RU2479088C1 - Filter-compensating device - Google Patents

Filter-compensating device Download PDF

Info

Publication number
RU2479088C1
RU2479088C1 RU2011151120/07A RU2011151120A RU2479088C1 RU 2479088 C1 RU2479088 C1 RU 2479088C1 RU 2011151120/07 A RU2011151120/07 A RU 2011151120/07A RU 2011151120 A RU2011151120 A RU 2011151120A RU 2479088 C1 RU2479088 C1 RU 2479088C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
phase
voltage
inputs
load
reactive power
Prior art date
Application number
RU2011151120/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Михайлович Кулинич
Вячеслав Константинович Духовников
Роман Викторович Курносов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС)
Priority to RU2011151120/07A priority Critical patent/RU2479088C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2479088C1 publication Critical patent/RU2479088C1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/30Reactive power compensation

Landscapes

  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: filter-compensating device comprises a three-phase load connected as "star", a compensation unit from three LC-circuits with fixed parameters, a switch, and three current sensors, a three-phase booster transformer, a rectifier, a device for calculation of reactive power, three autonomous voltage inverters, a three-phase measurement voltage transformer, a synchronisation device, a system of inverters control, which are in a certain relation with each other.
EFFECT: higher power coefficient in all modes of load operation, including a rated one, due to control of reactive power of a filter-compensating device with simultaneous increase of voltage level at a three-phase load.
2 dwg

Description

Фильтрокомпенсирующее устройство относится к электротехнике и предназначено для компенсации реактивной мощности трехфазных потребителей, преимущественно промышленных предприятий.The filter compensating device relates to electrical engineering and is designed to compensate for the reactive power of three-phase consumers, mainly industrial enterprises.

Компенсация реактивной мощности является эффективным средством повышения коэффициента мощности, значение которого зависит от приближения фазы потребляемого тока к питающему напряжению, а также улучшения формы потребляемого тока.Reactive power compensation is an effective way to increase the power factor, the value of which depends on the approximation of the phase of the current consumption to the supply voltage, as well as improving the shape of the current consumption.

В настоящее время коэффициент мощности энергоемких предприятий составляет 0,6-0,7. Низкое значение коэффициента мощности приводит к существенным потерям электроэнергии.Currently, the power factor of energy-intensive enterprises is 0.6-0.7. A low power factor leads to significant energy losses.

Общеизвестно, что повышение коэффициента мощности уменьшает потребление реактивной мощности и улучшает форму потребляемого тока.It is well known that increasing the power factor reduces the consumption of reactive power and improves the shape of the current consumption.

При несинусоидальной форме напряжения и тока коэффициент мощности Км потребителя определяется по формуле [Л.А.Бессонов. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. Учебник. - 10-е изд. - М.: Гардарики, 2000]:With a non-sinusoidal form of voltage and current, the power factor K m of the consumer is determined by the formula [L.A. Bessonov. Theoretical foundations of electrical engineering. Electrical circuits. Textbook. - 10th ed. - M .: Gardariki, 2000]:

Figure 00000001
Figure 00000001

где φ - угол сдвига (фаза) между потребляемым током и питающим напряжением;where φ is the shear angle (phase) between the consumed current and the supply voltage;

υ - коэффициент искажения формы потребляемого тока.υ is the distortion coefficient of the shape of the consumed current.

Последний коэффициент характеризует степень искажения формы тока и определяется отношением первой гармоники потребляемого тока I1 к его действующему значению Iпотр The last coefficient characterizes the degree of distortion of the current shape and is determined by the ratio of the first harmonic of the current consumption I 1 to its current value I tr

Figure 00000002
Figure 00000002

Таким образом, коэффициент мощности Км характеризует степень потребления нагрузкой реактивной мощности. Увеличение Км способствует уменьшению реактивной мощности и улучшению формы потребляемого тока.Thus, the power factor K m characterizes the degree of load consumption of reactive power. An increase in K m reduces the reactive power and improves the shape of the current consumption.

При линейной нагрузке потребляемый ток имеет синусоидальную форму, при которой коэффициент υ=1. В этом случае коэффициент мощности рассчитывается по формуле:With a linear load, the current consumed has a sinusoidal shape, at which the coefficient υ = 1. In this case, the power factor is calculated by the formula:

Figure 00000003
Figure 00000003

Известно фильтрокомпенсирующее устройство (ФКУ), основанное на приближении фазы φ потребляемого тока основной (50 Гц) частоты к питающему напряжению (Бадер М.П. Электромагнитная совместимость / Учебник для вузов железнодорожного транспорта. - М.: УМК МПС. 2002. - 638 с.).Known filter-compensating device (PKU), based on the approximation of the phase φ of the consumed current of the main (50 Hz) frequency to the supply voltage (MP Bader Electromagnetic compatibility / Textbook for universities of railway transport. - M .: UMK MPS. 2002. - 638 s .).

Фильтрокомпенсирующее устройство содержит три LC-цепи, которые объединены в «треугольник». Конденсатор С и реактор L LC-цепи имеют фиксированные параметры.The filter compensating device contains three LC-chains, which are combined in a "triangle". Capacitor C and reactor L of the LC circuit have fixed parameters.

Фильтрокомпенсирующее устройство подключено параллельно трехфазной сети и трехфазной нагрузке.The filter compensating device is connected in parallel with a three-phase network and a three-phase load.

Во избежание резонансного усиления гармоник конденсаторы С устройства включены последовательно с реакторами L. Резонансная частота LC-цепи выбрана из расчета настройки на частоту 240 Гц, близкую к частоте наибольшей по величине пятой гармоники (250 Гц) в токе нагрузки. Для основной частоты 50 Гц LC-цепь фильтрокомпенсирующего устройства имеет емкостной характер, а для пятой гармоники тока, потребляемого нагрузкой, оказывает шунтирующее действие.To avoid resonant amplification of harmonics, the capacitors C of the device are connected in series with reactors L. The resonant frequency of the LC circuit is selected based on tuning to a frequency of 240 Hz, close to the frequency of the highest fifth harmonic (250 Hz) in the load current. For the main frequency of 50 Hz, the LC circuit of the filter compensating device has a capacitive character, and for the fifth harmonic of the current consumed by the load, it has a shunting effect.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При индуктивном характере тока нагрузки ток фильтрокомпенсирующего устройства основной частоты 50 Гц имеет емкостной характер и протекает в противофазе с током нагрузки. При сложении этих токов образуется сетевой ток основной частоты, в котором индуктивный ток нагрузки компенсируется емкостным током фильтрокомпенсирующего устройства. В результате этого фаза φ сетевого тока приближается к форме питающего напряжения. Уменьшение угла φ приводит к увеличению Cosφ и, соответственно, коэффициента мощности Км.With the inductive nature of the load current, the current of a filter-compensating device of a fundamental frequency of 50 Hz is capacitive in nature and flows in antiphase with the load current. When these currents are added, a main-frequency mains current is generated in which the inductive load current is compensated by the capacitive current of the filter-compensating device. As a result of this, the phase φ of the mains current approaches the form of the supply voltage. A decrease in the angle φ leads to an increase in Cosφ and, accordingly, the power factor K m .

