УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ НАПРЯЖЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРНОЙ ПОДСТАНЦИИ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ НАПРЯЖЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРНОЙ ПОДСТАНЦИИ


RU (11) 2117981 (13) C1

(51) 6 G05F1/30, H02M5/45 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 96107428/09 
(22) Дата подачи заявки: 1996.04.16 
(45) Опубликовано: 1998.08.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU, авторское свидетельство 1636832, кл. G 05 F 1/30, 1991. 
(71) Заявитель(и): Климаш Владимир Степанович; Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет 
(72) Автор(ы): Климаш В.С. 
(73) Патентообладатель(и): Климаш Владимир Степанович; Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ НАПРЯЖЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРНОЙ ПОДСТАНЦИИ 

Сущность: устройство предназначено для стабилизации трехфазного напряжения на высокой стороне главного трансформатора подстанции. Устройство содержит преобразователь со звеном постоянного тока и вольтодобавочный трансформатор, вторичная обмотка которого через преобразователь подключена к нагрузке, а его первичная обмотка включена последовательно с первичной обмоткой главного трансформатора. Устройство обеспечивает компенсацию отклонения напряжений на входе трансформаторной подстанции без сдвига фазы напряжения на нагрузке. Его отличает простота конструкции, улучшенные энергетические и массогабаритные показатели. 1 з.п.ф-лы, 2 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к энергетической электронике и может быть использовано для стабилизации напряжения на высокой стороне понижающей трансформаторной подстанции.

Известно устройство для стабилизации напряжения трансформаторной подстанции по авт.св. СССР N 1636832, которое взято за прототип. Оно содержит два вольтодобавочных трансформатора с последовательно соединенными первичными обмотками, включенными между входными и выходными зажимами, и два инвертора, подключенные своими выходными выводами к вторичным обмоткам соответственно первого и второго вольтодобавочных трансформаторов. Управление инверторами производится системой импульсно-фазового управления в функции напряжения на нагрузке. Входы инверторов объединены и через выпрямитель подключены к выходным зажимам стабилизатора.

Устройство может быть включено как на высокой, так и на низкой стороне главного трансформатора понижающей подстанции. Однако включение его на высокой стороне усложняет выпрямитель, инверторы и узлы их защиты, а на низкой - не улучшает энергетические показатели главного трансформатора подстанции и требует большого расхода кабеля. Кроме этого, применение в устройстве двух вольтодобавочных трансформаторов увеличивает вес и габариты стабилизатора и усложняет его конструкцию.

Задачей изобретения является упрощение устройства и улучшение его массогабаритных и энергетических показателей без изменения качества выходного напряжения.

В результате решения поставленной задачи улучшаются коэффициенты мощности и полезного действия главного трансформатора подстанции, облегчается и упрощается конструкция, т.к. вместо двух вольтодобавочных трансформаторов с увеличенной на 15 - 20% габаритной мощностью применяется один трансформатор общепромышленного исполнения. К дополнительному эффекту от применения устройства при реконструкции существующих подстанций следует отнести уменьшение расхода активных материалов токопроводов, необходимых для монтажных работ за счет включения обмоток вольтодобавочного трансформатора в цепи низких токов (для подстанции 1000 кВА с напряжениями 6/0,4 кВ расход кабеля, необходимого для установки стабилизатора, уменьшается примерно в 15 раз), что также можно отнести к упрощению конструкции и улучшению массогабаритных показателей.

Техническое решение поставленной задачи достигается за счет выполнения трехфазного выпрямителя с двухсторонним обменом энергии и введения индуктивно-емкостного фильтра, который включен между выходом трехфазного выпрямителя и объединенными входами инверторов, а также за счет того, что другие выводы первичной обмотки вольтодобавочного трансформатора подключены к первичной обмотке главного трансформатора, а другие выводы вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора подключены к выходу второго трехфазного инвертора.

Повышение энергетических показателей главного трансформатора подстанции за счет снижения уровня стабилизируемого напряжения в режимах близких к холостому ходу подстанции достигнуто благодаря тому, что введено переключающее устройство, изменяющее величину сигнала задания, подаваемого на элемент сравнения, а также введен датчик тока нагрузки 6, выход которого подключен к управляющему входу переключающего устройства (см. п.2).

Сущность изобретения поясняется нижеследующим описанием и прилагаемыми чертежами, где на фиг. 1 приведена блок-схема устройства, а на фиг. 2 - схема устройства с дополнительными элементами, изменяющими уровень стабилизируемого напряжения в функции тока нагрузки.

Устройство (фиг. 1) подключается входными зажимами к сети 1, а выходными к нагрузке 2 и содержит трехфазный главный трансформатор 3 с первичной 4 и вторичной 5 обмотками, трехфазный вольтодобавочный трансформатор 6 с первичной 7 и вторичной 8 обмотками, полупроводниковый преобразователь 9, в состав которого входят два трехфазных инвертора 10 и 11 с системой управления 12, трехфазный выпрямитель 13 с системой управления 14, фильтр 15, а также датчик напряжения 16 и элемент сравнения 17.

Элементы схемы (фиг. 1) соединены следующим образом.

