Устройство компенсации провалов напряжения

Настоящая полезная модель относится к области электротехники и может быть реализована в виде устройства, устанавливаемого на питающем вводе оборудования для компенсации провалов питающего напряжения.
Известен трансформаторно-тиристорный компенсатор отклонений напряжения и реактивной мощности (Патент на ИЗ РФ №/2158953 от 10.11.2000 H02J 3/00),
Компенсатор содержит датчик реактивной мощности сети и датчик отклонения напряжения нагрузки, первый и второй трехфазные инверторы напряжения с индивидуальными для них системами управления, первый и второй трехфазные вольтодобавочные трансформаторы, первичные обмотки которых соединены последовательно и включены в цепь нагрузки, а их вторичные обмотки соответственно подключены к выходам первого и второго трехфазных инверторов напряжения, при этом входы первого и второго трехфазного инверторов напряжения объединены и через трехфазный рекуперативный выпрямитель подключены к нагрузке, в состав трехфазного рекуперативного выпрямителя входит вентильный блок с системой управления, трехфазный автомат и выходной индуктивно-емкостный фильтр, а управляющий вход системы управления первым трехфазным инвертором напряжения подключен к выходу датчика реактивной мощности сети.
Недостатком устройства является невозможность поддержания напряжения в нагрузке при пропадании напряжения в сети, ограниченный диапазон компенсации реактивной мощности, низкое быстродействие, высокие гармонические искажения, вследствие работы тиристоров, наличие более двух электронных силовых блоков соизмеримой мощности, наличие двух вольтодобавочных трансформаторов.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является ДИНАМИЧЕСКИЙ КОМПЕНСАТОР НАПРЯЖЕНИЙ по патенту на изобретение РФ №2656372 от 05.06.2018 г., H02J 3/00
Вольтодобавочный трансформатор динамического компенсатора напряжений выполнен с возможностью работы по меньшей мере в двух рабочих режимах. В одном из которых по меньшей мере одна обмотка высокого напряжения подключена к управляемому инвертору, а другая обмотка или группа обмоток включена последовательно в сеть между источником тока и потребителем. При этом во втором из возможных режимов работы низковольтные обмотки вольтодобавочного трансформатора, перекоммутируемые посредством, по меньшей мере одного управляемого коммутационного устройства, соединены в электрическую схему с возможностью обеспечения работы вольтодобавочного трансформатора без подключения к питающей сети, при этом инвертор соединен со звеном накопления и передачи энергии с возможностью питания вольтодобавочного трансформатора.
К недостаткам данного технического решения следует отнести завышение мощности вольтодобавочного трансформатора, так как в режиме полного пропадания питающей сети, вся мощность от накопителя энергии будет передаваться через вольтодобавочный трансформатор, а также, отсутствие цепи питания накопительного блока при глубоких провалах напряжения (до 20% номинального напряжения).
Технической проблемой является создание устройства компенсации провалов напряжения, которое обеспечивает возможность работы, как минимум в трех режимах, а именно компенсация неглубоких провалов напряжения, компенсацию провалов напряжения средней глубины и компенсация глубоких провалов напряжения.
Техническим результатом полезной модели является обеспечение работы устройства в дополнительном режиме компенсации средних провалов напряжения.
Техническая проблема решается и технический результат достигается тем, что устройство компенсации провалов напряжения включает вольтодобавочный трансформатор, одна из обмоток высокого напряжения которого подключена к управляемому инвертору, а другая обмотка низкого напряжения подключена в сеть между питающей сетью и потребителем.
Активный выпрямитель напрямую подключен в цепь потребителя.
Между управляемым инвертором и активным выпрямителем, в звено постоянного тока подключен накопитель энергии, обеспечивающий компенсацию средних и глубоких провалов напряжения питающей сети.
Устройство связано с системой управления, с возможностью воздействия на быстродействующий контактор. На основании информации о значениях напряжения в точках подключения устройства компенсации провалов напряжения к питающей сети и к потребителю, посредством воздействия на контактор, управляемый инвертор и активный выпрямитель, осуществляет переключения между режимами.
На фиг. 1 представлена структурная схема устройства компенсации провалов напряжения, где
вольтодобавочный трансформатор ВДТ - 1;
контактор К - 2;
накопитель энергии - 3
управляемый инвертор - 4
активный выпрямитель - 5
выключатели QF1, QF2, QF3 - 6,7,8
система управления - 9
Устройство компенсации провалов напряжения содержит:
Контактор К (2) - подключен между питающей сетью и обмоткой низкого напряжения ВДТ (1);
ВДТ (1), одна обмотка подключена через быстродействующий контактор К между питающей сетью и потребителем, а другая обмотка подключена к управляемому инвертору (4);
Выключатели QF2, QF3 (7, 8) - входной и выходной выключатель соответственно, для подключения питающей сети и потребителя к устройству.
Выключатель QF1 (6) - выключатель в обходной цепи (байпас). Работа устройства компенсации провалов напряжения
В нормальном режиме или режиме ожидания включен контактор (2) и выключатели (7, 8); выключатель (6) - отключен;
При неглубоких провалах напряжения при включенном контакторе (2), происходит включение управляемого инвертора (4) и активного выпрямителя (3), посредством чего, через цепь активный выпрямитель (5) - управляемый инвертор (4) - ВДТ (1) в сеть к потребителю происходит добавка напряжения для поддержания напряжения на номинальном уровне неограниченно по времени;
При средних по глубине провалах напряжения при включенном контакторе (2), происходит включение управляемого инвертора (4) и активного выпрямителя (3), посредством чего, через цепь активный выпрямитель (5) - накопитель энергии (3) - управляемый инвертор (4) - ВДТ (1) в сеть к потребителю происходит добавка напряжения для поддержания напряжения на номинальном уровне в течение времени, ограниченного емкостью накопителей энергии;
При глубоких провалах напряжения происходит отключение контактора (2) и включение активного выпрямителя (5), посредством чего, через цепь накопитель энергии (3) - активный выпрямитель (5) - выключатель (8) осуществляется питание потребителя на номинальном напряжении в течение времени, ограниченного емкостью накопителей энергии.
Таким образом, разработанное устройство компенсации провалов напряжения имеет возможность работы, как минимум в трех режимах:
- компенсация неглубоких провалов напряжения через цепь активный выпрямитель (5) - управляемый инвертор (4) - ВДТ (1);
- компенсация провалов напряжения средней глубины через цепь активный выпрямитель (5) - накопитель энергии (3) - управляемый инвертор (4) - ВДТ(1);
- компенсация глубоких провалов напряжения через цепь накопитель энергии (3) - активный выпрямитель (5) - выключатель (8).