Фильтрокомпенсирующее устройство с нерегулируемой величиной тока компенсации повышает коэффициент мощности потребителя только при номинальных токах нагрузки.A filter compensating device with an unregulated compensation current increases the consumer power factor only at rated load currents.

Отклонение тока нагрузки от номинального значения вызывает неполную компенсацию реактивной мощности и увеличение фазового сдвига φ между потребляемым током и питающим напряжением, который уменьшает значение коэффициента мощности за счет уменьшения Cosφ.Deviation of the load current from the nominal value causes incomplete compensation of the reactive power and an increase in the phase shift φ between the consumed current and the supply voltage, which reduces the value of the power factor by reducing Cosφ.

Достоинство известного фильтрокомпенсирующего устройства с фиксированными параметрами LC-цепи заключается в увеличении коэффициента мощности при номинальном режиме работы нагрузки за счет увеличения Cosφ при номинальных токах нагрузки. Это обусловлено протеканием емкостного тока компенсатора, компенсирующего противоположный по характеру индуктивный ток нагрузки.The advantage of the known filter compensating device with fixed parameters of the LC circuit is to increase the power factor at the nominal operating mode of the load by increasing Cosφ at the rated load currents. This is due to the flow of the capacitive current of the compensator, compensating for the inductive load current, which is opposite in nature.

Недостаток фильтрокомпенсирующего устройства заключается в ограничении диапазона мощностей нагрузки, при которых полная компенсация реактивной мощности нагрузки происходит лишь при сравнительно постоянной (номинальной) мощности нагрузки. Это обусловлено тем, что в отличных от номинального режима работы нагрузки происходит неполная компенсация ее реактивной мощности вследствие постоянной величины емкостного тока фильтрокомпенсирующего устройства. Таким образом, в отличных от номинального режима работы нагрузки коэффициент мощности не достигает максимального значения и является заниженным, что является недостатком известного устройства.The disadvantage of a filter compensating device is that it limits the range of load powers at which full compensation of the reactive power of the load occurs only at a relatively constant (nominal) load power. This is due to the fact that, in different from the nominal operating mode of the load, incomplete compensation of its reactive power occurs due to the constant value of the capacitive current of the filter compensating device. Thus, in different from the nominal operating mode of the load, the power factor does not reach the maximum value and is underestimated, which is a disadvantage of the known device.

Наиболее близким к заявляемому решению по совокупности существенных признаков и достигаемому результату является фильтрокомпенсирующее устройсто, основанное на приближении фазы потребляемого тока основной (50 Гц) частоты к питающему напряжению [Энергетическая электроника. Справочное пособие. Пер. с нем. под ред. докт.техн. наук В.А.Лабунцова. - М.: Энергоатомиздат, 1987-326 с.].The closest to the claimed solution in terms of the set of essential features and the achieved result is a filter compensating device based on the approximation of the phase of the consumed current of the main (50 Hz) frequency to the supply voltage [Energy electronics. Reference manual. Per. with him. under the editorship of Doct. sciences V.A.Labuntsova. - M .: Energoatomizdat, 1987-326 p.].

Фильтрокомпенсирующее устройство содержит три блока компенсации, блок измерения, усилитель, три пороговых элемента с различными напряжениями срабатывания, три формирователя управляющих импульсов, первый и второй датчики тока, первый и второй измерительные трансформаторы напряжения и выключатель.The filter compensating device contains three compensation units, a measurement unit, an amplifier, three threshold elements with different operating voltages, three control pulse shapers, first and second current sensors, first and second voltage measuring transformers and a switch.

Каждый из блоков компенсации состоит из трех LC-цепей с фиксированными параметрами, объединенных в «треугольник», и трех тиристорных ключей. Каждый тиристорный ключ включен последовательно с LC-цепью. Тиристорный ключ выполнен из двух встречно-параллельно включенных тиристоров.Each of the compensation blocks consists of three LC-circuits with fixed parameters, combined in a "triangle", and three thyristor keys. Each thyristor switch is connected in series with the LC circuit. The thyristor switch is made of two counter-parallel connected thyristors.

Блоки компенсации через выключатель включены параллельно трехфазной сети и трехфазной нагрузке.Compensation units via a circuit breaker are connected in parallel with a three-phase network and a three-phase load.

Пороговые элементы настроены на различные напряжения срабатывания, которые пропорциональны трем значениям реактивной мощности нагрузки.The threshold elements are configured for different tripping voltages, which are proportional to the three values of the reactive power of the load.

Входы первого и второго датчиков тока включены, соответственно, в фазы А и С трехфазной нагрузки, а их выходы соединены, соответственно, с первым и вторым входами блока измерений. Входы первого и второго измерительного трансформатора напряжения подключены, соответственно, к линейному напряжению Uab и Ubc нагрузки, а их выходы связаны, соответственно, с третьим и четвертым входами блока измерений. Выход блока измерений через усилитель подключен к первому входу каждого порогового элемента, выход которого через соответствующий формирователь управляющих импульсов связан с входом тиристорного ключа соответствующего блока компенсации.The inputs of the first and second current sensors are included, respectively, in phases A and C of the three-phase load, and their outputs are connected, respectively, with the first and second inputs of the measurement unit. The inputs of the first and second measuring voltage transformer are connected, respectively, to the line voltage U ab and U bc of the load, and their outputs are connected, respectively, with the third and fourth inputs of the measurement unit. The output of the measurement unit through the amplifier is connected to the first input of each threshold element, the output of which through the corresponding driver of control pulses is connected to the input of the thyristor switch of the corresponding compensation unit.

Фильтрокомпенсирующее устройство работает следующим образом.Filter compensating device operates as follows.

Сигналы токов фаз А и С, сформированные на выходе, соответственно, первого и второго датчиков тока, а также сигналы линейных напряжений, полученные на выходах первого и второго измерительных трансформаторов напряжения, подаются, соответственно, на первый-четвертый входы блока измерений. В блоке измерений по величине этих сигналов формируется напряжение, пропорциональное реактивной мощности трехфазной нагрузки. Это напряжение, повышенное усилителем, поступает на входы первого-третьего пороговых элементов. Пороговые элементы срабатывают при трех различных фиксированных значениях напряжения (ступенях), соответствующих трем значениям реактивной мощности трехфазной нагрузки. Благодаря этому происходит трехступенчатое регулирование реактивной мощности нагрузки. Если на первой ступени выходное напряжение усилителя превышает порог срабатывания первого порогового элемента, происходит включение этого элемента. Выходной сигнал первого порогового элемента включает первый формирователь управляющих импульсов, выходной сигнал которого включает тиристорые ключи первого блока компенсации. Через замкнутые тиристорые ключи LC-цепи подключаются параллельно сети и трехфазной нагрузке. Через LC-цепь протекает емкостной ток, компенсирующий индуктивный ток трехфазной нагрузки.The signals of the phases A and C currents generated at the output of the first and second current sensors, as well as the line voltage signals received at the outputs of the first and second measuring voltage transformers, are supplied, respectively, to the first and fourth inputs of the measurement unit. In the measurement unit, the magnitude of these signals generates a voltage proportional to the reactive power of the three-phase load. This voltage, increased by the amplifier, is supplied to the inputs of the first or third threshold elements. Threshold elements are triggered at three different fixed voltage values (steps) corresponding to three values of reactive power of a three-phase load. Due to this, a three-stage regulation of the reactive power of the load occurs. If at the first stage the output voltage of the amplifier exceeds the threshold of the first threshold element, this element is switched on. The output signal of the first threshold element includes a first driver of control pulses, the output signal of which includes thyristor switches of the first compensation unit. Through closed thyristor switches, the LC circuits are connected in parallel with the network and the three-phase load. A capacitive current flows through the LC circuit to compensate for the inductive current of the three-phase load.