Первичная обмотка 4 главного трансформатора 3 через первичную обмотку 7 вольтодобавочного трансформатора 6 подключена к сети 1, а его вторичная обмотка 3 подключена к нагрузке 2, к которой также присоединен вход выпрямителя 13 и синхронизирующие входы системы 14 управления выпрямителем 13 и системы 12 управления инверторами 10 и 11. Вторичная обмотка 8 вольтодобавочного трансформатора 6 одними своими выводами подключена к выходу первого инвертора 10, а другими к выходу второго инвертора 11, входы которых объединены и через фильтр 15 подключены к выходу выпрямителя 13. При этом управляющий вход системы 12 управления инверторами через элемент сравнения 17 подключен к выходу датчика 16 напряжения нагрузки, а первый и второй выходы системы 12 с углами управляющих импульсов и - соответственно подключены к первому 10 и второму 11 инверторам.

В представленной на фиг. 2 модификации устройства с дополнительным улучшением энергетических показателей главного трансформатора 3 производится снижение уровня напряжения на входе главного трансформатора 3 при работе подстанции в области глубоких снижений нагрузок. Это производится за счет того, что введен датчик 18 тока нагрузки в комплекте с измерительными трансформаторами тока и переключающее устройство 19 (например, двухступенчатое), выход которого подключен к вычитающему входу элемента сравнения 17, управляющий вход к выходу датчика 18 тока нагрузки, а выходы к сигналам задания уровней стабилизации напряжения нагрузки 2.

Устройство (фиг. 1) работает следующим образом.

Первый и второй трехфазные инверторы 10 и 11 преобразовывают выпрямленное стабилизированное напряжение U2 нагрузки 2 в регулируемые по фазе переменные фазные напряжения с векторами первых гармоник для одной из фаз соответственно

Uf1= U2ej и Uf2= U2ej(-)= -U2e-j.

Вследствие того что инверторы 10 и 11 подключены к вторичной обмотке 8 вольтодобавочного трансформатора 6 с обеих сторон, на его первичной обмотке 7 наводится увеличенная в коэффициент трансформации kвт раз разность напряжений Uf1 и Uf2 инверторов

Uд= kвт(Uf1-Uf2) = kвтU2(ej+e-j)

или, с учетом преобразований Эйлера,

Uд= 2kвтU2cos.

Напряжение U1 на первичной обмотке 4 главного трансформатора 3 определяется суммой напряжений сети U1 и напряжения вольтодобавки Uд

U1= U1+Uд= U1+2kвдU2cos.

Главный трансформатор 3, уменьшая свое входное напряжение U1 в kгт раз, формирует напряжение нагрузки

U2= U1/kгт= U1/kгт+2kвт/kгтU2cos<IMG SRC="http://www.fips.ru/chr/945.gif" ALIGN=ABSMIDDLE>

или с учетом отклонения напряжения сети U1 и падения напряжения на трансформаторах Uк

U2= (U1 U1-Uк)/(kгт-2kвтcos<IMG SRC="http://www.fips.ru/chr/945.gif" ALIGN=ABSMIDDLE>), (1)

где kгт, kвт - коэффициенты трансформации главного и вольтодобавочного трехфазных трансформаторов;

- угол управления первым трехфазным инвертором.

Из выражения (1) видно, что при изменении угла управления от 0 до рад. устройство (фиг. 1) компенсирует как положительные, так и отрицательные отклонения напряжения сети U1, обеспечивая стабилизацию выходного напряжения U2 на заданном, например, номинальном уровне.

Следует отметить, что изменение напряжения вольтодобавки в процессе стабилизации напряжения нагрузки производится без сдвига первой гармоники, а при арккосинусной зависимости между углом и сигналом управления - пропорционально отклонению напряжения в сети.

Устройство (фиг. 1) целесообразно применять в мощных электроустановках (порядка 10 МВА) с повышенными требованиями к быстродействию. Оно как более совершенное, обладающее улучшенными энергетическими и массогабаритными показателями, может заменить известные стабилизаторы трехфазного напряжения трансформаторных подстанций. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Устройство для стабилизации напряжения трансформаторной подстанции, в состав которой входит главный трехфазный трансформатор с выводами вторичной обмотки, предназначенными для подключения нагрузки, содержащее трехфазный вольтодобавочный трансформатор с первичной и вторичной обмотками, трехфазный выпрямитель с системой управления, вход которого подключен к нагрузке, и два трехфазных инвертора с общей для них системой управления, вход которой через элемент сравнения подключен к выходу датчика напряжения нагрузки, а первый и второй выходы подключены соответственно к первому и второму трехфазным инверторам, обеспечивая регулирование фазы выходного напряжения первого трехфазного инвертора на угол , а второго - на угол - при изменении от 0 до рад, причем первичная обмотка вольтодобавочного трансформатора одними своими выводами подключена к сети, а его вторичная обмотка одними своими выводами подключена к выходу первого трехфазного инвертора, отличающееся тем, что введен индуктивно-емкостный фильтр, который включен между выходом трехфазного выпрямителя и объединенными входами трехфазных инверторов, и трехфазный выпрямитель выполнен с двусторонним обменом энергии, другие выводы первичной обмотки вольтодобавочного трансформатора подключены к выводам первичной обмотки главного трансформатора, а другие выводы вторичной обмотки вольтодобавочного трансформатора подключены к выходу второго трехфазного инвертора.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что введено переключающее устройство, изменяющее величину сигнала задания, подаваемого на элемент сравнения, а также введен датчик тока нагрузки, выход которого подключен к управляющему входу переключающего устройства.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru