RU2580944C1 - Device for correction of shape of voltage curve - Google Patents

Device for correction of shape of voltage curve Download PDF

Info

Publication number
RU2580944C1
RU2580944C1 RU2014143243/07A RU2014143243A RU2580944C1 RU 2580944 C1 RU2580944 C1 RU 2580944C1 RU 2014143243/07 A RU2014143243/07 A RU 2014143243/07A RU 2014143243 A RU2014143243 A RU 2014143243A RU 2580944 C1 RU2580944 C1 RU 2580944C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
voltage
electronic keys
electronic
Prior art date
Application number
RU2014143243/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Геннадьевич Сугаков
Олег Станиславович Хватов
Александр Александрович Тощев
Василий Владимирович Лебедев
Original Assignee
Федеральное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волжская государственная академия водного транспорта" (ФБОУ ВПО ВГАВТ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волжская государственная академия водного транспорта" (ФБОУ ВПО ВГАВТ) filed Critical Федеральное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волжская государственная академия водного транспорта" (ФБОУ ВПО ВГАВТ)
Priority to RU2014143243/07A priority Critical patent/RU2580944C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2580944C1 publication Critical patent/RU2580944C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering and can be used in devices for controlling voltage of AC generators of autonomous electric power sources. Technical result is reducing degree of non-sinusoidal voltage waveform. Voltage waveform correcting device comprises a booster transformer (1), first single-phase half-wave rectifier (2), second single-phase bridge rectifier (3), driver limiter (4), low-pass filter (5), first (6) and second (36 ) analogue-to-digital converters (ADC), first (7), second (8) and third (9) short-pulse formers, NOT gate (10), OR gate (11), RS-flip-flop (12), delay element (13), first (14), second (15) and third (16) memory registers, numerical comparator (17), summing counter (18), generator (19) of stable pulses, subtractor (20), digital-to-analogue converter ( DAC) (21), three-dimensional memory unit (22), first (23), second (24), third (25), fourth (26), fifth (27), sixth (28), seventh (29) and eighth ( 30) electronic switches, load (31), source bus (32) and switch (33) formed of electronic keys (23…30). Buses (32) are connected to AC generator (34) with system (35) to control excitation.
EFFECT: device with high accuracy provides compensation of distortion of AC voltage waveform.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к устройствам регулирования напряжения генераторов переменного тока автономных источников электрической энергии.The invention relates to electric machines, and in particular to devices for regulating the voltage of alternating current generators of autonomous sources of electrical energy.

Известны системы регулирования возбуждения и корректоры напряжения генераторов переменного тока /1,2/.Known systems for controlling the excitation and voltage correctors of alternators / 1.2 /.

Недостатком этих устройств является невозможность сохранения синусоидальной формы кривой напряжения при работе на нелинейную нагрузку, вызывающую высшие гармонические составляющие.The disadvantage of these devices is the inability to maintain a sinusoidal shape of the voltage curve when working on a non-linear load, causing higher harmonic components.

Известны пассивные и активные фильтры /3/, подавляющие высшие гармонические составляющие и улучшающие форму кривой напряжения в сети генераторов переменного тока автономных источников электрической энергии.Known passive and active filters / 3 /, suppressing higher harmonic components and improving the shape of the voltage curve in the network of alternators of autonomous sources of electrical energy.

Недостатком таких схем является недостаточная эффективность, обусловленная неидеальностью реальных фильтров, у которых частота среза не совпадает с частотой задерживания, и нестабильностью частоты автономных источников электрической энергии.The disadvantage of such schemes is the lack of efficiency due to the imperfection of real filters, in which the cutoff frequency does not coincide with the delay frequency, and the instability of the frequency of autonomous sources of electrical energy.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее генератор переменного напряжения с системой регулирования возбуждения, в цепь которого последовательно включены переменная нелинейная нагрузка и вторичная обмотка вольтодобавочного трансформатора, первичная обмотка которого подключена через коммутатор к конденсатору /4/.The closest in technical essence to the invention is a device containing an alternating voltage generator with an excitation control system, in the circuit of which a variable non-linear load and a secondary winding of a boost transformer are connected in series, the primary winding of which is connected through a switch to a capacitor / 4 /.