При дальнейшем увеличении тока нагрузки происходит увеличение реактивной мощности трехфазной нагрузки. В результате этого происходит возрастание сигнала напряжения на выходе блока измерения и входах пороговых элементов. Увеличение этого напряжения приводит к срабатыванию второго порогового элемента, в результате чего происходит дополнительное включение второго блока компенсации, увеличивающего реактивную мощность фильтрокомпенсирующего устройства на второй ступени.With a further increase in the load current, the reactive power of the three-phase load increases. As a result of this, an increase in the voltage signal occurs at the output of the measurement unit and at the inputs of the threshold elements. An increase in this voltage leads to the triggering of the second threshold element, resulting in an additional inclusion of the second compensation unit, which increases the reactive power of the filter compensating device in the second stage.

При еще большем увеличении тока нагрузки (реактивной мощности) срабатывает третий пороговый элемент, включающий третий блок компенсации (третья ступень). В результате этого в работе оказываются все три блока компенсации фильтрокомпенсирующего устройства, развивающие наибольшую реактивную мощность. Таким образом, происходит трехступенчатая компенсация реактивной мощности, благодаря которой фаза потребляемого тока φ приближается к питающему напряжению. Уменьшение фазового угла φ приводит к увеличению Cosφ и, соответственно, увеличению коэффициента мощности Км.With an even greater increase in the load current (reactive power), a third threshold element is activated, including a third compensation unit (third stage). As a result of this, all three compensation units of the filter-compensating device, developing the highest reactive power, turn out to be in the work. Thus, a three-stage compensation of reactive power occurs, due to which the phase of the consumed current φ approaches the supply voltage. A decrease in the phase angle φ leads to an increase in Cosφ and, accordingly, an increase in the power factor K m .

Достоинство известного фильтрокомпенсирующего устройства заключается в расширении диапазона мощностей нагрузки, в которых осуществляется полная компенсация реактивной мощности, которая обеспечивается при трех ступенях работы нагрузки. Это обусловлено трехступенчатым регулированием реактивной мощности, при котором на каждой ступени работы нагрузки достигается наибольшее значение Cosφ и увеличение коэффициента мощности, обусловленного приближением фазы потребляемого тока к питающему напряжению. Это приводит к расширению диапазона скомпенсированных мощностей нагрузки.The advantage of the known filter compensating device is to expand the range of load capacities in which full reactive power compensation is carried out, which is provided with three stages of load operation. This is due to a three-stage regulation of reactive power, in which at each stage of the load, the highest Cosφ value and an increase in power factor are achieved, due to the approach of the phase of the consumed current to the supply voltage. This leads to the expansion of the range of compensated load capacities.

Однако если величина реактивной мощности нагрузки в промежуточных режимах работы отличается от реактивной мощности трех ступеней фильтрокомпенсирующего устройства, то коэффициент мощности остается заниженным, что является недостатком известного устройства.However, if the magnitude of the reactive power of the load in intermediate operating modes differs from the reactive power of the three stages of the filter-compensating device, then the power factor remains underestimated, which is a disadvantage of the known device.

Это обусловлено тем, что в промежуточных режимах работы нагрузки, отличных от трех фиксированных значений реактивной мощности фильтрокомпенсирующего устройства, происходит неполная компенсация реактивной мощности нагрузки, поскольку реактивная мощность нагрузки отличается от реактивной мощности фильтрокомпенсирующего устройства.This is due to the fact that in intermediate load operation modes other than three fixed values of the reactive power of the filter compensating device, incomplete compensation of the reactive power of the load occurs, since the reactive power of the load differs from the reactive power of the filter compensating device.

Задача, решаемая изобретением, заключается в разработке фильтрокомпенсирующего устройства, обеспечивающего максимальное повышение коэффициента мощности во всех режимах работы нагрузки, включая номинальный, за счет регулирования реактивной мощности фильтрокомпенсирующего устройства с одновременным повышением уровня напряжения на трехфазной нагрузке.The problem solved by the invention is to develop a filter compensating device that provides the maximum increase in power factor in all operating modes of the load, including nominal, by adjusting the reactive power of the filter compensating device with a simultaneous increase in the voltage level on a three-phase load.

Для решения поставленной задачи в фильтрокомпенсирующее устройство, содержащее трехфазную нагрузку, соединенную «звездой», блок компенсации из трех LC-цепей с фиксированными параметрами, выключатель и два датчика тока, при этом блок компенсации через выключатель включен параллельно трехфазной сети, первые входы двух датчиков тока подключены к трехфазной сети, вторые их входы включены в две фазы трехфазной нагрузки, введены трехфазный вольтодобавочный трансформатор, выпрямитель, устройство вычисления реактивной мощности, три автономных инвертора напряжения, трехфазный измерительный трансформатор напряжения, устройство синхронизации, система управления инверторами и третий датчика тока, при этом каждая вторичная обмотка трехфазного вольтодобавочного трансформатора включена между конденсатором и индуктивностью смежной LC-цепи, входы трехфазного измерительного трансформатора напряжения подключены параллельно сети, а его выходы - к четвертому, пятому, шестому входам устройства вычисления реактивной мощности и к входам устройства синхронизации, вход выпрямителя подключен к трехфазной сети, каждая первичная обмотка трехфазного вольтодобавочного трансформатора подключена к соответствующему выходу автономных инверторов напряжения, первые входы которых соединены между собой и подключены к выходу выпрямителя, первый вход третьего датчика тока подключен к трехфазной сети, второй его вход включен в третью фазу трехфазной нагрузки, выход каждого датчика тока соединен, соответственно, с первым, вторым и третьим входами устройства вычисления реактивной мощности, первый, второй и третий выходы которого соединены, соответственно, с четвертым-шестым входами системы управления инверторами, выходы устройства синхронизации соединены с первым, вторым и третьим входами системы управления инверторами, выходы которой соединены с вторыми входами автономных инверторов напряжения.To solve this problem, a filter compensating device containing a three-phase load connected by a “star”, a compensation unit of three LC circuits with fixed parameters, a switch and two current sensors, while the compensation unit through the switch is connected in parallel with a three-phase network, the first inputs of two current sensors connected to a three-phase network, their second inputs are included in two phases of a three-phase load, a three-phase boost transformer, a rectifier, a reactive power calculation device, three autonomous x a voltage inverter, a three-phase voltage transformer, a synchronization device, an inverter control system and a third current sensor, with each secondary winding of a three-phase boost transformer connected between the capacitor and the inductance of an adjacent LC circuit, the inputs of the three-phase voltage transformer are connected in parallel with the network, and its outputs - to the fourth, fifth, sixth inputs of the device for calculating reactive power and to the inputs of the synchronization device, the input of the rectifier It is connected to a three-phase network, each primary winding of a three-phase boost transformer is connected to the corresponding output of autonomous voltage inverters, the first inputs of which are interconnected and connected to the output of the rectifier, the first input of the third current sensor is connected to the three-phase network, its second input is included in the third phase of the three-phase load , the output of each current sensor is connected, respectively, with the first, second and third inputs of the device for calculating reactive power, the first, second and third outputs of which oedineny, respectively, with the fourth-sixth inputs of the inverter control system outputs a synchronization device connected to the first, second and third inputs of the inverter control system, the outputs of which are connected to second inputs of the autonomous voltage inverters.

