WO2019013732A1 - Dynamic voltage compensatofr - Google Patents

Dynamic voltage compensatofr Download PDF

Info

Publication number
WO2019013732A1
WO2019013732A1 PCT/UA2018/000027 UA2018000027W WO2019013732A1 WO 2019013732 A1 WO2019013732 A1 WO 2019013732A1 UA 2018000027 W UA2018000027 W UA 2018000027W WO 2019013732 A1 WO2019013732 A1 WO 2019013732A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
voltage
controlled
windings
booster transformer
transformer
Prior art date
Application number
PCT/UA2018/000027
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Валерьевич ХАЧАТУРОВ
Original Assignee
Дмитрий Валерьевич ХАЧАТУРОВ
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 Дмитрий Валерьевич ХАЧАТУРОВ filed Critical Дмитрий Валерьевич ХАЧАТУРОВ
Publication of WO2019013732A1 publication Critical patent/WO2019013732A1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/70Regulating power factor; Regulating reactive current or power

Definitions

  • the invention relates to electrical engineering and can be implemented in the form of a device installed at the input of equipment that needs to neutralize the effect of subsidence and power supply voltage surges, by means of precise and smooth adjustment of alternating voltage.
  • DKIN dynamic voltage distortion compensators
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) The device supplies a compensated voltage generated by a converter fed from a charger in a DC circuit, which includes an absorbing compensator that forms an energy damper to regulate power flow, which serves to stabilize the compensation voltage, to connect to the terminals of the electric receiver through the VDT during the elimination short-term power failure.
  • the disadvantages of this technical solution include the inability to switch to the backup load power line, reduced response speed to network degradation, as well as accuracy of dips and voltage surges compensation within 10% of the nominal voltage, which may affect the operation of equipment sensitive to such quality indicators of supply voltage.
  • One of the embodiments of the invention provides for the presence of two transformers, one of which is connected to at least one inverter, is designed with the possibility of a voltage booster and is connected to the network between the voltage source and the load.
  • the aforementioned single-phase inverter is also connected to a common source of energy storage and transmission, and is connected to the second booster transformer,
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) designed to power the load from the specified sources of accumulation and transmission of energy.
  • the disadvantages of this technical solution include the presence of essentially two booster transformers, one of which is connected to the network between the power source and the load, and the second between the source of energy storage and the load, which can lead to an increase in electricity consumption, as well as an increase in the cost of the device.
  • the claimed invention is the creation of a voltage compensator, providing the supply voltage of the consumer’s electrical network within the limits of ⁇ 1% of the nominal UHOM voltage, in conditions of significant (up to 30% and more) deviations of the supply voltage from the nominal UHOM, as well as ensuring that the equipment can operate in the absence of power until the transition to the backup power line.
  • the technical result achieved from the implementation of the claimed invention is to simplify the design of the device, improve the quality of consumer power by eliminating significant subsidence and power supply surges lasting more than 2 ms, as well as reducing financial and technological losses that may occur due to low reliability power supply, by maintaining the voltage on the load for at least 1 second with no input voltage, which allows guaranteed o Transfer consumers to a backup power line. s
  • the booster transformer of the dynamic voltage compensator is designed to work in at least two operating modes "Voltage Compensation” and "Uninterrupted Power Supply UPS".
  • UPS Uninterrupted Power Supply UPS
  • at least one high voltage winding is connected to a controlled inverter, and the other winding or group of windings is connected in series to the network between the current source and the consumer, low voltage, with the possibility of providing booster booster.
  • the low-voltage windings of the booster transformer switched by means of at least one controlled switching device, to an electric circuit with the possibility of ensuring the operation of the transformer without connecting to the mains, while the inverter is connected to the accumulation and transmission link energy with the ability to power booster transformer.
  • Dynamic voltage compensator also configured to transition between operating modes and operating modes of booster transformer, through a control system that includes at least one control unit, functionally connected with it, controlled devices, configured to monitor network operating parameters and generate control signals depending on the operating mode.
  • Dynamic voltage compensator is designed to operate in at least two operating modes, in one of which the working circuit includes at least one controlled inverter functionally connected to the booster transformer, and adapted to
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) bypassing and switching to a mode that excludes from the working circuit, the specified controlled inverter and booster transformer.
  • Dynamic voltage compensator is made with the possibility of bypassing through controlled high-speed switching elements and automatic mechanical switch connected in parallel.
  • figure 1 structural diagram of the voltage compensator
  • Fig.2 is a functional block diagram of the control system of the voltage compensator.
  • FIG. 3 is a block diagram in the “Voltage Compensator” mode; 4 is a structural diagram in the mode “Uninterrupted Power UPS”; 5 is a structural diagram in the "Bypass”.
  • Dynamic voltage compensator is a software and hardware complex that provides neutralization of the effect of subsidence and power supply voltage surges on electrical equipment of consumers.
  • Dynamic voltage compensator (figure 1), contains booster transformer 1, one of the windings or groups
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) windings which is connected to the power supply between the current source 2 and the load 3, and the other winding or group of windings is connected to a controlled voltage source of the booster, represented in the form of at least one controlled inverter 4, configured to change the voltage on one or group of windings of booster transformer, as well as the recovery of electrical energy into the power supply network.
  • a controlled voltage source of the booster represented in the form of at least one controlled inverter 4 configured to change the voltage on one or group of windings of booster transformer, as well as the recovery of electrical energy into the power supply network.
