Устройство управления полупроводниковым регулятором реактивной мощности
CONTROL DEVICE FOR SEMICONDUCTOR REACTIVE POWER REGULATOR

Изобретение относится к области электротехники и силовой электроники и может быть использовано для управления полупроводниковым регулятором реактивной мощности с целью обеспечения управления реактивной мощностью в точке его подключения. Такая технология реализуется в различных устройствах силовой электротехники, применяемых в электроэнергетике, электроприводе, электротермии, электролизе, преобразовательной технике, для компенсации реактивной мощности нагрузки.
Известно устройство управления реактивным сопротивлением компенсатора реактивной мощности, основанное на дискретном регулировании сопротивления реактивного элемента, использующее синхронизацию управления относительно приложенного к нему синусоидального напряжения (Патент РФ №2641643, МПК H01F 29/02, опубл. 19.01.2018).
Недостатком устройства является ограниченная область его применения, устройство применимо только для управления устройствами компенсации реактивной мощности индуктивного характера.
Наиболее близким техническим решением является устройство управления полупроводниковым регулятором реактивной мощности, состоящим из токоограничивающих реакторов, тиристоров, конденсаторов, использующее переключение конденсаторов с помощью тиристоров синхронизировано с синусоидальным напряжением электрической сети. Устройство управления обеспечивает переключение тиристоров в моменты достижения нулевого уровня переменного синусоидального напряжения электрической сети, приложенного к полупроводниковому регулятору реактивной мощности. Устройство управления состоит из блока измерения синусоидального напряжения электрической сети, блока синхронизации, блока задания величины реактивного сопротивления тиристорно-переключаемой конденсаторной группы, блока задания набора включаемых тиристоров, блока управления тиристорами. (Патент РФ №2683964, МПК H02J 3/18, опубл. 03.04.2019).
К недостаткам указанного выше устройства относится рассогласование режима работы компенсатора реактивной мощности и режима работы электрической сети из-за отсутствия взаимосвязи заданного режима работы компенсатора реактивной мощности с требуемым режимом работы электрической сети.
Технической задачей является обеспечение автономной автоматической работы устройства в составе энергосистемы в режимах поддержания требуемых параметров электрической сети.
Техническим результатом, на получение которого направлено предлагаемое техническое решение, является расширение функциональных возможностей устройства управления полупроводниковым регулятором реактивной мощности, предназначенного для управления режимами работы электрической сети. Устройство позволяет обеспечить автоматическую работу полупроводникового регулятора реактивной мощности в составе электрической сети в режимах поддержания требуемых параметров электрической сети.
Технический результат достигается тем, что устройство управления полупроводниковым регулятором реактивной мощности, построенным на основе тиристорно-переключаемой группы реактивных элементов, содержащее блок измерения синусоидального напряжения электрической сети, выход которого соединен с блоком синхронизации, выход которого соединен с первым входом блока управления тиристорами, выход которого соединен с тиристорно-переключаемой группой реактивных элементов, со вторым входом блока управления тиристорами соединен выход блока задания набора включаемых тиристоров, а его вход соединен с выходом блока задания величины реактивного сопротивления полупроводникового регулятора реактивной мощности, дополнительно снабжено первым и вторым датчиками тока, установленными после и до точки подключения полупроводникового регулятора реактивной мощности к электрической сети, блоком вычисления параметров режима электрической сети, блоком вычисления требуемой величины реактивного сопротивления полупроводникового регулятора реактивной мощности и блоком задания режима работы электрической сети, при этом выход блока измерения синусоидального напряжения электрической сети и выходы первого и второго датчиков тока подключены соответственно к первому, второму и третьему входам блока вычисления параметров режима электрической сети, выход которого соединен с первым входом блока вычисления требуемой величины реактивного сопротивления полупроводникового регулятора реактивной мощности, с вторым входом которого соединен блок задания режима работы электрической сети, а выход блока вычисления требуемой величины реактивного сопротивления соединен с блоком задания величины реактивного сопротивления.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображено устройство управления полупроводниковым регулятором реактивной мощности.
Устройство управления полупроводниковым регулятором реактивной мощности, построенным на основе тиристорно-переключаемой группы реактивных элементов 1, включающей реакторы 2, конденсаторы 3 и пары встречно-параллельно включенных тиристоров 4 и подключаемой к электрической сети, содержит подключенный параллельно тиристорно-переключаемой группе реактивных элементов 1 блок измерения синусоидального напряжения электрической сети 5, выход которого соединен с блоком синхронизации 6, выход которого соединен с первым входом блока управления тиристорами 7, с вторым входом которого соединен выход блока задания набора включаемых тиристоров 8, а вход блока задания набора включаемых тиристоров 8 соединен с выходом блока задания величины реактивного сопротивления полупроводникового регулятора реактивной мощности 9. Блок управления тиристорами 7 соединен с парами встречно-параллельно включенных тиристоров 4. Устройство управления дополнительно снабжено первым датчиком тока 10 и вторым датчиком тока 11, установленными после и до точки подключения полупроводникового регулятора реактивной мощности к электрической сети соответственно, блоком вычисления параметров режима электрической сети 12, блоком вычисления требуемой величины реактивного сопротивления полупроводникового регулятора реактивной мощности 13 и блоком задания режима работы электрической сети 14. При этом выход блока измерения синусоидального напряжения электрической сети 5, выход первого датчика тока 10 и выход второго датчика тока 11 подключены соответственно к первому, второму и третьему входам блока вычисления параметров режима электрической сети 12, выход которого соединен с первым входом блока вычисления требуемой величины реактивного сопротивления полупроводникового регулятора реактивной мощности 13, а второй вход соединен с выходом блока задания режима работы электрической сети 14, причем выход блока вычисления требуемой величины реактивного сопротивления полупроводникового регулятора реактивной мощности 13 соединен с блоком задания величины реактивного сопротивления полупроводникового регулятора реактивной мощности 9.