Заявляемое решение отличается от прототипа введением новых элементов - трехфазного вольтодобавочного трансформатора, выпрямителя, устройства вычисления реактивной мощности, трех автономных инверторов напряжения, трехфазного измерительного трансформатора напряжения, устройства синхронизации, системы управления инверторами и третьего датчика тока, а также новыми взаимосвязями между элементами фильтрокомпенсирующего устройства.The claimed solution differs from the prototype in the introduction of new elements - a three-phase boost transformer, a rectifier, a device for calculating reactive power, three autonomous voltage inverters, a three-phase voltage measuring transformer, a synchronization device, an inverter control system and a third current sensor, as well as new relationships between the elements of the filter compensating device.

Наличие существенных отличительных признаков свидетельствует о соответствии заявляемого решения критерию патентоспособности изобретения «новизна».The presence of significant distinguishing features indicates the conformity of the proposed solution to the patentability criterion of the invention of "novelty."

Введение трехфазного вольтодобавочного трансформатора, выпрямителя, устройства вычисления реактивной мощности, трех автономных инверторов напряжения, трехфазного измерительного трансформатора напряжения, устройства синхронизации, системы управления инверторами и третьего датчика тока и изменение взаимосвязей между элементами устройства обеспечивает повышение коэффициента мощности во всех режимах работы трехфазной нагрузки, включая номинальный. Это обусловлено возможностью регулирования реактивной мощности фильтрокомпенсирующего устройства в зависимости от изменения реактивной мощности трехфазной нагрузки. При регулировании реактивная мощность фильтрокомпенсирующего устройства становится равной реактивной мощности нагрузки во всех режимах ее работы. При равенстве этих мощностей во всем диапазоне изменения тока трехфазной нагрузки происходит полная компенсация ее реактивной мощности. При этом сетевой ток совпадает с питающим напряжением, благодаря чему коэффициент мощности достигает максимального значения.The introduction of a three-phase booster transformer, a rectifier, a device for calculating reactive power, three autonomous voltage inverters, a three-phase voltage measuring transformer, a synchronization device, an inverter control system and a third current sensor and changing the relationships between the elements of the device provides an increase in power factor in all three-phase load operation modes, including nominal. This is due to the possibility of regulating the reactive power of the filter compensating device depending on changes in the reactive power of the three-phase load. When regulating the reactive power of the filter compensating device becomes equal to the reactive power of the load in all modes of its operation. If these powers are equal in the entire range of three-phase load current changes, their reactive power is completely compensated. In this case, the mains current coincides with the supply voltage, so that the power factor reaches its maximum value.

Одновременно с повышением коэффициента мощности во всех режимах работы трехфазной нагрузки обеспечивается повышение уровня напряжения на трехфазной нагрузке. Это обусловлено тем, что при компенсации реактивной мощности трехфазной нагрузки уменьшается реактивная составляющая сетевого тока и, как следствие, снижаются потери напряжения в сети от протекания реактивного тока. Снижение потерь напряжения в сети приводит к увеличению уровня напряжения на трехфазной нагрузке.Simultaneously with an increase in power factor in all operating modes of a three-phase load, an increase in the voltage level at a three-phase load is provided. This is due to the fact that when compensating for the reactive power of a three-phase load, the reactive component of the mains current decreases and, as a result, the voltage losses in the network from the flow of reactive current are reduced. Reducing voltage losses in the network leads to an increase in the voltage level at a three-phase load.

Причинно-следственная связь «Введение трехфазного вольтодобавочного трансформатора, выпрямителя, устройства вычисления реактивной мощности, трех автономных инверторов напряжения, трехфазного измерительного трансформатора напряжения, устройства синхронизации, системы управления инверторами и третьего датчика тока и изменение взаимосвязей между элементами устройства приводит к максимальному повышению коэффициента мощности во всех режимах работы нагрузки, включая номинальный, с одновременным повышением уровня напряжения на трехфазной нагрузке» не обнаружена в уровне техники, явным образом не следует из него и является новой. Наличие новой причинно-следственной связи свидетельствует о соответствии заявляемого решения критерию патентоспособности изобретения «изобретательский уровень».Causal relationship “The introduction of a three-phase booster transformer, a rectifier, a device for calculating reactive power, three autonomous voltage inverters, a three-phase voltage measuring transformer, a synchronization device, an inverter control system and a third current sensor and a change in the relationships between the elements of the device leads to a maximum increase in power factor all load operating modes, including nominal, with a simultaneous increase in the voltage level at three "load” is not found in the prior art, does not explicitly follow from it, and is new. The presence of a new causal relationship indicates the conformity of the proposed solution to the patentability criterion of the invention “inventive step”.

На фиг.1 показана схема фильтрокомпенсирующего устройства, подтверждающая его работоспособность и «промышленную применимость».Figure 1 shows a diagram of a filter-compensating device, confirming its operability and "industrial applicability".

На фиг.2 представлены результаты математического моделирования одной фазы фильтрокомпенсирующего устройства при работе с индуктивной нагрузкой.Figure 2 presents the results of mathematical modeling of one phase of the filter compensating device when working with inductive load.

Фильтрокомпенсирующее устройство содержит трехфазную нагрузку 1, блок компенсации 2, трехфазный вольтодобавочный трансформатор 3, выключатель 4, выпрямитель 5, устройство вычисления реактивной мощности 6, три автономных инвертора напряжения 7, 8, 9, трехфазный измерительный трансформатор напряжения 10, устройство синхронизации 11, систему управления инверторами 12 и три датчика тока 13, 14, 15.The filter compensating device contains a three-phase load 1, a compensation unit 2, a three-phase boost transformer 3, a switch 4, a rectifier 5, a device for calculating reactive power 6, three autonomous voltage inverters 7, 8, 9, a three-phase voltage measuring transformer 10, a synchronization device 11, a control system inverters 12 and three current sensors 13, 14, 15.

Трехфазная нагрузка 1 соединена «звездой» и подключена к вторым входам соответствующих датчиков тока 13, 14 и 15, первые входы которых соединены, соответственно, с фазами А, В и С трехфазной сети.Three-phase load 1 is connected by a "star" and connected to the second inputs of the corresponding current sensors 13, 14 and 15, the first inputs of which are connected, respectively, with phases A, B and C of the three-phase network.

