Фильтры высших гармоник (ФКУ). Фильтрокомпенсирующие устройства. pms200. Фильтрокомпенсирующие устройства (ФКУ) Установка фку

Изобретение относится к области электротехники. В устройстве обеспечивается подстройка реактивной мощности путем переключения двух или более ветвей, каждая из которых снабжена выключателем для подключения к питающей сети и содержит выполняющие функции фильтрации и компенсации конденсаторные батареи, резисторы, реакторы. Устройство также содержит один или несколько активных элементов. Конденсаторные батареи устройства присоединены к «земле» через общий активный элемент посредством соответствующего количества средневольтных выключателей либо через отдельные активные элементы и реализуют только функцию компенсации. Функции фильтрации выполняются только активным элементом; с этой целью система уравнения активного элемента в дополнение к обычному набору функциональных блоков снабжена тремя, реализованными программно, специфическими функциональными блоками: блоком D демпфирования, блоком В баланса, блоком S селективного подавления гармоник, вырабатывающими задающие напряжения, сумма которых образует основную переменную управления конвертором. Технический результат - применение однотипных взаимозаменяемых конденсаторных батарей, отсутствие рассеивающих энергию резисторов, отсутствие настроенных резонансных контуров. 1 з.п. ф-лы, 13 ил.

Рисунки к патенту РФ 2521428

Заявляемое техническое решение относится к электротехнике, преимущественно к высоковольтным передачам энергии постоянным током (HVDC - High Voltage DC Transmission) (или вставкам постоянного тока) с регулируемой передаваемой мощностью и предназначено для компенсации реактивной мощности и улучшения гармонического состава напряжения и тока питающей сети.

В передачах постоянного тока электроэнергетики на настоящее время основным техническим средством являются ведомые сетью преобразователи тока - конверторы (line commutated convertor, LCC) с тиристорными вентилями. Ведомый сетью конвертор потребляет из сети переменного тока (alternate current - АС) реактивную мощность и вливает в нее высшие гармоники тока. Потребляемая реактивная мощность при регулировании передаваемой мощности изменяется.

Для компенсации реактивной мощности и улучшения гармонического состава напряжения и тока питающей сети применяют фильтро-компенсирующее устройство (ФКУ), подключенное к стороне переменного напряжения составленное из двух или более трехфазных ветвей, каждая из которых снабжена выключателем для подключения к питающей сети

До последнего времени для фильтрации в преобразовательных установках использовались цепи, составленные из пассивных элементов электрических цепей: индуктивностей L, емкостей С и резисторов R. Применение пассивных фильтров в сетях переменного тока энергетики сцеплено с фундаментальным противоречием. В хорошем электроэнергетическом фильтре потери мощности должны быть нулевыми или, по крайней мере - малыми. С другой стороны - фильтры из реактивных элементов имеют большое время установления переходных колебаний, так что при повторяющихся возмущениях такие фильтры могут не устанавливаться вовсе. Оставаясь в классе пассивных цепей устранить это противоречие нельзя. Можно лишь выбирать приемлемое компромиссное решение, демпфируя реактивные LC-цепи резисторами R так, чтобы потери мощности были не слишком велики, и время установления получалось приемлемым.

Вторая проблема построения ФКУ вызвана совмещением функции фильтрации с функцией подстройки реактивной мощности. Для подстройки реактивной мощности совокупность конденсаторов разделяется на отдельные конденсаторные батареи, подключаемые к сети АС (переменного тока) по отдельности. При понижении передаваемой мощности батареи отключаются от сети, а при повышении - подключаются вновь. Число отдельно коммутируемых батарей Nq определяется допустимым небалансом реактивной мощности и переходным отклонением напряжения при коммутации.

Это подстроечное q-разбиение определяет только первую размерность разбиения. Вторая размерность - это разбиение на фильтрующие ветви. Спектр тока LCC содержит ряд канонических гармоник: 11, 13, 23, 25, 35, 37, 47, 49

Должны также учитываться неканонические гармоники 3, 5, 7. Таким образом, конденсаторы должны быть распределены по резонансным ветвям (Н-разбиение). Совмещение разбиений по гармоникам и разбиений по подстройке реактивной мощности приводит к весьма сложным ФКУ, с большим числом ветвей.

Опыт создания приемлемых компромиссных ФКУ с пассивными элементами обобщен в рекомендациях CIGRE (WG 14.30, № 139, April 1999 - ). Представление о современной практике дает также построение ФКУ на передаче Ballia - Bhiwadi (R-K. Chauhan, M. Kuhnand etc. - ). Получающаяся в совокупности система ФКУ чрезвычайно сложна, и это типично.

Таким образом, недостатки пассивных фильтров проявляются в двух ситуациях:

Когда требование качественной фильтрации совмещается с необходимостью подстраивать реактивную мощность,

Когда требуемая для системы реактивная мощность меньше, чем получающаяся по условиям фильтрации.

Обе эти ситуации приобретают в настоящее время нарастающее значение. Первая из них - в связи с повышающимися требованиями к гибкости передач. Вторая ситуация связана с нарастающим применением последовательно-компенсированных линий передач и конденсаторно-коммутируемых вентильных преобразователей (ССС-схемы). В связи с этим предполагается нарастающее применение гибридных фильтров, с помощью которых задачи фильтрации решаются эффективней. Усовершенствование силовых транзисторов (увеличение единичной мощности, снижение динамических и статических потерь), а также усовершенствование сигнальных процессоров (рост быстродействия, увеличение разрядности) являются дополнительными факторами в пользу нарастания применения активных фильтров.

Создание транзисторов с изолированным затвором (Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT) открыло путь для осуществления мощных широтно-модулированных (pulse-width modulation, PWM) конверторов напряжения (Voltage Sourced Converter, VSC), которые уже стали основным средством в регулируемых электроприводах и системах бесперебойного питания. Быстрый прогресс IGBT открыл возможность для применения преобразователей этого типа в электроэнергетике, где они конкурируют с традиционными системами LCC и открывают новые возможности построения гибких систем регулирования мощности в системах АС (переменного тока) (Flexible Alternate Current Power Transmission, FACTS). Решающее значение для расширения применений систем VSC в электроэнергетике имеет изобретение Р. Марквардтом модульной многоуровневой схемы (Modular Multilevel Converter, MMC) (Markwardt R., 2002 - ). Модульные многоуровневые схемы позволяют поднять класс напряжений и мощностей преобразователей напряжения и одновременно улучшить динамические возможности и снизить потери мощности

В энергетических фильтрах активный элемент подключается к системе через конденсаторную батарею и шунтируется реактором или более сложной пассивной цепью, образуя таким образом гибридный фильтр. Звено постоянного напряжения активного элемента содержит емкостной накопитель энергии, но не подключается к источнику или потребителю энергии.

Идея применения PWM-конвертора в качестве активного элемента электроэнергетического фильтра была высказана одним из первых L. Guigi (Guigi, 1976 - ).

Известна схема гибридного фильтра (см. фиг.1) для сетей переменного тока (Sadek, Pereira, 2002 - ). В ней активный элемент подключается как вспомогательное устройство к двухчастотному демпфированному фильтру 12, 24 (фильтрация канонических гармоник: 11, 13, 23, 25) для улучшения его характеристик. Выход фильтра зашунтирован дополнительной LC-цепью, настроенной на основную гармонику; эта цепь в фильтрации не участвует, но снижает загрузку активного элемента в стационарных режимах.

В апреле 2003 года рабочая группа WG 14.28 CIGRE издала документ 223 по активной фильтрации в HVDC . Основная часть рекомендаций 223 посвящена фильтрации в цепях DC. В качестве применения в сети АС приводится применение схемы Sadek-Pereira. Эта схема была опробована на преобразовательной подстанции Tjele (Eitra) в Дании в качестве демонстрационного проекта в 1998 году

Известно также фильтро-компенсирующее устройство (см. фиг.2), примененное в проекте Нептун (Neptune Regional Transmission System, 2007) (, являющееся развитием технического решения .

Недостатком технических решений и является применение вспомогательных резонансных цепей и демпфирующих резисторов, вводимых в схему активного фильтра и подключаемых параллельно входу активного элемента - модульного многоуровневого PWM-конвертора (PWM-MMC). Это существенно усложняет и удорожает ФКУ в целом, вызывая к тому же дополнительные потери энергии. Недостатком является также установка нескольких активных фильтров в параллельные ветви, т.к. при подстройке реактивной мощности (при понижении передаваемой мощности конденсаторные батареи отключаются от сети, а при повышении - подключаются вновь) возможно отключение ветви, содержащей активный фильтр, что снижает экономическую эффективность его использования.

Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, заключается в том, чтобы обеспечить:

Применение однотипных взаимозаменяемых конденсаторных батарей (однородное ФКУ);

Отсутствие рассеивающих энергию резисторов;

Отсутствие настроенных резонансных контуров.

При решении поставленной задачи достигаемый технический результат заключается в:

Упрощении схемы ФКУ (однородное ФКУ), радикальное снижение числа ветвей ФКУ для условий регулирования реактивной мощности переключениями батарей. Следствием этого должно быть уменьшение занимаемых ФКУ площадей и повышение в этом отношении конкурентоспособности системы LCC с системой альтернативного технического решения (HVDS-lights) - преобразователей напряжения с транзисторами (Voltage Sourced Converter, VSC);

Снижении потерь мощности ФКУ за счет демпфирования виртуальными резисторами вместо демпфирования резисторами реальными (функция выполняется системой управления активным элементом без привлечения каких-либо аппаратных средств);

Упрощении настроек ФКУ при вводе в эксплуатацию и перестроек при изменении параметров сети АС. В предлагаемом однородном ФКУ все настройки и перестройки осуществляются исключительно корректированием программы управления активным элементом,

что в итоге способно существенно уменьшить капитальные и эксплуатационные затраты при повышении надежности и удобства обслуживания.

Основная суть настоящего технического решения заключается в применении трехкомпонентного алгоритма управления активным элементом (DBS-алгоритм: D - демпфирование; В - баланс, S - селективное подавление гармоник), который позволяет полностью осуществить потенциальные возможности активной фильтрации. На базе DBS-алгоритма возможно:

Осуществление демпфирования переходных колебаний без применения резисторов;

Полное поглощение высших гармоник без использования настроенных резонансных цепей.