  • the voltage compensator is designed to work in at least two operating modes.
  • the working circuit includes at least one controlled inverter 4, functionally connected to the booster transformer 1.
  • the said inverter is functionally connected to the controlled device 5 accumulation and transmission of energy, as well as a DC link, including at least one controlled active rectifier 6 and controlled charging device 7.
  • the specified working circuit is configured to bypass, by means of , a high-speed switching device 8, and a mechanical circuit breaker 9, connected in parallel, and switching to a mode that excludes the specified inverter and booster transformer, bypass mode from the working circuit.
  • the controlled switching devices 10, 11 serve to switch between the operation modes of the booster transformer.
  • booster transformer when using a single-line circuit, can be made three-winding.
  • the booster transformer is configured to operate at least
  • At least one high-voltage winding of 12 volts of the auxiliary transformer is connected to the controlled inverter and connected to the zero point 13 by means of a controlled switching device 10, and another winding or group of windings 14 is low-voltage and connected in series to the network the current source and the consumer, low voltage through a controlled switching device 11, with the ability to provide boosters.
  • the UPS mode, a low-voltage winding or a group of windings of a booster transformer, switched by means of at least one controlled switching device 11 are connected to an electrical circuit, such as a star, with the possibility of ensuring the operation of the VDT without connection to the mains, with Thereby, the high-voltage winding is closed to the zero point 13 by means of a controlled switching device 10, and the inverter is connected to the power storage and transmission link with the power supply I booster transformer, until the transition to the backup power line.
  • the “Bypass” mode the minimum power consumption with continuous control of the input voltage can be ensured by comparing with a predetermined value, as well as the complete disconnection of elements of the control system and controlled devices from the network, while maintaining consumer nutrition.
  • the Bypass mode in case the mains voltage
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) is within the range of user-defined values, the load is supplied bypassing the booster transformer.
  • the criterion for the transition from the “Bypass” mode to the “KN” mode is the voltage output outside the specified value, or the user sets the “KN” mode.
  • the voltage compensator is configured to transition between operating modes and modes of operation of the booster transformer, by means of a control system (FIG. 2), which includes at least one control unit 15, functionally connected with it, controlled devices, configured with the ability to control network operating parameters and generation of control signals depending on the operating mode.
  • the said control unit 15 performs a general control over the operating modes of the voltage compensator, controls the input voltages, output voltages and currents, generates task signals and organizes the exchange of information with controlled devices through a system of controllers.
  • the system of controllers includes: the controller 16 of the controlled inverter, the controller 17 of the controlled active rectifier, the controller 18 of the controlled charger, the controllers 19, 20 of the controlled energy storage and transmission device, the controller 21 of the controlled switching devices.
  • intermediate controllers associated with the control unit may be used.
  • the main operating modes of the proposed technical solution are: the mode "Voltage Compensation” and "Bypass”.
  • the working circuit includes a volto additional transformer 1, a controlled inverter 4, a DC link connected with it with an energy storage and transfer device 5, the switching device 11, is open for passing the supply voltage (bold dashed line ) to load.
  • the control unit 15 by means of the control unit 15, the input voltage is continuously monitored and compared with a predetermined value, as well as the generation and transmission of control signals to the controlled devices by means of appropriate controllers.
  • the inverter dynamically generates voltages that are transmitted to the winding or a group of low-voltage windings of the booster transformer 1 (thin dashed lines) connected to the network between the power supply 2 and the load 3.
  • the missing voltage is either removed, and then returned as a recovery.
  • an active rectifier 6 connected to the controlled controller 18, the charger 7, maintains the DC link voltage at a predetermined level, by supplying power from the network or returning excess energy accumulated by the DC link to the network, which ensures normal operation of the managed
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) inverter, in particular, and products in general.
  • the specified voltage on the load side is formed with an error less than 1% of the nominal value of the UHOM network voltage.
  • booster transformer goes into UPS mode (figure 4), by re-switching the windings of booster transformer, namely, the circuit of the high voltage winding 12 to the zero point 13 controlled switch device 10 , and disconnecting the external supply voltage, by turning off the switching device 11.
  • the power storage and transmission device 5 controlled by the controllers 19, 20 is switched on This can be done, for example, in the form of a block of capacitors, which provides power to load 3 at the level of nominal voltage for a time sufficient to transfer consumers to a backup power line.
  • the re-switching of the mentioned switching devices 10, 11 and the corresponding windings of the booster transformer for operation in the CL mode is carried out.
  • the transition is made by simultaneously sending signals to the control unit 15, controlled by the controller 21, the high-speed switching device 8 and applying the command to turn on the automatic mechanical switch 9.
  • the controlled switching device 8 is turned on first, after which the automatic mechanical switch 9 is activated.
  • the implementation of the proposed technical solution contributes to the achievement of this technical result, providing an improvement in the quality of the power supply at the load by eliminating significant drawdowns and power supply surges lasting more than 2 ms, and also realizing the possibility of switching to a backup power line, ensuring uninterrupted operation of electrical equipment using at the same time, one booster transformer, made with the ability to work, both from the network and from the source of accumulation and transmission energy, by re-switching the corresponding windings of VDT.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)