Блок компенсации 2 состоит из трех LC-цепей с фиксированными параметрами, объединенных в «треугольник», и трех вторичных обмоток вольтодобавочного трансформатора 3. Каждая вторичная обмотка вольтодобавочного трансформатора 3 включена последовательно с LC-цепью, состоящей из последовательно включенных индуктивности 16 и конденсатора 17.Compensation block 2 consists of three LC circuits with fixed parameters, united in a “triangle”, and three secondary windings of the boost transformer 3. Each secondary winding of the boost transformer 3 is connected in series with an LC circuit consisting of inductors 16 and capacitor 17 connected in series.

Трехфазный вольтодобавочный трансформатор 3 выполнен с тремя первичными и тремя вторичными обмотками (на фиг.1 не обозначены).Three-phase booster transformer 3 is made with three primary and three secondary windings (not shown in figure 1).

Выпрямитель 5 выполнен, например, по схеме мостового трехфазного выпрямителя и подключен параллельно сети.The rectifier 5 is made, for example, according to the scheme of a bridge three-phase rectifier and is connected in parallel with the network.

Блок компенсации 2 через выключатель 4 включен параллельно трехфазной сети.The compensation unit 2 through the switch 4 is connected in parallel to the three-phase network.

Каждая первичная обмотка трехфазного вольтодобавочного трансформатора 3 подключена к соответствующему выходу каждого автономного инвертора напряжения 7, 8, 9. Первые входы автономных инверторов напряжения 7, 8, 9 соединены между собой и подключены к выходу выпрямителя 5.Each primary winding of a three-phase booster transformer 3 is connected to the corresponding output of each autonomous voltage inverter 7, 8, 9. The first inputs of the autonomous voltage inverters 7, 8, 9 are interconnected and connected to the output of the rectifier 5.

Выход каждого первого 13, второго 14 и третьего 15 датчиков тока соединены, соответственно, с первым, вторым и третьим входами устройства вычисления реактивной мощности 6.The output of each of the first 13, second 14 and third 15 current sensors are connected, respectively, with the first, second and third inputs of the device for calculating reactive power 6.

Первый-третий выход устройства вычисления реактивной мощности 6 соединен, соответственно, с четвертым-шестым входами системы управления инверторами 12.The first or third output of the device for calculating reactive power 6 is connected, respectively, with the fourth to sixth inputs of the control system of inverters 12.

Входы трехфазного измерительного трансформатора напряжения 10 подключены параллельно сети, а выходы трехфазного измерительного трансформатора напряжения 10 подключены, соответственно, к четвертому, пятому и шестому входам устройства вычисления реактивной мощности 6 и к входам устройства синхронизации 11. Выходы устройства синхронизации 11 соединены с первым, вторым и третьим входами системы управления инверторами 12. Выходы системы управления инверторами 12 соединены с вторыми входами автономных инверторов напряжения 7, 8 и 9.The inputs of the three-phase voltage measuring transformer 10 are connected in parallel to the network, and the outputs of the three-phase voltage measuring transformer 10 are connected, respectively, to the fourth, fifth and sixth inputs of the reactive power calculation device 6 and to the inputs of the synchronization device 11. The outputs of the synchronization device 11 are connected to the first, second and the third inputs of the inverter control system 12. The outputs of the inverter control system 12 are connected to the second inputs of the autonomous voltage inverters 7, 8 and 9.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При индуктивном характере трехфазной нагрузки 1 из сети потребляется реактивная мощность. Для измерения реактивной мощности с выхода датчиков тока 13, 14, 15 на первый, второй, третий входы устройства вычисления реактивной мощности 6 поступают сигналы фазных токов, а с выхода трехфазного измерительного трансформатора напряжения 10 на четвертый, пятый, шестой входы устройства вычисления реактивной мощности 6 поступают сигналы фазных напряжений. В устройстве вычисления реактивной мощности 6 по величине этих сигналов формируется напряжение, пропорциональное реактивной мощности трехфазной нагрузки 1, которое поступает на четвертый, пятый и шестой входы системы управления инверторами 12.With the inductive nature of the three-phase load 1, reactive power is consumed from the network. To measure reactive power, the output of current sensors 13, 14, 15 receives phase current signals at the first, second, third inputs of the reactive power calculation device 6, and the fourth, fifth, sixth inputs of the reactive power calculation device 6 from the output of the three-phase voltage measuring transformer 10 phase voltage signals are received. In the device for calculating reactive power 6, the magnitude of these signals generates a voltage proportional to the reactive power of the three-phase load 1, which is supplied to the fourth, fifth and sixth inputs of the control system of inverters 12.

На входы устройства синхронизации 11 подается сигналы фазных напряжений, по величине которых в нем формируется «единичная» синусоида, которая поступает на первый, второй, третий входы системы управления инверторами 12. При этом фаза «единичной» синусоиды опережает на 90° сетевое напряжение и совпадает с фазой напряжения на конденсаторе блока компенсации 2.The inputs of the synchronization device 11 are fed with phase voltage signals, the magnitude of which forms a “single” sinusoid in it, which is fed to the first, second, third inputs of the control system of inverters 12. In this case, the phase of the “single” sinusoid is 90 ° ahead of the mains voltage and coincides with the voltage phase across the capacitor of compensation unit 2.

В системе управления инверторами 12 из сигналов, поступивших на ее первый- шестой входы, формируются управляющие сигналы. Система управления инверторами 12 формирует управляющий сигнал для автономных инверторов напряжения 7, 8, 9, с помощью которых обеспечивается приближение фазы φ потребляемого тока к питающему напряжению. Соответствующий управляющий сигнал с выхода системы управления инверторами 12 подается на вторые входы автономных инверторов напряжения 7, 8, 9. При формировании этого сигнала использована «единичная» синусоида, при умножении которой на сигнал, пропорциональный реактивной мощности трехфазной нагрузки 1, получается модулирующий сигнал для управления автономными инверторами напряжения 7, 8, 9.In the control system of inverters 12 of the signals received at its first to sixth inputs, control signals are generated. The control system of inverters 12 generates a control signal for autonomous voltage inverters 7, 8, 9, with the help of which the phase φ of the consumed current is approximated to the supply voltage. The corresponding control signal from the output of the inverter control system 12 is supplied to the second inputs of the autonomous voltage inverters 7, 8, 9. When generating this signal, a “single” sine wave is used, when multiplied by a signal proportional to the reactive power of the three-phase load 1, a modulating signal is obtained for control autonomous voltage inverters 7, 8, 9.

Постоянное напряжение с выхода выпрямителя 5, преобразованное им из переменного сетевого напряжения, подается на первые входы автономных инверторов напряжения 7, 8, 9.The constant voltage from the output of the rectifier 5, converted by it from an alternating mains voltage, is supplied to the first inputs of the autonomous voltage inverters 7, 8, 9.

В автономных инверторах напряжения 7, 8, 9 из сигналов, поступивших на их входы, формируются напряжения первичных и, соответственно, вторичных обмоток трехфазного вольтодобавочного трансформатора 3.In autonomous voltage inverters 7, 8, 9 from the signals received at their inputs, the voltages of the primary and, accordingly, secondary windings of the three-phase boost transformer 3 are formed.

