RU101284U1 - INDUCTIVE-CAPACITY CONVERTER OF AC SOURCE TO AC SOURCE - Google Patents
INDUCTIVE-CAPACITY CONVERTER OF AC SOURCE TO AC SOURCE Download PDFInfo
- Publication number
- RU101284U1 RU101284U1 RU2010131509/07U RU2010131509U RU101284U1 RU 101284 U1 RU101284 U1 RU 101284U1 RU 2010131509/07 U RU2010131509/07 U RU 2010131509/07U RU 2010131509 U RU2010131509 U RU 2010131509U RU 101284 U1 RU101284 U1 RU 101284U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- block
- inductive
- switchgear
- Prior art date
Links
Landscapes
- Rectifiers (AREA)
Abstract
1. Индуктивно-емкостный преобразователь источника переменного напряжения в источник переменного тока, содержащий первый и второй датчики тока (ДТ), первый и второй датчики напряжения (ДН), решающее устройство (РУ), блок контроля и управления (КУ), контактор, отличающийся тем, что введены первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой блоки преобразования Фурье (ПФ), частотный детектор (ЧД), первый и второй управляемые последовательные колебательные контуры (УПКК), каждый из которых состоит из последовательно соединенных нерегулируемой емкости и регулируемой индуктивности, реакторный блок (РБ), содержащий регулируемую индуктивность, блок нелинейной электрической проводимости (НЭП), третий ДН, третий ДТ, при этом вход индуктивно-емкостного преобразователя подключен к выходу источника электроэнергии, к которому подключен также вход первого ДТ, первый выход которого соединен с первым входом первого блока ПФ, выход которого связан с первым входом РУ, первый выход которого соединен со вторым входом первого блока ПФ, а выходная/входная шина РУ соединена с входной/выходной шиной блока КУ, второй выход первого ДТ соединен со входом первого ДН, выход которого связан со входом ЧД, выход которого подключен ко второму входу РУ, третий вход которого связан с выходом второго блока ПФ, первый вход которого соединен с выходом второго ДН, а второй вход второго блока ПФ связан со вторым выходом РУ, третий выход которого подключен к первому входу первого УПКК, второй вход которого подключен ко второму выходу первого ДТ, к первому входу РБ и к первому входу второго ДН, выход которого связан с первым входом третьего блока ПФ, второй в 1. Inductive-capacitive converter of an AC voltage source into an AC source containing the first and second current sensors (DT), the first and second voltage sensors (DN), a decisive device (RU), a control and management unit (KU), a contactor, characterized the fact that the first, second, third, fourth, fifth and sixth Fourier transform blocks (PF), frequency detector (BH), the first and second controlled sequential oscillatory circuits (UPC) are introduced, each of which consists of series-connected unregulated capacitively type and adjustable inductance, a reactor unit (RB) containing an adjustable inductance, a nonlinear electrical conductivity (NEP) unit, a third DN, a third DT, while the input of the inductive-capacitive converter is connected to the output of the electric power source, to which the input of the first DT is also connected, the first output of which is connected to the first input of the first PF unit, the output of which is connected to the first input of the switchgear, the first output of which is connected to the second input of the first PF block, and the output / input bus of the switchgear is connected to the input / output bus of the unit OK KU, the second output of the first DT is connected to the input of the first DN, the output of which is connected to the BH input, the output of which is connected to the second input of the RU, the third input of which is connected to the output of the second PF block, the first input of which is connected to the output of the second DN, and the second input the second PF block is connected to the second output of the switchgear, the third output of which is connected to the first input of the first UPC, the second input of which is connected to the second output of the first DT, to the first input of the RB and to the first input of the second DN, the output of which is connected to the first input of the third PF block, second in
Description
Индуктивно-емкостный преобразователь источника переменного напряжения в источник переменного тока относится к области электротехники и может быть использован в системах питания и распределения электрической энергии для стабилизации тока нагрузки.Inductive-capacitive converter of an alternating voltage source into an alternating current source belongs to the field of electrical engineering and can be used in power supply and electrical energy distribution systems to stabilize the load current.
Известен индуктивно-емкостный преобразователь, выполненный по Г-образной схеме Бушеро (Белостоцкий Б.Р., Любавский Ю.В., Овчинников В.М. Основы лазерной техники. М., «Советское радио», 1972, стр.245, рис.4.7.а). Преобразователь состоит из настроенного в резонанс последовательного колебательного LC-контура, подключенного к источнику электроэнергии переменного тока, при этом нагрузка подключена параллельно конденсатору. Значение напряжения на конденсаторе пропорционально величине сопротивления нагрузки, а ток нагрузки (выходной ток индуктивно-емкостного преобразователя) остается неизменным при изменении сопротивления нагрузки в широких пределах.A well-known inductive-capacitive converter, made according to the Bushero G-shaped circuit (Belostotsky B.R., Lyubavsky Yu.V., Ovchinnikov V.M. Fundamentals of laser technology. M., "Soviet Radio", 1972, p. 245, fig. .4.7.a). The converter consists of a series-tuned oscillatory LC-circuit connected to a resonance source connected to an AC power source, while the load is connected in parallel with the capacitor. The voltage across the capacitor is proportional to the value of the load resistance, and the load current (output current of the inductive-capacitive converter) remains unchanged when the load resistance changes over a wide range.
Индуктивно-емкостный преобразователь, выполненный по Г-образной схеме Бушеро, обеспечивает стабилизацию нагрузочного тока, однако параметры колебательного LC-контура в данном устройстве являются не регулируемыми, это не позволяет изменять значение стабилизируемого выходного тока в зависимости от индивидуальных требований подключаемых нагрузок. Также, существует нежелательная зависимость значения выходного тока от изменений частоты и действующего значения напряжения источника электроэнергии. Это приводит к сужению возможных пределов изменения сопротивления нагрузки и к ухудшению качества стабилизации тока. Кроме этого преобразователь не корректирует входной коэффициент мощности, низкие значения которого приводят к низкой энергоэффективности рассматриваемого индуктивно-емкостного преобразователя.An inductive-capacitive converter, made according to the Bushero L-shaped circuit, provides stabilization of the load current, however, the parameters of the oscillatory LC circuit in this device are not adjustable, this does not allow changing the value of the stabilized output current depending on the individual requirements of the connected loads. Also, there is an undesirable dependence of the value of the output current on changes in frequency and the effective value of the voltage of the electric power source. This leads to a narrowing of the possible limits of changes in the load resistance and to a deterioration in the quality of current stabilization. In addition, the converter does not correct the input power factor, low values of which lead to low energy efficiency of the inductive-capacitive converter under consideration.
Известен индуктивно-емкостный преобразователь (см. патент РФ №77517 U1, М. кл. Н02М 5/06 (2006.01), опубл. 20.10.2008). Устройство содержит конденсатор и трансформатор. Вход индуктивно-емкостного преобразователя подключен к выходу источника электроэнергии, к которому подключен конденсатор, последовательно соединенный с первичной обмоткой трансформатора, при этом вторичная обмотка трансформатора подключена к выходу индуктивно-емкостного преобразователя, к которому подключена нагрузка.Known inductive-capacitive converter (see RF patent No. 77517 U1, M. CL H2M 5/06 (2006.01), publ. 20.10.2008). The device contains a capacitor and a transformer. The input of the inductive-capacitive converter is connected to the output of the electric power source, to which a capacitor is connected, connected in series with the primary winding of the transformer, while the secondary winding of the transformer is connected to the output of the inductive-capacitive converter, to which the load is connected.
Согласно принципу действия индуктивно-емкостный преобразователь работает следующим образом.According to the principle of operation of the inductive-capacitive converter operates as follows.
В колебательном LC-контуре, образованном емкостью конденсатора и индуктивностью первичной обмотки трансформатора и настроенном на частоту питающей сети, возникает резонанс напряжений. При этом напряжения на первичной и вторичной обмотках трансформатора пропорциональны величине сопротивления нагрузки, а ток нагрузки остается неизменным при изменении сопротивления нагрузки в широких пределах.In the oscillating LC circuit formed by the capacitor capacitance and the inductance of the primary winding of the transformer and tuned to the frequency of the supply network, voltage resonance occurs. In this case, the voltages on the primary and secondary windings of the transformer are proportional to the value of the load resistance, and the load current remains unchanged when the load resistance changes over a wide range.
Данный индуктивно-емкостный преобразователь обеспечивает стабилизацию тока нагрузки, однако, также как и в предыдущем аналогичном устройстве, параметры колебательного LC-контура являются не регулируемыми. Отсутствие возможности регулирования параметров колебательного контура не позволяет изменять значение выходного тока в зависимости от индивидуальных требований подключаемых нагрузок. Кроме этого существует нежелательная зависимость значения выходного тока устройства от изменений частоты и действующего значения напряжения источника электроэнергии. Это приводит к сужению возможного диапазона изменения сопротивления нагрузки и к ухудшению качества стабилизации тока. Также, устройство не корректирует входной коэффициент мощности, низкие значения которого приводят к низкой энергоэффективности стабилизации. Следует отметить, что в режиме холостого хода нагрузки, при резонансе в последовательном колебательном контуре, образованном емкостью конденсатора и индуктивностью первичной обмотки трансформатора, значение напряжения на реактивных элементах блоков в добротность раз больше, значения напряжения источника электроэнергии. Высокие напряжения на конденсаторе, а также на первичной и вторичной обмотках трансформатора могут привести к выходу из строя, подключенной нагрузки, а также к повреждению элементов схемы, индуктивно-емкостного преобразователя.This inductive-capacitive converter provides stabilization of the load current, however, as in the previous similar device, the parameters of the oscillatory LC circuit are not adjustable. The inability to control the parameters of the oscillatory circuit does not allow changing the value of the output current depending on the individual requirements of the connected loads. In addition, there is an undesirable dependence of the value of the output current of the device on changes in the frequency and the effective value of the voltage of the electric power source. This leads to a narrowing of the possible range of changes in the load resistance and to a deterioration in the quality of current stabilization. Also, the device does not correct the input power factor, low values of which lead to low stabilization energy efficiency. It should be noted that in the load idle mode, with resonance in the series oscillatory circuit formed by the capacitor capacitance and the inductance of the transformer primary winding, the voltage value on the reactive elements of the blocks is Q times higher than the voltage value of the electric power source. High voltages on the capacitor, as well as on the primary and secondary windings of the transformer, can lead to failure of the connected load, as well as damage to circuit elements, inductive-capacitive converters.
Известен индуктивно-емкостный преобразователь (см. патент РФ №93597 U1, М. кл. Н02М 5/06 (2006.01), опубл. 27.04.2010). Устройство содержит первый и второй датчики напряжения, конденсаторный блок, первый и второй датчики тока, трансформаторный блок, решающее устройство, блок управления и контроля, при этом вход индуктивно-емкостного преобразователя подключен к выходу источника электроэнергии к которому подключен также первый вход первого датчика напряжения и первый вход конденсаторного блока, первый выход которого соединен со вторым входом первого датчика напряжения и со входом первого датчика тока, первый выход которого связан со входом второго датчика напряжения и с первым входом трансформаторного блока, второй вход/выход которого является первым выходом/входом решающего устройства, второй выход/вход которого является вторым входом/выходом конденсаторного блока, выходы первого и второго датчиков напряжения, а также второй выход первого датчика тока связаны соответственно с третьим, четвертым и пятым входами решающего устройства, шестой вход/выход которого соединен с выходом/входом блока управления и контроля, седьмой вход решающего устройства соединен с первым выходом второго датчика тока, вход которого связан с третьим выходом трансформаторного блока, а второй выход второго датчика тока с первым входом контактора, второй вход которого соединен с восьмым выходом решающего устройства, а выход контактора со выходом индуктивно-емкостного преобразователя к которому подключена нагрузка.Known inductive-capacitive converter (see RF patent No. 93597 U1, M. CL. H2M 5/06 (2006.01), publ. 04/27/2010). The device comprises first and second voltage sensors, a capacitor block, first and second current sensors, a transformer block, a solver, a control and monitoring unit, wherein the input of the inductive-capacitive converter is connected to the output of the electric power source, to which the first input of the first voltage sensor is also connected the first input of the capacitor unit, the first output of which is connected to the second input of the first voltage sensor and to the input of the first current sensor, the first output of which is connected to the input of the second sensor voltage and with the first input of the transformer block, the second input / output of which is the first output / input of the solver, the second output / input of which is the second input / output of the capacitor unit, the outputs of the first and second voltage sensors, as well as the second output of the first current sensor respectively, with the third, fourth and fifth inputs of the deciding device, the sixth input / output of which is connected to the output / input of the control and monitoring unit, the seventh input of the deciding device is connected to the first output of the second tchika current input of which is connected to a third output transformer unit, the second output of the second current sensor with a first input of the contactor, the second input of which is connected to the eighth output of the decision unit and the output from the output contactor inductive capacitive transducer which is connected to the load.
Индуктивно-емкостный преобразователь работает следующим образом.Inductive-capacitive Converter operates as follows.
В начальный момент времени решающее устройство выдает команды управления в конденсаторный блок для поочередного включения содержащихся в конденсаторном блоке конденсаторов. Контактор при этом разомкнут и ток в нагрузку не поступает. Команды управления, которые поступают в конденсаторный блок, изменяют емкость конденсаторного блока от минимальной емкости до максимальной емкости с определенным шагом. Происходит ступенчатое регулирование реактивного сопротивления конденсаторного блока во всем диапазоне его изменения. Изменяя реактивное сопротивление конденсаторного блока, решающее устройство одновременно с этим направляет сигналы управления в трансформаторный блок для регулирования индуктивности трансформатора, содержащегося в трансформаторном блоке. При этом реактивное сопротивление трансформаторного блока изменяется, и настраивается в резонанс с реактивным сопротивлением конденсаторного блока. В это время в решающем устройстве, по сигналам, поступающим с первого и второго датчиков напряжения, а также с первого датчика тока, происходит вычисление текущих значений реактивных сопротивлений конденсаторного и трансформаторного блоков, и сравнение этих значений на каждой ступени регулирования реактивного сопротивления конденсаторного блока. После достижения равенства текущих значений реактивных сопротивлений конденсаторного и трансформаторного блоков решающее устройство записывает в память сигналы управления трансформаторным блоком и соотносит их с соответствующими командами управления, поступающими в конденсаторный блок. Таким образом, происходит первоначальная настройка индуктивно-емкостного преобразователя для дальнейшей работы. После этого блок управления и контроля задает значение выходного тока индуктивно-емкостного преобразователя и решающее устройство подает сигнал на замыкание контактора для подключения нагрузки. Регулирование выходного тока индуктивно-емкостного преобразователя в процессе работы происходит следующим образом. Блок управления и контроля задает значение выходного тока. Сигнал с заданным значением поступает в решающее устройство, которое вычисляет необходимое значение реактивного сопротивления конденсаторного блока и формирует команды управления конденсаторным блоком для подключения необходимого количества конденсаторов. Одновременно с этим решающее устройство соотносит команды управления конденсаторным блоком с записанными ранее в память соответствующими сигналами управления трансформаторным блоком. Сигналы управления трансформаторным блоком извлекаются из памяти решающего устройства и подаются в трансформаторный блок для установки необходимого реактивного сопротивления блока и настройки в резонанс с реактивным сопротивлением конденсаторного блока. Для контроля и обратной связи по току, в процессе работы решающее устройство на основании сигнала, поступающего со второго датчика тока, всегда сравнивает значение выходного тока индуктивно-емкостного преобразователя, с заданным в блоке управления и контроля значением выходного тока. Если значение выходного тока отличается от заданного в блоке управления и контроля, решающее устройство направляет сигналы в конденсаторный блок и соответственно в трансформаторный блок для коррекции реактивных сопротивлений с одновременной настройкой блоков в резонанс. Коррекция реактивных сопротивлений производится до тех пор, пока не выполнится равенство текущего и заданного значений выходного тока индуктивно-емкостного преобразователя. Напряжение на входе и выходе трансформаторного блока пропорционально величине сопротивления нагрузки, а ток нагрузки (выходной ток индуктивно-емкостного преобразователя) остается неизменным при изменении сопротивления нагрузки в широких пределах. В режиме холостого хода нагрузки значительно возрастает напряжение на конденсаторном и трансформаторном блоках. Это может привести к выходу из строя индуктивно-емкостного преобразователя и к повреждению подключенной нагрузки. В случае превышения допустимого уровня напряжения на конденсаторном или трансформаторном блоках, решающее устройство, получив соответствующую информацию с первого или второго датчиков напряжения, выдает команду управления в конденсаторный блок для отключения конденсаторов, после чего подается сигнал для размыкания контактора. Происходит отключение нагрузки, и индуктивно-емкостный преобразователь переходит в первоначальное состояние.At the initial moment of time, the decisive device issues control commands to the capacitor unit to alternately turn on the capacitors contained in the capacitor unit. In this case, the contactor is open and no current flows to the load. The control commands that enter the capacitor block change the capacitance of the capacitor block from the minimum capacity to the maximum capacity with a certain step. There is a stepwise regulation of the reactance of the capacitor unit in the entire range of its change. By changing the reactance of the capacitor block, the solver simultaneously sends control signals to the transformer block to regulate the inductance of the transformer contained in the transformer block. In this case, the reactance of the transformer block changes, and is tuned in resonance with the reactance of the capacitor block. At this time, in the solver, according to the signals from the first and second voltage sensors, as well as from the first current sensor, the current values of the reactance of the capacitor and transformer units are calculated, and these values are compared at each stage of regulation of the reactance of the capacitor unit. After the equality of the current values of the reactance of the capacitor and transformer blocks is achieved, the solver records in memory the control signals of the transformer block and correlates them with the corresponding control commands received in the capacitor block. Thus, the initial setup of the inductive-capacitive converter for further work. After that, the control and monitoring unit sets the value of the output current of the inductive-capacitive converter and the deciding device sends a signal to close the contactor to connect the load. The regulation of the output current of the inductive-capacitive converter during operation is as follows. The control and monitoring unit sets the output current value. The signal with a given value enters the decisive device, which calculates the required value of the reactance of the capacitor unit and generates control commands of the capacitor unit to connect the required number of capacitors. At the same time, the deciding device correlates the control commands of the capacitor unit with the corresponding control signals of the transformer unit recorded previously in the memory. The control signals of the transformer block are extracted from the memory of the solver and supplied to the transformer block to set the necessary reactance of the block and adjust to resonance with the reactance of the capacitor block. For monitoring and current feedback, in the process of operation, the decisive device, based on the signal from the second current sensor, always compares the output current value of the inductive-capacitive converter with the value of the output current set in the control and monitoring unit. If the value of the output current differs from that set in the control and monitoring unit, the solver sends signals to the capacitor unit and, accordingly, to the transformer unit for correction of reactance with simultaneous adjustment of the units to resonance. Correction of reactance is performed until the equality of the current and set values of the output current of the inductive-capacitive converter. The voltage at the input and output of the transformer block is proportional to the value of the load resistance, and the load current (output current of the inductive-capacitive converter) remains unchanged when the load resistance changes over a wide range. In idle load, the voltage on the capacitor and transformer units increases significantly. This can lead to failure of the inductive-capacitive converter and damage to the connected load. If the permissible voltage level on the capacitor or transformer blocks is exceeded, the solver, having received the relevant information from the first or second voltage sensors, issues a control command to the capacitor block to turn off the capacitors, after which a signal is sent to open the contactor. The load is disconnected, and the inductive-capacitive converter goes back to its original state.
В отличие от предыдущих аналогов данный индуктивно-емкостный преобразователь позволяет регулировать выходной ток в зависимости от индивидуальных требований подключаемых нагрузок. При этом действующее значение выходного тока в меньшей степени зависит от отклонений частоты и действующего значения напряжения источника электроэнергии за счет реализации алгоритма управления резонансным колебательным контуром и введения обратной связи по току. Кроме этого в режимах холостого хода нагрузки производится ограничение резонансных токов колебательного контура, что позволяет повысить надежность.Unlike previous analogues, this inductive-capacitive converter allows you to adjust the output current depending on the individual requirements of the connected loads. In this case, the effective value of the output current is less dependent on the frequency deviations and the effective value of the voltage of the electric power source due to the implementation of the control algorithm for the resonant oscillatory circuit and the introduction of current feedback. In addition, in idle load conditions, the resonant currents of the oscillatory circuit are limited, which improves reliability.
Однако, рассматриваемый индуктивно-емкостный преобразователь имеет ряд существенных недостатков.However, the inductive-capacitive converter in question has a number of significant drawbacks.
Для обеспечения процесса стабилизации тока необходима первоначальная подготовка элементов схемы преобразователя для дальнейшей работы, связанная с предварительным регулированием параметров колебательного контура. При этом происходит переключение конденсаторов, содержащихся в конденсаторном блоке и регулирование индуктивности трансформаторного блока, в результате чего сопротивления конденсаторного и трансформаторного блоков настраиваются в резонанс. Время данной операции во много раз превышает период колебаний первой гармоники напряжения источника электроэнергии, при этом снижается производительность и сужается диапазон функциональных возможностей индуктивно-емкостного преобразователя. Зависимость значения выходного тока от частоты напряжения источника электроэнергии практически исключается только при небольших отклонениях частоты, так как в устройстве нет средств измерения частоты напряжения источника электроэнергии. Дальнейшее увеличение отклонений частоты, снова приводит к возникновению частотной зависимости, в результате чего снижается точность регулирования выходного тока и сужается диапазон функциональных возможностей преобразователя. Кроме этого регулирование значения выходного тока осуществляется путем дискретного переключения конденсаторов, при этом также снижается точность регулирования и стабилизации выходного тока. Следует отметить, что рассматриваемый индуктивно-емкостный преобразователь не корректирует входной коэффициент мощности, низкие значения которого приводят к низкой энергоэффективности стабилизации и сужению диапазона регулирования выходного тока.To ensure the current stabilization process, initial preparation of the converter circuit elements for further work is necessary, associated with the preliminary control of the parameters of the oscillatory circuit. In this case, the capacitors contained in the capacitor block are switched and the inductance of the transformer block is regulated, as a result of which the resistances of the capacitor and transformer blocks are tuned into resonance. The time of this operation is many times longer than the period of fluctuations of the first harmonic of the voltage of the electric power source, while this reduces productivity and narrows the range of functional capabilities of the inductive-capacitive converter. The dependence of the output current value on the frequency of the voltage of the electric power source is practically excluded only with small frequency deviations, since the device does not have a means of measuring the frequency of the electric power source voltage. A further increase in frequency deviations again leads to a frequency dependence, as a result of which the accuracy of regulation of the output current is reduced and the range of functionality of the converter is narrowed. In addition, the regulation of the output current value is carried out by discrete switching of capacitors, while the accuracy of regulation and stabilization of the output current is also reduced. It should be noted that the inductive-capacitive converter in question does not correct the input power factor, low values of which lead to low stabilization energy efficiency and a narrowing of the output current control range.