Модульные многоуровневые конверторы (ММС) в настоящее время осуществляются уже как высоконадежные устройства, и требование обеспечения работы без активного элемента стало не актуальным.

В соответствии с предложенным техническим решением указанная выше задача решается тем, что в известном фильтро-компенсирующем устройстве комплектной преобразовательной установки передачи энергии постоянным током на основе ведомого сетью вентильного (тиристорного) конвертора тока (line commutated converter, LCC) с регулируемой передаваемой мощностью, подстраивающем реактивную мощность путем переключения двух или более ветвей, каждая из которых снабжена выключателем для подключения к питающей сети и содержит выполняющие функции фильтрации и компенсации конденсаторные батареи, резисторы, реакторы; фильтро-компенсирующее устройство содержит также один или несколько активных элементов (конвертор напряжения с высокочастотной широтной модуляцией, датчики токов и напряжений), согласно заявляемому техническому решению:

где: Nq - число конденсаторных батарей,

Блоком В - баланса (bal),

vz=vdemp+vbal+vsel, причем:

vdemp(t)=Rae·iae(t),

и состоит из нескольких программных модулей (субблоков):

Пропорционально-интегрального регулятора (PI-регулятор) мощности, действующего в функции накопленной конденсаторами энергии, эффективно приводящего энергию Ed к заданной величине Ez:

.,

где; - задание энергии; - накопленная конденсаторами энергия, p - оператор Лапласа, Kd, td - усиление и постоянная времени PI-регулятора, Pbal - задание мощности;

Модуля вычисления (по определенной регулятором мощности баланса) комплексной амплитуды составляющей напряжения баланса Vbal,norm, нормальной к вектору сетевого напряжения:

,

vbal(t)=Vbal,norm·j·e j

где e j - вращающийся орт сетевого напряжения;

Блок S образуется с помощью обратной связи по сетевому току is с участием в образовании этой связи напряжения сети vs и состоит из нескольких программных модулей (субблоков):

Модуля селективного выделения комплексных амплитуд , высших гармоник, использующего выражение:

где k - номер гармоники, - комплексная амплитуда k-й гармоники тока сети is, e j·k· - вращающийся орт k-й гармоники тока сети;

,

где: p - оператор Лапласа, - постоянная времени интегратора;

Модуля формирования задания k-ой гармонической напряжения конвертора по полученному значению комплексной амплитуды напряжения :

и последующего суммирования:

,

11, 13; -23, 25; -35, 37 ,

5, -7; -17, 19; .

Указанная задача решается также тем, что в известном фильтро-компенсирующем устройстве в цепь конденсаторных батарей введен токоограничивающий реактор, реактанс которого определяется условием ограничения амплитуды переходного тока при переключениях конденсаторных батарей.

Для пояснений представлены следующие иллюстрации.

На фиг.1 представлена схема гибридного фильтра для сетей переменного тока (Sadek, Pereira, 2002 - ).

На фиг.2 представлена схема фильтро-компенсирующего устройства, примененного в проекте Нептун (Neptune Regional Transmission System, 2007) (.

На фиг.3 представлена упрощенная однолинейная схема фильтро-компенсирующего устройства из ненастроенных однотипных конденсаторных батарей и активного элемента с трехкомпонентным задатчиком напряжения.

На фиг.4 представлена схема построения модульного многоуровневого конвертора из однотипных модулей (конверторов напряжения).

На фиг.5 а) и б) представлены схемы замещения, поясняющие принцип действия демпфирующей обратной связи.

На фиг.6 представлена структурная схема блока balance общей схемы однородного ФКУ с активным элементом.

На фиг.7 представлена схема замещения для иллюстрации работы блока баланса.

На фиг.8 представлена схема замещения для иллюстрации работы блока селективного подавления гармоник.

На фиг.9 представлена функциональная схема вычислителя напряжения селективного подавления гармоник по измеренному току ведомого конвертора (прямая связь, feedforward).

На фиг.10 представлена структурная схема регулятора селективного подавления k-й гармоники сетевого тока.

На фиг.11 представлена структурная схема вычислителя составляющей селективного подавления гармоник с помощью обратной связи (feedback) по току сети.

На фиг.12 и 13 представлены графики работы ФКУ, полученные математическим моделированием:

Фиг.12. Графики работы однородного ФКУ и его активного элемента при номинальной передаваемой мощности.

Фиг.13. Ток на выходе конвертора и ток линии при уменьшении передаваемой мощности с отключением третьей батареи ФКУ.

Устройство заявляемого технического решения - фильтро-компенсирующего устройства из ненастроенных однотипных конденсаторных батарей и активного элемента с трехкомпонентным задатчиком напряжения - в его статическом состоянии может быть описано с использованием иллюстраций, представленных на фиг.3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13.

На фиг.3 представлена упрощенная однолинейная схема фильтро-компенсирующего устройства из ненастроенных однотипных конденсаторных батарей и активного элемента с трехкомпонентным задатчиком напряжения. Фильтро-компенсирующее устройство (ФКУ) подключается на стороне переменного тока между шинами 1 переменного тока и вторичной обмоткой трансформатора 2, к первичным обмоткам которого подключен ведомый сетью конвертор 3, который потребляет из сети переменного тока (сеть AC - alternate current) реактивную мощность и вливает в нее высшие гармоники тока.

Совокупность конденсаторов, необходимая для работы на сеть ведомого ею конвертора 3 разделяется на Nq однотипных батарей 4 на каждую трехфазную ветвь сети. Если Q sum - реактивная мощность, требуемая при наибольшей передаваемой мощности, то мощность каждой батареи составляет:

Q k =Q sum /N q , k=1, 2 N q .

Каждая батарея 4 (с адмиттансом Yo) подключается к сборным шинам 1 сети АС через высоковольтный выключатель 5 и заземляется через реактор 6 (с реактансом Х 0). Узлы соединения батареи 4 и заземляющего реактора 6 присоединяются к сборным шинам 7 активного элемента 8 через средневольтные выключатели 9.

При необходимости уменьшения или увеличения реактивной мощности может отключаться или подключаться любая из идентичных конденсаторных батарей 4 однородного ФКУ. Подключение конденсаторных батарей 4 целесообразно производить в моменты перехода напряжения через нуль, используя современный уровень синхронизации переключений высоковольтных выключателей 5 и 9. Фильтрация высших гармоник тока в однородном ФКУ с помощью активного элемента 8 может производиться через все подключенные к сети АС конденсаторные батареи 4 либо через часть этих батарей.

Фактор разбиения Nq совокупности конденсаторов на конденсаторные батареи определяется обычным образом режимами сети: допустимой погрешностью компенсации и допустимым изменением напряжения сети АС при ступенчатом изменении реактивной мощности.

Силовой преобразующей частью активного элемента 8 является высокочастотный широтно-модулированный (pulse-width modulation, PWM) PWM-конвертор 10 напряжения, который присоединяется к сборным шинам 7 непосредственно либо через разделительный трансформатор. Пульсации широтной модуляции PWM-конвертора 10 отфильтровываются непосредственно на выходе PWM-конвертора 10 с помощью широкополосного фильтра, состоящего из индуктивности 11 (Lae) и емкости 12 (Сае) и в сеть АС не проникают благодаря высокой частоте модуляции (в то же время на сетевой частоте s реактанс s ·Lae и адмиттанс s ·Cae фильтра пренебрежимо малы).

В качестве PWM-конвертора 10 активного элемента 8 в однородном ФКУ может использоваться модульный многоуровневый конвертор напряжения (ММС). Он оснащается обычным набором блоков для работы в режиме следящего PWM-конвертора: блоками питания собственных нужд, драйверами транзисторов, датчиками токов и напряжений (на рис.3 не показаны) и модулятором 13 (mdl). В дополнение к перечисленным неспецифичным аппаратным и функциональным блокам, для работы в составе ФКУ система управления активного элемента 8 оснащается тремя специфическими функциональными блоками для выработки трехкомпонентного задания напряжения ММС с соответствующими им обратными связями:

блок 14 демпфирования - D (demp),

блок 15 баланса - В (balance),

блок 16 селективного подавления гармоник - S (select).

Выходные сигналы блоков 14, 15, 16: vdemp, vbal, vsel соответственно суммируются сумматором 17. Эта трехкомпонентная сумма - задание напряжения vz(t):

является основной переменной управления PWM-конвертором 10.

Каждый из блоков 14, 15, 16 располагает своими обратными связями и выполняет свою функцию в комплексе задач фильтрации.

На блок 14 демпфирования поступает сигнал обратной связи с датчика 18 выходного тока iae активного элемента 8.

На блок 15 баланса поступают сигналы обратной связи с датчика 19 напряжения накопительных конденсаторов 20 звеньев постоянного напряжения PWM-конвертора 10 и с датчика 21 сетевого напряжения vs.

На блок 16 селективного подавления гармоник поступают сигналы обратной связи с датчика 22 сетевого тока is и с датчика 21 сетевого напряжения vs.

Модульный многоуровневый PWM-конвертор 10 составляется из однотипных модулей 23 (см. фиг.4), каждый из которых является конвертором напряжения, способным действовать в режиме широтной модуляции (PWM-конвертором). Модули 23 соединяются последовательно по портам переменного напряжения w и z.

На фиг.5 а) и б) представлены схемы замещения, поясняющие принцип действия демпфирующей обратной связи. На фиг.5 а) показана упрощенная схема замещения системы, представленной на фиг.3. Введены некоторые новые условные обозначения. Ведомый сетью конвертор 3 тока представлен в схеме замещения источником тока iw(t) 24, сеть АС представлена трехполюсником Zs 25 и э.д.с. сети us(t) 26, а PWM-конвертор 10 с модулятором 13 представлены в виде блока 27. На фиг.5 б) та же схема представлена с виртуальным резистором Rae 28. В схеме замещения на фиг.5 б) с виртуальным резистором 28 остаются только две обратные связи.

На фиг.6 представлена структурная схема блока 15 balance общей схемы однородного ФКУ с активным элементом 8. Схема содержит: блоки умножения 29, 30, 31 и деления 32, 33, функциональный блок 34, сумматор 35, регулятор 36, блок 37 синхронизации, блок 38 выделения модуля величины. Входными сигналами блока 15 являются:

Сигнал vs с датчика 21 сетевого напряжения vs,

Сигнал Ez - задания энергии накопительных конденсаторов 20.