Сетевое напряжение через ключ 4 подается на конденсаторы 17 блока компенсации 2. Кроме этого, в блок компенсации 2 поступает напряжение с вторичных обмоток трехфазного вольтодобавочного трансформатора 3. При этом поступившие напряжения формируют результирующее напряжение на обкладках конденсатора 17 блока компенсации 2. Напряжение на обкладках конденсатора 17 изменяется в зависимости от реактивной мощности трехфазной нагрузки 1, т.е становится регулируемым. При этом реактивная мощность фильтрокомпенсирующего устройства равна реактивной мощности трехфазной нагрузки 1 во всех режимах ее работы, включая номинальный. Если реактивная мощность трехфазной нагрузки Qн соответствует реактивной мощности Qист фильтрокомпенсирующего устройства, то происходит полная компенсация реактивной мощности трехфазной нагрузки и максимальное повышение коэффициента мощности.Mains voltage through the key 4 is supplied to the capacitors 17 of the compensation unit 2. In addition, the compensation unit 2 receives voltage from the secondary windings of the three-phase boost transformer 3. In this case, the incoming voltages form the resulting voltage on the capacitor plates 17 of the compensation unit 2. The voltage on the capacitor plates 17 varies depending on the reactive power of the three-phase load 1, i.e. becomes adjustable. In this case, the reactive power of the filter compensating device is equal to the reactive power of the three-phase load 1 in all modes of its operation, including the rated one. If the reactive power of the three-phase load Q n corresponds to the reactive power Q ist of the filter compensating device, then the full reactive power of the three-phase load and the maximum increase in power factor are compensated.

Мощность блока компенсации 2 становится регулируемой за счет изменения напряжения вторичных обмоток трехфазного вольтодобавочного трансформатора 3, что позволяет полностью компенсировать реактивную мощность нагрузки 1 во всех режимах ее работы.The power of the compensation unit 2 becomes adjustable by changing the voltage of the secondary windings of the three-phase boost transformer 3, which allows you to fully compensate for the reactive power of the load 1 in all modes of its operation.

В номинальном режиме мощность блока компенсации 2 Qист выбирается из условия работы трехфазной нагрузки 1 в этом режиме. Величина Qист равна реактивной мощности Qн, потребляемой трехфазной нагрузкой 1 в номинальном режиме, т.е. Qист=Qн. Реактивная мощность трехфазной нагрузки 1 Qн определяется реактивной мощностью основной частоты f=50 Гц, т.е. степенью приближения фазы потребляемого тока к питающему напряжению.In the nominal mode, the power of the compensation unit 2 Q ist is selected from the operating condition of the three-phase load 1 in this mode. The quantity Q ist equal to the reactive power Q n, consumed by the three-phase load 1 during rated operation, i.e. Q source = Q n The reactive power of a three-phase load 1 Q n is determined by the reactive power of the fundamental frequency f = 50 Hz, i.e. the degree of approximation of the phase of the consumed current to the supply voltage.

При постоянной величине емкости конденсатора С реактивная мощность одной фазы блока компенсации 2 устройства определяется как:With a constant value of the capacitance of the capacitor C, the reactive power of one phase of the compensation unit 2 of the device is defined as:

Figure 00000004
Figure 00000004

где ω=2πf - круговая частота переменного тока;where ω = 2πf is the circular frequency of the alternating current;

С - емкость конденсатора блока компенсации 2;C is the capacitance of the capacitor of the compensation unit 2;

UC - напряжение на обкладках конденсатора С.U C is the voltage across the capacitor plates C.

В номинальном режиме работы трехфазной нагрузки напряжение на обкладках конденсатора определяется линейным напряжением сети, т.е. UC=Uл.In the nominal operating mode of a three-phase load, the voltage across the capacitor plates is determined by the line voltage of the network, i.e. U C = U l

При постоянной величине сетевого напряжения емкость конденсатора 17 выбирается из расчета полной компенсации реактивной мощности при работе трехфазной нагрузки 1 в номинальном режиме. В этом случае емкостной ток конденсатора 17 блока компенсации 2 равен индуктивной составляющей тока трехфазной нагрузки 1. Ток конденсатора 17 протекает в противофазе с индуктивным током трехфазной нагрузки 1, что приводит к компенсации реактивной мощности трехфазной нагрузки 1 на основной частоте 50 Гц. Благодаря этому фаза сетевого тока φ приближается к форме сетевого напряжения, повышая значение коэффициента Cosφ и, соответственно, коэффициента мощности.With a constant value of the mains voltage, the capacitance of the capacitor 17 is selected from the calculation of the full compensation of reactive power during operation of the three-phase load 1 in the nominal mode. In this case, the capacitive current of the capacitor 17 of the compensation unit 2 is equal to the inductive component of the current of the three-phase load 1. The current of the capacitor 17 flows in antiphase with the inductive current of the three-phase load 1, which leads to compensation of the reactive power of the three-phase load 1 at the fundamental frequency of 50 Hz. Due to this, the phase of the mains current φ approaches the form of the mains voltage, increasing the value of the Cosφ coefficient and, accordingly, the power factor.

В отличных от номинального режима работы трехфазной нагрузки 1 полная компенсация ее реактивной мощности достигается путем изменения реактивной мощности блока компенсации 2 Qист в зависимости от реактивной мощности Qн трехфазной нагрузки 1. При этом выполняется то же условие: Qист=Qн. В соответствии с выражением (4), изменение реактивной мощности блока компенсации 2 Qucm можно осуществлять за счет регулирования напряжения UC на обкладках конденсатора 17.In different from the nominal operating mode of the three-phase load 1, full compensation of its reactive power is achieved by changing the reactive power of the compensation unit 2 Q ist depending on the reactive power Q n of the three - phase load 1. At the same time, the same condition is fulfilled: Q ist = Q n . In accordance with expression (4), the change in the reactive power of the compensation unit 2 Q ucm can be carried out by regulating the voltage U C on the plates of the capacitor 17.

В замкнутом контуре электрической цепи, включающей LC-цепь блока компенсации 2, вторичную обмотку трехфазного вольтодобавочного трансформатора 3 и напряжения сети Uл в соответствии со вторым законом Кирхгофа для напряжения на конденсаторе 17 блока компенсации 2 можно записать:In a closed circuit of the electric circuit, including the LC circuit of the compensation unit 2, the secondary winding of the three-phase boost transformer 3 and the mains voltage U l in accordance with the second Kirchhoff law for the voltage across the capacitor 17 of the compensation unit 2 can be written:

Figure 00000005
Figure 00000005

где UВДТ-2 - напряжение на вторичной обмотке трехфазного вольтодобавочного трансформатора 3.where U VDT-2 - voltage on the secondary winding of a three-phase boost transformer 3.

В этом случае, в соответствии с выражением (4), реактивная мощность блока компенсации 2 устройства определяется как:In this case, in accordance with expression (4), the reactive power of the compensation unit 2 of the device is defined as:

Figure 00000006
Figure 00000006

Из последнего соотношения следует, что изменение реактивной мощности Qucm блока компенсации 2 осуществляется за счет изменения напряжения на вторичных обмотках трехфазного вольтодобавочного трансформатора 3.From the last relation it follows that the change in the reactive power Q ucm of the compensation unit 2 is carried out by changing the voltage on the secondary windings of the three-phase boost transformer 3.

