Статический тиристорный компенсатор
STATIC THYRISTOR COMPENSATOR

Изобретение относится к области электротехники и электроэнергетики. Широко известен статический тиристорный компенсатор реактивной мощности /1/ (далее СТК), содержащий трехфазную группу реакторов, одними выводами предназначенных для подключения к сети, а вторые выводы подключены к парам встречно-параллельных тиристоров, объединенных вторыми выводами. Мощность такого устройства ограничена из-за ограниченной величины номинального тока тиристоров. Наиболее близким по сути - прототипом является /2/ СТК, содержащий две трехфазные группы реакторов, одними выводами предназначенных для подключения к сети, а одна группа вторыми выводами подключена к катодам тиристоров, а вторая группа - к анодам других тиристоров. Вторые выводы тиристоров внутри каждой группы объединены. Параллельно встречно упомянутым тиристорам включены другие тиристоры. Недостаток такого СТК состоит в сложности, обусловленной необходимостью использования двух тиристорных мостов, относительно низком К.П.Д. Техническая задача, решаемая в предложении, состоит в упрощении и повышении К.П.Д.
Техническая задача решается в первом варианте СТК, содержащего две трехфазные группы реакторов (электродвигателей), одними выводами предназначенных для подключения к сети, а одна группа вторыми выводами подключена к катодам тиристоров, а вторая группа - к анодам других тиристоров и вторые выводы тиристоров внутри каждой группы объединены за счет того, что встречно параллельно тиристорам подключены диоды. Во втором варианте СТК, содержащего трехобмоточный реактор-трансформатор, выводами сетевой обмотки предназначенный для подключения к сети, а вторичные обмотки соединены звездой или треугольником, образуя две трехфазные одинаковые группы, одна группа вторыми выводами подключена к катодам тиристоров, а вторая группа - к анодам других тиристоров и вторые выводы тиристоров внутри каждой группы объединены, задача решается за счет того, что встречно параллельно тиристорам подключены диоды. В третьем варианте в СТК, содержащем трехобмоточный реактор-трансформатор, выводами сетевой обмотки предназначенный для подключения к сети, а вторичные обмотки соединены звездой или треугольником, образуя две трехфазные группы, связанные с тиристорами, задача решается за счет того, что группы имеют диаметрально противоположные номера групп соединения обмоток и каждая подключена к одноименным выводам троек тиристоров, а вторыми выводами эти тройки тиристоров соединены и встречно параллельно тиристорам подключены диоды. Дополнительно к 2 вариантам тройки тиристоров вторыми выводами соединены. И в последнем варианте в СТК снабжен вторым аналогичным блоком, и два блока за счет разного типа соединения первичных или вторичных обмоток обеспечивают взаимный сдвиг токов на n30 электроградусов (12-пульсный режим), где n=1, 3, 5, 7, 11.
На фиг. 1 приведена однолинейная схема СТК к первому пункту формулы. Здесь обозначено 1 и 2 две трехфазные группы реакторов (электродвигателей, нагревателей), последовательно с которыми в каждой фазе включены тиристоры 3 и 4 встречного направления. Встречно параллельно последним включены диоды 5 и 6. Имеется блок управления 7.
СТК работает следующим образом. Блок 7 управления подает на тиристоры 3 и 4 симметричные отпирающие импульсы с определенным углом запаздывания по отношению к переходам напряжения сети через ноль. В зависимости от величины этого угла изменяется реактивная мощность, потребляемая реакторами 1 и 2. Если 1 и 2 асинхронные электродвигатели, то регулируемое таким образом напряжение позволяет изменять как потребление реактивной мощности, так и скорость вращения. Если 1 и 2 нагреватели, то таким образом регулируется температура. По гармоническому воздействию на сеть такое симметричное управление эквивалентно обычному СТК /1, 2/. На фиг. 2, 3, 4 приведена однолинейная схема СТК ко второму, третьему и четвертому пунктам формулы. Здесь вместо реакторов используется трансреактор, представляющий собой трехфазный трансформатор (или три однофазных трансформатора, объединенных в трехфазную группу) с высокой индуктивностью рассеяния (до 100%), с первичной обмоткой 8 и двумя вторичными - 9, 10. На фиг. 2 номера групп соединения обмоток 8 и 9 одинаковы (N), а на фиг. 3 векторы напряжений взаимно противоположные -N и N+6. На фиг. 4 вентильные группы объединены общими точками звезд соединения вентилей. При необходимости (целесообразности) эта точка может быть заземлена. На фиг. 5 приведена блочная схема к пятому пункту формулы. Блоки 11 и 12 аналогичны фиг. 2-4. Но в таком варианте первичные или вторичные обмотки реактор-трансформаторов обеспечивают взаимный сдвиг напряжений на n30 электроградусов, где n=1, 3, 5, 7, 11. Такой сдвиг обеспечивает аналогичный сдвиг токов, что дает 12-пульсный режим. Этим снижаются искажения суммарного тока сети. При отсутствии импульсов с блока 7 управления ток в обмотках 8, 9 не протекает, так как все диоды 5, 6 направлены встречно. Во всех схемах при работе через реакторы 1 и 2 протекает ток в обоих направлениях. Одна полуволна тока протекает через тиристор, а другая через диод. Падение напряжения на диоде меньше, чем на тиристоре, что позволяет снизить общие потери энергии. Упрощается также система охлаждения.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР №538454, кл. H02J 3/18, 1972.
2. Ивакин В.Н. и др. Электропередачи и вставки постоянного тока и статические тиристорные компенсаторы. М.: Энергоатомиздат, 1993, стр. 128, рис. 3.28.