На фиг.7 представлена схема замещения схемы фильтро-компенсирующего устройства, изображенной на фиг.3. Обозначения на схеме соответствуют обозначениям на фиг.5: ведомый сетью конвертор 3 тока представлен в схеме замещения источником тока iw(t) 24, сеть АС представлена трехполюсником Zs 25; дальнейшие обозначения: конденсаторные батареи 4, заземляющий реактор 6, активный элемент 8.

На фиг.8 представлена схема замещения для иллюстрации работы блока селективного подавления гармоник. Обозначения на схеме соответствуют обозначениям на фиг.7. Виртуальный резистор Rae и источник э.д.с. vsel входят в состав активного элемента 8.

На фиг.9 представлена функциональная схема вычислителя напряжения селективного подавления гармоник по измеренному току ведомого конвертора 3 (прямая связь, feedforward). Схема содержит блоки умножения 39, 50, интеграторы 51 54, сумматор 55.

На фиг.10 представлена структурная схема регулятора селективного подавления k-й гармоники сетевого тока. На схеме обозначены: датчик 22 сетевого тока is, блоки умножения 56, 57, 58, интегратор 59, источник 60 напряжения k-й гармоники, элемент 61, соответствующий значению стационарной передаточной характеристики системы на частоте k-й гармоники.

На фиг.11 представлена структурная схема вычислителя составляющей селективного подавления гармоник vsel с помощью обратной связи (feedback) по току сети is. Схема содержит блок 62 синхронизации и преобразования, блоки умножения 63, 80, интеграторы 81 86, сумматор 87.

Устройство работает следующим образом

В предлагаемом однородном ФКУ (см. фиг.3) активный элемент 8 используется как основное средство фильтрации. Вспомогательные резонансные цепи и демпфирующие резисторы, применяемые в известной схеме ФКУ с активным элементом (Sadek, Pereira, 2002 - ), исключаются. Обе функции:

Демпфирование

Селективная фильтрация

полностью возлагаются в однородном ФКУ на систему управления активным элементом 8 и выполняются ею без привлечения каких-либо аппаратных средств.

Выходное напряжение vae следящего PWM-конвертора 10 при правильно построенном модуляторе 13 воспроизводит на своем выходе в силовую сеть переменного тока переменную из системы управления - задание напряжения - vz:

При достаточно высокой частоте модуляции пульсации PWM устраняются очень легким фильтром (состоящим из индуктивности 11 (Lae) и емкости 12 (Сае)), запаздывание выхода относительно входа пренебрежимо мало, так что такого рода PWM-конвертор 10 действует как повторитель сигнала (с точностью до масштаба) из системы управления в силовую цепь, и осуществляет равенство (2) достаточно точно.

PWM-конвертор 10 (см. фиг.4) является управляемым не накапливающим и не рассеивающим энергию элементом (non-energetic, non-dissipative); мощность рае порта переменного тока (w-z) тождественна мощности порта постоянного тока (dp-dm)

где vae и iae - ток и напряжение порта переменного тока (w-z), vd и id - ток и напряжение порта постоянного тока (dp-dm),

а коэффициент передачи напряжения и тока устанавливается системой управления, вырабатывающей переключательную функцию транзисторов s(t)

Локально-усредненное на периоде модуляции значение переключательной функции может плавно изменяться в диапазоне [-1, 1], и соответственно напряжение PWM-конвертора 10 может плавно изменяться системой управления в диапазоне [-vd, vd]. При правильно построенном модуляторе 13 вырабатываемая им переключательная функция s(t) имеет локально-усредненное значение

При этом локально-усредненное напряжение PWM-конвертора 10 совпадает с сигналом задания

что и требуется для применения его в качестве активного элемента фильтра. Равенства (3 7) описывают модули 23 многоуровневой схемы, и после очевидных расширений трактовки - и всю модульную многоуровневую схему в целом.

Как отмечено выше, для выработки трехкомпонентного задания напряжения PWM-конвертора 10 в соответствии с выражением (I):

vz=vdemp+vsel+vbal

система управления активного элемента 8 (см. фиг.3) оснащается тремя специфическими функциональными блоками DBS (блоки 14, 15, 16).

Перейдем к описанию их работы.

В блоке 14 демпфирования (D - demp) используется пропорциональная обратная связь с коэффициентом усиления Rae для получения первого из трех компонентов:

которая действует в точности как резистор Rae, внесенный в выходную цепь активного элемента 8. Пропорциональная обратная связь по выходному току активного элемента 8 создает виртуальный демпфирующий резистор Rae. Этот виртуальный резистор демпфирует переходные колебания сети не хуже, чем реальный резистор. Располагая активным элементом 8 вводить в схему фильтрации реальные демпфирующие резисторы незачем. В однородном ФКУ они не применяются.

Для прояснения физического существа процессов в системе, представленной на фиг.3 полезно свернуть в схеме замещения демпфирующую обратную связь (D-demp) и вынести действие ее в силовую электрическую цепь, где связь эта представляется резистором Rae (виртуальным). Процесс свертки демпфирующей обратной связи иллюстрируется с помощью фиг.5 а) и б). На фиг.5 а) показана упрощенная схема замещения системы, содержащей однородное ФКУ с блоком 27 (выполняющим в схеме замещения роль активного элемента), и в которой блок 27 охватывается тремя контурами обратной связи DBS (demp, balance, select). Ведомый сетью конвертор тока 3 представлен в схеме замещения на фиг.5 а) и б), источником тока iw(t), а сеть АС представлена трехполюсником Zs 25 и э.д.с. сети us(t) 26. Остальные обозначения те же, что и на фиг.3. На фиг.5 б) та же схема, что и на фиг.5 а), представлена с виртуальным резистором Rae 28. В схеме замещения на фиг.5 б) с виртуальным резистором Rae 28 остаются только две обратные связи В и S. Эти обратные связи на ток блока 27 (активного элемента) непосредственно не откликаются. Таким образом, задача синтеза разделяется на две части. Виртуальный резистор Rae 28 выбирается так, чтобы наилучшим образом демпфировать переходные колебания. Оставшиеся два компонента BS действуют на задемпфированную систему через виртуальный резистор 28.

Перейдем к описанию работы блока 15 баланса - В (balance).

При работе в составе активного элемента 8 PWM-конвертор 10 не пересылает энергию из одной сети в другую, и накопительные конденсаторы 20 PWM-конвертора 10 могут не присоединяться к источнику или стоку постоянного напряжения, т.е. оставлены быть «подвешенными» или «плавающими». Как следствие этого возникает задача поддержания баланса мощности накопительных конденсаторов 20. Для функционирования PWM-конвертора 10 необходимо, чтобы напряжения vd накопительных конденсаторов 20 удерживались в окрестности заданного уровня vdz:

а для этого нужно, чтобы на любом достаточно долгом интервале времени Td средняя мощность PWM-конвертора 10 (и активного элемента 8) была нулевой

.

Это равенство должно выполняться на фоне исполнения активным элементом 8 своих сущностных обязанностей: демпфирования переходных колебаний и поглощения высших гармоник тока. Специфичность условий применения активного элемента 8 в фильтре сети переменного тока дает такую возможность: без какого бы то ни было нарушения фильтрации к выходному напряжению активного элемента 8 может быть добавлено напряжение основной гармоники с произвольной амплитудой и фазой. Комплексная амплитуда основной гармоники напряжения активного элемента 8 является свободным параметром. Именно она используется как параметр регулирования баланса мощности Pd накопительных конденсаторов 20 активного элемента 8.

Напряжения vd этих конденсаторов описываются нелинейным дифференциальным уравнением

.

где С - емкость конденсаторов 20.

Однако если перейти к накопленной энергии

,

уравнение становится линейным

Выделим в мощности Pd составляющую баланса Pbal:

где Pd" - прочие составляющие. Для регулирования объекта с уравнением (11) используется пропорционально-интегральный регулятор 36 (PI-регулятор) мощности (см. фиг.6).

где: p - оператор Лапласа; Ez-задание энергии накопительных конденсаторов 20; Kd, td - усиление и постоянная времени PI-регулятора.

При подходящих параметрах такой регулятор эффективно приводит энергию Ed к заданной величине Ez.

Как показано на фиг.6 на вход функционального блока 34 поступает сигнал vd с датчика 19 напряжения накопительных конденсаторов 20, затем на выходе сумматора 35 образуется разность (Ez-Ed), поступающая на вход регулятора 36.

Далее определенная регулятором 36 величина мощности Pbal должна быть преобразована в комплексную амплитуду напряжения баланса vbal, а затем - в синусоидальную переменную сетевой частоты vbal(t) так, чтобы осуществить требуемую мощность баланса Pbal.

Мощность баланса равна скалярному произведению комплексных амплитуд , синусоидальных функций напряжения и тока (vbal, ibal).

При помощи схемы замещения (см. фиг.7) системы, представленной на фиг.3, получено выражение для комплексной амплитуды тока баланса ibal:

где - комплексная амплитуда напряжения сети vs, yo - проводимость блока конденсаторных батарей 4, хо - реактанс заземляющего реактора 6, .

Подстановка последнего выражения в (13) дает

где - - модуль напряжения сети vs, Vbal, norm - нормальная к вектору сетевого напряжения составляющая напряжения баланса.

