RU1777128C - Стабилизированна трехфазна система питани - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике . Цель изобретени  - повышение точности воспроизведени  параметров качества электроэнергии. В предложенном устройстве выходные напр жени  каждой из фаз поочередно сравнивают с опорным напр жением и в соответствии с полученным сигналом рассогласовани  корректируют напр жени  каждой из фаз. Дл  формировани  опорного сигнала сигналы с выхода трехфазного генератора 1 через кодоуправл емые фазовращатели подаютс  на второй коммутатор, который при помощи сигналов с нулевого, первого и второго выходов счетчика дешифратора подключает к входу опорного элемента сигнал требуемой фазы. Фазовый сдвиг, возникающий между выходным и опорным напр жением, преобразуетс  в компенсирующий сигнал последовательно соединенными фазосдвигающим звеном, перемножителем, интегратором и блоком компараторов. Использование дл  формировани  опорного сигнала упом нутых элементов позвол ет исключить погрешность воспроизведени  симметричной трехфазной системы, за счет чего достигаетс  поставленна  цель. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  создани  образцовых источников параметров качества промышленной сети.

Известна стабилизированна  трехфазна  система питани , содержаща  преобразователь однофазного напр жени  е трехфазное с нулевым проводом, в цепь каждой фазы которой включен стабилизатор первой гармоники с избирательным узлом сравнени , опорным элементом, основным регулируемым делителем, выходим , подключенным к выходному выходу соответствующей фазы, и выходным трансформатором, при этом к выходам фаз преобразовател  подключены входы соответствующего фазовращател  и узел индикации симметрии.

Недостатком этого устройства  вл етс  невысока  точность воспроизведени  нормировани  параметров качества электроэнергии , а также ручна  установка фазовой симметрии.

Другим аналогом  вл етс  устройство, содержащее преобразователь однофазного напр жени  в трехфазное с нулевым проводом , в цепь каждой фазы которого включены последовательно соединенные регулируемые фазовращатели, дополнительные регулируемые делители напр жени , стабилизаторы первой гармоники переменного напр жени  с трансформаторным выходом и основные регулируемые делители

4 1 1

Ю 00

напр жений, входы и выходы которых через переключатель подключаютс  к узлу индикации симметрии, а также избирательный узел сравнени , один вход которого соединен с выходом опорного элемента, содержа- щий усилитель-ограничители, выход которого подключен к управл ющему входу прерывател , и источник опорного напр жени , выход которого соединен с входом прерывател , выход прерывател   вл етс  выходом опорного элемента.

Недостатком этого устройства  вл етс  ручна  установка фазовой симметрии, а также наличие в устройстве трех независимых опорных элементов, определ ющих уро- вень амплитуд выходных напр жений и трех избирательных узлов сравнени , определ ющих коэффициент стабилизации переменного напр жени , что приводит к большим сложност м при установке высо- кой степени идентичности амплитуд опор- . ных напр жений.

Наиболее близким аналогом данного устройства  вл етс  стабилизированна  трехфазна  система питани , содержаща  преобразователь однофазного напр жени  в трехфазное с нулевым проводом, в цепь каждой фазы которого включены последовательно соединенные регулируемые фазовращатели , дополнительные регулируемые делители напр жени , стабилизаторы первой гармоники переменного напр жени  с трансформаторным выходом и основные регулируемые делители напр жени . Устройство автоматически устанавливает „ фазовую симметрию. Наличие в устройстве одного опорного элемента и одного избирательного узла сравнени  позволило значительно уменьшить погрешность установки фазовой симметрии системы.

Однако выходное напр жение стабилизированной трехфазной системы питани  не  вл етс  строго синусоидальным, что в конечном счете оказывает вли ние на точность поддержани  его на номинальном уровне. Наличие высших гармоник в выходном напр жении обусловлено нелинейностью мощных активных элементов схемы и выходных трансформаторов, широким диапазоном номинальных выходных напр же- ний -57, 100, 220, 380 В и пульсаци ми питающего напр жени .

Вли ние несинусоидальности выходного напр жени  на точность его поддержани  на номинальном уровне про вл етс  следующим образом.

В опорном элементе прототипа усилителем-ограничителем формирователем напр жение пр моугольной формы из фазного выходного напр жени . Затем по (D

средством прерывател  и источника опорного напр жени  на выходе прерывател  формируетс  опорное пр моугольное напр жение , противофазное выходному, причем фронты опорного пр моугольного напр жени  соответствуют нуль-переходам выходного напр жени . Но из-за наличи  в выходном напр жении высших гармоник нуль-переход его первой гармоники получаетс  смещенным по отношению к нуль-переходу первой гармоники опорного пр моугольного напр жени , вследствие чего по вл етс  ложный сигнал рассогласовани  сравниваемых напр жений, привод щий к изменению номинального значени  выходного напр жени . Относительна  погрешность стабилизации амплитуды первой гармоники выходного напр жени  в каждой фазе от указанной причины выражаетс  формулой

2shW2

cos р где р - начальный сдвиг фазы первой гармоники относительно нуль-перехода искаженной синусоиды.

Из выражени  (1) следует, что при угле сдвига фаз р между нуль-переходом основной и искаженной синусоиды в 1° (соответствует коэффициенту несинусоидальности, равному 5%) погрешность стабилизации номинального уровн  выходного напр жени  составл ет 0,1%, что на пор док снижает возможности по точности данного устройства . Дл  удовлетворени  требований ГОСТ 13109-87 точность воспроизведени  параметров качества электроэнергии должна быть в пределах 0,03-0,05%, что обуславливает стабилизации выходного напр жени  каждой фазы с погрешностью, не превышающей 0.01%.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности воспроизведени  параметров качества электроэнергии.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в стабилизированную трехфазную систему питани  дополнительно введены первый, второй и третий управл емые фазовращатели , соответствующие входы которых подключены к выходам трехфазного генератора, а выходы через введенный коммутатор К2 соединены с входом опорного элемента, схема управлени  через введенные интегратор, перемножитель и фазосд- вигающее звено соединена с выходом избирательного усилител , два выхода схемы управлени  подключены к соответствующим входам первого, второго и третьего управл емых фазовращателей, третий выход соединен с входом 7 блока стабилиэаторов . управл ющие входы трех управл емых фазовращателей, коммутатора К2 и интегратора подключены к соответствующим выходам блока стабилизаторов, а второй вход перемножител  подключен к выходу 2 опорного элемента.

Новым в предлагаемом устройстве  вл етс  то. что в него введены три управл е- мых фазовращател , коммутатор 2, фазосдвигающее звено, перемножитель, интегратор, схема управлени  и св зи между ними.

Данные устройства широко известны в измерительной технике, однако совместное использование этих устройств в совокупности с новыми св з ми не встречаетс  в известной технической литературе и позвол ет достигнуть поставленную цель - повышение точности воспроизведени  параметров качества электроэнергии.

На чертеже представлена блок-схема стабилизированной трехфазной системы питани .

Устройство содержит трехфазный генератор основной гармоники 1, выходы которого подключены к соответствующим входам блока стабилизаторов 2, а выходы UIAH, UIBH, UICH блока стабилизаторов 3 через выходные трансформаторы и делители напр жени  3-5 подключены к входам коммутатора 6, выход которого через избирательный усилитель 7.1 и фазочувствитель- ный выпр митель 7,2, вход щие в состав избирательного узла сравнени  7, соединен с входом 8 блока стабилизаторов 2. а управл ющий вход фазочувствительного выпр мител  7.2 подключен к выходу 1 опорного элемента 8. Управл ющие выходы блока стабилизаторов 2 подключены к соответствующим входам коммутатора 6 и управл ющему входу опорного элемента 8, выход 1 которого соединен с вторым входом избирательного усилител  7.1, а выход 2-е входом 4 блока стабилизатора 2, вход 3 коммутатора 6 соединен с входом 5 блока стабилизаторов 2.

Первый, второй и третий управл емые фазовращатели 9-11, соответствующие входы которых подключены к выходам трехфазного генератора 1, а выходы через введенный коммутатор 12 соединены с входом опорного элемента 8, схема управлени  13 через введенные интегратор 14. перемножитель 15 и фазосдвигающее звено 16 соединена с выходом избирательного усилител  7.1, два выхода схемы управлени  13 подключены к соответствующим входам первого, второго и третьего управл емых фазовращателей 9-11, третий выход соединен с входом 7 блока стабилизаторов 2, управл ющие входы трех управл емых фазовращателей 9-11. коммутатора 12 и интегратора 14 подключены к соответствующим выходам блока стабилизаторов 2, а второй 5 вход перемножител  15 подключен к выходу 2 опорного элемента 8.

Стабилизированна  трехфазна  система питани  работает следующим образом. Трехфазный генератор 1 формирует

0 симметричную трехфазную систему напр жений . Эти напр жени  поступают на блок стабилизаторов 2, где усиливаютс  и стабилизируютс . Совместна  работа коммутато- ра 6, опорного элемента 8, избирательного

5 узла сравнени  7, выходных трансформаторов Тр1. Тр2, ТрЗ, делителей напр жени  3. 4 и 6, блока стабилизаторов 2. содержащего регулируемые фазовращатели и стабилизаторы переменного напр жени  в каждой фа0 зе, пороговые элементы, регистр, схему управлени , блок синхронизации, счетчик- дешифратор, подробно описана в прототипе .

Поскольку выходные напр жени  стаби5 лизированной трехфазной системы питани  из-за значительной несинусоидальности не могут быть использованы дл  формировани  опорного пр моугольного напр жени , то дл  этой цели используетс  также не содержащие

0 высших гармоник напр жени  с выхода трехфазного генератора 1, которые подаютс  на управл емые фазовращатели 9-11. Далее через коммутатор 12 требуемый выход управл емый фазовращателей 9-11

5 подключаетс  к входу опорного элемента 8 с помощью счетчика дешифратора, вход - щего в состав блока стабилизаторов 2.

Фазовый сдвиг, который возникает между выходным напр жением и опорным

0 пр моугольным напр жением, отрабатываетс  следующим образом.

При включении устройства счетчик-дешифратор , вход щий в состав блока стабилизаторов 2, устанавливает его на отработку

5 номинального напр жени  первой фазы. При этом выход делител  напр жени  3 посредством коммутатора 6 подключаетс  к избирательному усилителю 7.1, активизируетс  управл емый фазовращатель 9, а ком0 мутатор 12 подключает его выход к опорному элементу 8.

После отработки амплитуды первой фазы при наличии фазового сдвига между опорным пр моугольным напр жением и

5 выходным напр жением на выходе избирательного усилител  7.1 устанавливаетс  сигнал , пропорциональный фазовому сдвигу. Далее этот сигнал сдвигаетс  на 90Р- фазосдвигающим звеном 16 и подаетс  на перемножитель 15, где перемножаетс  с

сигналом, приход щим с усилител -ограничител , вход щего в состав опорного элемента 8

Ux-AU - COSft)t

На выходе интегратора 14 действует напр жение:

иинт 4/ AU cosft dt,

л

где Т - период синусоиды.

Схема управлени  13, котора  может быть реализована на базе компараторов (см. фиг.1), анализирует выходное напр жение интегратора 14 и в зависимости от пол рности напр жени , вырабатывает управл ющие воздействи  на управл емый фазовращатель 9.

Регулирование происходит до тех пор, пока на выходе избирательного усилител  7.1, а значит на выходе перемножител  15 и интегратора 14, напр жение не приблизитс  к нулю. При этом схема управлени  13 формирует сигнал, поступающий на схему управлени  блока стабилизаторов 2, который разрешает переключение счетчика-дешифратора , вход щего в состав блока стабилизаторов 2, на регулирование второй фазы. При этом к избирательному усилителю 7.1 подключаетс  сигнал, приход щий на вход 2 коммутатора 6. активизируетс  управл емый фазовращатель 10, а коммутатор 12 подключает его выход к опорному элементу 8.

В соответствии с этим схема управлени  13 работает по следующему алгоритму:

1.Сигнал 1 на выходе + р формируетс  при UHHT 0;

2.Сигнал 1 на выходе-# формируетс  при Уинт 0;

3.Сигнал 1 на выходе +1 формируетс  при Кинг 0.

Использование новых элементов - управл емых фазовращателей 9-11, коммутатора 12, фазосдвигающего звена 16, перемножител  15, интегратора 14 и схемы управлени  13, позвол ет исключить вли ние несинусоидальности выходного напр жени  на установку его номинального значени  и достичь требуемую точность воспроизведени  параметров качества электроэнергии 0,03-0,05%.

Предлагаемые новые узлы могут быть построены на базе стандартных микросхем и практически не требуют настройки.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Стабилизированна  трехфазна  система питани , содержаща  трехфазный генератор , три цепи, в каждую из которых включены последовательно кодоуправл е- мый фазовращатель, кодоуправл емый стабилизатор первой гармоники, трансформатор и делитель напр жени , входы цепей соединены с соответствующими выходами трехфазного генератора, а выходы подключены к входам первого коммутатора, выход которого соединен с первым входом избирательного усилител , вход щего в состав избирательного узла сравнени , второй вход избирательного усилител  соединен с

   первым выходом опорного элемента и параллельно с управл ющим входом фазочув- ствительного выпр мител  избирательного узла сравнени , а выход избирательного усилител  через фазочувствительный вы . пр митель соединен параллельно с входом аналогового запоминающего устройства, первым входом сумматора, входами первого и второго пороговых элементов, второй вход сумматора соединен с выходом аналогового запоминающего устройства, а выход подключен к входу третьего порогового элемента , выходы всех поршневых элементов, св заны с соответствующими входами формирователей сигналов управлени  с пам тью , выходы которого + 1 и -1 соединены соответственно с входами +1 и -1 кодоуправл емых стабилизаторов первой гармоники и второго и третьего кодоуправл емых фазовращателей параллельно,

   выход рп соединен с входом U второго ко- доуправл емого фазовращател , выход рг- с входом U третьего кодоуправл емого фазовращател , в выход Сч - со счетным входом счетчика дешифратора, нулевой выход

   которого соединен параллельно с входом U

   первого кодоуправл емого стабилизатора

   первой гармоники и первым управл ющим

   . входом первого коммутатора, первый выход

   - с входом U второго кодоуправл емого стабилизатора первой гармоники и вторым управл ющим входом первого коммутатора, второй выход - с входом U третьего кодоуправл емого стабилизатора первой гармоники и третьим управл ющим входом первого

   коммутатора, третий выход - с четвертым управл ющим входом первого коммутатора, управл ющим входом формировател  сигналов управлени  пам тью, управл ющим входом опорного элемента и пр мым и инверсным управл ющим входом логической схемы, первый информационный вход которой подключен к второму выходу опорного элемента, а информационный второй вход через усилитель-ограничитель св зан с выходом одного из делителей напр жени , 8 выход подключен к синхронизирующему блоку, первый выход которого соединен с управл ющим входом аналогового запоминающего устройства, а второй, третий и четвертый выходы соединены соответственно с первым, вторым и третьим синхронизирующими входами формировател  сигналов управлени  пам тью, отличающа с  тем, что, с целью повышени  точности воспроизведени  параметров качества электроэнергии , введены четвертый, п тый и шестой кодоуправл емые фазовращатели, соответствующие входы которых соединены с выходами трехфазного генератора, а выходы через введенный второй коммутатор соединены с входом опорного элемента, выход избирательного усилител  через введенную цепь последовательно соединенных фазосдвигающего звена, перемножител  и интегратора подключен к входу блока компараторов , выходы которого +1 и -1 подключены соответственно к входам +1 и

   -1 четвертого, п того и шестого кодоуп- равл емых фазовращателей параллельно, а выход Сч подключен к входу U счетчика дешифратора , при этом вход U четвертого кодоуправл емого фазовращател  соединен с первым управл ющим входом второго коммутатора и нулевым выходом счетчика дешифратора , вход U п того кодоуправл емого фазовращател  соединен с вторым управл ющим входом второго коммутатора и первым выходом счетчика дешифратора, вход U шестого кодоуправл емого фазовращател  соединен с третьим управл ющим входом второго коммутатора и вторым выходом

   . счетчика-дешифратора, а управл ющие входы перемножител  и интегратора запарал- лелены и подключены к второму выходу опорного элемента.