Недостатком устройства является невысокая точность приближения кривой напряжения к синусоиде в условиях нестабильности частоты генератора переменного тока.The disadvantage of this device is the low accuracy of the approximation of the voltage curve to the sinusoid under conditions of instability of the frequency of the alternator.

Цель изобретения - уменьшение степени несинусоидальности кривой напряжения.The purpose of the invention is to reduce the degree of non-sinusoidality of the voltage curve.

Цель изобретения достигается тем, что устройство коррекции формы кривой напряжения, содержащее генератор переменного напряжения с системой регулирования возбуждения, в цепь которого последовательно включены переменная нелинейная нагрузка и вторичная обмотка вольтодобавочного трансформатора, первичная обмотка которого подключена к выходу коммутатора, снабжено первым выпрямителем однофазным однополупериодным, вторым выпрямителем однофазным мостовым, формирователем-ограничителем, фильтром низких частот, первым и вторым аналого-цифровыми преобразователями (АЦП), первым, вторым и третьим формирователями коротких импульсов, логическими элементами НЕ и ИЛИ, RS-триггером, элементом задержки, первым, вторым и третьим регистрами памяти, числовым компаратором, суммирующим счетчиком, генератором стабильных импульсов, вычитателем, цифро-аналоговым преобразователем (ЦАП), трехмерным блоком памяти, с первого по восьмой электронными ключами, которые образуют коммутатор, причем входы первого и второго выпрямителей подключены к зажимам нагрузки, а выход второго выпрямителя непосредственно связан с входом второго АЦП и через фильтр низких частот - с входом первого АЦП, разряды выхода которого соединены с соответствующими разрядами информационного входа третьего регистра памяти и первого входа числового компаратора, причем выход второго АЦП подключен к входу вычитаемого вычитателя, информационный выход которого подключен к входу ЦАП, а вход уменьшаемого соединен с выходом блока памяти, вход первой координаты которого связан с выходом суммирующего счетчика и входом второго регистра памяти, вход второй координаты - с выходом второго регистра памяти, а вход третьей координаты - с выходом первого регистра памяти, вход которого соединен с выходом третьего регистра памяти и вторым входом числового компаратора, выход БОЛЬШЕ которого через третий формирователь коротких импульсов подключен к входу записи третьего регистра памяти, сбросовый вход которого соединен со сбросовым входом суммирующего счетчика, связанного счетным входом с выходом генератора стабильных импульсов, и выходом элемента задержки, вход которого связан с входами записи первого и второго регистров памяти и выходом элемента ИЛИ, первый вход которого через первый формирователь коротких импульсов подключен к выходу формирователя-ограничителя, соединенному с входом элемента НЕ, выход которого через второй формирователь коротких импульсов связан с вторым входом элемента ИЛИ и сбросовым входом RS-триггера, единичный вход которого подключен к выходу первого формирователя коротких импульсов, прямой выход - к управляющим электродам пятого и шестого электронных ключей, а инверсный выход - к управляющим электродам седьмого и восьмого электронных ключей, при этом выход последнего объединен с выходом пятого электронного ключа и соединен с первым зажимом первичной обмотки трансформатора, второй зажим которой подключен к выходам шестого и седьмого электронных ключей, вход последнего из которых объединен с входом пятого электронного ключа и подключен к объединенному выходу первого и третьего электронных ключей, причем входы третьего и второго электронного ключа подключены к выходу ЦАП, входы первого и четвертого электронного ключа - к зажиму МАССА, а управляющие электроды первого и второго электронного ключа соединены с выходом признака положительной разности вычитателя, выход признака отрицательной разности которого соединен с управляющими электродами третьего и четвертого ключа, кроме того, выходы второго и четвертого электронного ключа объединены и подключены к входам шестого и восьмого электронного ключа.The purpose of the invention is achieved in that a voltage curve shape correction device comprising an alternating voltage generator with an excitation control system, in the circuit of which a variable non-linear load and a secondary winding of a boost transformer, the primary winding of which is connected to the output of the switch are sequentially connected, is equipped with a first rectifier single-phase half-wave, second single-phase bridge rectifier, shaper-limiter, low-pass filter, first and second analog-qi level converters (ADCs), first, second and third short-pulse shapers, NOT and OR logic elements, RS-trigger, delay element, first, second and third memory registers, numerical comparator, totalizing counter, stable pulse generator, subtractor, digital an analog converter (DAC), a three-dimensional memory block, from the first to the eighth electronic keys that form the switch, and the inputs of the first and second rectifiers are connected to the load terminals, and the output of the second rectifier is not directly connected to the input of the second ADC and through the low-pass filter to the input of the first ADC, the output bits of which are connected to the corresponding bits of the information input of the third memory register and the first input of the numerical comparator, the output of the second ADC connected to the input of the subtracted subtractor, the information output of which is connected to the DAC input, and the input of the diminished one is connected to the output of the memory block, the input of the first coordinate of which is connected with the output of the summing counter and the input of the second memory register, the input of the second coordinate you are with the output of the second memory register, and the input of the third coordinate is with the output of the first memory register, the input of which is connected to the output of the third memory register and the second input of the numerical comparator, the output of which is MORE through the third shaper of short pulses is connected to the recording input of the third memory register, reset the input of which is connected to the dump input of the summing counter, connected by the counting input to the output of the stable pulse generator, and the output of the delay element, the input of which is connected to the recording inputs of the first and the second memory registers and the output of the OR element, the first input of which is connected through the first driver of the short pulses to the output of the driver-limiter connected to the input of the element NOT, the output of which through the second driver of the short pulses is connected to the second input of the OR element and the reset input of the RS-trigger, single the input of which is connected to the output of the first shaper of short pulses, the direct output to the control electrodes of the fifth and sixth electronic keys, and the inverse output to the control electrodes of the seventh o and the eighth electronic key, the output of the latter being combined with the output of the fifth electronic key and connected to the first terminal of the transformer primary winding, the second terminal of which is connected to the outputs of the sixth and seventh electronic keys, the input of the last of which is combined with the input of the fifth electronic key and connected to the combined output of the first and third electronic keys, with the inputs of the third and second electronic keys connected to the DAC output, the inputs of the first and fourth electronic keys to the MASS terminal, and the control The cleaning electrodes of the first and second electronic keys are connected to the output of the positive difference sign of the subtracter, the output of the negative difference signs of which are connected to the control electrodes of the third and fourth keys, in addition, the outputs of the second and fourth electronic keys are combined and connected to the inputs of the sixth and eighth electronic keys.