Данный индуктивно-емкостный преобразователь выбран в качестве прототипа.This inductive-capacitive converter is selected as a prototype.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение точности и энергоэффективности стабилизации тока, расширение диапазона регулирования выходного тока, а также повышение производительности и расширение диапазона функциональных возможностей индуктивно-емкостного преобразователя.The technical result of the proposed utility model is to increase the accuracy and energy efficiency of current stabilization, expand the range of regulation of the output current, as well as increase productivity and expand the range of functionality of an inductive-capacitive converter.
Достижение указанного технического результата обеспечивается в предлагаемом индуктивно-емкостном преобразователе источника переменного напряжения в источник переменного тока, содержащем первый и второй датчики тока (ДТ), первый и второй датчики напряжения (ДН), решающее устройство (РУ), блок контроля и управления (КУ), контактор, отличающемся тем, что введены первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой блоки преобразования Фурье (ПФ), частотный детектор (ЧД), первый и второй управляемые последовательные колебательные контуры (УПКК), каждый из которых состоит из последовательно соединенных нерегулируемой емкости и регулируемой индуктивности, реакторный блок (РБ), содержащий регулируемую индуктивность, блок нелинейной электрической проводимости (НЭП), третий ДН, третий ДТ, при этом вход индуктивно-емкостного преобразователя подключен к выходу источника электроэнергии, к которому подключен также вход первого ДТ, первый выход которого соединен с первым входом первого блока ПФ, выход которого связан с первым входом РУ, первый выход которого соединен со вторым входом первого блока ПФ, а выходная/входная шина РУ соединена с входной/выходной шиной блока КУ, второй выход первого ДТ соединен со входом первого ДН, выход которого связан со входом ЧД, выход которого подключен ко второму входу РУ, третий вход которого связан с выходом второго блока ПФ, первый вход которого соединен с выходом второго ДН, а второй вход второго блока ПФ связан со вторым выходом РУ, третий выход которого подключен к первому входу первого УПКК, второй вход которого подключен ко второму выходу первого ДТ, к первому входу РБ и к первому входу второго ДН, выход которого связан с первым входом третьего блока ПФ, второй вход которого подключен к четвертому выходу РУ, а выход третьего блока ПФ соединен с четвертым входом РУ, пятый выход которого связан со вторым входом РБ, выход которого подключен ко второму входу второго ДН и ко входу третьего ДТ, первый выход которого соединен с первым входом четвертого блока ПФ, второй вход которого подключен к шестому выходу РУ, а выход четвертого блока ПФ связан с пятым входом РУ, седьмой выход которого подключен к первому входу второго УПКК, второй вход которого соединен со вторым выходом второго ДТ, со входом блока НЭП и со входом второго ДН, выход которого подключен к первому входу пятого блока ПФ, второй вход которого связан с восьмым выходом РУ, а выход пятого блока ПФ соединен с шестым входом РУ, выход второго ДТ связан также со входом третьего ДТ, первый выход которого подключен к первому входу шестого блока ПФ, второй вход которого связан с девятым выходом РУ, а выход шестого блока ПФ подключен к седьмому входу РУ, десятый выход которого соединен с первым входом контактора, второй вход которого связан со вторым выходом второго ДТ, а выход контактора соединен с выходом индуктивно-емкостного преобразователя, к которому подключена нагрузка.The achievement of the specified technical result is provided in the proposed inductive-capacitive converter of an alternating voltage source into an alternating current source containing the first and second current sensors (DT), the first and second voltage sensors (DN), a decisive device (RU), a control and control unit (KU ), a contactor, characterized in that the first, second, third, fourth, fifth and sixth blocks of the Fourier transform (PF), a frequency detector (BH), the first and second controlled sequential oscillatory circuits (UPC) are introduced, to each of which consists of a series-connected unregulated capacitance and an adjustable inductance, a reactor block (RB) containing an adjustable inductance, a nonlinear electrical conductivity (NEP) block, a third DN, a third DT, while the input of the inductive-capacitive converter is connected to the output of the electric power source, to which is also connected the input of the first DT, the first output of which is connected to the first input of the first PF unit, the output of which is connected to the first input of the switchgear, the first output of which is connected to the second input of the first of the PF unit, and the output / input bus of the switchgear is connected to the input / output bus of the KU block, the second output of the first DT is connected to the input of the first DN, the output of which is connected to the BH input, the output of which is connected to the second input of the RU, the third input of which is connected to the output the second PF block, the first input of which is connected to the output of the second NF, and the second input of the second PF block is connected to the second output of the switchgear, the third output of which is connected to the first input of the first UPCK, the second input of which is connected to the second output of the first DT, to the first input of the RB to the first entrance the second DN, the output of which is connected to the first input of the third PF unit, the second input of which is connected to the fourth output of the switchgear, and the output of the third PF block is connected to the fourth input of the switchgear, the fifth output of which is connected to the second input of the RB, the output of which is connected to the second input of the second DN and to the input of the third DT, the first output of which is connected to the first input of the fourth PF unit, the second input of which is connected to the sixth output of the switchgear, and the output of the fourth PF block is connected to the fifth input of the switchgear, the seventh output of which is connected to the first input of the second UPC, the swarm input of which is connected to the second output of the second DT, with the input of the NEP unit and with the input of the second DN, the output of which is connected to the first input of the fifth PF block, the second input of which is connected to the eighth output of the switchgear, and the output of the fifth block of the PF is connected to the sixth input of the switchgear, the output of the second DT is also connected to the input of the third DT, the first output of which is connected to the first input of the sixth PF unit, the second input of which is connected to the ninth output of the switchgear, and the output of the sixth PF block is connected to the seventh input of the switchgear, the tenth output of which is connected to the first input of the contactor, WTO the swarm input of which is connected to the second output of the second DT, and the contactor output is connected to the output of the inductive-capacitive converter, to which the load is connected.
При этом первый и второй УПКК, каждый может содержать нерегулируемую емкость, состоящую из конденсатора и регулируемую индуктивность, выполненную в виде управляемого подмагничиванием реактора и управляемого выпрямителя, при этом управляемый подмагничиванием реактор содержит сетевую обмотку, последовательно соединенную с конденсатором и обмотку управления, вход которой подключен к выходу управляемого выпрямителя, первый вход которого соединен со вторым входом УПКК, а второй вход управляемого выпрямителя связан с первым входом УПКК.In this case, the first and second UPKK, each can contain an unregulated capacitance, consisting of a capacitor and an adjustable inductance, made in the form of a controlled magnetization of the reactor and a controlled rectifier, while controlled by the magnetization of the reactor contains a network winding connected in series with a capacitor and a control winding, the input of which is connected to the output of the controlled rectifier, the first input of which is connected to the second input of the control device, and the second input of the controlled rectifier is connected to the first input of the control device.
РБ может быть выполнен в виде управляемого подмагничиванием реактора и управляемого выпрямителя, при этом управляемый подмагничиванием реактор содержит сетевую обмотку, последовательно включаемую в фазу и обмотку управления, вход которой подключен к выходу управляемого выпрямителя, первый вход которого связан с первым входом РБ, а второй вход управляемого выпрямителя соединен со вторым входом РБ.RB can be made in the form of a controlled magnetization of the reactor and a controlled rectifier, while controlled by the magnetization of the reactor contains a network winding, sequentially included in the phase and the control winding, the input of which is connected to the output of the controlled rectifier, the first input of which is connected to the first input of the RB, and the second input controlled rectifier connected to the second input of the Republic of Belarus.
Блок НЭП может быть выполнен в виде варистора, который имеет нелинейную симметричную вольт-амперную характеристику (ВАХ).The NEP block can be made in the form of a varistor, which has a non-linear symmetric current-voltage characteristic (CVC).
Структурная схема индуктивно-емкостного преобразователя источника переменного напряжения в источник переменного тока приведена на фигуре.The structural diagram of an inductive-capacitive converter of an alternating voltage source into an alternating current source is shown in the figure.
