closest technical solution, selected as a prototype, is a three-phase reactive power compensator [2], containing three single-phase reactive current sensors, three single-phase voltage sensors, three single-phase current measuring transformers, three-phase voltage measuring transformer, three-phase boost transformer, three-phase rectifier, three single-phase inverters with control systems synchronized with the network, which are connected to the corresponding reactive current sensors and through cients comparison to the respective voltage sensors.

Недостатками данного трехфазного компенсатора реактивной мощности являются невысокое быстродействие, недостаточная глубина компенсации реактивной мощности.The disadvantages of this three-phase reactive power compensator are low speed, insufficient depth of reactive power compensation.

Задача изобретения заключается в создании компенсатора реактивной мощности с улучшенными эксплуатационными свойствами.The objective of the invention is to create a reactive power compensator with improved performance properties.

Сущность изобретения заключается в следующем. Трехфазный делитель напряжения и однофазные трансформаторы тока подсоединены к фазам питающей сети. К выходу трехфазного делителя напряжения подключены датчики напряжения. К выходу однофазных трансформаторов тока подключены датчики реактивного тока. Выходы датчиков реактивного тока и датчиков напряжения соединены со входом элементов сравнения, выход которых подключен к инверторам. Выход инверторов соединен с блоками формирования сигнала управления, входы которых соединены с дифференциальными усилителями. К выходам дифференциальных усилителей подключены силовые модули, которые соединены с емкостными фильтрами, выходы которых подсоединены к фазе питающей сети. Технический результат заключается в упрощенной системе формирования корректирующего сигнала, низких массогабаритных показателях компенсатора реактивной мощности.The invention consists in the following. A three-phase voltage divider and single-phase current transformers are connected to the phases of the supply network. Voltage sensors are connected to the output of a three-phase voltage divider. Reactive current sensors are connected to the output of single-phase current transformers. The outputs of the reactive current sensors and voltage sensors are connected to the input of the comparison elements, the output of which is connected to the inverters. The inverter output is connected to control signal generating units, the inputs of which are connected to differential amplifiers. Power modules are connected to the outputs of the differential amplifiers, which are connected to capacitive filters, the outputs of which are connected to the phase of the supply network. The technical result consists in a simplified system for the formation of a correction signal, low weight and size indicators of the reactive power compensator.

На фиг. схематично изображен компенсатор реактивной мощности. Он состоит из трехфазного делителя напряжения 1, датчиков напряжения 2, однофазных трансформаторов тока 3, датчиков реактивного тока 4, элементов сравнения 5, инверторов 6, блоков формирования сигнала управления 7, дифференциальных усилителей 8, силовых модулей 9, емкостных фильтров 10, нагрузки 11, присоединенной к трехфазной электрической сети U, V, W.In FIG. Reactive power compensator is schematically shown. It consists of a three-phase voltage divider 1, voltage sensors 2, single-phase current transformers 3, reactive current sensors 4, comparison elements 5, inverters 6, control signal conditioning units 7, differential amplifiers 8, power modules 9, capacitive filters 10, load 11, connected to a three-phase electric network U, V, W.

Компенсатор реактивной мощности работает следующим образом. К трехфазной сети подключены делители 1, необходимые для согласования низковольтных цепей датчиков напряжения 2, которые выдают напряжения, пропорциональные напряжениям в фазе питающей сети. Эти напряжения поступают на датчики напряжения 2. Однофазные трансформаторы тока 3 формируют синхронизированные с сетью сигналы, которые поступают на датчики реактивного тока 4. Сигналы с датчиков реактивного тока и датчиков напряжения поступают на элемент сравнения 5, на котором происходит сравнение сигнала сети и отличие его от идеализированного. Сформированные сигналы поступают на входы инверторов 6 и в блоки формирования сигналов управления 7. Корректирующие сигналы с блоков формирования сигналов управления поступают на дифференциальные усилители 8, в которых формируются сигналы управления, пропорциональные коэффициенту усиления. Усиленные сигналы поступают на входы силовых модулей 9, выходы которых подключены ко входам емкостных фильтров 10. С выходов емкостных фильтров 10 корректирующий сигнал подается в цепь фазы питающей сети, что ведет к компенсации реактивной мощности.The reactive power compensator operates as follows. The dividers 1 are connected to the three-phase network, which are necessary for matching the low-voltage circuits of voltage sensors 2, which produce voltages proportional to the voltages in the phase of the supply network. These voltages are supplied to voltage sensors 2. Single-phase current transformers 3 generate signals synchronized with the network, which are fed to reactive current sensors 4. Signals from reactive current sensors and voltage sensors are sent to comparison element 5, on which the network signal is compared and differs from idealized. The generated signals are fed to the inputs of the inverters 6 and to the control signal generation blocks 7. Correction signals from the control signal generation blocks are sent to differential amplifiers 8, in which control signals proportional to the gain are generated. The amplified signals are fed to the inputs of the power modules 9, the outputs of which are connected to the inputs of the capacitive filters 10. From the outputs of the capacitive filters 10, a correction signal is supplied to the phase circuit of the supply network, which leads to compensation of reactive power.

Компенсатор реактивной мощности позволяет использовать недорогие силовые модули на основе ключевых MOSFET-транзисторов, упростить выходные емкостные фильтры. Это позволяет компенсировать реактивную составляющую мощности. Кроме того, упрощенная система формирования корректирующего сигнала позволит снизить массогабаритные показатели компенсатора реактивной мощности.Reactive power compensator allows the use of low-cost power modules based on key MOSFET transistors, simplify output capacitive filters. This allows you to compensate for the reactive component of power. In addition, a simplified system for generating a correction signal will reduce the overall dimensions of the reactive power compensator.

Источники информацииInformation sources

1. Патент РФ №2187873 H02J 3/18, 2002 г. «Компенсатор реактивной мощности».1. RF patent No. 2187873 H02J 3/18, 2002, "Reactive power compensator."

2. Патент РФ №2027278 H02J 3/18, 1995 г. «Трехфазный компенсатор реактивной мощности» - прототип.2. RF patent No. 2027278 H02J 3/18, 1995. “Three-phase reactive power compensator” is a prototype.

Claims

Reactive power compensator containing a three-phase voltage divider, voltage sensors, single-phase current transformers, reactive current sensors, comparison elements, inverters, control signal generating units, differential amplifiers, power modules, capacitive filters, characterized in that the outputs of the reactive current sensors and voltage sensors connected to the comparison elements, the comparison elements connected to the inverters, the outputs of the inverters are connected to the blocks of the formation of control signals that are connected to moves differential amplifiers, the outputs of the differential amplifiers are connected to inputs of the power module, which is connected to the outputs of the input circuit of capacitive filters, capacitive filter outputs are connected to the phases of the mains.