RU2811981C1 - Universal balancing device for four-wire electrical networks - Google Patents
Universal balancing device for four-wire electrical networks Download PDFInfo
- Publication number
- RU2811981C1 RU2811981C1 RU2023116737A RU2023116737A RU2811981C1 RU 2811981 C1 RU2811981 C1 RU 2811981C1 RU 2023116737 A RU2023116737 A RU 2023116737A RU 2023116737 A RU2023116737 A RU 2023116737A RU 2811981 C1 RU2811981 C1 RU 2811981C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- negative
- phase
- currents
- block
- electrical networks
- Prior art date
Links
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 13
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 5
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 5
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 2
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для компенсации токов обратной и нулевой последовательностей, обусловленных током основной частоты, а также дополнительных прямой, обратной и нулевой последовательностей, обусловленных высшими гармоническими составляющими токов в трехфазных электрических сетях при подключении к ним трехфазной несимметричной нагрузки потребителей, имеющих нелинейную вольт-амперную характеристику. The invention relates to electrical engineering and can be used to compensate for negative and zero sequence currents caused by the fundamental frequency current, as well as additional direct, negative and zero sequences caused by higher harmonic components of currents in three-phase electrical networks when connecting to them a three-phase asymmetrical load of consumers with nonlinear current-voltage characteristic.
Известно фильтросимметрирующее устройство для трехфазных сетей с нулевым проводом, содержащее трехфазный электромагнитный аппарат, обмотки которого соединены по схеме встречного зигзага, имеющего три фазных провода и один нейтральный. При этом фазный вывод предназначен для подключения к фазным проводам, а нейтральный к нулевому проводу. Фильтросимметрирующее устройство для трехфазных сетей с нулевым проводом снабжено тремя конденсаторными батареями, выводы каждой из которых подключены соответственно между фазными и нейтральными выводами электромагнитного аппарата (Пат. SU №1206881 A, H02J 3/26, 23.01.1986) [1].A filter-balancing device for three-phase networks with a neutral wire is known, containing a three-phase electromagnetic device, the windings of which are connected in a counter-zigzag pattern, having three phase wires and one neutral. In this case, the phase terminal is intended for connection to the phase wires, and the neutral one to the neutral wire. A filter balancing device for three-phase networks with a neutral wire is equipped with three capacitor banks, the terminals of each of which are connected respectively between the phase and neutral terminals of the electromagnetic device (Pat. SU No. 1206881 A,
Недостатком данного устройства является неизменность параметров его индуктивности, что не позволяет осуществлять регулирование мощности устройства при изменении мощности подключаемой нагрузки.The disadvantage of this device is that the parameters of its inductance are unchanged, which does not allow the power of the device to be regulated when the power of the connected load changes.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство для симметрирования токов и напряжений с саморегулируемой индуктивностью, содержащее подвесные сердечники магнитопровода, способные под действием электромагнитных сил, обусловленных изменением несимметричной нагрузки, изменять свое положение, автоматически регулируя свою мощность (Пат. RU №2796074 C1, H02J 3/26, 16.05.2023) [2].The closest technical solution, chosen as a prototype, is a device for balancing currents and voltages with self-regulating inductance, containing suspended magnetic cores capable of changing their position under the influence of electromagnetic forces caused by changes in the asymmetrical load, automatically adjusting their power (Pat. RU No. 2796074 C1,
Недостатком названного устройства является невозможность симметрирования дополнительных совокупностей высших гармонических составляющих (ВГС), образующих прямую, обратную и нулевую последовательности, а также отсутствие возможности компенсации нефункциональных потоков реактивной мощности.The disadvantage of this device is the impossibility of balancing additional sets of higher harmonic components (HHC), forming positive, negative and zero sequences, as well as the inability to compensate for non-functional reactive power flows.
Задачей изобретения является создание универсального балансирующего устройства для четырехпроводных электрических сетей.The objective of the invention is to create a universal balancing device for four-wire electrical networks.