Согласно фигуре выход источника 1 электроэнергии соединен со входом индуктивно-емкостного преобразователя источника переменного напряжения в источник переменного тока 2 к которому подключен также вход первого ДТ 3, первый выход которого соединен с первым входом первого блока 4 ПФ, выход которого связан с первым входом РУ 5, первый выход которого соединен со вторым входом первого блока 4 ПФ, а выходная/входная шина РУ 5 соединена с входной/выходной шиной блока 6 КУ, второй выход первого ДТ 3 соединен со входом первого ДН 7, выход которого связан со входом ЧД 8, выход которого подключен ко второму входу РУ 5, третий вход которого связан с выходом второго блока 9 ПФ, первый вход которого соединен с выходом второго ДН 7, а второй вход второго блока 9 ПФ связан со вторым выходом РУ 5, третий выход которого подключен к первому входу первого УПКК 10, второй вход которого подключен ко второму выходу первого ДТ 3, к первому входу РБ 11 и к первому входу второго ДН 12, выход которого связан с первым входом третьего блока 13 ПФ, второй вход которого подключен к четвертому выходу РУ 5, а выход третьего блока 13 ПФ соединен с четвертым входом РУ 5, пятый выход которого связан со вторым входом РБ 11, выход которого подключен ко второму входу второго ДН 12 и ко входу третьего ДТ 14, первый выход которого соединен с первым входом четвертого блока 15 ПФ, второй вход которого подключен к шестому выходу РУ 5, а выход четвертого блока 15 ПФ связан с пятым входом РУ 5, седьмой выход которого подключен к первому входу второго УПКК 16, второй вход которого соединен со вторым выходом второго ДТ 14, со входом блока 17 НЭП и со входом второго ДН 18, выход которого подключен к первому входу пятого блока 19 ПФ, второй вход которого связан с восьмым выходом РУ 5, а выход пятого блока 19 ПФ соединен с шестым входом РУ 5, выход второго ДТ 14 связан также со входом третьего ДТ 20, первый выход которого подключен к первому входу шестого блока 21 ПФ, второй вход которого связан с девятым выходом РУ 5, а выход шестого блока 21 ПФ подключен к седьмому входу РУ 5, десятый выход которого соединен с первым входом контактора 22, второй вход которого связан со вторым выходом второго ДТ 20, а выход контактора 22 соединен с выходом индуктивно-емкостного преобразователя 2, к которому подключена нагрузка 23.According to the figure, the output of the electric power source 1 is connected to the input of the inductive-capacitive converter of the AC voltage source to the AC source 2 to which the input of the first DT 3 is also connected, the first output of which is connected to the first input of the first PF unit 4, the output of which is connected to the first input of RU 5 the first output of which is connected to the second input of the first unit 4 PF, and the output / input bus RU 5 is connected to the input / output bus of the unit 6 KU, the second output of the first DT 3 is connected to the input of the first DN 7, the output of which is connected with an input of BH 8, the output of which is connected to the second input of RU 5, the third input of which is connected to the output of the second PF unit 9, the first input of which is connected to the output of the second DN 7, and the second input of the second block 9 of PF is connected to the second output of RU 5, the third the output of which is connected to the first input of the first UPKK 10, the second input of which is connected to the second output of the first DT 3, to the first input of RB 11 and to the first input of the second DN 12, the output of which is connected to the first input of the third block 13 PF, the second input of which is connected to the fourth output of RU 5, and the output of the third block 13 PF is connected to the fourth input of RU 5, the fifth output of which is connected to the second input of RB 11, the output of which is connected to the second input of the second DN 12 and to the input of the third DT 14, the first output of which is connected to the first input of the fourth block 15 PF, the second input of which connected to the sixth output of RU 5, and the output of the fourth unit 15 PF connected to the fifth input of RU 5, the seventh output of which is connected to the first input of the second UPKK 16, the second input of which is connected to the second output of the second DT 14, with the input of the block 17 NEP and with the input second DN 18, the output of which is connected to the first input of the fifth PF block 19, the second input of which is connected to the eighth output of the RU 5, and the output of the fifth block 19 PF is connected to the sixth input of the RU 5, the output of the second DT 14 is also connected to the input of the third DT 20, the first output of which is connected to the first input of the sixth block 21 PF, the second input of which is connected to the ninth output of RU 5, and the output of the sixth block 21 PF is connected to the seventh input of RU 5, the tenth output of which is connected to the first input of contactor 22, the second input of which is connected to the second output of the second DT 20, and the output contactor 22 is connected to the output of the inductance capacitance the remaining Converter 2, to which the load is connected 23.
Индуктивно-емкостный преобразователь источника переменного напряжения в источник переменного тока 2 работает следующим образом.Inductive-capacitive converter of an alternating voltage source into an alternating current source 2 operates as follows.
В начальный момент времени напряжение с выхода источника 1 электроэнергии подается на вход индуктивно-емкостного преобразователя 2. Контактор 22 при этом разомкнут и ток в нагрузку не поступает. Первый ДН 7 выделяет сигнал, характеризующий мгновенное значение входного напряжения и направляет его в ЧД 8, в котором вычисляется текущее значение круговой частоты первой гармоники входного напряжения. Значение круговой частоты поступает в РУ 5. Получив соответствующую информацию, РУ 5 синтезирует сигналы управления, поступающие в первый 4, второй 9, третий 13 четвертый 15, пятый 19 и шестой 21 блоки ПФ, для настройки и согласования эталонных характеристик указанных блоков преобразователя 2 по частоте. Такая настройка и согласование эталонных характеристик блоков по частоте, которые происходят всегда в процессе работы, обеспечивают, в отличие от прототипа, стабилизацию выходного тока при изменении частоты напряжения источника 1 электроэнергии в более широких пределах. Это повышает точность регулирования и стабилизации выходного тока и расширяет диапазон функциональных возможностей индуктивно-емкостного преобразователя 2. При этом эталонные частотные характеристики первого блока 4 ПФ согласуются с частотой напряжения источника 1 электроэнергии, для корректного вычисления амплитудного и фазового спектров сигнала, поступающего с первого ДТ 3. Эталонные частотные характеристики второго блока 9 ПФ согласуются с частотой напряжения источника 1 электроэнергии, для корректного вычисления амплитудного и фазового спектров сигнала, поступающего с первого ДН 7. Эталонные частотные характеристики третьего блока 13 ПФ согласуются с частотой напряжения источника 1 электроэнергии, для корректного вычисления амплитудного и фазового спектров сигнала, поступающего со второго ДН 12. Эталонные частотные характеристики четвертого блока 4 ПФ согласуются с частотой напряжения источника 1 электроэнергии, для корректного вычисления амплитудного и фазового спектров сигнала, поступающего со второго ДТ 14. Эталонные частотные характеристики пятого блока 19 ПФ согласуются с частотой напряжения источника 1 электроэнергии, для корректного вычисления амплитудного и фазового спектров сигнала, поступающего с третьего ДН 18. Эталонные частотные характеристики шестого блока 21 ПФ согласуются с частотой напряжения источника 1 электроэнергии, для корректного вычисления амплитудного и фазового спектров сигнала, поступающего с третьего ДТ 20.At the initial time, the voltage from the output of the electric power source 1 is supplied to the input of the inductive-capacitive converter 2. The contactor 22 is open and the current does not enter the load. The first DN 7 selects a signal characterizing the instantaneous value of the input voltage and sends it to BH 8, in which the current value of the circular frequency of the first harmonic of the input voltage is calculated. The value of the circular frequency enters the RU 5. After receiving the relevant information, the RU 5 synthesizes the control signals received in the first 4, second 9, third 13, fourth 15, fifth 19 and sixth 21 PF blocks, for setting and matching the reference characteristics of these converter blocks 2 according to frequency. Such adjustment and coordination of the reference characteristics of the blocks in frequency, which always occur during operation, provide, in contrast to the prototype, stabilization of the output current when the voltage frequency of the source 1 of electricity is changed over a wider range. This increases the accuracy of regulation and stabilization of the output current and expands the range of functionality of the inductive-capacitive converter 2. In this case, the reference frequency characteristics of the first block 4 PF are consistent with the frequency of the voltage of the source 1 of electricity, for the correct calculation of the amplitude and phase spectra of the signal from the first DT 3 The reference frequency characteristics of the second block 9 PF are consistent with the frequency of the voltage of the source 1 of electricity, for the correct calculation of the amplitude and the baseline spectra of the signal coming from the first DN 7. The reference frequency characteristics of the third block 13 PF are consistent with the frequency of the voltage of the power source 1, for the correct calculation of the amplitude and phase spectra of the signal coming from the second DN 12. The reference frequency characteristics of the fourth block 4 PF are consistent with the frequency voltage source 1 of the electric power, for the correct calculation of the amplitude and phase spectra of the signal coming from the second DT 14. Reference frequency characteristics of the fifth block 19 P Ф are consistent with the frequency of the voltage of the electric power source 1, for the correct calculation of the amplitude and phase spectra of the signal coming from the third DN 18. The reference frequency characteristics of the sixth block 21 PF are consistent with the frequency of the voltage of the electric power source 1, for the correct calculation of the amplitude and phase spectra of the signal coming from third DT 20.