Abstract

The claimed invention relates to electrical engineering and can be implemented in the form of a device that can mounted at the input of equipment requiring neutralization of the effect of voltage slumps and surges of a supply network by means of precise and smooth regulation of AC voltage. The essence of the invention consists in that a booster transformer of a dynamic voltage compensator is designed to be capable of operating in at least two operating modes. In one of said operating modes, at least one high-voltage winding is connected to a controllable inverter and the other winding or group of windings is series-connected to a network between the current source and a consumer. In addition, in the second of the possible operating modes, low-voltage windings of the booster transformer can be reswitched by means of at least one controllable switching device to an electrical circuit so as to be capable of providing operation of the booster transformer without connecting to a supply network, wherein the inverter is connected to an energy accumulation and transmission unit so as to be capable of supplying the booster transformer.

Description

Название изобретения: Динамический компенсатор напряжения Область техники:  Invention Name: Dynamic Voltage Compensator Technical Field:
Заявляемое изобретение относится к электротехнике и может быть реализовано в виде устройства, устанавливаемого на входе оборудования нуждающегося в нейтрализации влияния просадок и скачков напряжения питающей сети, посредством точной и плавной регулировки переменного напряжения. The invention relates to electrical engineering and can be implemented in the form of a device installed at the input of equipment that needs to neutralize the effect of subsidence and power supply voltage surges, by means of precise and smooth adjustment of alternating voltage.
Предшествующий уровень техники:  Prior art:
В связи с повышением требований к качеству электроэнергии в современных автоматизированных системах управления производственными и технологическими процессами и их повсеместным применением возникла необходимость использования динамических компенсаторов искажений напряжения (ДКИН). Известные ДКИН представляют собой устройства, содержащие выпрямитель и инвертор с пофазным управлением на базе полностью управляемых источников напряжения, который включен в питающую сеть потребителя и через вольтодобавочный трансформатор (ВДТ) создает добавку напряжения ΔΖ7 на вторичной обмотке, компенсирующую провалы напряжения. In connection with the increasing requirements for the quality of electric power in modern automated control systems for industrial and technological processes and their widespread use, it became necessary to use dynamic voltage distortion compensators (DKIN). Known DKINs are devices containing a rectifier and an inverter with phase control based on fully controlled voltage sources, which are connected to the consumer’s supply network and through a voltage boost transformer (VDT) creates voltage addition ΔΖ7 on the secondary winding, compensating for voltage dips.
Из патента на изобретение RU2393611 от 27.06.2010, МПК H02J 9/06, патентообладателем которого является Липецкий государственный технический университет (ЛГТУ) известно устройство динамического восстановлений провалов напряжения, которое с целью обеспечения защиты электроприемника от провалов напряжения при кратковременных перерывах электроснабжения From patent for invention RU2393611 dated 06/27/2010, IPC H02J 9/06, the patentee of which is Lipetsk State Technical University (LSTU), a device is known for dynamic restoration of voltage dips, which in order to protect the receiver from voltage dips during short interruptions of power supply
1  one
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) устройством подводится компенсированное напряжение, формируемое преобразователем, питаемым от зарядного устройства в контуре постоянного тока, в который включен поглощающий компенсатор, образующий энергетический демпфер для регулирования потоков мощности, служащего для стабилизации компенсационного напряжения, для подведения в режиме провала к зажимам электроприемника через ВДТ на время ликвидации кратковременного нарушения электроснабжения. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) The device supplies a compensated voltage generated by a converter fed from a charger in a DC circuit, which includes an absorbing compensator that forms an energy damper to regulate power flow, which serves to stabilize the compensation voltage, to connect to the terminals of the electric receiver through the VDT during the elimination short-term power failure.
К недостаткам указанного технического решения можно отнести отсутствие возможности перехода на резервную линию питания нагрузки сниженная скорость реакции на ухудшение качества сети, а также точность компенсации провалов и бросков напряжения в приделах 10% процентов от номинального напряжения, что может повлиять на работу оборудования, чувствительного к таким показателям качества напряжения питающей сети. The disadvantages of this technical solution include the inability to switch to the backup load power line, reduced response speed to network degradation, as well as accuracy of dips and voltage surges compensation within 10% of the nominal voltage, which may affect the operation of equipment sensitive to such quality indicators of supply voltage.
Так же из патента JY° US5905367A от 18.05.1999; МПК H02J3/12, патентообладателем которого является Сименс Вестингхаус (США) известно устройство, содержащее систему управления, вольтодобавочный трансформатор, одна из обмоток или групп обмоток, которого подключена к сети электропитания, а другая обмотка или группа обмоток, подключена к источнику напряжения вольтодобавки. Also from the patent JY ° US5905367A from 18.05.1999; IPC H02J3 / 12, the patentee of which is Siemens Westinghouse (USA), knows the device containing the control system, booster transformer, one of the windings or groups of windings, which is connected to the power supply network, and the other winding or group of windings, is connected to the voltage source of the voltage booster.
Один из вариантов осуществления изобретения предусматривает наличие двух трансформаторов при этом один из них связан, по меньшей мере, с одним инвертором, выполнен с возможностью вольтодобавки и включен в сеть между источником напряжения и нагрузкой. При этом, упомянутый однофазный инвертор также подключен к общему источнику накопления и передачи энергии, и соединен со вторым вольтодобавочным трансформатором, One of the embodiments of the invention provides for the presence of two transformers, one of which is connected to at least one inverter, is designed with the possibility of a voltage booster and is connected to the network between the voltage source and the load. At the same time, the aforementioned single-phase inverter is also connected to a common source of energy storage and transmission, and is connected to the second booster transformer,
2 2
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) выполненным с возможностью питания нагрузки от указанного источники накопления и передачи энергии. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) designed to power the load from the specified sources of accumulation and transmission of energy.
К недостаткам указанного технического решения можно отнести наличие по сути, двух вольтодобавочных трансформаторов один из которых включен в сеть между источником питания и нагрузкой, а второй между источником накопления энергии и нагрузкой, что может повлечь за собой увеличение потребления электроэнергии, а также увеличение стоимости устройства. The disadvantages of this technical solution include the presence of essentially two booster transformers, one of which is connected to the network between the power source and the load, and the second between the source of energy storage and the load, which can lead to an increase in electricity consumption, as well as an increase in the cost of the device.
Принимаем указанное техническое решение за ближайший аналог. Техническая задача:  We accept the specified technical solution for the closest analogue. Technical task:
Технической задачей, на решение которой направлено, заявляемое изобретение, является создание компенсатора напряжений, обеспечивающего, напряжение питающей электрической сети потребителя в приделах ±1% от номинального напряжения UHOM, в условиях значительных (до 30% и более) отклонений напряжения питания от номинального UHOM, а также обеспечение возможности работы оборудования при отсутствии питания до момента перехода на линию резервного питания. The technical problem to be solved, the claimed invention is the creation of a voltage compensator, providing the supply voltage of the consumer’s electrical network within the limits of ± 1% of the nominal UHOM voltage, in conditions of significant (up to 30% and more) deviations of the supply voltage from the nominal UHOM, as well as ensuring that the equipment can operate in the absence of power until the transition to the backup power line.
Технический результат:  Technical result:
Технический результат, достигнутый от реализации заявляемого изобретения заключается в упрощении конструкции устройства, улучшении качества электропитания потребителя за счет исключения существенных для него просадок и скачков питающего напряжения длительностью более 2 мс, а также сокращении финансовых и технологических потерь, которые могут возникнуть из-за невысокой надежности энергообеспечения, за счет поддержания напряжения на нагрузке в течении не менее 1 секунды при отсутствии входного напряжения, что позволяет гарантированно перевести потребителей на резервную линию питания. з The technical result achieved from the implementation of the claimed invention is to simplify the design of the device, improve the quality of consumer power by eliminating significant subsidence and power supply surges lasting more than 2 ms, as well as reducing financial and technological losses that may occur due to low reliability power supply, by maintaining the voltage on the load for at least 1 second with no input voltage, which allows guaranteed o Transfer consumers to a backup power line. s
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что вольтодобавочный трансформатор динамического компенсатора напряжений, выполнен с возможностью работы, по меньшей мере, в двух рабочих режимах «Компенсации напряжений» и «Бесперебойного питания UPS». В одном из которых, по меньшей мере, одна обмотка высокого напряжения, подключена к управляемому инвертору, а другая обмотка или группа обмоток включена последовательно в сеть между источником тока и потребителем, низкого напряжения, с возможностью обеспечения вольтодобавки. При этом во втором из возможных режимов работы, низковольтные обмотки вольтодобавочного трансформатора, перекоммутируемые посредством, по меньшей мере, одного управляемого коммутационного устройства, в электрическую схему с возможностью обеспечения работы трансформатора без подключения к питающей сети, при этом инвертор, соединен с звеном накопления и передачи энергии с возможностью питания вольтодобавочного трансформатора. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) The essence of the claimed invention lies in the fact that the booster transformer of the dynamic voltage compensator is designed to work in at least two operating modes "Voltage Compensation" and "Uninterrupted Power Supply UPS". In one of which, at least one high voltage winding is connected to a controlled inverter, and the other winding or group of windings is connected in series to the network between the current source and the consumer, low voltage, with the possibility of providing booster booster. In the second of the possible modes of operation, the low-voltage windings of the booster transformer, switched by means of at least one controlled switching device, to an electric circuit with the possibility of ensuring the operation of the transformer without connecting to the mains, while the inverter is connected to the accumulation and transmission link energy with the ability to power booster transformer.
Динамический компенсатор напряжения, также выполнен с возможностью перехода между рабочими режимами и режимами работы вольтодобавочного трансформатора, посредством системы управления, которая включает, по меньшей мере, один блок управления, функционально связанными с ним, управляемыми устройствами, сконфигурированный с возможностью контроля рабочих параметров сети и формирования управляющих сигналов в зависимости от рабочего режима. Dynamic voltage compensator, also configured to transition between operating modes and operating modes of booster transformer, through a control system that includes at least one control unit, functionally connected with it, controlled devices, configured to monitor network operating parameters and generate control signals depending on the operating mode.
Динамический компенсатор напряжения выполнен с возможностью работы, по меньшей мере, в двух рабочих режимах, в одном из которых рабочий контур включает, по меньшей мере, один управляемый инвертор функционально связанный с вольтодобавочным трансформатором, и выполнен с возможностью  Dynamic voltage compensator is designed to operate in at least two operating modes, in one of which the working circuit includes at least one controlled inverter functionally connected to the booster transformer, and adapted to
4  four
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) байпасирования и перехода в режим, исключающий из рабочего контура, указанный управляемый инвертор и вольтодобавочный трансформатор. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) bypassing and switching to a mode that excludes from the working circuit, the specified controlled inverter and booster transformer.
Динамический компенсатор напряжения выполнен с возможностью байпасирования посредством, управляемых быстродействующих коммутационных элементов и автоматического механического выключателя, включенных параллельно.  Dynamic voltage compensator is made with the possibility of bypassing through controlled high-speed switching elements and automatic mechanical switch connected in parallel.
Краткое описание чертежей:  Brief Description of the Drawings:
Сущность заявляемого изобретения поясняется, но не ограничивается следующими изображениями: The essence of the invention is illustrated, but not limited to the following images:
фиг.1 - структурная схема компенсатора напряжений; figure 1 - structural diagram of the voltage compensator;
фиг.2-функциональная блок-схема системы управления компенсатора напряжений. Fig.2 is a functional block diagram of the control system of the voltage compensator.
фиг.З - структурная схема в режиме «Компенсатора напряжений»; фиг.4 - структурная схема в режиме «Бесперебойного питания UPS»; фиг.5 - структурная схема в режиме «Байпас». FIG. 3 is a block diagram in the “Voltage Compensator” mode; 4 is a structural diagram in the mode "Uninterrupted Power UPS"; 5 is a structural diagram in the "Bypass".
Описание осуществления изобретения: Description of carrying out the invention:
Заявляемое техническое решение предусматривает различные варианты и альтернативные формы реализации. Конкретный вариант осуществления показан посредством схем на чертежах и в описании изобретения. Описанное техническое решение не ограничивается конкретной раскрытой формой и может охватывать все возможные варианты исполнения, эквиваленты и альтернативы, в рамках существенных признаков раскрытых в формуле изобретения. The claimed technical solution provides for various options and alternative forms of implementation. A specific embodiment is shown by diagrams in the drawings and in the description of the invention. The described technical solution is not limited to the specific disclosed form and may cover all possible variants of execution, equivalents and alternatives, within the framework of the essential features disclosed in the claims.
Динамический компенсатор напряжения, является программно- аппаратным комплексом, обеспечивающим нейтрализацию влияния просадок и скачков напряжения питающей сети на электрооборудование потребителей. Dynamic voltage compensator, is a software and hardware complex that provides neutralization of the effect of subsidence and power supply voltage surges on electrical equipment of consumers.
Динамический компенсатор напряжения (фиг.1), содержит вольтодобавочный трансформатор 1 , одна из обмоток или групп Dynamic voltage compensator (figure 1), contains booster transformer 1, one of the windings or groups
5  five
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) обмоток, которого подключена в сеть электропитания между источником тока 2 и нагрузкой 3, а другая обмотка или группа обмоток, подключена к управляемому источнику напряжения вольтодобавки, представленному в виде, по меньшей мере, одного управляемого инвертора 4, выполненного с возможностью изменения напряжения на одной или группе обмоток вольтодобавочного трансформатора, а также рекуперации электрической энергии в сеть электропитания. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) windings, which is connected to the power supply between the current source 2 and the load 3, and the other winding or group of windings is connected to a controlled voltage source of the booster, represented in the form of at least one controlled inverter 4, configured to change the voltage on one or group of windings of booster transformer, as well as the recovery of electrical energy into the power supply network.
Компенсатор напряжения выполнен с возможностью работы, по меньшей мере, в двух рабочих режимах. В одном из рабочих режимов, таком как, режим «Компенсации напряжений» (КН), рабочий контур включает, по меньшей мере, один управляемый инвертор 4, функционально связанный с вольтодобавочным трансформатором 1. При этом, упомянутый инвертор, функционально связан с управляемым устройством 5 накопления и передачи энергии, а также звеном постоянного тока, включающим, по меньшей мере, один, управляемый активный выпрямитель 6 и управляемое зарядное устройство 7. Указанный рабочий контур, выполнен с возможностью байпасирования, посредством управляемых, быстродействующего коммутационного устройства 8, и механического автоматического выключателя 9, включенных параллельно, и перехода в режим, исключающий из рабочего контура указанный инвертор и вольтодобавочный трансформатор, режим «Байпас». На ряду с этим, управляемые коммутирующие устройства 10, 11 служат для переключения между режимами работы вольтодобавочного трансформатора. The voltage compensator is designed to work in at least two operating modes. In one of the operating modes, such as the “Voltage Compensation” (KN) mode, the working circuit includes at least one controlled inverter 4, functionally connected to the booster transformer 1. In this case, the said inverter is functionally connected to the controlled device 5 accumulation and transmission of energy, as well as a DC link, including at least one controlled active rectifier 6 and controlled charging device 7. The specified working circuit is configured to bypass, by means of , a high-speed switching device 8, and a mechanical circuit breaker 9, connected in parallel, and switching to a mode that excludes the specified inverter and booster transformer, bypass mode from the working circuit. Along with this, the controlled switching devices 10, 11 serve to switch between the operation modes of the booster transformer.
Как вариант реализации изобретения, при использовании однолинейной схемы, вольтодобавочный трансформатор может быть выполнен трехобмоточным. Указанный вольтодобавочный трансформатор выполнен с возможностью работы, по меньшей мере, As an embodiment of the invention, when using a single-line circuit, booster transformer can be made three-winding. The booster transformer is configured to operate at least
6  6
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) - в двух рабочих режимах, таких ка «Компенсатор напряжений» (КН) и «Бесперебойного питания» (UPS). Указанные режимы работы ВДТ, могут быть реализованы при работе динамического компенсатора напряжений в режиме «Компенсации напряжений» SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) - in two operating modes, such ka "Voltage Compensator" (KN) and "Uninterrupted Power Supply" (UPS). These modes of operation VDT, can be implemented when the dynamic voltage compensator in the mode "Voltage Compensation"
В режиме КН, по меньшей мере, одна обмотка высокого напряжения 12 вольто добавочного трансформатора, подключена к управляемому инвертору и соединена выходом с нулевой точкой 13 посредством управляемого коммутирующего устройства 10, а другая обмотка или группа обмоток 14, выполнена низковольтной и включена последовательно в сеть между источником тока и потребителем, низкого напряжения через управляемое коммутационное устройство 11, с возможностью обеспечения вольтодобавки. In the KN mode, at least one high-voltage winding of 12 volts of the auxiliary transformer is connected to the controlled inverter and connected to the zero point 13 by means of a controlled switching device 10, and another winding or group of windings 14 is low-voltage and connected in series to the network the current source and the consumer, low voltage through a controlled switching device 11, with the ability to provide boosters.