Величина напряжения UВДТ-2 вторичных обмоток трехфазного вольтодобавочного трансформатора 3 выбирается из условия компенсации реактивной мощности нагрузки на основной частоте и максимального приближения фазы потребляемого тока к сетевому напряжению, при котором фаза φ имеет наименьшее значение, соответственно, значение коэффициента Cosφ - наибольшее.The voltage value U VDT-2 of the secondary windings of the three-phase boost transformer 3 is selected from the condition of compensating the reactive power of the load at the fundamental frequency and maximally approximating the phase of the consumed current to the mains voltage at which the phase φ has the lowest value, respectively, the value of the coefficient Cosφ is the largest.

Для этого при увеличении реактивной мощности трехфазной нагрузки 1 свыше номинальной увеличивается напряжение СВДТ-2 (знак «+» в формуле 6). При снижении реактивной мощности трехфазной нагрузки 1 снижается мощность Qист за счет уменьшения напряжения UВДТ-2 (знак «-» в формуле 6).To do this, with an increase in the reactive power of the three-phase load 1 above the nominal, the voltage C VDT-2 increases (the “+” sign in formula 6). With a decrease in the reactive power of the three-phase load 1, the power Q ist decreases due to a decrease in the voltage U VDT-2 (the “-” sign in formula 6).

Таким образом, полная компенсация реактивной мощности нагрузки происходит при регулировании напряжения на обкладках конденсатора 17, благодаря которому обеспечивается повышение коэффициента мощности во всех режимах работы трехфазной нагрузки 1, включая номинальный.Thus, full compensation of the reactive power of the load occurs when the voltage on the plates of the capacitor 17 is regulated, due to which the power factor is increased in all modes of operation of the three-phase load 1, including the nominal one.

Кроме того, повышенное значение коэффициента Cosφ влияет также на электромагнитные процессы, протекающие в сети, а именно обеспечивает уменьшение реактивной составляющей тока сети, т.е. уменьшает нагруженность сети реактивным током. В свою очередь уменьшение реактивной составляющей тока сети приводит к снижению потерь напряжения от протекания этого тока, т.е. уменьшаются потери напряжения между источником электрической энергии и фильтрокомпенсирующим устройством. Благодаря этому уровень напряжения на входе фильтрокомпенсирующего устройства и, соответственно, на трехфазной нагрузке возрастает, что позволяет реализовать большую мощность на нагрузке при той же мощности источника электрической энергии.In addition, the increased value of the Cosφ coefficient also affects the electromagnetic processes taking place in the network, namely, it provides a decrease in the reactive component of the network current, i.e. reduces the load of the network with reactive current. In turn, a decrease in the reactive component of the network current leads to a decrease in voltage losses from the flow of this current, i.e. voltage losses between the source of electrical energy and the filter-compensating device are reduced. Due to this, the voltage level at the input of the filter compensating device and, accordingly, at a three-phase load increases, which allows to realize a large power on the load with the same power of the electric energy source.

Проверка работоспособности фильтрокомпенсирующего устройства (ФКУ) с достижением вышеуказанного технического результата осуществлялась методом математического моделирования.The performance check of the filter compensating device (PKU) with the achievement of the above technical result was carried out by mathematical modeling.

Моделирование работы ФКУ осуществлялась во всех режимах работы нагрузки, включая номинальный.Modeling of the PKU operation was carried out in all operating modes of the load, including the nominal one.

При моделировании за расчетную схему принята трехфазная нагрузка 1 с параметрами Rн=0,2 Ом; LН=2,5 мГн, подключенная к трехфазной сети с напряжением 445 В. В цепи блока компенсации 2 включены индуктивность 16 и конденсатор 17 с параметрами L=100 мГн, С=3,8 мкФ. Выпрямитель 5 обеспечивал напряжение 50 В на входе автономных инверторов напряжения 7, 8, 9.In the simulation, a three-phase load 1 with parameters R n = 0.2 Ohm was taken as the design scheme; L N = 2.5 mH connected to a three-phase network with a voltage of 445 V. The inductance 16 and the capacitor 17 with parameters L = 100 mH, C = 3.8 μF are included in the circuit of compensation unit 2. Rectifier 5 provided a voltage of 50 V at the input of autonomous voltage inverters 7, 8, 9.

Из диаграммы токов и напряжений на фиг 2 видно, что при отключенном ФКУ индуктивный ток iн нагрузки 1 отстает от сетевого напряжения Uсети на 75,7°.From the diagram of currents and voltages in FIG. 2 it can be seen that when the PKU is off, the inductive current i n of load 1 is 75.7 ° behind the mains voltage U of the network .

Включение ФКУ формирует ток iк блока компенсации 2, опережающий напряжение сети Uсети на 89,9°, т.е. имеет емкостной характер, что отражено на диаграмме токов и напряжений. В результате сложения токов iн и iк на входе ФКУ из сети потребляется ток i, совпадающий (φ=0) по фазе с напряжением Ссети. При φ=0 коэффициент мощности ФКУ равен единице, Км=Cosφ=1, т.е. включение ФКУ максимально увеличивает значение Км.Turning on the PCF generates a current i to the compensation unit 2, which is ahead of the network voltage U of the network by 89.9 °, i.e. has a capacitive character, which is reflected in the diagram of currents and voltages. As a result of the addition of the currents i n and i to the input of the PCF from the network, the current i is consumed, which coincides (φ = 0) in phase with the voltage C of the network . At φ = 0, the power factor of the PKU is unity, K m = Cosφ = 1, i.e. the inclusion of PKU maximizes the value of K m .

Отклонение формы тока i от синусоидальной формы связано с высокочастотными пульсациями в форме потребляемого тока, что снижает коэффициент мощности Км. С учетом этого расчетное значение коэффициента мощности составляет 0,997.The deviation of the current shape i from the sinusoidal shape is associated with high-frequency ripples in the form of the current consumption, which reduces the power factor K m With this in mind, the calculated value of the power factor is 0.997.

В результате моделирования работы ФКУ во всех режимах работы нагрузки были получены диаграммы, аналогичные диаграммам, приведенным на фиг.2.As a result of modeling the operation of the PKU in all operating modes of the load, diagrams similar to those shown in Fig. 2 were obtained.

В результате моделирования установлено, что совпадение сетевого тока и питающего напряжения происходит во всех режимах работы нагрузки, включая номинальный, что подтверждает возможность повышения коэффициента мощности во всех режимах работы нагрузки, включая номинальный.As a result of the simulation, it was found that the coincidence of the mains current and the supply voltage occurs in all load operation modes, including the nominal one, which confirms the possibility of increasing the power factor in all load operation modes, including the nominal one.

