УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ
REACTIVE POWER COMPENSATION DEVICE

Изобретение относится к электротехнике и может быть применено на электроподвижном составе переменного тока для повышения коэффициента мощности.
Известно устройство для компенсации реактивной мощности, содержащее тяговый трансформатор, преобразователь, тяговый двигатель пульсирующего тока, два источника реактивной мощности, датчики тока и напряжения, блок управления, коммутатор (RU 2212086, кл. H02J 3/18, B60L 9/12, Бюл. №25, 10.09.2003).
Недостатком устройства является возникновение ударных токов при подключении коммутатором источника реактивной мощности к вторичной обмотке трансформатора в случае несоответствия напряжения на обмотке трансформатора и на конденсаторе источника реактивной мощности, что снижает надежность устройства. Появление ударных токов снижает коэффициент мощности.
Известно устройство для компенсации реактивной мощности, содержащее тяговый трансформатор, преобразователь, тяговый двигатель пульсирующего тока, два источника реактивной мощности, блок управления, коммутатор, датчики тока и напряжения (RU 2256994, кл. H02J 3/18, B60L 9/12, Бюл. №20, 20.07.2005 - прототип).
Недостатком устройства, принятого за прототип, является дискретный способ регулирования реактивной мощности с большим шагом дискретности, что снижает коэффициент мощности во всем диапазоне регулирования, большое количество элементов и наличие коммутатора снижают надежность устройства.
Задача изобретения - повысить надежность устройства для компенсации реактивной мощности во всем диапазоне регулирования за счет исключения коммутатора и сокращения числа элементов и повысить коэффициент мощности за счет непрерывного регулирования величины реактивного тока пропорционально напряжению сети.
Технический результат достигается тем, что в устройство для компенсации реактивной мощности, содержащее тяговый трансформатор, первичная обмотка которого подключена к питающей сети, последовательно соединенные якорную обмотку и обмотку возбуждения тягового двигателя пульсирующего тока, датчик тока и датчик напряжения, их выходы подключены к первому и второму входам блока управления соответственно, конденсатор, в него дополнительно введены два биполярных транзистора с изолированными затворами, шесть диодов, к свободному выводу якорной обмотки тягового двигателя пульсирующего тока подключены катоды первого и второго диодов, к свободному выводу обмотки возбуждения тягового двигателя пульсирующего тока подключены аноды третьего и четвертого диодов, анод первого и катод третьего диодов соединены с общим выводом конденсатора, датчика напряжения и вторичной обмотки тягового трансформатора, свободный вывод которой соединен через датчик тока со свободным выводом датчика напряжения и общим выводом коллектора первого биполярного транзистора с изолированным затвором, анода второго, катодов четвертого и пятого диодов, анод пятого диода соединен с общим выводом анода шестого диода и эмиттеров первого и второго биполярных транзисторов с изолированными затворами, их затворы подключены к первому и второму выходам блока управления соответственно, свободный вывод конденсатора соединен с общим выводом коллектора второго биполярного транзистора с изолированным затвором и катода шестого диода.
На чертеже изображена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства для компенсации реактивной мощности.
В соответствии с чертежом устройство для компенсации реактивной мощности содержит тяговый трансформатор 1, первичная обмотка которого подключена к питающей сети, последовательно соединенные якорную обмотку 2 и обмотку возбуждения 3 тягового двигателя пульсирующего тока, датчик тока 4 и датчик напряжения 5, их выходы подключены к первому и второму входам блока управления 6 (например, ADAM-5510, Прософт, краткий каталог продукции 6.0, 2001, с.47) соответственно, к свободному выводу якорной обмотки 2 тягового двигателя пульсирующего тока подключены катоды первого 7 и второго 8 диодов, к свободному выводу обмотки возбуждения 3 тягового двигателя пульсирующего тока подключены аноды третьего 9 и четвертого 10 диодов, анод первого 7 и катод третьего 9 диодов соединены с общим выводом конденсатора 11, датчика напряжения 5 и вторичной обмотки тягового трансформатора 1, свободный вывод которой соединен через датчик тока 4 со свободным выводом датчика напряжения 5 и общим выводом коллектора первого 12 биполярного транзистора с изолированным затвором, анода второго 8, катодов четвертого 10 и пятого 13 диодов, анод пятого диода 13 соединен с общим выводом анода шестого диода 14 и эмиттеров первого 12 и второго 15 биполярных транзисторов с изолированными затворами, их затворы подключены к первому и второму выходам блока управления 6 соответственно, свободный вывод конденсатора 11 соединен с общим выводом коллектора второго биполярного транзистора с изолированным затвором 15 и катода шестого диода 14.
Устройство для компенсации реактивной мощности работает следующим образом. Биполярные транзисторы с изолированными затворами 12, 15 и диоды 13, 14 включены попарно встречно друг другу, таким образом, что в одном полупериоде напряжения сети ток в цепи конденсатора 11 регулирует биполярный транзистор с изолированным затвором 15, а биполярный транзистор с изолированным затвором 12 зашунтирован открытым диодом 13, в другом полупериоде рабочим является биполярный транзистор с изолированным затвором 12, а биполярный транзистор с изолированным затвором 15 зашунтирован диодом 14. Емкость конденсатора 11 выбирается из условия компенсации реактивной мощности в цепи якорной обмотки 2 и обмотки возбуждения 3 тягового двигателя пульсирующего тока при максимальном напряжении на тяговом трансформаторе 1. При снижении напряжения реактивная мощность в цепи тягового двигателя пульсирующего тока снижается. В зависимости от выходных сигналов датчиков тока 4 и напряжения 5, блок управления 6 формирует импульсы управления биполярными транзисторами с изолированными затворами 12 и 15. Импульсы управления биполярными транзисторами с изолированными затворами 12, 15 синхронизированы с частотой сети, а скважность изменяется пропорционально напряжению на вторичной обмотке тягового трансформатора 1. При этом через конденсатор 11 протекает ток, равный реактивному току, протекающему в цепи мостового выпрямителя на диодах 7, 8, 9 и 10, якорной обмотки 2 и обмотки возбуждения 3 тягового двигателя пульсирующего тока, но противоположный ему по фазе. В результате ток, потребляемый устройством из сети, содержит только активную составляющую тока нагрузки во всем диапазоне изменения напряжения сети.
Предлагаемое устройство для компенсации реактивной мощности реализует поставленную задачу: повышает надежность устройства для компенсации реактивной мощности во всем диапазоне регулирования за счет исключения коммутатора и сокращения числа элементов (на 11) и повышает коэффициент мощности за счет непрерывного регулирования величины реактивного тока пропорционально напряжению сети.