После настройки и согласования блоков 4, 9, 13, 15, 19 и 21, блок 6 КУ задает эталонное значение амплитуды первой гармоники выходного тока индуктивно-емкостного преобразователя 2 и направляет сигнал со значением амплитуды в РУ 5. РУ 5 выдает команду управления на замыкание контактора 22 для плавного подключения нагрузки 23 и начинает производить регулировку реактивных сопротивлений РБ 11 и второго УПКК 16 для стабилизации выходного тока, а также регулировку реактивного сопротивления первого УПКК 10 для коррекции входного коэффициента мощности.After setting and matching blocks 4, 9, 13, 15, 19 and 21, block 6 KU sets the reference value of the amplitude of the first harmonic of the output current of the inductance-capacitive transducer 2 and sends the signal with the amplitude value to RU 5. RU 5 issues a control command to close contactor 22 for smoothly connecting the load 23 and begins to adjust the reactance of the RB 11 and the second UPKK 16 to stabilize the output current, as well as adjusting the reactance of the first UPKK 10 to correct the input power factor.
Регулировка реактивных сопротивлений РБ 11 и второго УПКК 16 осуществляется следующим образом.The adjustment of the reactance RB 11 and the second UPKK 16 is as follows.
Используя заданное в блоке 6 КУ эталонное значение первой гармоники выходного тока преобразователя 2, значения частоты и амплитуды первой гармоники входного напряжения, вычисляемых соответственно в ЧД 8 и во втором блоке 9 ПФ, РУ 5 определяет необходимые значения реактивных сопротивлений РБ 11 и второго УПКК 16, которые настраиваются в резонанс. При этом сопротивление РБ 11 имеет индуктивный характер и обеспечивается равным реактивному сопротивлению эквивалентной емкости второго УПКК 16. Эквивалентная емкость второго УПКК 16 образуется в результате последовательного соединения регулируемой индуктивности и нерегулируемой емкости, содержащейся во втором УПКК 16. Контролируя текущие реактивные сопротивления РБ 11 и второго УПКК, на основании выходных сигналов третьего 13, четвертого 15, пятого 19 и шестого 21 блоков ПФ, а также на основании выходного сигнала ЧД 8, РУ 5 выдает сигналы управления в РБ 11 и во второй УПКК 16 для установки необходимых значений реактивных сопротивлений и настройки РБ 11 и УПКК 16 в резонанс. Длительность определения реактивных сопротивлений РБ 11 и второго УПКК 16 равна периоду колебаний первой гармоники напряжения источника 1 электроэнергии, а использование текущего контроля в процессе регулирования реактивных сопротивлений, не требует, в отличие от прототипа, первоначальной настройки индуктивно-емкостного преобразователя 2, что обеспечивает повышение производительности, и экономит время. Регулирование реактивных сопротивлений РБ 11 и второго УПКК 16 происходит за счет изменения значений индуктивностей управляемых реакторов, содержащихся в РБ 11 и втором УПКК 16. Индуктивности управляемых реакторов в данном случае регулируются за счет изменения подмагничивания реакторов, при помощи выпрямителей, регулирующих токи подмагничивания, протекающие по обмоткам управления реакторов. Это дает возможность реализовать плавное регулирование реактивных сопротивления РБ 11 и второго УПКК 16, что в свою очередь обеспечивает повышение точности регулирования и стабилизации выходного тока. Таким образом, индуктивность РБ 11 и эквивалентная емкость второго УПКК 16, которая образуется в результате последовательного соединения регулируемой индуктивности и нерегулируемой емкости, содержащейся во втором УПКК 16, образуют резонансный колебательный контур на частоте первой гармоники напряжения источника 1 электроэнергии, измеряемой в ЧД 8. При этом напряжение на выходе индуктивно-емкостного преобразователя 2 пропорционально величине сопротивления нагрузки 23, а значение выходного тока индуктивно-емкостного преобразователя 2 равно заданному в блоке 6 КУ эталонному значению, и остается неизменным при изменении сопротивления нагрузки в широких пределах. Кроме этого, значение выходного тока индуктивно-емкостного преобразователя 2 остается неизменным при изменении частоты напряжения источника 1 электроэнергии, в более широких пределах, так как в преобразователе 2 содержится ЧД 8, который определяет круговую частоту первой гармоники напряжения источника 1 электроэнергии, а РУ 5 учитывает значение частоты при регулировании и стабилизации выходного тока. Это обеспечивает повышение точности регулирования и стабилизации выходного тока при изменениях частоты напряжения источника 1 электроэнергии, и расширяет диапазон функциональных возможностей индуктивно-емкостного преобразователя 2. Для контроля и обратной связи по току РУ 5, используя выходной сигнал шестого блока 21 ПФ, сравнивает значение выходного тока индуктивно-емкостного преобразователя 2 с заданным в блоке 6 КУ эталонным значением выходного тока. При условиях неравенства значения выходного тока преобразователя 2 и эталонного значения выходного тока, формируется сигнал рассогласования, который используется для формирования сигнала управления РБ 11 и вторым УПКК 16 с целью коррекции реактивных сопротивлений и одновременной настройкой РБ 11 и УПКК 16 в резонанс. Коррекция реактивных сопротивлений РБ 11 и УПКК 16 в этом случае производится до тех пор, пока не выполнится условие равенства значения выходного тока индуктивно-емкостного преобразователя 2 и эталонного значения выходного тока, заданного в блоке 6 УК.Using the reference value of the first harmonic of the output current of the converter 2 specified in block 6 of the KU, the frequency and amplitude values of the first harmonic of the input voltage, calculated respectively in BH 8 and in the second block 9 of the PF, RU 5 determines the necessary values of the reactance RB 11 and the second UPKK 16, which are tuned into resonance. In this case, the resistance of RB 11 is inductive and is equal to the reactance of the equivalent capacitance of the second CPC 16. The equivalent capacitance of the second CPC 16 is formed as a result of a series connection of the adjustable inductance and the unregulated capacitance contained in the second CPC 16. Monitoring the current reactance of the RB 11 and the second CPC based on the output signals of the third 13, fourth 15, fifth 19 and sixth 21 PF blocks, as well as on the basis of the output signal BH 8, RU 5 gives control signals power in RB 11 and in the second UPKK 16 for setting the necessary values of reactance and tuning RB 11 and UPKK 16 in resonance. The duration of the determination of the reactance RB 11 and the second UPKK 16 is equal to the oscillation period of the first harmonic of the voltage of the power source 1, and the use of current control in the process of regulating the reactance does not require, in contrast to the prototype, the initial tuning of the inductive-capacitive converter 2, which improves productivity , and saves time. The reactance of RB 11 and the second CPCK 16 is controlled by changing the values of the inductances of the controlled reactors contained in RB 11 and the second CPC 16. The inductances of the controlled reactors in this case are regulated by changing the magnetization of the reactors, using rectifiers that control the magnetizing currents flowing through reactor control windings. This makes it possible to realize smooth regulation of the reactance of the RB 11 and the second UPKK 16, which in turn provides improved regulation accuracy and stabilization of the output current. Thus, the inductance of RB 11 and the equivalent capacitance of the second UPCK 16, which is formed as a result of the series connection of the adjustable inductance and unregulated capacitance contained in the second UPC 16, form a resonant oscillating circuit at the frequency of the first harmonic of the voltage of the source 1 of the electric power, measured in BH 8. When this voltage at the output of the inductive-capacitive converter 2 is proportional to the value of the load resistance 23, and the value of the output current of the inductive-capacitive