Первый выпрямитель, формирователь-ограничитель, первый формирователь коротких импульсов, элемент ИЛИ, элемент задержки, генератор стабильных импульсов, суммирующий счетчик, второй регистр памяти и их связи обеспечивают формирование кода периода переменного напряжения. Второй выпрямитель, первый АЦП, первый и третий регистры памяти, числовой компаратор, третий формирователь коротких импульсов и их связи формируют код амплитуды переменного напряжения. Второй АЦП формирует коды мгновенных значений напряжения. Блок памяти с учетом амплитуды и периода выдает коды мгновенных значений эталонного синусоидального напряжения. Вычитатель и ЦАП вырабатывают напряжение, соответствующее отклонению напряжения на нагрузке от идеального синусоидального напряжения. Коммутатор и RS-триггер задают направление коррекции в зависимости от знака отклонения напряжения полупериода (положительного или отрицательного).The first rectifier, shaper-limiter, first shaper of short pulses, an OR element, a delay element, a stable pulse generator, a summing counter, a second memory register and their connections provide the formation of an alternating voltage period code. The second rectifier, the first ADC, the first and third memory registers, the numerical comparator, the third driver of short pulses and their connections form the code for the amplitude of the alternating voltage. The second ADC generates codes of instantaneous voltage values. The memory unit, taking into account the amplitude and period, gives out codes of instantaneous values of the reference sinusoidal voltage. The subtractor and the DAC produce a voltage corresponding to the deviation of the voltage across the load from the ideal sinusoidal voltage. The switch and the RS-trigger set the direction of correction depending on the sign of the deviation of the half-cycle voltage (positive or negative).

На фиг. 1 представлена схема устройства коррекции кривой напряжения, на фиг. 2 - эпюры сигналов на основных элементах схемы.In FIG. 1 is a diagram of a voltage curve correction device; FIG. 2 - diagrams of signals on the main elements of the circuit.

Схема содержит вольтодобавочный трансформатор 1, первый выпрямитель 2 однофазный однополупериодный, второй выпрямитель 3 однофазный мостовой, формирователь-ограничитель 4, фильтр 5 низких частот, аналого-цифровой преобразователи (АЦП) 6, первый 7, второй 8 и третий 9 формирователь коротких импульсов, логический элемент НЕ 10, логический элемент ИЛИ 11, RS-триггер 12, элемент задержки 13, первый 14, второй 15 и третий 16 регистры памяти, числовой компаратор 17, суммирующий счетчик 18, генератор 19 стабильных импульсов, вычитатель 20, цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) 21, трехмерный блок памяти 22, первый 23, второй 24, третий 25, четвертый 26, пятый 27, шестой 28, седьмой 29 и восьмой 30 электронные ключи, нагрузка 31, шины источника 32 и коммутатор 33, образованный электронными ключами 23…30. К шинам 32 подключен генератор 34 переменного тока с системой 35 регулирования возбуждения. Второй АЦП 36 непосредственно подключен к второму выпрямителю 3.The circuit contains a boost booster transformer 1, a first rectifier 2 single-phase half-wave, a second rectifier 3 single-phase bridge, a shaper-limiter 4, a low-pass filter 5, analog-to-digital converters (ADC) 6, the first 7, the second 8 and the third 9 short-pulse shaper, logical element NOT 10, logical element OR 11, RS-trigger 12, delay element 13, first 14, second 15 and third 16 memory registers, numerical comparator 17, totalizing counter 18, stable pulse generator 19, subtractor 20, digital-to-analog conversion holder (DAC) 21, three-dimensional memory unit 22, first 23, second 24, third 25, fourth 26, fifth 27, sixth 28, seventh 29 and eighth 30 electronic keys, load 31, source bus 32 and switch 33 formed by electronic keys 23 ... 30. An alternating current generator 34 with an excitation control system 35 is connected to the buses 32. The second ADC 36 is directly connected to the second rectifier 3.

Схема работает следующим образом. При появлении положительной полуволны напряжения u(t) на нагрузке 31 она проходит через выпрямитель 2 и поступает на вход ограничителя-формирователя 4. На выходе ограничителя-формирователя 4 появляется прямоугольный импульс, длительность которого равна полупериоду напряжения u(t) на нагрузке 31 и напряжения uC(t) на шинах источника 32. По фронту этого импульса формирователь 7 выдает короткий импульс, который проходит через логический элемент ИЛИ 11 и элемент задержки 13. Импульсом с выхода элемента задержки 13 обнуляются регистр памяти 16 и счетчик 18, подготавливая схему к измерению амплитуды и полупериода напряжения источника u(t).The scheme works as follows. When a positive half-wave of voltage u (t) appears on the load 31, it passes through the rectifier 2 and enters the input of the limiter-shaper 4. A rectangular pulse appears at the output of the limiter-shaper 4, the duration of which is equal to the half-cycle of voltage u (t) on the load 31 and voltage u C (t) on the buses of the source 32. On the edge of this pulse, the driver 7 gives a short pulse, which passes through the logic element OR 11 and the delay element 13. The pulse from the output of the delay element 13 is reset to memory register 16 and counter 1 8, preparing the circuit for measuring the amplitude and half-cycle of the voltage of the source u (t).

Одновременно напряжение u(t) с нагрузки 31 поступает на вход второго выпрямителя 3 и на его выходе появляется пульсирующее напряжение |u(t)|. Из его состава исключаются высшие гармонические составляющие фильтром 5, и на вход первого АЦП 6 поступает гладкая положительная полуволна напряжения u(t). На выходе АЦП 6 появляется код KU мгновенного напряжения u(t), который поступает на первый вход компаратора 17 и связан с напряжением u(t) выражениемAt the same time, the voltage u (t) from the load 31 enters the input of the second rectifier 3 and a pulsating voltage | u (t) | appears at its output. Higher harmonic components are excluded from its composition by filter 5, and a smooth positive half-wave of voltage u (t) is supplied to the input of the first ADC 6. At the output of the ADC 6, the code K U of the instantaneous voltage u (t) appears, which is supplied to the first input of the comparator 17 and is connected with the voltage u (t) by the expression

Figure 00000001
Figure 00000001

где ΔU6 - шаг квантования АЦП 6 и 36.where ΔU 6 is the quantization step of the ADC 6 and 36.