Тангенциальная составляющая вектора на мощность баланса не действует. Составляющая Vbal,tan может быть принята нулевой или какой-то другой; на балансирование она не влияет. Из формулы (15) по требуемой мощности Pbal вычисляется нормальная составляющая амплитуды баланса

Вычисление Vbal,norm реализуется (см. фиг.6) при помощи блока 29 умножения и блока 32 деления. При этом модуль напряжения сети vs вычисляется при помощи блока 37 синхронизации и блока 38 вычисления модуля. Блок 37 преобразует тройку фазных напряжений трехфазной сети в одну комплексную переменную вида:

состоящую из комплексной амплитуды и вращающегося вектора единичной амплитуды (орта) e j· .,

Блок 33 деления вычисляет значения вращающегося орта e j· сетевого напряжения, а затем при помощи блоков 30 и 31 умножения формируется синусоидальная переменная - напряжение баланса vbal - вторая из трех компонент выражения (1):

После подключения демпфирующей составляющей vdemp и балансной составляющей vbal задатчика напряжения активного элемента 8 схема замещения сети АС вкупе с компенсирующими конденсаторами 4 и активным элементом 8 образуют сильно задемпфированную с помощью виртуальных резисторов силовую электрическую цепь без применения для демпфирования реальных рассеивающих энергию резисторов. В упрощенном виде, без учета несущественного здесь фильтра (Lae, Cae) высокочастотных пульсаций широтной модуляции, эта цепь представлена на фиг.8. Активный элемент 8 отображен в ней демпфирующим резистором Rae и источником э.д.с. vsel, предназначенным для поглощения высших гармоник тока iw.

Спектр тока, засылаемого в сеть ведомым сетью конвертором 3, является дискретным

Соответственно этому составляющая селективного поглощения гармоник vsel образуется как сумма

Каждая из высших гармоник тока iw k , под действием гармоники выходного напряжения vaek активного элемента 8 должна быть полностью втянута в ФКУ (в активный элемент 8), так что должно быть:

и соответственно для напряжения:

Для выполнения этих условий комплексная амплитуда гармоник напряжения vsel() должна составлять

, k·Iw k ,

При этом через активный элемент 8 протекает гармоника тока k с комплексной амплитудой

Действующая по формулам (21 24) функциональная схема вычислителя селективного подавления гармоник дана на фиг.9.

Канонические гармоники 12-пульсной схемы ведомого сетью конвертора тока 3 имеют порядки

k: -11, 13; -23, 25; -35, 37;

где отрицательным номерам соответствуют обратно-вращающиеся гармоники. Комплексные переменные с единичной амплитудой e j·k· (орты) получаются из блока синхронизации (на фиг.9 не показан), в котором в результате обработки сетевого напряжения vs() получается вначале орт e j· , а затем по нему вычисляются прочие необходимые орты. Комплексные амплитуды тока ведомого конвертора выделяются путем синхронной фильтрации умножением в блоках умножения 39, 42, 45, 48 на обратно-вращающийся орт е -j·k· и последующей фильтрации с помощью фильтра нижних частот, выполненного на интеграторах 51 54. Далее при помощи блоков умножения 40, 43, 46, 49 вычисляются комплексные амплитуды напряжения гармоник , а затем в блоках умножения 41, 44, 47, 50 умножением на соответствующий орт e j·k· получается гармоника напряжения vsel k . Сумматор 55 позволяет получить итоговый сигнал vsel.

Синтезированный вычислитель селективного подавления select действует поверх компонента демпфирования demp и не нарушает демпфирования. В то же время при точно известных параметрах импедансов и точных вычислениях он осуществляет полное поглощение гармоник ведомого сетью конвертора 3 в цепь компенсирующего устройства.

Ток ведомого сетью конвертора 3 iw() почти не зависит от поведения активного элемента 8. В силу этого действующий по этому току вычислитель селективного подавления, представленный на фиг.9, является системой с прямой связью (feedforward), и разделяет преимущества и недостатки, свойственные системам с прямой связью. Преимуществом является элиминация проблемы устойчивости; прямые связи не могут быть причиной автоколебаний. Недостаток - сохранение любой возникающей погрешности, как погрешности исходных данных, так и погрешности каждого шага вычислений, и как следствие - низкая точность. Из-за этого системы с прямой связью применяются лишь в редких случаях. Вычислитель vsel по схеме на фиг.9 рассмотрен выше только для того, чтобы проиллюстрировать действие активного элемента 8 в фильтро-компенсирующем устройстве.

При реализации вычислителя vsel в однородном ФКУ в соответствии с заявляемым техническим предложением используется обратная связь (feedback), т.е. связь по измеренному току сети переменного тока is(), как это показано на общей схеме однородного ФКУ (фиг.3).

Предлагаемое здесь построение системы селективного подавления гармоник сетевого тока is() базируется на принципе квазистационарности. Существенно, что система select действует на фоне замкнутой широкополосной демпфирующей обратной связи demp, которая была рассмотрена выше. Под действием демпфирования по истечении достаточно малых промежутков времени или при достаточно медленных изменениях условий ток сети АС складывается из тех же гармоник, которые генерируются ведомым сетью конвертором 3:

причем комплексные амплитуды гармоник сетевого тока связаны с комплексными амплитудами гармоник тока ведомого сетью конвертора 3 и комплексными амплитудами гармоник напряжения коэффициентами стационарных передаточных характеристик системы:

Y(j·) - стационарная передаточная характеристика полной схемы замещения системы от напряжения активного элемента к сетевому току; Y k =Y(j·k);

G(j·) - стационарная передаточная характеристика полной схемы замещения системы от тока ведомого сетью конвертора до тока линии; G k =G(j·k).

Предполагается, что уравнение передачи комплексных амплитуд удовлетворительно выполняется в почти стационарных условиях, когда комплексные амплитуды являются медленно изменяющимися функциями времени , , . Рассматривая (25) как уравнение объекта управления легко подобрать регулятор для него. Целевой функцией управления является получение нулевых значений всех гармоник сетевого тока, т.е. заданным значением для комплексной амплитуды каждой гармоники является нуль,

Наилучшим регулятором для этих условий является интегратор

где - постоянная времени интегратора.

Уравнение для комплексной амплитуды гармоники сетевого тока при этом получается таким

Переменная в правой части уравнения (возмущающая переменная) от процессов подавления гармоник почти не зависит, о чем уже упоминалось ранее, и в установившихся режимах постоянна, так что правая часть уравнения в установившихся режимах становится нулевой

.

Соответственно экспоненциально с постоянной времени к нулю устремляется комплексная амплитуда подавляемой селективно гармоники тока сети

Как и следовало ожидать от интегрального регулятора, погрешность (в данном случае - гармоника сетевого тока) устраняется полностью.

Уравнения системы селективного подавления гармоники сетевого тока (25, 26) являются комплексными. Входящие в них медленно меняющиеся переменные , , являются комплексно-значными. Комплексны и коэффициенты уравнений Y k , G k . Само по себе это имеет только технический характер. Нетрудно развернуть уравнения (25, 26) в соответствующие выражения для 2-векторов с вещественными значениями

x=x d +j·x q col(x d ,x q).

Это не делается только потому, что комплексно-значные формулы короче и ясней выражают существо. Большее внимание следует уделить другому обстоятельству. В коэффициенте Y k уравнения объекта (25) скрыты параметры сети АС, в которой действует ФКУ в целом, и регулятор селективного подавления гармоники k в частности. Параметры сети известны лишь неточно, и параметры эти могут изменяться. При рассмотрении чувствительности системы селективного подавления гармоники к погрешности знания о линии нужно различить параметр Y k определяемый линией уравнения (25) и предполагаемое значение этого параметра Y k , используемое в системе управления активного элемента, уравнение (26) станет при этом таким

При подстановке его в (25) в уравнениях замкнутой системы появится комплексный множитель, равный отношению истинного и предполагаемого параметра

.

Этот комплексный множитель модифицирует постоянную времени регулятора, превращая ее в комплексное число. Переходная составляющая замкнутой системы регулирования (28) при этом модифицируется так

где для краткости записано

Последнее выражение описывает затухающее гармоническое колебание с постоянной времени затухания и собственной частотой

Переходная составляющая перестает быть затухающей только если погрешность по фазе достигает критических значений

Погрешность по модулю на устойчивость не влияет; она только изменяет темп. Отсюда следует важное заключение: система селективного подавления гармоники сетевого тока с интегральной обратной связью является робастой (robust). Она сохраняет устойчивость в широком диапазоне расхождений параметров сети АС от предполагаемых. Устойчивость теряется только при изменении направления обратной связи, когда вектор расхождения выходит за квадранты I, IV комплексной плоскости (вещественная компонента вектора расхождения становится отрицательной).

Строение регулятора селективного подавления k-той гармоники сетевого тока, действующего по уравнениям (25, 26) иллюстрируется схемой на фиг.10.

Сам регулятор работает только с комплексными амплитудами , . Амплитуда тока извлекается из измеренного датчиком 22 тока i(·) умножением при помощи блока умножения 56 на k-ый обратно-вращающийся орт е -j·k· . Для получения комплексной амплитуды напряжения выходная переменная комплексного интегратора умножается на предполагаемый комплексный коэффициент - передаточное сопротивление от напряжения активного элемента 8 к току сети на частоте k-ой гармоники. По полученному значению комплексной амплитуды напряжения умножением при помощи блока умножения 58 на k-ый вращающийся орт e j·k· восстанавливается задание k-ой гармонической напряжения Vk активного элемента 8.

Построение полной схемы вычислителя компонента vsel(·), т.е. составляющей селективного подавления гармоник, производится суммированием регуляторов вида, представленного на фиг.10, для всей совокупности избранных гармоник; по одному регулятору на каждую из подавляемых гармоник. Это построение показано на фиг.11.

Перечень подавляемых гармоник содержит во-первых канонические гармоники

11, 13; -23, 25; -35, 37 .

Помимо канонических гармоник ток ведомого сетью конвертора содержит в остаточных количествах неканонические гармоники

5, -7; -17, 19; .

Они порождаются токами холостого хода преобразовательных трансформаторов и неточностями управления вентилями. Амплитуда их, как правило, невелика, однако понижение их уровня может потребоваться. В однородном ФКУ с активным элементом, управляемым по трехкомпонентному DBS-алгоритму, для поглощения неканонических гармоник не требуется никакой дополнительной аппаратуры. Достаточно включить в функциональную схему и программу блока 16 селективного подавления гармоник (select) ветви, соответствующие этим неканоническим гармоникам, как это показано на фиг.11.

При рассмотрении функциональной схемы блока 16 select следует учитывать явление наложения гармоник. На фиг.11 на входах интеграторов 81 86 записаны величины Is 11 , Is 13 .