Сущность изобретения заключается в следующем. Универсальное балансирующее устройство для четырехпроводных электрических сетей, содержащее электромагнитное устройство для симметрирования токов и напряжений с саморегулируемой индуктивностью, содержащее трехфазный электромагнитный аппарат со стальными сердечниками, размещенными в катушках, установленных на основании, обмотки названного аппарата соединены по схеме встречный зигзаг, имеющий три фазных вывода и один нейтральный, причем каждый фазный вывод предназначен для подключения к фазным проводам сети, а нейтральный - к нулевому проводу, кроме того, каждый сердечник установлен в соответствующей катушке с возможностью его осевого перемещения, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит фильтры тока обратной и прямой последовательностей, состоящие из трансформаторов тока и трансреакторов, к которым подключены узкополосные резонансные фильтры (УРФ), поглощающие совокупности обратной и прямой последовательностей, образованными эмиссией соответствующих высших гармонических составляющих, кроме того, батарея конденсаторов подключена к фазам электромагнитного устройства по схеме «треугольник». В совокупности это позволяет создать универсальное балансирующее устройство для четырехпроводных электрических сетей.The essence of the invention is as follows. A universal balancing device for four-wire electrical networks, containing an electromagnetic device for balancing currents and voltages with self-regulating inductance, containing a three-phase electromagnetic device with steel cores placed in coils installed on the base, the windings of the said device are connected in a counter zigzag pattern, having three phase terminals and one neutral, and each phase terminal is intended for connection to the phase wires of the network, and the neutral - to the neutral wire, in addition, each core is installed in a corresponding coil with the possibility of its axial movement, characterized in that it additionally contains negative and positive sequence current filters , consisting of current transformers and transreactors, to which narrow-band resonant filters (BRFs) are connected, absorbing sets of negative and positive sequences formed by the emission of the corresponding higher harmonic components, in addition, a bank of capacitors is connected to the phases of the electromagnetic device according to the “triangle” circuit. Taken together, this makes it possible to create a universal balancing device for four-wire electrical networks.
На фиг. представлено универсальное балансирующее устройство для четырехпроводных электрических сетей.In fig. a universal balancing device for four-wire electrical networks is presented.
Универсальное балансирующее устройство для четырехпроводных электрических сетей состоит из шести блоков: блок 1 - электромагнитное устройство (ЭМУ), блок 2 - батарея конденсаторов, блок 3 и 4 - фильтры обратной и прямой последовательностей, блок 5 и 6 - блоки УРФ, соответственно обратной и прямой последовательностей.The universal balancing device for four-wire electrical networks consists of six blocks: block 1 - electromagnetic device (EMD), block 2 - capacitor bank,
Блок 1 - устройство для симметрирования токов и напряжений с саморегулируемой индуктивностью, имеет три фазных вывода А, В и С и один нейтральный N для подключения к четырехпроводной сети и дополнительные контакты «а, б, в, г, д, е» для подключения фильтров тока обратной (блок 3) и прямой (блок 4) последовательностей.Block 1 - a device for balancing currents and voltages with self-regulating inductance, has three phase terminals A, B and C and one neutral N for connecting to a four-wire network and additional contacts “a, b, c, d, e, f” for connecting filters current of reverse (block 3) and direct (block 4) sequences.
Блок 2 является батареей конденсаторов C1, С2 и С3, которая подключена к фазным выводам ЭМУ А, В и С (блок 1) по схеме «треугольник» с целью уменьшения нефункциональных потоков реактивной мощности и соответствующих дополнительных потерь обусловленных этими потоками.
Блоки 3 и 4 представляют собой фильтры тока обратной (блок 3) и прямой (блок 4) последовательностей. Фильтр тока обратной последовательности (блок 3) имеет восемь выводов: шесть выводов «а', б', в', г', д', е'» для подключения ЭМУ (блок 1) и два вывода «Р', 0'» для подключения УРФ обратной последовательности (блок 5). Фильтр тока прямой последовательности (блок 4) имеет также восемь выводов: шесть выводов «а'', б'', в'', г'', д'', е''» для подключения ЭМУ (блок 1) и два вывода «Р'', 0''» для подключения УРФ прямой последовательности (блок 6). Фильтры состоят из трансформаторов тока TLA и трансреакторов TAV, а также переменных сопротивлений резисторов R1 и R2 подключенных к вторичным обмоткам TAV и TLA соответственно.