Claims (1)

Фильтрокомпенсирующее устройство, содержащее трехфазную нагрузку, соединенную «звездой», блок компенсации из трех LC-цепей с фиксированными параметрами, выключатель и два датчика тока, при этом блок компенсации через выключатель включен параллельно трехфазной сети, первые входы двух датчиков тока подключены к трехфазной сети, вторые их входы включены в две фазы трехфазной нагрузки, отличающееся тем, что в него введены трехфазный вольтодобавочный трансформатор, выпрямитель, устройство вычисления реактивной мощности, три автономных инвертора напряжения, трехфазный измерительный трансформатор напряжения, устройство синхронизации, систему управления инверторами и третий датчика тока, при этом каждая вторичная обмотка трехфазного вольтодобавочного трансформатора включена между конденсатором и индуктивностью смежной LC-цепи, входы трехфазного измерительного трансформатора напряжения подключены параллельно сети, а его выходы - к четвертому, пятому, шестому входам устройства вычисления реактивной мощности и к входам устройства синхронизации, вход выпрямителя подключен к трехфазной сети, каждая первичная обмотка трехфазного вольтодобавочного трансформатора подключена к соответствующему выходу автономных инверторов напряжения, первые входы которых соединены между собой и подключены к выходу выпрямителя, первый вход третьего датчика подключен к трехфазной сети, второй его вход включен в третью фазу трехфазной нагрузки, выход каждого датчика тока соединен, соответственно, с первым, вторым и третьим входами устройства вычисления реактивной мощности, первый, второй и третий выходы которого соединены, соответственно, с четвертым-шестым входами системы управления инверторами, выходы устройства синхронизации соединены с первым, вторым и третьим входами системы управления инверторами, выходы которой соединены с вторыми входами автономных инверторов напряжения. A filter compensating device containing a three-phase load connected by a “star”, a compensation unit of three LC circuits with fixed parameters, a switch and two current sensors, while the compensation unit through the switch is connected in parallel with the three-phase network, the first inputs of two current sensors are connected to the three-phase network, their second inputs are included in two phases of a three-phase load, characterized in that a three-phase booster transformer, a rectifier, a device for calculating reactive power, three autonomous devices are introduced into it a voltage rotor, a three-phase voltage measuring transformer, a synchronization device, an inverter control system and a third current sensor, with each secondary winding of a three-phase boost transformer connected between the capacitor and the inductance of an adjacent LC circuit, the inputs of the three-phase voltage transformer are connected in parallel with the network, and its outputs are to the fourth, fifth, sixth inputs of the device for calculating reactive power and to the inputs of the synchronization device, the input of the rectifier n to a three-phase network, each primary winding of a three-phase boost transformer is connected to the corresponding output of autonomous voltage inverters, the first inputs of which are interconnected and connected to the output of the rectifier, the first input of the third sensor is connected to a three-phase network, its second input is included in the third phase of the three-phase load, the output of each current sensor is connected, respectively, with the first, second and third inputs of the device for calculating reactive power, the first, second and third outputs of which are connected, ootvetstvenno, with the fourth-sixth inputs of the inverter control system outputs a synchronization device connected to the first, second and third inputs of the inverter control system, the outputs of which are connected to second inputs of the autonomous voltage inverters.
RU2011151120/07A 2011-12-14 2011-12-14 Filter-compensating device RU2479088C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011151120/07A RU2479088C1 (en) 2011-12-14 2011-12-14 Filter-compensating device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011151120/07A RU2479088C1 (en) 2011-12-14 2011-12-14 Filter-compensating device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2479088C1 true RU2479088C1 (en) 2013-04-10

Family

ID=49152422

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011151120/07A RU2479088C1 (en) 2011-12-14 2011-12-14 Filter-compensating device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2479088C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2595256C1 (en) * 2015-04-30 2016-08-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет" (ТИУ) Immersible filter compensating device
CN109066737A (en) * 2018-09-12 2018-12-21 西南交通大学 A kind of negative sequence compensation devices and methods therefor of traction-compensator transformer

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1264264A1 (en) * 1983-05-20 1986-10-15 Институт Электродинамики Ан Усср Device for controlling and symmetrizing voltages in three-phase four-wire networks
RU2007814C1 (en) * 1991-06-20 1994-02-15 Тутубалин Евгений Леонидович Device for regulation of reactive power
RU2046489C1 (en) * 1993-02-26 1995-10-20 Акционерное общество открытого типа "Уралэлектротяжмаш" Filtering and correcting device for three-phase power system
RU2187185C2 (en) * 2000-02-21 2002-08-10 Дальневосточный государственный университет путей сообщения Reactive-power correction device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1264264A1 (en) * 1983-05-20 1986-10-15 Институт Электродинамики Ан Усср Device for controlling and symmetrizing voltages in three-phase four-wire networks
RU2007814C1 (en) * 1991-06-20 1994-02-15 Тутубалин Евгений Леонидович Device for regulation of reactive power
RU2046489C1 (en) * 1993-02-26 1995-10-20 Акционерное общество открытого типа "Уралэлектротяжмаш" Filtering and correcting device for three-phase power system
RU2187185C2 (en) * 2000-02-21 2002-08-10 Дальневосточный государственный университет путей сообщения Reactive-power correction device

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Пер. с нем. под ред. ЛАБУНЦОВА В.А. Энергетическая электроника, Справочное пособие. - М.: Энергоатомиздат, 1987, с.326. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2595256C1 (en) * 2015-04-30 2016-08-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет" (ТИУ) Immersible filter compensating device
CN109066737A (en) * 2018-09-12 2018-12-21 西南交通大学 A kind of negative sequence compensation devices and methods therefor of traction-compensator transformer
CN109066737B (en) * 2018-09-12 2024-01-09 西南交通大学 Negative sequence compensation device and method for traction-compensation transformer

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2705090C2 (en) Double-bridge dc-to-dc power converter
US10230299B2 (en) PFC circuits with very low THD
CA2310391C (en) Inverter without harmonics
JP4735188B2 (en) Power converter
CN104485830A (en) Method for reducing capacitance value of modular multilevel converter
Banaei et al. Mitigation of voltage sag, swell and power factor correction using solid-state transformer based matrix converter in output stage
CN104617580A (en) Resonant type current limiting system and control method thereof
RU2479088C1 (en) Filter-compensating device
RU2467893C1 (en) Electric rolling stock reactive power compensator
RU2310263C2 (en) Reactive power correction device
Singh et al. A new configuration of two-level 48-pulse VSCs based STATCOM for voltage regulation
RU2383984C1 (en) Reactive power compensator
RU2548206C1 (en) Device for reactive power compensation of electric stock
RU2767319C1 (en) Source with recuperation of power of higher harmonics
RU2498475C2 (en) Method for control of power-factor correction unit in supply mains
Takahashi et al. Power decoupling method for isolated DC to single-phase AC converter using matrix converter
RU2595265C1 (en) Device for compensation of reactive power of electric stock
WO2016132471A1 (en) Power conversion device and initial charging method therefor
RU2677628C1 (en) Three-phase reactive power compensator
Zinoviev et al. Three-phase AC voltage regulator as part of an autonomous system
RU2668346C1 (en) Device for compensation of reactive power of electric stock
JP2005318755A (en) Inverter control system
JenoPaul et al. Power quality improvement for matrix converter using unified power quality conditioner
Ghadbane et al. Three-phase shunt active power filter for power improvement quality using sliding mode controller
CN111628510A (en) Automatic device and method for compensating reactive component losses in an alternating current network

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20161215