В действительности же при токе вида

например, на входе интегратора 82 после умножения (при помощи блока умножения 66) на e -j·13· получается сумма:

Is 1 ·e -j·12· +Is 11 ·е -j·24· +Is 13 +Is 23 ·е -j·36· + ,

в которой к комплексной амплитуде Is 13 примешаны гармоники 12, 24 и 36-кратной частоты. Во избежание интерференции, постоянная времени интеграторов 81 86 должна быть выбрана достаточно большой, чтобы ослабить самую низкочастотную из комбинационных гармоник. В выше приведенном примере самой низкочастотной из них является 12-ая гармоника. Для ее ослабления не требуется слишком замедлять процесс селективного подавления гармоник. Даже без принятия специальных мер, система селективного подавления гармоник может быть достаточно динамичной.

Завершая описание системы селективного подавления с обратной связью по сетевому току отметим, что при использовании ее точность подавления высших гармоник сетевого тока определяется исключительно точностью измерений. Прочие погрешности, в том числе и погрешности сведений о параметрах сети АС, полностью подавляются интегральными регуляторами обратных связей.

Работу заявляемого фильтро-компенсирующего устройства иллюстрируют графики процессов (фиг.12 - фиг.13), полученные с помощью ELTRAN-модели. ELTRAN (, ) является универсальной системой моделирования вентильных преобразователей любой конфигурации и назначения. Вместе с силовой частью преобразователя в ELTRAN-модели отображается и система управления им, а также, по мере необходимости, примыкающие к преобразователю внешние цепи. Все эти возможности понадобились в данном случае. Осуществленная модель, во-первых, отображает подробно все силовые цепи комплектной выпрямительно-преобразовательной установки (КВПУ), упрощенная однолинейная схема которой представлена на фиг.3, в том числе:

Двенадцатипульсный ведомый сетью конвертор тока 3, с индивидуальным представлением каждого вентиля;

Преобразовательный трехобмоточный трансформатор 2, с отображением специфической для преобразовательных трансформаторов конфигурации магнитной цепи и учетом явлений насыщения ее;

Конденсаторные батареи 4, выключатели 5 и заземляющие реакторы 6, а также вспомогательные RC-цепи ограничения бросков тока при переключении батарей 4;

Сеть переменного тока 1 в виде четырехзвенной схемы замещения линии передачи, а также реактанса и э.д.с. примыкающей подстанции;

Модульный пятиуровневый PWM-конвертор напряжения 10 с индивидуальным представлением IGBT и накопительных конденсаторов 20 (активный элемент 8);

Фильтр Lae 11, Сае 12 высокочастотных пульсаций широтной модуляции.

Вместе с силовой схемой детально отображается также система управления активным элементом 8 по DBS-алгоритму, со всеми ее функциональными блоками и контурами обратных связей.

В модели отображены также система синхронизации и система управления ведомого сетью конвертора тока 3. Параметры модели: мощность - P N =500 МВт, напряжение сети AC-V N =400 кВ.

Полная требуемая для работы КВПУ реактивная мощность ФКУ составляет

Q SUM 330 Мвар.

Конденсаторные батареи ФКУ разбиты на 3 однотипных блока (Nq=3); мощность каждой батареи составляет

Моделируемое КВПУ предусматривает работу с изменением передаваемой мощности Р. Для подстройки реактивной мощности при широкодиапазонном регулировании передаваемой мощности требуется переключение конденсаторных батарей. В рамках выполненного исследования как основной режим переключения рассматривается режим синхронных переключений. Современная техника высоковольтных выключателей обеспечивает осуществимость синхронных переключений. Функции синхронизации отображены в используемой модели.

Синтезированная ELTRAN-модель КВПУ с описанным выше составом и функциями используется для решения обширного комплекса задач при проектировании реальных объектов.

Здесь приведены только отдельные результаты моделирования, относящиеся непосредственно к однородному ФКУ и его активному элементу.

На фиг.12. приведены графики работы однородного ФКУ и его активного элемента 8 в установившемся режиме при номинальной передаваемой мощности. Графики расположены на 4-х диаграммах (1 - верхняя диаграмма, 4 - нижняя диаграмма).

На первой диаграмме показаны:

U LMA - фазное напряжение сети 1 (оно же - напряжение сетевой обмотки преобразовательного трансформатора 2),

IA - трапециевидный фазный ток ведомого сетью конвертора 3 (он же - ток сетевой обмотки преобразовательного трансформатора 2)

IAs - фазный ток, поступающий в сеть.

Ток ведомого конвертора сильно опережает сетевое напряжение: ведомый конвертор потребляет для переключения своих вентилей реактивную мощность. Фильтро-компенсирующее устройство добавляет к току ведомого конвертора отстающий ток и сдвигает тем самым сетевой ток. Кроме того, ФКУ стягивает в себя высшие гармоники тока ведомого конвертора. В результате поступающий в сеть ток становится синусоидальным, с малым сдвигом относительно напряжения. Визуально на графиках искажения сетевого тока и сетевого напряжения незаметны вовсе. На первой диаграмме заметна некоторая перекомпенсация по реактивной мощности: втекающий ток сети отстает от напряжения сети. Это вызвано тем, что установленная мощность батарей ФКУ выбрана с некоторым избытком в расчете на передачу повышенной мощности 1,1·P N .

На второй диаграмме показана одна переменная - UAF - фазное напряжение на сборных шинах 7 активного элемента 8 (см. фиг.3), представляющее собой напряжение активного элемента после фильтрации фильтром Lae 11, Сае 12 высокочастотных пульсаций широтной модуляции. Такой фильтр, как уже отмечено выше, входит в состав активного элемента. В напряжении активного элемента, как видно из графика, доминируют 11 и 13 гармоники, которые совместно дают характерную форму биений. Прочие гармоники в графике напряжения активного элемента не просматриваются. Для их выделения требуется специальная обработка сигнала.

На третьей диаграмме показано: KUA - напряжение фазы PWM-конвертора 10 (совпадающее по форме с выходным напряжением модульного многоуровневого PWM-конвертора 10 - базовой части активного элемента 8). Широтная модуляция является высокочастотной. Уровень локально-усредненного напряжения конвертора на графике просматривается только как сгущение/разбавление линий переключения.

На четвертой (нижней) диаграмме показаны:

ILAIN - ток активного элемента 8,

ILAF - ток заземляющих реакторов 6, которые шунтируют активный элемент,

ICAF - суммарный ток батареи конденсаторов 4.

В токе активного элемента просматриваются в первую очередь 11-ая и 13-ая гармоники и в добавление к ним - основная гармоника с сетевой частотой. Заметны в нем пульсации широтной модуляции, которые видны как некоторая «шерстистость» линии тока. Амплитуда этих пульсаций невелика, а частота высока, и они полностью поглощаются конденсаторами фильтра активного элемента. В выходное напряжение активного элемента, как уже отмечалось, пульсации широтной модуляции не проникают.

Из рассмотрения фиг.12 следует, что ФКУ обеспечивает компенсацию и эффективную фильтрацию.

Переходные процессы, вызванные переключениями конденсаторных батарей в ходе подстройки реактивной мощности ФКУ, представляют собой частое явление для КВПУ с ведомыми сетью конверторами. Эти процессы также рассмотрены с помощью ELTRAN-модели. Переключения производятся синхронизировано: включение выключателя по пришедшей команде задерживается так, чтобы момент замыкания контакта попадал на момент перехода напряжения через нуль. Такое управление освоено современной техникой высоковольтных выключателей. Оно снижает переходные колебания в сети и импульсные перегрузки конденсаторных батарей и самих выключателей, не требуя при этом существенных затрат.

Один из типичных переходных процессов показан на фиг.13., где представлены графики процесса снижения передаваемой мощности, сопровождаемого отключением одной из трех конденсаторных батарей ФКУ. На диаграмме показаны ток на выходе конвертора 3 (It - ступенчатая кривая) и ток линии (сети) (IL - плавная кривая) при уменьшении передаваемой мощности, сопровождаемом отключением третьей батареи ФКУ.

По ходу уменьшения передаваемой мощности уменьшается реактивная мощность Q ведомого сетью конвертора 3, возникает избыток реактивной мощности сети QL и система регулирования реактивной мощности инициирует отключение третьей батареи ФКУ. Переходный процесс, вызванный уменьшением передаваемой мощности и инициированным им отключением батареи, завершается установлением нового режима за время 100 мс.

На фиг.13 искажение напряжений в переходном процессе почти не просматривается. Это является позитивным следствием двух обстоятельств. Во-первых, синхронизация выключателей минимизирует возмущающее действие переключений на систему. Во-вторых, виртуальные резисторы, образуемые подсистемой D трехкомпонентной DBS-системы управления, осуществляют интенсивное демпфирование системы. Заметно также действие системы селективного подавления гармоник обеспечивающей полное подавление гармоник сетевого тока.

Качество работы однородного ФКУ и ее DBS-системы управления при регулировании передаваемой мощности вполне удовлетворительно.

Выполненное изучение режимов КВПУ со стандартным ведомым сетью конвертором и однородным ФКУ выявило, что требуемая установленная мощность активного элемента составляет 1,2 1,4% от проходной мощности КВПУ. Эта величина незначительна, так что стоимость активного элемента не вносит сколь-нибудь ощутимого вклада в стоимость КВПУ, а потери в активном элементе неощутимы среди потерь в КВПУ. Усложнение однородного КВПУ резонансными цепями с целью снижения мощности активного элемента является необоснованным.

Преимущества однородного ФКУ с активным элементом, современное состояние техники ММС-конверторов, а также проработанность DBS-алгоритма позволяют предложить однородное ФКУ для всех современных проектов HVDC с ведомыми конверторами тока. Современный уровень техники для этого очередного шага усовершенствования HVDC-LCC созрел.

Таким образом, при вышеуказанном исполнении заявляемого устройства обеспечивается выполнение основных функций - регулирование реактивной мощности при использовании однотипных взаимозаменяемых конденсаторных батарей, полное поглощение высших гармоник без использования настроенных резонансных цепей, осуществление демпфирования переходных колебаний без применения рассеивающих энергию резисторов.