converter 2 is equal to about the reference value specified in block 6 of the control unit, and remains unchanged when the load resistance changes over a wide range. In addition, the value of the output current of the inductive-capacitive converter 2 remains unchanged when the voltage frequency of the electric power source 1 changes, to a wider extent, since the converter 2 contains a BH 8, which determines the circular frequency of the first harmonic of the voltage of the electric power source 1, and RU 5 takes into account frequency value during regulation and stabilization of the output current. This improves the accuracy of regulation and stabilization of the output current with changes in the frequency of the voltage of the power source 1, and expands the range of functional capabilities of the inductive-capacitive converter 2. For monitoring and current feedback of the RU 5, using the output signal of the sixth block 21 PF, compares the value of the output current inductive-capacitive transducer 2 with a reference value of the output current specified in the block 6 KU. Under conditions of inequality in the value of the output current of converter 2 and the reference value of the output current, a mismatch signal is generated, which is used to generate a control signal for RB 11 and the second UPCK 16 for the purpose of correction of reactance and at the same time tuning RB 11 and UPCK 16 to resonance. Correction of reactance RB 11 and UPKK 16 in this case is performed until the condition of equality of the output current value of the inductive-capacitive converter 2 and the reference value of the output current specified in block 6 of the UK.
Для коррекции входного коэффициента мощности производится регулировка реактивного сопротивления первого УПКК 10, который осуществляет компенсацию реактивной мощности следующим образом.To correct the input power factor, the reactance of the first UPCK 10 is adjusted, which compensates for the reactive power as follows.
Используя текущие значения амплитуды и начальной фазы первой гармоники тока, протекающего через второй ДТ 14, вычисляемые при помощи четвертого блока 15 ПФ, а также значения амплитуды, начальной фазы и круговой частоты первой гармоники входного напряжения, вычисляемые соответственно при помощи второго блока 9 ПФ и ЧД 8, РУ 5 определяет необходимое для компенсации реактивной мощности значение реактивного сопротивления эквивалентной емкости первого УПКК 10. Эквивалентная емкость первого УПКК 10 образуется в результате последовательного соединения регулируемой индуктивности и нерегулируемой емкости, содержащейся в первом УПКК 10. Определив значение реактивного сопротивления эквивалентной емкости первого 10 УПКК, РУ 5 и выдает сигнал управления в первый УПКК 10 для установки необходимого значения реактивного сопротивления. Регулирование реактивного сопротивления первого УПКК 10 происходит за счет изменения значения индуктивности управляемого реактора, содержащегося в первом УПКК 10. Индуктивность управляемого реактора в данном случае регулируется за счет изменения подмагничивания реактора, при помощи выпрямителя, регулирующего ток подмагничивания, протекающего по обмотке управления реактора.Using the current values of the amplitude and initial phase of the first harmonic of the current flowing through the second DT 14, calculated using the fourth block 15 PF, as well as the values of the amplitude, initial phase and circular frequency of the first harmonic of the input voltage, calculated respectively using the second block 9 PF and BH 8, RU 5 determines the value of reactance of equivalent capacitance of the first UPKK 10 necessary for reactive power compensation. The equivalent capacitance of the first UPKK 10 is formed as a result of serial connection neniya controlled inductance and capacitance unregulated contained in the first UPCC 10. After determining reactance value equivalent capacitance of the first 10 UPCC, RU 5 and outputs a control signal to the first UPCC 10 for setting the required value of reactance. The reactance of the first UPC 10 is controlled by changing the inductance of the controlled reactor contained in the first UPC 10. The inductance of the controlled reactor in this case is controlled by changing the magnetization of the reactor using a rectifier that controls the magnetization current flowing through the reactor control winding.
Таким образом, регулирование реактивного сопротивления первого УПКК 10 обеспечивает коррекцию входного коэффициента мощности путем компенсации реактивной мощности во всем диапазоне ее изменения. При этом за счет снижения потребления преобразователем 2 полной мощности от источника 1 электроэнергии, удается повысить энергоэффективность стабилизации и расширить диапазон регулирования выходного тока.Thus, the regulation of the reactance of the first UPKK 10 provides the correction of the input power factor by compensating the reactive power in the entire range of its change. At the same time, by reducing the consumption of full power by the converter 2 from the power source 1, it is possible to increase the stabilization energy efficiency and expand the range of regulation of the output current.
В режиме холостого хода нагрузки, вследствие резонансных явлений, происходящих в преобразователе 2, значительно возрастают напряжения на РБ 11 и втором УПКК 16. Это может привести к повреждению элементов преобразователя 2 и к выходу из строя подключенной нагрузки 23. В связи с этим, для ограничения роста напряжений, введен блок 17 НЭП, обеспечивающий шунтирование нагрузки 23 при превышении определенного уровня напряжения на втором УПКК 16. Уровень напряжения, при котором происходит шунтирование нагрузки, определяется ВАХ блока 17 НЭП и задается при проектировании индуктивно-емкостного преобразователя 2. В том случае если режим холостого хода длится более одного периода колебаний напряжения основной частоты источника 1 электроэнергии, РУ 5 на основании сигнала, поступающего с шестого блока 21 ПФ (амплитуда выходного тока равна нулю), выдает команду на размыкание контактора, после чего индуктивно-емкостный преобразователь возвращается в первоначальное состояние.In idle load, due to the resonant phenomena occurring in the converter 2, the voltage at RB 11 and the second UPKK 16 significantly increase. This can lead to damage to the elements of the converter 2 and to failure of the connected load 23. In this regard, to limit of voltage growth, the NEP block 17 was introduced, which provides shunting of the load 23 when a certain voltage level is exceeded at the second CPC 16. The voltage level at which the load is bypassed is determined by the I – V characteristic of the NEP block 17 and When designing an inductive-capacitive converter 2. In the event that the idle mode lasts more than one period of voltage fluctuations of the main frequency of the electric power source 1, RU 5, on the basis of the signal coming from the sixth unit 21 PF (the amplitude of the output current is zero), it gives a command to contactor opening, after which the inductive-capacitive converter returns to its original state.
Кроме этого преобразователь 2 при помощи блока 6 КУ позволяет осуществлять визуальный контроль сигналов в процессе работы. Сигналы для визуального контроля амплитудных и фазовых спектров напряжений и токов, частоты входного напряжения, уровней потребления активной, реактивной и полной мощностей, значения коэффициента мощности и т.д., формируются в РУ 5, после чего поступают в блок 6 КУ, где отображаются в удобной для зрительного восприятия форме.In addition, the Converter 2 using block 6 KU allows for visual control of signals in the process. Signals for visual control of the amplitude and phase spectra of voltages and currents, input voltage frequency, active, reactive and full power consumption levels, power factor values, etc., are generated in RU 5, after which they are sent to 6 KU, where they are displayed in convenient for visual perception form.
Как видим, предлагаемый индуктивно-емкостный преобразователь 2, по сравнению с прототипом, имеет повышенные точность и энергоэффективность стабилизации тока, кроме этого преобразователь имеет расширенный диапазон регулирования выходного тока, а также более высокую производительность и более широкий диапазон функциональных возможностей.As you can see, the proposed inductive-capacitive converter 2, in comparison with the prototype, has increased accuracy and energy efficiency of current stabilization, in addition, the converter has an expanded range of regulation of the output current, as well as higher performance and a wider range of functionality.
Таким образом, использование предлагаемого устройства позволяет получить необходимый технический результат.Thus, the use of the proposed device allows to obtain the necessary technical result.
Рассмотрим пример выполнения блоков индуктивно-емкостного преобразователя 2 источника переменного напряжения в источник переменного тока.Consider an example of the execution of blocks of an inductive-capacitive converter 2 of an AC voltage source into an AC source.
В качестве датчиков 3, 14, 20 тока и датчиков 7, 12, 18 напряжения могут быть использованы датчики тока серий CSDA, CSDB, CSDD с цифровым выходом и датчики напряжения серии LV с цифровым выходом фирмы «Honeywell».As current sensors 3, 14, 20 and voltage sensors 7, 12, 18, CSDA, CSDB, CSDD series current sensors with digital output and LV series voltage sensors with Honeywell digital output can be used.
РУ 5, ЧД 8, блоки 4, 9, 13, 15, 19, 21 ПФ могут быть выполнены на ПЛИС (FPGA) EP2C20…50 фирмы «Альтера».RU 5, BH 8, blocks 4, 9, 13, 15, 19, 21 PF can be performed on FPGA FP2C20 ... 50 from Altera.
Блок 6 КУ может быть выполнен на базе мобильного промышленного компьютера, например Bit-RPC-1522D-MIL фирмы «Фарпоинт».Block 6 KU can be performed on the basis of a mobile industrial computer, for example, Bit-RPC-1522D-MIL from Farpoint.
Контактор 22 может быть выполнен в виде управляемого контактора или коммутирующего устройства серий КМИ или КТИ фирмы «Iek». Кроме этого контактор 22 может быть выполнен на базе софт-стартера серии ДМС компании «Веспер».Contactor 22 may be made in the form of a controlled contactor or switching device of the KMI or KTI series of the company "Iek". In addition, the contactor 22 can be made on the basis of the soft starter series VMS company "Vesper".
Первый 10 и второй 16 УПКК, каждый может содержать нерегулируемую емкость, состоящую из конденсаторов на основе полипропиленовых пленок со свойствами самовосстановления после пробоя, серий Е5х или Е6x фирмы «Electronicon Kondensatoren» и регулируемую индуктивность, выполненную в виде реакторного блока, состоящего из управляемого подмагничиванием реактора типа РУОМ, РТУ или РУОДЦ ОАО «Запорожтрансформатор» и управляемого выпрямителя с цифровым управлением серии Gamatronic 1U DC + компании «MAS Elektronik AG».The first 10 and second 16 CPCs, each can contain an unregulated capacitor consisting of capacitors based on polypropylene films with self-healing properties after breakdown, E5x or E6x series manufactured by Electronicon Kondensatoren and an adjustable inductance made in the form of a reactor unit consisting of a controlled magnetization reactor type RUOM, RTU or RUODC of Zaporozhtransformator OJSC and a controlled digitally controlled rectifier of the Gamatronic 1U DC + series from MAS Elektronik AG.
РБ 11 может содержать управляемый подмагничиванием реактор типа РУОМ, РТУ или РУОДЦ ОАО «Запорожтрансформатор» и управляемый выпрямитель с цифровым управлением серии Gamatronic 1U DC + компании «MAS Elektronik AG».RB 11 may contain a magnetization controlled reactor such as RUOM, RTU or RUODC of Zaporozhtransformator OJSC and a controlled digitally controlled rectifier of the Gamatronic 1U DC + series from MAS Elektronik AG.
Блок 17 НЭП, в может быть выполнен, на базе металлооксидных блочных варисторов серий SIOV или PowerDisk фирмы «EPCOS».Block 17 NEP, in can be performed, based on metal oxide block varistors of the SIOV or PowerDisk series of the company "EPCOS".
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010131509/07U RU101284U1 (en) | 2010-07-27 | 2010-07-27 | INDUCTIVE-CAPACITY CONVERTER OF AC SOURCE TO AC SOURCE |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010131509/07U RU101284U1 (en) | 2010-07-27 | 2010-07-27 | INDUCTIVE-CAPACITY CONVERTER OF AC SOURCE TO AC SOURCE |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU101284U1 true RU101284U1 (en) | 2011-01-10 |
Family
ID=44055189
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010131509/07U RU101284U1 (en) | 2010-07-27 | 2010-07-27 | INDUCTIVE-CAPACITY CONVERTER OF AC SOURCE TO AC SOURCE |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU101284U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU211991U1 (en) * | 2022-04-28 | 2022-06-30 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | VOLTAGE REGULATOR |
-
2010
- 2010-07-27 RU RU2010131509/07U patent/RU101284U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU211991U1 (en) * | 2022-04-28 | 2022-06-30 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | VOLTAGE REGULATOR |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Jain et al. | Design simulation and experimental investigations, on a shunt active power filter for harmonics, and reactive power compensation | |
| Odavic et al. | One-sample-period-ahead predictive current control for high-performance active shunt power filters | |
| CN106340974B (en) | Resistance sense applied to wireless power transmission primary-side-control loads online recognizer | |
| WO2014038976A1 (en) | Static reactive power compensator | |
| CN103780107A (en) | Current control method for three-phase voltage source type PWM rectifier | |
| CN104917193A (en) | Hybrid dynamic reactive power compensation device with resonance suppression function and method | |
| Lidozzi et al. | Sinusoidal voltage shaping of inverter-equipped stand-alone generating units | |
| CN111505439A (en) | Impedance frequency sweeping device for direct current system, control method thereof and storage medium | |
| Zhao et al. | High-performance resonant controller implemented in the discrete-time domain for voltage regulation of grid-forming converters | |
| RU101284U1 (en) | INDUCTIVE-CAPACITY CONVERTER OF AC SOURCE TO AC SOURCE | |
| CN110557011B (en) | LLC system resonance parameter calculation method for AC/DC hybrid power distribution network | |
| CN109194132B (en) | Control method for high-frequency transformer temperature field test power supply topology | |
| Patel et al. | Application of DSTATCOM for harmonics elimination and power quality improvement | |
| RU2410815C1 (en) | Device for parametric stabilisation of ac voltage | |
| GB2419479A (en) | Symetrization of a three-phase system with a single-phase load | |
| Mukhopadhyay et al. | Constraints based design of DC side LC filter for single-phase voltage source converter | |
| Sundararaju et al. | Cascaded control of multilevel converter based STATCOM for power system compensation of load variation | |
| CN109980665A (en) | A kind of calculation method of power distribution network threephase load imbalance adjustment parameter optimal value | |
| RU2498475C2 (en) | Method for control of power-factor correction unit in supply mains | |
| RU93597U1 (en) | INDUCTIVE CAPACITY CONVERTER | |
| RU97836U1 (en) | AC VOLTAGE STABILIZER | |
| RU174881U1 (en) | ENERGY-SAVING DEVICE FOR 3-PHASE NETWORK | |
| Onah et al. | An RL static var compensator (SVC) | |
| Revelles et al. | Comparison of current control structures for three-phase four-wire systems in natural frame | |
| Collins et al. | A constant power capacitor charging structure for flicker mitigation in high power long pulse klystron modulators |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20170728 |