Предлагаемое устройство управления полупроводниковым регулятором реактивной мощности работает следующим образом.
Устройство использует измерение напряжения, приложенного к тиристорно-переключаемой группе реактивных элементов 1 полупроводникового регулятора реактивной мощности с помощью блока измерения синусоидального напряжения электрической сети 5. С помощью блока синхронизации 6 осуществляют синхронизацию процессов изменения состояния тиристоров из состава группы пар встречно-параллельно включенных тиристоров 4 в моменты времени достижения напряжением на тиристорно-переключаемой группе реактивных элементов 1 нулевого уровня.
При этом, информация с первого датчика тока 10 и второго датчика тока 11, а также с блока измерения синусоидального напряжения электрической сети 5 поступает на первый, второй и третий входы блока вычисления параметров режима электрической сети 12 соответственно. На основании поступивших данных блок вычисления параметров режима электрической сети 12 производит расчет эквивалентных параметров режима сети, в которой установлен полупроводниковый регулятор реактивной мощности.
Блок задания режима работы сети 14 задает информацию о требуемом режиме работы электрической сети, в которой установлен полупроводниковый регулятор реактивной мощности. Таким режимом может быть компенсация реактивной мощности, регулирование реактивной мощности, стабилизация или регулирование напряжения. Величины регулировочных значений устанавливаемых режимов зависят от конкретной точки установки устройства и технических характеристик устанавливаемых полупроводниковых регуляторов реактивной мощности.
Данные с блоков вычисления параметров режима электрической сети 12 и задания режима работы сети 14 поступают на блок вычисления требуемой величины реактивного сопротивления полупроводникового регулятора реактивной мощности 13. Данный блок производит расчет требуемого реактивного сопротивления, установка которого в данный момент обеспечит заданный режим работы блоком задания режима работы электрической сети 14.
Рассчитанное в блоке вычисления требуемой величины реактивного сопротивления полупроводникового регулятора реактивной мощности 13 значение реактивного сопротивления поступает в блок задания величины реактивного сопротивления полупроводникового регулятора реактивной мощности 9, в котором производится выбор максимально близкой величины реактивного сопротивления из таблицы возможных дискретных величин. Данные о выбранном значении величины реактивного сопротивления поступают на блок задания набора включаемых тиристоров 8.
При этом, блок задания набора включаемых тиристоров 8 определяет состояние тиристоров из состава группы пар встречно-параллельно включенных тиристоров 4, соответствующее заданному значению величины емкости тиристорно-переключаемой группы реактивных элементов 1. Блок управления тиристорами 7 осуществляет изменение состояния тиристоров из состава группы пар встречно-параллельно включенных тиристоров 4 тиристорно-переключаемой группы реактивных элементов 1 синхронизировано с приложенным к ней синусоидальным напряжением электрической сети в моменты времени достижения напряжения электрической сети нулевого уровня, информация о чем поступает в блок управления тиристорами 7 из блока синхронизации 6.
Автоматическая автономная работа полупроводникового регулятора реактивной мощности в режимах поддержания требуемых параметров в электрической сети обеспечивается наличием в заявляемом устройстве блока вычисления параметров режима электрической сети 12, блока вычисления требуемой величины реактивного сопротивления полупроводникового регулятора реактивной мощности 13, а также наличием первого 10 и второго 11 датчиков тока. Актуальные на данный момент времени параметры режима электрической сети в режиме реального времени поступают в блок вычисления требуемой величины реактивного сопротивления полупроводникового регулятора реактивной мощности 13. В случае отклонения текущего режима работы электрической сети от заданного режима в блоке задания режима работы электрической сети 14, блок вычисления требуемой величины реактивного сопротивления полупроводникового регулятора реактивной мощности 13 автоматически пересчитает и вычислит новое значение реактивного сопротивления полупроводникового регулятора реактивной мощности, которое обеспечит требуемый режим работы электрической сети.
Использование изобретения позволяет расширить функциональные возможности устройства управления полупроводниковым регулятором реактивной мощности, предназначенного для управления режимами работы электрической сети, а именно, обеспечение автоматической работы полупроводникового регулятора реактивной мощности в составе электрической сети в режимах поддержания требуемых параметров электрической сети.