Исходя из вышеизложенного, следующие задачи:

Упрощение схемы ФКУ за счет радикального снижения числа ветвей ФКУ для условий регулирования реактивной мощности переключениями батарей,

Снижения уровня потерь мощности ФКУ за счет демпфирования виртуальными резисторами вместо демпфирования резисторами реальными (функция выполняется системой управления активным элементом без привлечения каких-либо аппаратных средств),

Упрощение настроек ФКУ при вводе в эксплуатацию и перестроек при изменении параметров сети АС, что достигается исключительно корректированием программы управления активным элементом, эффективно решены.

Источники информации

1. CIGREWorking Group 14.30. Filter Switching and Reactive Power Management. Section 8. № 139 - Guide to the specification and design evaluation of AC filters for HVDC systems. April 1999

2. R.K. Chauhan, M. Kuhn, D. Kumar, A. Kolz, P. Riedel - BasicDesignAspectsofBallia-Bhiwadi 2500MWHVDCPowerTransmissionSystem, 2009

3. Marquardt Rainer (DE) - Current rectification circuit for voltage source inverters with separate energy stores replaces phase blocks with energy storing capacitors. Publication number DE 10103031, 2002-07-25

4. L. Gyugyi, В.R. Pelly - Static Power Frequency Changers - Theory, Performance, & Application. New York: J. Wiley, 1976

5. Sadek Kadry (DE), Pereira Marcos (DE) - Siemens AG (DE) - Hybrid filter for an alternating current network. Publication number US 6385063, 2002-05-07

7. CIGRE IEC/PAS 62544 - Active filters in HVDC applications. Publicly available specification, pre-standard, 2008-02, page 43-44

8. Marcos Pereira, Aplicaç o de Novos Filtros Ativos AC de Pot nca Plena - IEE/PES T&D 2010 Latin America. S o Paulo, Brasil, Novembro 2010. (Siemens AG 2010 Energy Sector. [email protected]).

9. Мустафа Г.М. - Матрицы для описания топологии трансформаторов. «Электричество» № 10, 1977 г., стр.34-39

10. Мустафа Г.М., Шаранов И.М. - Математическое моделирование тиристорных преобразователей. «Электричество» № 1, 1978 г., стр.40-45

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Фильтро-компенсирующее устройство комплектной преобразовательной установки передачи энергии постоянным током на основе ведомого сетью вентильного (тиристорного) конвертора тока (line commutated converter, LCC) с регулируемой передаваемой мощностью, подстраивающее реактивную мощность путем переключения двух или более ветвей, каждая из которых снабжена выключателем для подключения к питающей сети и содержит выполняющие функции фильтрации и компенсации конденсаторные батареи, резисторы, реакторы; фильтро-компенсирующее устройство также содержит один или несколько активных элементов (конвертор напряжения с высокочастотной широтной модуляцией, датчики токов и напряжений), отличающееся тем, что:

Конденсаторные батареи реализуют только функцию компенсации и выполняются идентичными с реактивной мощностью Qk, равной Nq-й доле наибольшей общей передаваемой реактивной мощности Qsum:

где Nq - число конденсаторных батарей,

Конденсаторные батареи присоединены к «земле» через общий активный элемент посредством соответствующего количества средневольтных выключателей либо через отдельные активные элементы,

В фильтро-компенсирующем устройстве функции фильтрации выполняются только активным элементом (активными элементами), с этой целью система управления активного элемента (PWM-конвертора) в дополнение к обычному набору функциональных блоков PWM-конвертора снабжена тремя, реализованными программно, специфическими функциональными блоками (с соответствующими им обратными связями):

Блоком D - демпфирования (demp),

Блоком В - баланса (bal),

Блоком S - селективного подавления гармоник (sel),

вырабатывающими задающие напряжения, сумма которых образует основную переменную управления конвертором - задание напряжения vz(t) (функция времени):

vz=vdemp+vbal+vsel, причем:

Блок D образован с помощью широкополосной (например, пропорциональной с коэффициентом усиления Rae) обратной связи по выходному току конвертора iae(t) в соответствии с равенством:

vdemp(t)=Rae·iae(t),

и, представляя собой виртуальный резистор Rae, демпфирует переходные колебания сети так же, как реальный резистор Rae, внесенный в выходную цепь конвертора; при этом величина коэффициента усиления Rae выбирается так, чтобы наилучшим образом демпфировать переходные колебания; оставшиеся два блока В и S действуют на задемпфированную систему через виртуальный резистор Rae;

Блок В образован с помощью обратной связи по напряжениям vd накопительных конденсаторов звеньев постоянного напряжения конвертора с участием в этой обратной связи сетевого напряжения vs, выполняет задачу поддержания баланса мощности Pd, а, следовательно, напряжений vd накопительных конденсаторов в окрестности заданного уровня vdz:

Модуля вычисления (по определенной регулятором мощности баланса) комплексной амплитуды составляющей напряжения баланса Vbal, norm, нормальной к вектору сетевого напряжения:

,

где - комплексная амплитуда напряжения сети, yo - проводимость блока конденсаторных батарей,

Модуля формирования напряжения баланса - как синусоидальной переменной основной частоты, ортогональной к сетевому напряжению в соответствии с выражением:

vbal(t)=Vbal, norm·j·e j ,
- вращающийся орт k-й гармоники тока сети;

Модуля регулирования комплексных амплитуд высших гармоник напряжения vsel, т.е. составляющей селективного подавления гармоник (sel), с использованием интегрального регулятора для каждой селективно подавляемой высшей гармоники тока, который по комплексной амплитуде тока гармоники вырабатывает комплексную амплитуду задания напряжения данной гармоники, причем в формировании задания комплексных амплитуд напряжений высших гармоник конвертора (активного элемента) используется комплексный коэффициент , равный значению стационарной передаточной характеристики системы на частоте k-й гармоники:
для всей совокупности избранных гармоник, причем совокупность подавляемых гармоник содержит канонические гармоники

11, 13; -23, 25; -35, 37 ,

и может также содержать отдельные неканонические гармоники, например:

5, -7; -17, 19; .

2. Фильтро-компенсирующее устройство по п.1, отличающееся тем, что в цепь конденсаторных батарей введен токоограничивающий реактор, реактанс которого определяется условием ограничения амплитуды переходного тока при переключениях конденсаторных батарей.

Владельцы патента RU 2479088:

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для компенсации реактивной мощности трехфазных потребителей, преимущественно промышленных предприятий. Технический результат заключается в максимальном повышении коэффициента мощности во всех режимах работы нагрузки, включая номинальный, за счет регулирования реактивной мощности фильтрокомпенсирующего устройства с одновременным повышением уровня напряжения на трехфазной нагрузке. Фильтрокомпенсирующее устройство содержит трехфазную нагрузку, соединенную «звездой», блок компенсации из трех LC-цепей с фиксированными параметрами, выключатель, и три датчика тока, трехфазный вольтодобавочный трансформатор, выпрямитель, устройство вычисления реактивной мощности, три автономных инвертора напряжения, трехфазный измерительный трансформатор напряжения, устройство синхронизации, систему управления инверторами, находящихся в определенной взаимосвязи друг с другом. 2 ил.

Фильтрокомпенсирующее устройство относится к электротехнике и предназначено для компенсации реактивной мощности трехфазных потребителей, преимущественно промышленных предприятий.

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.

В настоящее время коэффициент мощности энергоемких предприятий составляет 0,6-0,7. Низкое значение коэффициента мощности приводит к существенным потерям электроэнергии.

Общеизвестно, что повышение коэффициента мощности уменьшает потребление реактивной мощности и улучшает форму потребляемого тока.

При несинусоидальной форме напряжения и тока коэффициент мощности К м потребителя определяется по формуле [Л.А.Бессонов. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. Учебник. - 10-е изд. - М.: Гардарики, 2000]:

где φ - угол сдвига (фаза) между потребляемым током и питающим напряжением;

υ - коэффициент искажения формы потребляемого тока.

Последний коэффициент характеризует степень искажения формы тока и определяется отношением первой гармоники потребляемого тока I 1 к его действующему значению I потр

Таким образом, коэффициент мощности К м характеризует степень потребления нагрузкой реактивной мощности. Увеличение К м способствует уменьшению реактивной мощности и улучшению формы потребляемого тока.

При линейной нагрузке потребляемый ток имеет синусоидальную форму, при которой коэффициент υ=1. В этом случае коэффициент мощности рассчитывается по формуле:

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.).

Фильтрокомпенсирующее устройство содержит три LC-цепи, которые объединены в «треугольник». Конденсатор С и реактор L LC-цепи имеют фиксированные параметры.

Фильтрокомпенсирующее устройство подключено параллельно трехфазной сети и трехфазной нагрузке.

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.

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 К м.

Фильтрокомпенсирующее устройство с нерегулируемой величиной тока компенсации повышает коэффициент мощности потребителя только при номинальных токах нагрузки.

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.

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.

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.

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.].

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.

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.

Блоки компенсации через выключатель включены параллельно трехфазной сети и трехфазной нагрузке.

Пороговые элементы настроены на различные напряжения срабатывания, которые пропорциональны трем значениям реактивной мощности нагрузки.

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 U ab и U bc 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.

Фильтрокомпенсирующее устройство работает следующим образом.

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.

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.

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 К м.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Наличие существенных отличительных признаков свидетельствует о соответствии заявляемого решения критерию патентоспособности изобретения «новизна».

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.

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.

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».

На фиг.1 показана схема фильтрокомпенсирующего устройства, подтверждающая его работоспособность и «промышленную применимость».

На фиг.2 представлены результаты математического моделирования одной фазы фильтрокомпенсирующего устройства при работе с индуктивной нагрузкой.

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.

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.

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.

Трехфазный вольтодобавочный трансформатор 3 выполнен с тремя первичными и тремя вторичными обмотками (на фиг.1 не обозначены).

Выпрямитель 5 выполнен, например, по схеме мостового трехфазного выпрямителя и подключен параллельно сети.

Блок компенсации 2 через выключатель 4 включен параллельно трехфазной сети.

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.

Выход каждого первого 13, второго 14 и третьего 15 датчиков тока соединены, соответственно, с первым, вторым и третьим входами устройства вычисления реактивной мощности 6.

Первый-третий выход устройства вычисления реактивной мощности 6 соединен, соответственно, с четвертым-шестым входами системы управления инверторами 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.

Устройство работает следующим образом.

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.

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.

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.

