RU157189U1 - Статический компенсатор реактивной мощности с функцией бесперебойного питания - Google Patents

Abstract

Статический компенсатор реактивной мощности, каждая фаза которого содержит группу преобразовательных модулей, соединенных последовательно с токоограничивающим реактором, а каждый преобразовательный модуль содержит преобразователь постоянного напряжения в переменное, снабженный буферным конденсатором на стороне постоянного напряжения, при этом в каждом модуле параллельно буферному конденсатору через фильтр постоянного тока подключен накопитель энергии.

Description

Область техники

Полезная модель относится к электроэнергетике и может быть применена в статических компенсаторах реактивной мощности, выполненных на основе высоковольтных преобразователей постоянного напряжения в переменное, которые помимо компенсации реактивной мощности могут быть использованы для компенсации несимметрии фазных напряжений и несинусоидальности сетевого напряжения.

Уровень техники

Известен выбранный в качестве прототипа статический компенсатор реактивной мощности с дополнительной функцией бесперебойного питания, выполненный на основе преобразователей постоянного напряжения в переменное, в которых в качестве источника постоянного напряжения используется буферный конденсатор относительно небольшой емкости, а в качестве источника бесперебойного питания - накопитель энергии в виде аккумулятора или суперконденсатора, подключенный параллельно буферному конденсатору [RU 2419942].

Недостаток прототипа, который особенно проявляется в высоковольтных статических компенсаторах с высокоемким накопителем электроэнергии, состоит в том, что короткое замыкание на выводах заряженного накопителя большой емкости или повреждение одного из параллельно соединенных элементов накопителя сопровождается высвобождением значительной энергия, что с высокой вероятностью приводит к пожару, взрыву и разрушению оборудования.

Сущность полезной модели

Технический результат полезной модели - повышение взрыво- и пожаробезопасности статического компенсатора с функцией бесперебойного питания.

Предметом полезной модели является статический компенсатор реактивной мощности, каждая фаза которого содержит, по меньшей мере, одну группу преобразовательных модулей, соединенных последовательно с токоограничивающим реактором, а каждый преобразовательный модуль содержит преобразователь постоянного напряжения в переменное, снабженный буферным конденсатором на стороне постоянного напряжения, при этом в каждом модуле параллельно буферному конденсатору через фильтр постоянного тока подключен накопитель энергии в виде аккумулятора или суперконденсатора.

Отличие заявляемого компенсатора от прототипа состоит в том, что в нем преобразователь в каждой фазе выполнен в виде группы соединенных последовательно с токоограничивающим реактором преобразовательных модулей с буферными конденсаторами, а накопитель электроэнергии - в виде группы отдельных накопительных элементов, подключенных через фильтры постоянного тока параллельно буферным конденсаторам преобразовательных модулей.

Это позволяет получить указанный технический результат.

Осуществление полезной модели

На фиг. 1 показана структура заявляемого статического компенсатора, на фиг. 2 - схема одного из его преобразовательных модулей.

Статический компенсатор (фиг. 1) в каждой фазе содержит две группы 1 и 2 преобразовательных модулей 3, соединенных последовательно с токоограничивающими реакторами 4, и систему управления 5.

Каждый модуль 3 (фиг. 2) содержит преобразователь на транзисторных ключах 6 и 7 с обратными диодами, буферный конденсатор 8; фильтр постоянного тока 9; накопитель энергии 10 и блок 11 управления модулем.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение на зажимах каждого модуля 3 определяется состоянием ключей 6 и 7, которыми управляет блок 11. Когда ключ 6 включен, а ключ 7 выключен, напряжение на зажимах 12 модуля 3 равно напряжению на буферном конденсаторе 8 и включенном параллельно ему накопителе 10. Это состояние модуля называется включенным. В случае, когда ключ 6 выключен, а ключ 7 включен, напряжение на зажимах 12 модуля 3 равно нулю. Это состояние модуля называется выключенным.

Фазные напряжения и напряжения между полюсами (a, b, c) компенсатора определяются суммами напряжений, силовых модулей 3, последовательно включенных в фазах компенсатора.

Блоки 11 модулей 3 в свою очередь получают управляющие воздействия от системы 5, обеспечивающие осуществление с помощью модулей 3 широтной или амплитудной импульсной модуляции для формирования на полюсах (a, b, c) трехфазного напряжения в соответствии с требуемым режимом работы компенсатора.

Устройство подключается полюсами (a, b, c) к электросети параллельно потребителю. Формируя посредством импульсной модуляции вектор прямой последовательности напряжения в фазе с сетевым напряжением, и изменяя амплитуду выходного напряжения, устройство регулирует реактивную мощность, выдаваемую в сеть. При формировании вектора напряжения, отстающего или опережающего по фазе напряжение сети, устройство потребляет активную мощность или выдает ее в сеть соответственно. Потребление активной мощности сопровождается зарядом накопителей энергии 10. Формируя вектор обратной последовательности напряжения, находящийся в противофазе с обратной последовательности напряжения сети, устройство компенсирует несимметрию сетевого напряжения. Компенсация несинусоидальности напряжения сети происходит за счет генерации соответствующих высших гармоник напряжения на выводах преобразователя.

При отключении потребителя от сетевого питания устройство переходит в режим работы на выделенную нагрузку, в котором на зажимах компенсатора формируется трехфазное синусоидальное напряжение с номинальной амплитудой и частотой. При этом бесперебойное электроснабжение потребителя осуществляется за счет расхода энергии, запасенной на накопителях 10.

В случае короткого замыкания между выводами одного из накопителей 10 высвобожденная энергия (например, для емкостных накопителей эта энергия пропорциональна величине емкости накопителя и квадрату напряжения на нем) существенно меньше той, которая выделилась бы при замыкании выводов одного общего накопителя. Соответственно снижается риск возникновения взрыва или пожара.

Claims (1)

1. Статический компенсатор реактивной мощности, каждая фаза которого содержит группу преобразовательных модулей, соединенных последовательно с токоограничивающим реактором, а каждый преобразовательный модуль содержит преобразователь постоянного напряжения в переменное, снабженный буферным конденсатором на стороне постоянного напряжения, при этом в каждом модуле параллельно буферному конденсатору через фильтр постоянного тока подключен накопитель энергии.

   

Images