Блоки 5 и 6 представляют собой собранные параллельно узкополосные резонансные фильтры, каждый из которых настроен в резонанс именно своей составляющей из общего потока ВГС. Блок 5 образует совокупность УРФ для обратной последовательности (1(2), 1(5), 1(8), 1(j) - 1(38)) и подключен к фильтру тока обратной последовательности к выводам «Р', 0'» (блок 3). Блок 6 образует совокупность УРФ для прямой последовательности (1(4), 1(7), 1(10), 1(i) - 1(40)) и подключен к фильтру тока прямой последовательности к выводам «Р'', 0''» (блок 4).
Принцип работы универсального балансирующего устройства для четырехпроводных электрических сетей заключается в следующем. Устройство для симметрирования токов и напряжений с саморегулируемой индуктивностью (блок 1) минимизирует токи нулевой последовательности основной частоты и дополнительную нулевую последовательность, образованную ВГС, кратными трем. Фильтрация дополнительных прямой и обратной последовательностей, образованных соответствующими токами ВГС осуществляется фильтрами тока обратной (блок 3) и прямой (блок 4) последовательностей. Принцип работы, которых заключается в сравнивании напряжения от трансформатора тока TLA и от трансреактора TAV. Первичные обмотки трансформатора TLA (блок 3) включены на разность токов а трансреактора TAV на разность Первичный ток трансформатора тока TLA совпадает с вторичным током по фазе, следовательно, напряжение на R2 будет совпадать по фазе с первичным током. Фаза вторичного тока трансреактора TAV зависит от вторичной нагрузки Сопротивление резисторов R1 и R2 подобраны так, чтобы напряжение совпадало по фазе с током . При этом будет опережать ток на угол π/3. При подведении к фильтру токов прямой последовательности напряжение на выходе фильтра будет равно нулю, поскольку векторы напряжений и противоположны по направлению. Если же на вход фильтра подаются токи обратной последовательности, то векторы напряжений сместятся относительно друг друга на угол π/3 и на выходе фильтра появится значительное напряжение Если трансформатор тока TLA (блок 4) включить на разность токов и трансреактор TAV на разность токов то будет получен фильтр токов прямой последовательности, который будет направлять потоки прямой последовательности на УРФ (блок 6). В УРФ (блоки 5 и 6), состоящих из цепей индуктивно-емкостных элементов, каждая из которых настроена в резонанс с соответствующей гармоникой, происходить фильтрация дополнительных обратной (блок 5) и прямой (блок 6) последовательностей, образованных ВГС.The operating principle of a universal balancing device for four-wire electrical networks is as follows. A device for balancing currents and voltages with self-regulating inductance (block 1) minimizes the zero-sequence currents of the fundamental frequency and the additional zero-sequence formed by the VGS, multiples of three. Filtering of additional direct and reverse sequences formed by the corresponding VGS currents is carried out by filters of the reverse (block 3) and direct (block 4) sequence currents. The principle of operation is to compare the voltage from the TLA current transformer and from the TAV transreactor. The primary windings of the TLA transformer (block 3) are connected to the current difference and the TAV transreactor for the difference The primary current of the current transformer TLA is in phase with the secondary current, therefore the voltage across R 2 will be in phase with the primary current. The phase of the secondary current of the TAV transreactor depends on the secondary load. The resistance of resistors R 1 and R 2 is selected so that the voltage in phase with the current . Wherein will lead the current at an angle π/3. When positive sequence currents are applied to the filter, the voltage at the filter output will be equal to zero, since the voltage vectors And opposite in direction. If negative sequence currents are supplied to the filter input, then the voltage vectors will shift relative to each other by an angle π/3 and a significant voltage will appear at the filter output If the current transformer TLA (block 4) is switched on to the current difference and TAV transreactor for current difference then a positive sequence current filter will be obtained, which will direct positive sequence currents to the URF (block 6). In the URF (