Постоянное напряжение с выхода выпрямителя 5, преобразованное им из переменного сетевого напряжения, подается на первые входы автономных инверторов напряжения 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.

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 Q н соответствует реактивной мощности Q ист фильтрокомпенсирующего устройства, то происходит полная компенсация реактивной мощности трехфазной нагрузки и максимальное повышение коэффициента мощности.

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.

В номинальном режиме мощность блока компенсации 2 Q ист выбирается из условия работы трехфазной нагрузки 1 в этом режиме. Величина Q ист равна реактивной мощности Q н, потребляемой трехфазной нагрузкой 1 в номинальном режиме, т.е. Q ист =Q н. Реактивная мощность трехфазной нагрузки 1 Q н определяется реактивной мощностью основной частоты f=50 Гц, т.е. степенью приближения фазы потребляемого тока к питающему напряжению.

При постоянной величине емкости конденсатора С реактивная мощность одной фазы блока компенсации 2 устройства определяется как:

где ω=2πf - круговая частота переменного тока;

С - емкость конденсатора блока компенсации 2;

U C - напряжение на обкладках конденсатора С.

В номинальном режиме работы трехфазной нагрузки напряжение на обкладках конденсатора определяется линейным напряжением сети, т.е. U C =U л.

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.

В отличных от номинального режима работы трехфазной нагрузки 1 полная компенсация ее реактивной мощности достигается путем изменения реактивной мощности блока компенсации 2 Q ист в зависимости от реактивной мощности Q н трехфазной нагрузки 1. При этом выполняется то же условие: Q ист =Q н. В соответствии с выражением (4), изменение реактивной мощности блока компенсации 2 Q ucm можно осуществлять за счет регулирования напряжения U C на обкладках конденсатора 17.

В замкнутом контуре электрической цепи, включающей LC-цепь блока компенсации 2, вторичную обмотку трехфазного вольтодобавочного трансформатора 3 и напряжения сети U л в соответствии со вторым законом Кирхгофа для напряжения на конденсаторе 17 блока компенсации 2 можно записать:

где U ВДТ-2 - напряжение на вторичной обмотке трехфазного вольтодобавочного трансформатора 3.

В этом случае, в соответствии с выражением (4), реактивная мощность блока компенсации 2 устройства определяется как:

Из последнего соотношения следует, что изменение реактивной мощности Q ucm блока компенсации 2 осуществляется за счет изменения напряжения на вторичных обмотках трехфазного вольтодобавочного трансформатора 3.

Величина напряжения U ВДТ-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.

Для этого при увеличении реактивной мощности трехфазной нагрузки 1 свыше номинальной увеличивается напряжение С ВДТ-2 (знак «+» в формуле 6). При снижении реактивной мощности трехфазной нагрузки 1 снижается мощность Q ист за счет уменьшения напряжения U ВДТ-2 (знак «-» в формуле 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.

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.

Проверка работоспособности фильтрокомпенсирующего устройства (ФКУ) с достижением вышеуказанного технического результата осуществлялась методом математического моделирования.

Моделирование работы ФКУ осуществлялась во всех режимах работы нагрузки, включая номинальный.

При моделировании за расчетную схему принята трехфазная нагрузка 1 с параметрами R н =0,2 Ом; L Н =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.

Из диаграммы токов и напряжений на фиг 2 видно, что при отключенном ФКУ индуктивный ток i н нагрузки 1 отстает от сетевого напряжения U сети на 75,7°.

Включение ФКУ формирует ток i к блока компенсации 2, опережающий напряжение сети U сети на 89,9°, т.е. имеет емкостной характер, что отражено на диаграмме токов и напряжений. В результате сложения токов i н и i к на входе ФКУ из сети потребляется ток i, совпадающий (φ=0) по фазе с напряжением С сети. При φ=0 коэффициент мощности ФКУ равен единице, К м =Cosφ=1, т.е. включение ФКУ максимально увеличивает значение К м.

Отклонение формы тока i от синусоидальной формы связано с высокочастотными пульсациями в форме потребляемого тока, что снижает коэффициент мощности К м. С учетом этого расчетное значение коэффициента мощности составляет 0,997.

В результате моделирования работы ФКУ во всех режимах работы нагрузки были получены диаграммы, аналогичные диаграммам, приведенным на фиг.2.

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.

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.

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам электроснабжения, и может быть использовано при создании трансформаторных подстанций с высокой эффективностью потребления и использования электроэнергии и стабильным напряжением у потребителей.

Изобретение относится к устройству для оказания влияния на передачу электроэнергии к имеющей несколько фаз линии переменного тока с фазовыми модулями, которые содержат, соответственно, контактный вывод переменного напряжения для соединения с одной фазой линии переменного тока и два соединительных вывода, причем между каждым соединительным выводом и каждым контактным выводом переменного напряжения проходит ветвь фазового модуля, состоящая из последовательного соединения подмодулей, которые содержат, соответственно, схему на силовых полупроводниковых приборах и накопитель энергии, параллельно подключенный к схеме на силовых полупроводниковых приборах, причем соединительные выводы соединены друг с другом.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в серийно выпускаемых асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором, используемых в качестве генераторов энергетических установок для преобразования механической энергии в электрическую.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам компенсации реактивной мощности в сетях переменного тока высокого напряжения, и может быть использовано на подстанциях воздушных линий передач с установленными на них шунтирующими реакторами и батареями статических конденсаторов

Использование: в области электротехники. Технический результат заключается в повышении качества электрической энергии за счет исключения в сетевом токе гармонических составляющих, генерируемых нелинейной нагрузкой без применения дополнительных силовых фильтрующих LC-цепей. Согласно способу измеряют мгновенные значения трехфазного тока сети, выделяют выбранные гармонические составляющие этого тока, производят пофазное сложение данных гармонических составляющих, формируют токи коррекции для каждой фазы сетевого тока, содержащие выделенные гармонические составляющие и имеющие фазовый сдвиг 180 электрических градусов, и, выдавая в каждую фазу соответствующие токи, добиваются компенсации гармонических составляющих сетевого тока. 1 ил.

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к устройствам фильтрации и компенсации (УФК) в тяговой сети переменного тока системы 25 кВ и 2×25 кВ. Устройство фильтрации и компенсации системы тягового электроснабжения содержит последовательно соединенные главный выключатель с замыкающим блок-контактом и пультом управления на его включение, первый реактор и первую секцию конденсаторов, вторую секцию конденсаторов с параллельно включенным вторым реактором, и третью секцию конденсаторов с третьим реактором и демпфирующим резистором, подключенным между точкой соединения второй и третьей секцией конденсаторов и рельсом. В схему устройства введен контактор с приводом, включенный между третьим реактором и рельсом, а цепь включения контактора соединяет пульт управления с его приводом через замыкающий блок-контакт главного выключателя. Технический результат - повышение эффективности снижения бросков тока и напряжения при одновременном упрощении устройства. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам с использованием полупроводниковых приборов для передачи по кабелю на подводный объект электрической энергии, которая, в частности, применяется для зарядки электрической аккумуляторной батареи, установленной на этом подводном объекте. Технический результат заключается в улучшении технико-экономических показателей, увеличении коэффициента связи между обмотками трансформатора повышенной частоты, улучшении электромагнитной совместимости трансформатора повышенной частоты и других элементов устройства, снижении пульсации выходного напряжения устройства до допустимого уровня, а также повышении качества электроэнергии, получаемой от устройства потребителями электроэнергии подводного объекта. Для этого заявленное устройство (варианты) содержит следующие основные элементы, установленные на судне-носителе в блоке инвертора: однофазный автономный инвертор напряжения повышенной частоты, блок управления этим инвертором, входной конденсатор и первичную обмотку трансформатора повышенной частоты, а также расположенные на подводном объекте в блоке выпрямителя вторичную обмотку трансформатора, однофазный мостовой неуправляемый выпрямитель, сглаживающий реактор и выходной конденсатор, при этом обмотки трансформатора повышенной частоты снабжены в первом варианте плоскими магнитными экранами, а во втором - чашечными сердечниками и центральными стержнями. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к электрическим сетям и предназначено для повышения коэффициента полезного действия воздушной линии электропередачи, а также качества электроэнергии, отпускаемой сельскохозяйственным потребителям. Технический результат заключается в снижении потерь активной мощности, электроэнергии и потерь напряжения в воздушной электрической сети, что повысит коэффициент полезного действия воздушной линии электропередачи, а также качество электроэнергии, отпускаемой сельскохозяйственным потребителям. Мачтовая электростанция-компенсатор содержит синхронный генератор, присоединяемый к воздушной линии электропередач через управляемый разъединитель, и газовый двигатель внутреннего сгорания, установленные на АП-образной опоре виброустойчивого исполнения. Разъединитель выполнен с индивидуальным ручным приводом. Электростанция снабжена устройствами управления и контроля параметров воздушной линии электропередачи, а также выключателем синхронного генератора, клапаном подачи газа и фрикционной муфтой сцепления, имеющими индивидуальные электромагнитные приводы, активизируемые устройством управления. Фрикционная муфта сцепления связывает или разъединяет валы синхронного генератора и газового двигателя внутреннего сгорания. 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может найти применение на электрических подстанциях, требующих компенсации реактивной энергии и плавки гололеда на воздушных линиях электропередачи. Техническим эффектом изобретения является минимизация количества выключателей, необходимых для перехода из режима компенсации в режим управляемой плавки гололеда и обратно. Устройство содержит двунаправленные высоковольтные тиристорные вентили (1, 2, 3), последовательно с которыми соединены реактивные элементы (дроссели или конденсаторы) (4, 5, 6). Переключение с режима компенсации реактивной мощности на режим плавки гололеда производится с помощью двух выключателей (7, 8). Для этого точки соединения реактивных элементов (4, 5, 6) и тиристорных вентилей (1, 2, 3) подсоединены к трехфазной питающей сети А, В, С, свободные выводы указанных вентилей (1, 2, 3) через контакты первого выключателя (7) соединены по схеме «треугольник» со свободными выводами реактивных элементов (4, 5, 6), а через контакты второго выключателя (8) - с проводами воздушной линии для плавки гололеда. 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может найти применение на электрических подстанциях, требующих плавки гололеда на воздушных линиях электропередачи и компенсации реактивной мощности. Техническим эффектом изобретения является упрощение организации и сокращение продолжительности процесса плавки с одновременным уменьшением количества дополнительного коммутационного оборудования. Комбинированная установка содержит два трехфазных мостовых преобразователя на полностью управляемых полупроводниковых вентилях, шунтированных встречно включенными диодами, конденсаторную батарею на стороне постоянного тока преобразователей, первый трехполюсный выключатель и два последовательно соединенных трехфазных дросселя, параллельно одному из которых подсоединен второй трехполюсный выключатель - на стороне переменного тока. При плавке гололеда первый преобразователь работает в режиме управляемого выпрямителя, а второй в режиме автономного инвертора напряжения, к выходу которого через третий трехполюсный выключатель подсоединены провода воздушной линии, замкнутые на противоположном конце, для одновременной плавки гололеда на них переменным током низкой частоты, при которой индуктивная составляющая сопротивления проводов практически не оказывает влияния на эффективную величину тока плавки. 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может найти применение на электрических подстанциях, требующих компенсации реактивной мощности и плавки гололеда на воздушных линиях электропередачи. Технический результат - сокращение продолжительности процесса плавки с одновременным уменьшением количества дополнительного коммутационного оборудования. Установка содержит трехфазный мостовой преобразователь на полностью управляемых полупроводниковых вентилях, шунтированных встречно включенными диодами, конденсаторную батарею на стороне постоянного тока, первый трехполюсный выключатель и два последовательно соединенных трехфазных дросселя, параллельно одному из которых подсоединен второй трехполюсный выключатель, - на стороне переменного тока. По первому варианту конденсаторная батарея в режиме компенсации реактивной мощности соединена контактами третьего трехполюсного выключателя, разомкнутыми в режиме плавки гололеда, с эмиттерными (коллекторными) выводами вентилей преобразователя, которые в этом режиме посредством четвертого трехполюсного выключателя соединены с проводами воздушной линии для управляемой плавки гололеда переменным током. По второму варианту конденсаторная батарея в режиме компенсации реактивной мощности контактами третьего и четвертого трехполюсных выключателей, разомкнутыми в режиме плавки гололеда, соединена с эмиттерными и коллекторными выводами вентилей преобразователя, которые в этом режиме посредством пятого и шестого трехполюсных выключателей соединены с проводами двух воздушной линии для одновременной управляемой плавки на них гололеда переменным током. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для компенсации реактивной мощности трехфазных потребителей, преимущественно промышленных предприятий

