38.Компенсация с помощью стк .Примеры стк.

Плавное непосредственное регулирование мощности конденсаторной батареи может

быть реализовано устройствами искусственной коммутации тиристорных ключей. В разработке

подобных СТК можно выделить два направления: первое предусматривает работу двух

преобразователей в блоке выпрямитель-инвертор, второе предполагает использование

отдельного преобразователя, замкнутого на реактор. В обоих случаях СТК могут работать как в

режиме генерации, так и потребления реактивной мощности. Компенсаторы с искусственной

коммутацией вентилей пока не получили промышленного применения в сетях с

резкопеременными нагрузками ни в России, ни за рубежом.

Высокими технико-экономическими показателями обладает вариант СТК,

представленный на рисунке 2. Особенностью такой схемы является осуществление

регулирования реактивной мощностью СТК по принципу переменной структуры. За время

полупериода, питающего напряжение, СТК работает в общем случае в двух режимах или двух

стадиях. Первый соответствует закрытому, а второй – открытому состоянию тиристоров

тиристорного регулятора. Для закрытого состояния тиристоров схема СТК имеет вид рисунка

2б, в общем случае, как и на рисунке 1, при этом устройство выдает максимальную реактивную

мощность в питающую сеть. В течение открытого состояния тиристоров схема имеет вид,

представленный на рисунке 1в, то есть обмотки среднего и крайнего стержней, при

соответствующей между ними взаимоиндуктивной связи, оказываются включенными встречно.

При этом снижается их эквивалентное индуктивное сопротивление, вызывая протекание

значительного индуктивного тока. Другая обмотка крайнего стержня оказывается нагруженной

на конденсаторную батарею, связь которой уже с питающей сетью осуществляется через

магнитный поток. Результирующий реактивный ток зависит от соотношения длительности

режимов. Величина реактивной мощности при этом меняется от максимального значения

мощности емкостного характера до необходимого значения мощности индуктивного характера

при плавном переходе через нулевое значение. Управление тиристорами осуществляется

фазоимпульсным методом при естественной коммутации. Дополнительным достоинством

схемы является то, что тиристоры не включаются непосредственно в цепь силовых обмоток и

не требуют для этого дополнительных обмоток, при этом значительно уменьшаются искажения

тока СТК в результате коммутации тиристоров, а сами тиристоры можно выбрать на меньшую

расчетную мощность. Рисунок 2 – Принципиальные схемы компенсатора реактивной мощности на базе МТЭ: а)

базового варианта СТК с переменной структурой; б, в) предельных режимов работы силовой

цепи

Краткое перечисление вариантов СТК на базе магнитотиристорных элементов (МТЭ) по

пути повышения массогабаритных показателей, эффективности управления режимами и

реактивной мощностью, снижения уровня высших гармоник в токе, осуществления

многофункциональности, указывает на многообразие схемных решений построения

компенсирующих устройств на базе магнитотиристорных элементов. Таким образом, можно

расширить классификацию существующих статических компенсаторов, и, как было отмечено

ранее, выделить в подкласс системы прямой компенсации реактивной мощности СТК

построенные на базе МТЭ, что отмечено в приложении 1.

Рассмотрим электрические и магнитные связи в СТК для всех нечетных временных

интервалов, когда тиристоры ТК закрыты. Электрическая принципиальная схема этого режима

представлена на рисунке 3а.

При определении результирующих магнитных потоков в стержнях дросселя пользуемся

сложением потоков в соответствии с принципом наложения при условии линейности системы.

Магнитные потоки в стержнях Ф1, Ф2, Ф3 для условно принятых положительных направлениях

токов и направлениях намоток катушек определяются так:

При соответствующем выборе параметров элементов схемы, СТК в течение первого

предельного режима имеет общее эквивалентное сопротивление емкостного характера иявляется источником реактивной мощности. В течение второго предельного режима, в

результате отпирания тиристора при положительном приложенном к нему напряжении,

структура электрических и магнитных связей в СТК изменяется, как показано на рисунке 3б.

Рисунок 3 – Принципиальная схема СТК: а) для первого предельного режима работы; б) для

второго предельного режима работы

Для всех четных временных интервалов, когда открыт один из двух встречно-

параллельных тиристоров, реактивная мощность СТК минимальна (равна нулю) или может

иметь конкретное значение емкостного или индуктивного характера, в зависимости от

соотношения параметров индуктивности и емкости.

Изложенному представлению физики процессов в СТК может соответствовать

электрическая схема замещения силовой части, представленная на рисунке 4. Здесь R1, R2, R3,

LS1, LS2, LS3 – активные сопротивления и индуктивности рассеяния обмоток дросселя, ТК –

тиристорный ключ, положения которого 1 и 2 соответствуют нечетным и четным временным

интервалам. Здесь для упрощения построения математической модели СТК произведена замена

двух встречно-параллельных тиристоров ключом, включение и выключение которого

происходит мгновенно. Такой подход не противоречит основным принципам работы

устройства. Необходимое время для восстановления запирающих свойств тиристора

представляется самой схемой устройства.

Система уравнений для схемы замещения на основании применения известных законов

для электрической и магнитной цепей имеет вид:

– для нечетных временных интервалов: