Статические источники реактивной мощности.

(Моделирование тиристорного реакторного компенсатора)

Источники реактивной мощности (ИРМ) предназначены для плавной генерации или потребления реактивной мощности. Это достигается в ИРМ использованием нерегулируемой батареи конденсаторов и включенного параллельно с ней регулируемого реактора. Управление мощностью реакторов осуществляется с помощью встречно-параллельно соединённых управляемых тиристорных преобразователей.

В лабораторной работе предлагается разработать модель однофазного компенсатора реактивной мощности с замкнутой системой управления. Схема набора модели приведена на рисунке 1. Активно-индуктивная нагрузка изображена элементом Load_RL. Параллельно нагрузке подключен конденсатор C как элемент компенсирующего устройства. Встречно-параллельно включенные тиристоры Thyristor_1 и 2 соединены последовательно с реактором Reactor и регулируют потребляемый реактором ток. Коммутация тиристоров создаёт высшие гармоники тока источника питания AC Voltage Sourсe. Чтобы высшие гармоники тока не протекали через нагрузку, параллельно ИРМ подключают фильтры третьей, пятой и седьмой гармоник Filtr_3, Filtr_5, Filtr_7. В схему помещают балластное сопротивление R1 небольшого значения.

Для реализации замкнутой системы управления применяются следующие блоки: в цепи обратной связи измеритель активной и реактивной мощностей Active & Reactive Power; система импульсно-фазового управления тиристорами SIFU; регулятор реактивной мощности Regulators.

Все пассивные элементы схемы типа Series RLC Branch, кроме элемента Reactor, который задаётся типом Series RLC Load.

Элементы имеют следующие параметры: амплитуда напряжения AC Voltage Sourсe – 311В; сопротивление балластного резистора R1 – 2 Ом; ёмкость конденсатора C – 300 мкФ; параметры нагрузки Load_RL – 10 Ом, 50 мГн, inf Ф; нагрузка тиристорного регулятора Reactor имеет параметры – номинальное напряжение

100В, активная мощность 100 Вт, индуктивная мощность 1000 Вар, емкостная мощность равна нулю. Параметры тиристоров принимаются те же, что установлены по умолчанию. Во всех фильтрах индуктивность принята 100 мГн, а ёмкость рассчитывается по формуле

,

где - порядковый номер гармоники; - круговая частота сети; - индуктивность фильтра.

Модель схемы формирования импульсов управления тиристорами показана на рисунке 2. Для синхронизации управляющих импульсов с напряжением сети в подсистему SIFU заводится напряжение Ua. Блок выделения знака Sign, а также усилитель, интегратор, сумматор и выделитель знака сигнала в каждом канале образуют нуль-орган СИФУ. Далее в каждом канале идут дифференцирующее устройство и выпрямительный диод, характеристика которого задаётся нелинейностью типа зоны нечувствительности. Сигналы на управляющие электроды тиристоров поступают с выходов Out1 и Out2.

Напряжение Upr формирует регулятор реактивной мощности Regulators. Его схема изображена на рисунке 3. Сигналы задания на реактивную мощность и обратной связи по этой величине после масштабного коэффициента сравниваются. Затем напряжение рассогласования преобразуется пропорциональной и интегральной составляющими ПИ-регулятора. Величины коэффициентов регулятора настраиваются по условию устойчивости процесса регулирования. Уровни ограничения сигнала в интеграторе и усилителе Saturation приняты равными . Таким образом, подсистемы SIFU и Regulators формируют фазовый сдвиг управляющих импульсов тиристоров относительно напряжения сети такой, что реактивная мощность на выходе источника питания стабилизируется на уровне, который задаётся компенсатору.

В лабораторной работе требуется собрать модель источника реактивной мощности и рассчитать режимы его работы при генерировании реактивной мощности порядка 2000 Вар, потреблении примерно такого же количества реактивной мощности и в режиме нулевого значения реактивной мощности. Значения мощностей смотреть на выходе измерителя Active & Reactive Power по осциллографам после элемента Demux. Фазовый сдвиг тока относительно напряжения регистрировать по осциллографу на выходе мультиплексора Mux. Также необходимо сравнить токи источника питания и нагрузки. Убедиться в эффективности работы фильтров гармоник.

 

Приложение