При современном развитии техники многие промышленные предприятия используют много различных преобразователей. Эти преобразователи при работе создают в цепи пульсации тока и напряжения, это приводит к возникновению в сети высших гармоник тока.

Наличие их в сети ухудшают ее качество и оказывают плохое влияние на работу всего оборудования, и могут приводить к сбоям в различных системах. Это может приводить к аварийным отключениям потребителей, ложным срабатыванием различных электронных приборов и устройств. Также наличие гармоник вызывает нагрев в электродвигателях, кабелях и т.д. Необходимо свести к минимуму их влияния на цепь. Для этого используют фильтро-компенсирующее устройство (ФКУ).

Фильтро-компенсирующее устройство состоит из L-C фильтра, настраиваемого на определенную гармонику сети. Обычно это 5, 7, 11 гармоники, как наиболее выраженные. Также часто на предприятиях могут устанавливаться фильтро-компенсирующее устройства настроенные на различные гармоники. Ниже показана схема ФКУ.

Для правильного выбора фильтро-компенсирующего устройства нужно исследовать какие гармоники наиболее влияют на качественный состав сети и ее мощность. Исходя из этих данных проводится расчет и выбор фильтра.

Главным их достоинством есть то, что они не только выполняют роль фильтра, но и компенсируют реактивную мощность. Как и могут быть автоматическими и в автоматическом режиме регулировать реактивную мощность.

При преобладании статической нагрузки (бумагоделательная машина, вентиляторная нагрузка) используют нерегулируемые ФКУ, которые подключаются к цепи и работают в статическом режиме.

Если преобладает динамическая нагрузка (прокатные станы, подъемные машины и т.д.) используют регулируемые При изменении завершении цикла работы какого-либо устройства баланс реактивной мощности изменяется. Так как ФКУ не только компенсирует реактивную составляющую, но и выполняет роль фильтра в цепи, соответственно отключение его от сети не имеет смысла. Для этого подключают декомпенсатор, который поддерживают баланс мощности в цепи.

Наиболее целесообразно устанавливать фильтро-компенсирующее устройство на напряжения 6 кВ, 10 кВ. Так как при работе низковольтных потребителей на стороне низкого напряжения возникают различный спектр гармоник. Компенсировать их на стороне низкого напряжения экономически не целесообразно, потому установка фильтра к каждому потребителю дорого стоит. Высоковольтные потребители создают меньший спектр искажений (3, 5, 7, 11 гармоники), поэтому как с технической так и с экономической стороны проще компенсировать данный спектр на стороне 6 кВ, 10 кВ, чем гораздо более широкий спектр на стороне 0,4 кВ, 0,6 кВ.

Они могут устанавливаться как в помещении так и снаружи. Устанавливаются обычно на ГПП и подключаются к шинам через индивидуальный выключатель. Ниже показаны способы размещения: в помещении и наружное исполнение:

Размещенным в помещении компенсаторам требуется вентиляция. В определенных случаях (в зависимости от вида производства и размещения помещения) для вентиляции требуются фильтры воздуха. Определенный температурный режим должен соблюдаться в помещении, что приводит к дополнительным финансовым затратам.

ФКУ должно быть ограждено и доступ может осуществляться только после разрядки конденсаторов. Они должны снабжаться датчиками напряжения конденсаторов, для безопасности обслуживающего персонала. Если конденсаторы не разрядились до допустимого значения работы по ремонту или обслуживание запрещены.

Конденсаторные установки с фильтрами высших гармоник УКРМФ (АФКУ, ДФКУ, КРМФ) предназначены для компенсации реактивной мощности в сетях где присутствуют гармоники.

УКРМФ представляют собой конденсаторные установки состоящие из ступеней косинусных конденсаторов, которые коммутируются контакторами, либо тиристорами. От обычных установок они отличаются тем, что в цепь с конденсаторами последовательно включены фильтрующие дроссели. Они защищают конденсаторы от перегрева и пробоя, а также снижают гармоники в сети, тем самым повышают качество электроэнергии.

Гармоники присутствую в сетях где есть следующее оборудование:

• Плавильные печи;
• Преобразователи;
• Сварочные установки и др.

Многие предприятия пытаются экономить на фильтроконмпенсирующих устройствах, но это может привести к негативным последствиям, в том числе и выходу из строя дорогостоящего оборудования.

Наличие гармоник в сети приводит с следующим негативным последствиям:

• снижение коэффициента мощности на предприятии;
• перегрев кабельных линий;
• старение изоляции сети;
• срабатывание защит;
• снижение срока службы коммутационных устройств;
• перебои работы электросети.

При выборе необходимой конденсаторной установки необходимо произвести измерения сети Вашего предприятия на наличие гармоник. В случае присутствия гармонической составляющей, специалисты нашего предприятия подбирают необходимые ступени конденсаторов и номиналы фильтров гармоник.

Комплектующие

Наше предприятие имеет многолетний опыт производства конденсаторных установок с фильтрами гармоник. В своей работе мы используем проверенные комплектующие от ведущих европейских производителей , General Electric.

Работаем с отечественными и российскими производителями КЭАЗ, Завод "Контактор", ОАО "Кореневский завод низковольтной аппаратуры", ООО НПП "Этал", ЧП Элкос.

По требованию заказчика используем аппаратуру китайских брендов: IEK, ACКО, Промфактор, ТМ Электро, Chint.

Технические характеристики УКРМФ

Характеристика	Конденсаторная установка УКРМФ
Номинальное напряжение, В	400-440 690В
Мощность, квар	5…2000 кВар
Ступени регулирования, квар	1…50 кВар
Вид регулирования	автоматическое
Регулятор реактивной мощности	NOVAR
Быстродействие	Контакторное / Тиристорное
Контакторы/тиристоры	СЕМ - (ETI), СNNK - (RADE KONCAR)
Конденсаторы	KNK (ETI-Словения), RTR (Испания), Electronicon (Германия)
Фильтры высших гармоник	фильтры гармоник с частотой расстройки: на 134 Гц (14%, подавление с 3-й гармоники) на 189 Гц (7%, подавление с 5-й гармоники)
Климатическое исполнение	У3, У1
Степень защиты	IP 21,IP 54, IP 65

Компания «Электроинтер» предлагает устройства, используемые для компенсации реактивной мощности в сетях 0,4 кВ. Реактивная мощность увеличивает потери электроэнергии, если устройства компенсации отсутствуют в сети, потери могут достигать 50% среднего потребления. Кроме того, она понижает качество электроснабжения: возникают перегрузки генераторов, тепловые потери, изменения частоты и амплитуды. Фильтрокомпенсирующие устройства 0,4 кВ станут выгодным решением проблемы.

Преимущества конденсаторных установок

Наиболее эффективным способом компенсации реактивной мощности стали конденсаторные установки. Правильно подобранные конденсаторы способны снизить реактивную мощность, получаемую от сети, это позволяет сократить потери электроэнергии. Конденсаторные установки имеют несколько плюсов:

• Быстрая установка, не требуется сложное обслуживание. Такие компенсаторные установки не нуждаются в дополнительном фундаменте.
• Минимальные потери активной мощности. Инновационные косинусные конденсаторы дают собственные потери не больше 0,5 Вт на 1000 ВАр.
• Возможность подключения в любой точке сети энергоснабжения. Такие установки дают минимальный шум в процессе эксплуатации.

Компенсация может быть индивидуальной или групповой: в первом случае реактивная мощность компенсируется там, где возникает, во втором действие компенсатора распространяется на несколько потребителей.

Заказ электрооборудования от производителя

ЗАО «Электроинтер» предлагает приобрести установки компенсации реактивной мощности в ассортименте, оборудование подбирается с учетом персональных требований заказчика. Позвоните по нашим номерам и обсудите условия покупки со специалистами: гарантируются выгодные цены и удобные условия сотрудничества.