Во втором из возможных режимов работы, режиме UPS, низковольтная обмотка или группа обмоток вольтодобавочного трансформатора, перекоммутируемые посредством, по меньшей мере, одного управляемого коммутационного устройства 11 соединены в электрическую схему, например звезду, с возможностью обеспечения работы ВДТ без подключения к питающей сети, при этом высоковольтная обмотка замкнута на нулевую точку 13 посредством управляемого коммутационного устройства 10, а инвертор соединен с звеном накопления и передачи энергии с возможностью питания вольтодобавочного трансформатора, до момента перехода на резервную линию питания. In the second possible mode of operation, the UPS mode, a low-voltage winding or a group of windings of a booster transformer, switched by means of at least one controlled switching device 11 are connected to an electrical circuit, such as a star, with the possibility of ensuring the operation of the VDT without connection to the mains, with Thereby, the high-voltage winding is closed to the zero point 13 by means of a controlled switching device 10, and the inverter is connected to the power storage and transmission link with the power supply I booster transformer, until the transition to the backup power line.
Во втором из возможных режимов работы динамического компенсатора напряжения, режиме «Байпас», может обеспечиваться, как минимальное энергопотребление с непрерывным контролем входного напряжения, посредством сравнения с заданным значением, так и полное отключение элементов системы управления и управляемых устройств от сети сохраняя, при этом, питание потребителя. В режиме «Байпас» в случае, если напряжение сети In the second of the possible modes of operation of the dynamic voltage compensator, the “Bypass” mode, the minimum power consumption with continuous control of the input voltage can be ensured by comparing with a predetermined value, as well as the complete disconnection of elements of the control system and controlled devices from the network, while maintaining consumer nutrition. In the Bypass mode in case the mains voltage
7  7
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) находится в пределах заданных пользователем значений, то питание нагрузки осуществляется, минуя вольтодобавочный трансформатор. Критерием перехода из режима "Байпас" в режим "КН" является выход напряжения за пределы заданного значения, либо задание режима "КН" пользователем вручную. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) is within the range of user-defined values, the load is supplied bypassing the booster transformer. The criterion for the transition from the “Bypass” mode to the “KN” mode is the voltage output outside the specified value, or the user sets the “KN” mode.
При этом, компенсатор напряжения, выполнен с возможностью перехода между рабочими режимами и режимами работы вольтодобавочного трансформатора, посредством системы управления (фиг.2), которая включает, по меньшей мере, один блок управления 15, функционально связанными с ним, управляемыми устройствами, сконфигурированный с возможностью контроля рабочих параметров сети и формирования управляющих сигналов в зависимости от рабочего режима. Упомянутый блок управления 15 осуществляет общее управление режимами работы компенсатора напряжений, контролирует входные напряжения, выходные напряжения и токи, формирует сигналы задания и организует обмен информацией с управляемыми устройствами, посредством системы контролеров. At the same time, the voltage compensator is configured to transition between operating modes and modes of operation of the booster transformer, by means of a control system (FIG. 2), which includes at least one control unit 15, functionally connected with it, controlled devices, configured with the ability to control network operating parameters and generation of control signals depending on the operating mode. The said control unit 15 performs a general control over the operating modes of the voltage compensator, controls the input voltages, output voltages and currents, generates task signals and organizes the exchange of information with controlled devices through a system of controllers.
Система контролеров включает: контролер 16 управляемого инвертора, контролер 17 управляемого активного выпрямителя, контролер 18 управляемого зарядного устройства, контролеры 19, 20 управляемого устройства накопления и передачи энергии, контролер 21 управляемых коммутационных устройств. The system of controllers includes: the controller 16 of the controlled inverter, the controller 17 of the controlled active rectifier, the controller 18 of the controlled charger, the controllers 19, 20 of the controlled energy storage and transmission device, the controller 21 of the controlled switching devices.
Для согласования работы контролеров отдельных управляемых устройств, выполняющих одинаковые функции, могут применяться промежуточные контролеры (на схеме не показаны), связанные с блоком управления. To coordinate the work of controllers of individual controlled devices that perform the same functions, intermediate controllers (not shown) associated with the control unit may be used.
8 eight
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Промышленная применимость: SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) Industrial Applicability:
Описывая заявляемое техническое решение, следует указать на особенности работы его управляемых устройств и связей между ними в основных рабочих режимах. Describing the claimed technical solution, it is necessary to indicate the features of the operation of its controlled devices and the connections between them in the main operating modes.
Основными рабочими режимами заявляемого технического решения являются: режим «Компенсации напряжений» и «Байпас».  The main operating modes of the proposed technical solution are: the mode "Voltage Compensation" and "Bypass".
В режиме «Компенсации напряжений» (фиг.З) рабочая цепь включает вольто добавочный трансформатор 1, управляемый инвертор 4, связанные с ним звено постоянного тока с устройством накопления и передачи энергии 5, коммутирующее устройство 11, открыто для прохождения питающего напряжения (жирная пунктирная линия) к нагрузке. При этом, посредством, блока управления 15, осуществляется непрерывный контроль входного напряжения и его сравнение с заданным значением, а так же формирование и передача управляющих сигналов, управляемым устройствам, посредством соответствующих контролеров. In the "Voltage Compensation" mode (Fig. 3), the working circuit includes a volto additional transformer 1, a controlled inverter 4, a DC link connected with it with an energy storage and transfer device 5, the switching device 11, is open for passing the supply voltage (bold dashed line ) to load. At the same time, by means of the control unit 15, the input voltage is continuously monitored and compared with a predetermined value, as well as the generation and transmission of control signals to the controlled devices by means of appropriate controllers.