Таким образом, предложено универсальное балансирующее устройство для четырехпроводных электрических сетей, которое позволяет снижать несимметрию токов и напряжений основной частоты и дополнительных совокупностей высших гармонических составляющих, образующих прямую, обратную и нулевую последовательности.Thus, a universal balancing device for four-wire electrical networks has been proposed, which allows reducing the asymmetry of currents and voltages of the fundamental frequency and additional sets of higher harmonic components that form direct, negative and zero sequences.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ, ПРИНЯТЫЕ ВО ВНИМАНИЕSOURCES OF INFORMATION TAKEN INTO ATTENTION
1. Патент SU №1206881 A, H02J 3/26, 23.01.1986.1. Patent SU No. 1206881 A,
2. Патент RU №2796074 C1, H02J 3/26, 16.05.2023 - прототип.2. Patent RU No. 2796074 C1,
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2811981C1 true RU2811981C1 (en) | 2024-01-22 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1206881A1 (en) * | 1983-09-23 | 1986-01-23 | Институт Электродинамики Ан Усср | Filtering-symmetrizing device for three-phase networks with zero phase wire |
US4891569A (en) * | 1982-08-20 | 1990-01-02 | Versatex Industries | Power factor controller |
RU2459337C1 (en) * | 2010-12-13 | 2012-08-20 | Валерий Дмитриевич Василенко | Three-phase filter balancing device |
RU2796074C9 (en) * | 2022-04-27 | 2023-07-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский государственный аграрный университет имени А.А. Ежевского" | Device for current and voltage symmetration with self-regulating inductance |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4891569A (en) * | 1982-08-20 | 1990-01-02 | Versatex Industries | Power factor controller |
SU1206881A1 (en) * | 1983-09-23 | 1986-01-23 | Институт Электродинамики Ан Усср | Filtering-symmetrizing device for three-phase networks with zero phase wire |
RU2459337C1 (en) * | 2010-12-13 | 2012-08-20 | Валерий Дмитриевич Василенко | Three-phase filter balancing device |
RU2796074C9 (en) * | 2022-04-27 | 2023-07-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский государственный аграрный университет имени А.А. Ежевского" | Device for current and voltage symmetration with self-regulating inductance |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2364016C1 (en) | System and method of limiting alternating inrush current | |
US20040239470A1 (en) | Harmonic filtering circuit with special transformer | |
CN105052025A (en) | Device and method for filtering electromagnetic interference | |
US6466466B1 (en) | Stable artificial neutral point in a three phase network of single phase rectifiers | |
US7535125B2 (en) | Single-phase filter for reducing harmonics | |
US2432343A (en) | Electromagnetic induction apparatus | |
RU2811981C1 (en) | Universal balancing device for four-wire electrical networks | |
US6982884B1 (en) | Autotransformers to parallel AC to DC converters | |
US11929683B2 (en) | Isolated multi-phase DC/DC converter with reduced quantity of blocking capacitors | |
RU2377710C1 (en) | Alternating voltage source with energy regeneration | |
US10312881B2 (en) | Filters for adjustable speed drives with low DC bus capacitance and methods of manufacture and use thereof | |
RU133987U1 (en) | FILTER HARMONIC OF POWER SUPPLY OF NONLINEAR LOADS | |
JP2013172466A (en) | Power conversion device and system interconnection system using the same | |
US7843299B2 (en) | Inductive devices and transformers utilizing the tru-scale reactance transformation system for improved power systems | |
RU2501142C2 (en) | Power three-phase harmonic filter for supply current of non-linear loads | |
RU218514U1 (en) | DEVICE FOR LIMITING THE CURRENT IN THE ZERO WORKING WIRE OF A THREE-PHASE FOUR-WIRE NETWORK | |
RU2335082C1 (en) | Electromagnetic harmonics compensator | |
WO2023199259A1 (en) | Emi filtering circuit for ev/hev battery chargers | |
RU2178228C2 (en) | Power supply system | |
RU2281543C1 (en) | Reactive power uniform distribution apparatus | |
DE102022100303A1 (en) | MAGNETIC INTEGRATION OF A THREE-PHASE RESONANCE CONVERTER AND AN AUXILIARY POWER SUPPLY | |
WO2023199262A1 (en) | Emi filtering circuit for ev/hev battery chargers | |
Kiran et al. | Non-Linear State-Space Modeling and Electromagnetic Analysis of Three-Phase High-Frequency Magnetic Links for Power Converter Applications | |
SU729750A1 (en) | Filtering-balancing device | |
UA124582C2 (en) | THREE-PHASE CURRENT HARMONIC FILTER |