В случае отклонения напряжения от заданного значения, управляемый посредством контролера 16 инвертор, динамически формирует напряжения, которые передаются на обмотку или группу низковольтных обмоток вольтодобавочного трансформатора 1 (тонкие пунктирные линии), включенную в сеть между источником питания 2 и нагрузкой 3. Таким образом, в питающую сеть добавляется, недостающее напряжение либо изымается излишнее с последующим возвращением в виде рекуперации. При этом управляемый, контролером 17, активный выпрямитель 6, связанный с управляемым контролером 18, зарядным устройством 7, поддерживает напряжение звена постоянного тока на заданном уровне, за счет питания энергией от сети или возвращения излишков энергии, накапливаемых звеном постоянного тока в сеть, чем обеспечивает нормальное функционирование управляемого In the case of voltage deviation from the setpoint, controlled by the controller 16, the inverter dynamically generates voltages that are transmitted to the winding or a group of low-voltage windings of the booster transformer 1 (thin dashed lines) connected to the network between the power supply 2 and the load 3. Thus, in the supply mains is added, the missing voltage is either removed, and then returned as a recovery. When this is controlled, by the controller 17, an active rectifier 6 connected to the controlled controller 18, the charger 7, maintains the DC link voltage at a predetermined level, by supplying power from the network or returning excess energy accumulated by the DC link to the network, which ensures normal operation of the managed
9  9
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) инвертора, в частности, и изделия в целом. В этом режиме формируется заданное напряжение на стороне нагрузки с погрешностью, не более 1 % от номинального значения напряжения сети UHOM. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) inverter, in particular, and products in general. In this mode, the specified voltage on the load side is formed with an error less than 1% of the nominal value of the UHOM network voltage.
В случае существенных провалов питающего напряжения более 30% от номинального, либо его полного отсутствия, вольтодобавочный трансформатор переходит в режим UPS (фиг.4), посредством перекоммутации обмоток вольтодобавочного трансформатора, а именно, замыкания высоковольтной обмотки 12 на нулевую точку 13 управляемым коммутирующим устройством 10, и отключения внешнего питающего напряжения, путем выключения коммутационного устройства 11. При этом в работу включается управляемое контролерами 19, 20 устройство накопления и передачи энергии 5, которое может быть выполнено, например, в виде блока конденсаторов, обеспечивающее питание нагрузки 3 на уровне номинального напряжения в течении времени, достаточного для перехода потребителей на резервную линию питания. После перехода на резервную линию питания, осуществляется перекоммутация упомянутых коммутирующих устройств 10, 11 и соответствующих обмоток вольтодобавочного трансформатора для работы в режиме КН. In the case of significant failures of the supply voltage of more than 30% of the nominal, or its complete absence, booster transformer goes into UPS mode (figure 4), by re-switching the windings of booster transformer, namely, the circuit of the high voltage winding 12 to the zero point 13 controlled switch device 10 , and disconnecting the external supply voltage, by turning off the switching device 11. At the same time, the power storage and transmission device 5 controlled by the controllers 19, 20 is switched on This can be done, for example, in the form of a block of capacitors, which provides power to load 3 at the level of nominal voltage for a time sufficient to transfer consumers to a backup power line. After switching to the backup power line, the re-switching of the mentioned switching devices 10, 11 and the corresponding windings of the booster transformer for operation in the CL mode is carried out.
Также одной из особенностей заявляемого технического решения является реализация плановых и аварийных переходов в режим «Байпас» (фиг.5). Also one of the features of the proposed technical solution is the implementation of planned and emergency transitions to the "Bypass" mode (figure 5).
Переход производится одновременной подачей сигналов блока управления 15 на, управляемые контролером 21, быстродействующее коммутационное устройство 8 и подачей команды включения автоматического механического выключателя 9. Управляемое коммутационное устройство 8, включается первыми, после чего срабатывает автоматический механический выключатель 9. После ю The transition is made by simultaneously sending signals to the control unit 15, controlled by the controller 21, the high-speed switching device 8 and applying the command to turn on the automatic mechanical switch 9. The controlled switching device 8 is turned on first, after which the automatic mechanical switch 9 is activated.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) отсчета выдержки времени, управление коммутационным устройством 8 отключается, и в работе остается только автоматический механический выключатель. В результате включения перехода в режим «Байпас», рабочая цепь исключаются из схемы электропитания потребителя, и ток протекает к нагрузке (жирная пунктирная линия), минуя вольтодобавочный трансформатор, при этом инвертор формирует на ВДТ напряжение (тонкая пунктирная линия), обеспечивающее его безударное включение в сеть при выключении режима «Байпас» с переходом в режим «КН». SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) timing, switching device control 8 is turned off, and only the automatic mechanical switch remains in operation. As a result of switching on the “Bypass” mode, the working circuit is excluded from the consumer's power supply circuit, and the current flows to the load (thick dashed line), bypassing the booster transformer, and the inverter forms a voltage (thin dashed line) on the VDT, which ensures its unstressed switching on to the network when turning off the Bypass mode with switching to the KN mode.
Реализация заявляемого технического решения, способствует достижению указанного технического результата, обеспечивая улучшение качества электропитания на нагрузке за счет исключения существенных для нее просадок и скачков питающего напряжения длительностью более 2 мс, а также реализуя возможность перехода на резервную линию питания, с обеспечением бесперебойной работы электрооборудования, используя при этом, один вольтодобавочный трансформатор, выполненный с возможность работы, как от сети, так и от источника накопления и передачи энергии, посредством перекоммутации соответствующих обмоток ВДТ. The implementation of the proposed technical solution contributes to the achievement of this technical result, providing an improvement in the quality of the power supply at the load by eliminating significant drawdowns and power supply surges lasting more than 2 ms, and also realizing the possibility of switching to a backup power line, ensuring uninterrupted operation of electrical equipment using at the same time, one booster transformer, made with the ability to work, both from the network and from the source of accumulation and transmission energy, by re-switching the corresponding windings of VDT.
11 eleven
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)  SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)

Claims

Формула изобретения Динамический компенсатор напряжения Claims of the invention Dynamic voltage compensator
1. Динамический компенсатор напряжения, включающий систему управления, вольтодобавочный трансформатор, одна из обмоток или групп обмоток, которого подключена к сети электропитания, а другая обмотка или группа обмоток, подключена к источнику напряжения вольтодобавки отличающийся тем, что вольтодобавочный трансформатор выполнен с возможностью работы, по меньшей мере, в двух рабочих режимах, в одном из которых, по меньшей мере, одна обмотка высокого напряжения, подключена к управляемому инвертору, а другая обмотка или группа обмоток, выполнена низковольтной и включена последовательно в сеть между источником тока и потребителем, низкого напряжения, с возможностью обеспечения вольтодобавки, при этом во втором из возможных режимов работы, низковольтная обмотка или группа обмоток вольтодобавочного трансформатора, перекоммутируемые посредством, по меньшей мере, одного управляемого коммутационного устройства соединены в электрическую схему, с возможностью обеспечения работы трансформатора без подключения к питающей сети, при этом инвертор соединен с звеном накопления и передачи энергии с возможностью питания вольтодобавочного трансформатора.  1. Dynamic voltage compensator, including control system, booster transformer, one of the windings or groups of windings, which is connected to the power supply network, and the other winding or group of windings, is connected to the voltage addition source of the booster, which is designed to work, according to at least in two operating modes, in one of which at least one high voltage winding is connected to a controlled inverter, and another winding or group of windings performed It is low-voltage and is connected in series to the network between the current source and the consumer, low voltage, with the possibility of providing voltage boosters, while in the second of the possible modes of operation, a low-voltage winding or group of windings of the booster transformer is re-connected by means of at least one controlled switching device into the electric circuit, with the possibility of transformer operation without connection to the mains, while the inverter is connected to the accumulation link and energy reduction with the ability to power booster transformer.
2. Динамический компенсатор напряжения по п.1 отличается тем, что выполнен с возможностью работы, по меньшей мере, в двух рабочих режимах, в одном из которых рабочий контур включает, по меньшей мере, один управляемый инвертор функционально связанный с вольтодобавочным трансформатором, и выполнен с возможностью байпасирования и перехода в режим, исключающий из рабочего контура, указанный управляемый инвертор и вольтодобавочный трансформатор.  2. Dynamic voltage compensator according to claim 1 differs in that it is designed to work in at least two operating modes, in one of which the working circuit includes at least one controlled inverter functionally connected to the booster transformer, and is made with the possibility of bypassing and switching to a mode that excludes from the working circuit, the specified controlled inverter and booster transformer.
3. Динамический компенсатор напряжения по п.1 отличается тем, что выполнен с возможностью байпасирования посредством, управляемого  3. Dynamic voltage compensator according to claim 1 differs in that it is made with the possibility of bypassing through controlled
12  12
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) коммутационного устройства и автоматического механического выключателя, включенных параллельно. SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) switching device and automatic mechanical switch connected in parallel.
4. Динамический компенсатор напряжения по п.1 отличающийся тем, что, выполнен с возможностью перехода между рабочими режимами и режимами работы трансформатора, посредством системы управления, которая включает, по меньшей мере, один блок управления, функционально связанными с ним, управляемыми устройствами, сконфигурированный с возможностью контроля рабочих параметров сети и формирования управляющих сигналов в зависимости от рабочего режима.  4. Dynamic voltage compensator according to claim 1, characterized in that it is adapted to transition between operating modes and operating modes of the transformer, by means of a control system that includes at least one control unit functionally connected to it, controlled devices, configured with the ability to control the network operating parameters and the formation of control signals depending on the operating mode.
13 13
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)  SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)
PCT/UA2018/000027 2017-07-12 2018-03-26 Dynamic voltage compensatofr WO2019013732A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA201707390 2017-07-12
UA201707390 2017-07-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019013732A1 true WO2019013732A1 (en) 2019-01-17

Family

ID=65002234

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/UA2018/000027 WO2019013732A1 (en) 2017-07-12 2018-03-26 Dynamic voltage compensatofr

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2019013732A1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5329222A (en) * 1992-11-30 1994-07-12 Westinghouse Electric Corporation Apparatus and method for dynamic voltage restoration of utility distribution networks
US5610501A (en) * 1995-02-01 1997-03-11 Westinghouse Electric Corporation Dynamic power and voltage regulator for an ac transmission line
US5905367A (en) * 1998-05-21 1999-05-18 Siemens Westinghouse Power Corporation Power inverter apparatus using a transformer with its primary winding connected the source end and a secondary winding connected to the load end of an AC power line to insert series compensation
RU2393611C1 (en) * 2009-05-04 2010-06-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Липецкий государственный технический университет (ЛГТУ) Device of dynamic recovery of voltage dips

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5329222A (en) * 1992-11-30 1994-07-12 Westinghouse Electric Corporation Apparatus and method for dynamic voltage restoration of utility distribution networks
US5610501A (en) * 1995-02-01 1997-03-11 Westinghouse Electric Corporation Dynamic power and voltage regulator for an ac transmission line
US5905367A (en) * 1998-05-21 1999-05-18 Siemens Westinghouse Power Corporation Power inverter apparatus using a transformer with its primary winding connected the source end and a secondary winding connected to the load end of an AC power line to insert series compensation
RU2393611C1 (en) * 2009-05-04 2010-06-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Липецкий государственный технический университет (ЛГТУ) Device of dynamic recovery of voltage dips

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7129599B2 (en) Dual feed power supply systems with enhanced power quality
KR101249884B1 (en) Uninterruptible power supply system and parallel operating method
EP2820751B1 (en) Ups having a delta converter utilized as input power regulator in a double conversion system
JP2013048546A (en) Power conversion system and method
CN210183018U (en) Grid-connected power supply system and grid-connected device of data center
US9692310B2 (en) Power converter
US20140240880A1 (en) Coordinated control method for power distribution system with dc bus electrification scheme and apparatus thereof
RU2656372C1 (en) Dynamic voltage compensator
CN112005460A (en) Power supply equipment
EP3539196A1 (en) 3-wire multiphase ups with bypass
Kalke et al. Modified droop and master-slave control for load sharing in multiple standalone AC microgrids
JP2000228826A (en) Power supply device according to quality
Singh et al. Various custom power devices for power quality improvement: a review
KR20100118242A (en) Serial type compensating rectifier and uninterruptible power supply having that
CN112585834A (en) Method for controlling an electrical load of an electrical power supply network
Zmieva Modeling of an industrial enterprise power supply system using direct current
RU2562062C1 (en) Shunt reactor controlled by magnetic biasing
KR101318960B1 (en) Uninterruptible power supply and method controlling thereof
WO2019013732A1 (en) Dynamic voltage compensatofr
US20220302707A1 (en) Voltage control inverter, power source apparatus, and control method
RU151864U1 (en) POWER SUPPLY SYSTEM FOR OWN NEEDS OF A POWER PLANT
WO2022180603A1 (en) Controllable grid interface for microgrids
KR100756006B1 (en) A apparatus of automatic ac voltage regulator by using serial transformer
UA119802C2 (en) DYNAMIC VOLTAGE COMPENSATOR
JP2015149868A (en) Voltage sag/power failure compensation device

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18832534

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18832534

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1