Так как на втором входе компаратора 17 присутствует нулевой код, поступивший с выхода регистра 16, то появляется сигнал на выходе БОЛЬШЕ компаратора 17, который поступает на вход формирователя 9. С выхода формирователя 9 короткий импульс поступает на вход записи регистра 16, в который записывается код мгновенного значения напряжения u(t). По мере возрастания напряжения u(t) увеличивается код KU на выходе АЦП 6 и на первом входе компаратора 17. Код на первом входе компаратора 17 становится больше кода на его втором входе. Вновь появляется сигнал на выходе БОЛЬШЕ компаратора 17 и импульсом с выхода формирователя 9 в регистр 16 записывается очередной код мгновенного значения напряжения u(t). Этот процесс перезаписи кода мгновенного значения напряжения u(t) происходит до момента записи в регистр 16 кода KUm амплитудного значения напряжения u(t), который поступает на разряды информационного входа регистрам 14 и связан с амплитудой Um напряжения u(t)выражениемSince at the second input of the comparator 17 there is a zero code received from the output of the register 16, a signal appears at the output of MORE than the comparator 17, which is input to the shaper 9. From the output of the shaper 9, a short pulse is sent to the input of the register 16, into which the code is written instantaneous voltage u (t). As the voltage u (t) increases, the code K U at the output of the ADC 6 and at the first input of the comparator 17 increases. The code at the first input of the comparator 17 becomes larger than the code at its second input. The signal appears again at the output of MORE than the comparator 17 and the next code of the instantaneous voltage value u (t) is written to the register 16 by the pulse from the output of the shaper 9. This process of rewriting the code of the instantaneous voltage value u (t) occurs until the code K Um writes the amplitude value of voltage u (t) into register 16, which is supplied to the bits of the information input to registers 14 and is connected with the amplitude U m of voltage u (t) by the expression

Figure 00000002
Figure 00000002

Одновременно с появлением положительной полуволны напряжения u(t) после обнуления счетчика 18 он начинает подсчет числа импульсов стабильной частоты, поступающих с выхода генератора 19. На выходе счетчика 18 формируется код КТ полупериода напряжения u(t), который связан с периодом T напряжения u(t) выражениемSimultaneously with the appearance of a positive half-wave of voltage u (t) after zeroing the counter 18, it starts counting the number of pulses of a stable frequency coming from the output of the generator 19. At the output of the counter 18, a code K T of the half-period of voltage u (t) is generated, which is associated with the period T of the voltage u (t) by the expression

Figure 00000003
Figure 00000003

где ТЭ - период следования стабильных импульсов с выхода генератора 19.where T E - the period of the stable pulses from the output of the generator 19.

По окончании положительной полуволны и приходом отрицательной полуволны напряжения u(t) исчезает сигнал на выходе формирователя 4 и появляется сигнал на выходе логического элемента НЕ 10. По фронту этого сигнала появляется короткий импульс на выходе формирователя 8. Этот импульс проходит через логический элемент ИЛИ 11 и поступает на входы записи регистров памяти 14 и 15. При этом в регистр 14 записывается код KUm амплитудного значения, а в регистр с выхода счетчика 15 код КТ полупериода напряжения u(t) 18, поступающие соответственно на первый и второй входы адреса блока памяти 22. После записи кодов амплитуды и полупериода в регистры 14 и 15 регистр 15 и счетчик 18 обнуляются импульсом с выхода элемента задержки 13 и начинается процесс формирования очередных кодов амплитуды и полупериода. Вместе с тем по ранее полученным кодам осуществляется коррекция кривой напряжения, для чего на третий вход адреса блока памяти 22 с выхода счетчика 18 подается возрастающий код Кt текущего времени t, которое связано с кодом выражениемAt the end of the positive half-wave and the arrival of the negative half-wave of voltage u (t), the signal at the output of the driver 4 disappears and a signal appears at the output of the logical element NOT 10. A short pulse appears at the output of the driver 8. This pulse passes through the OR gate 11 and arrives at the recording inputs of the memory registers 14 and 15. In this case, the code K Um of the amplitude value is written to the register 14, and the code K T of the voltage half-cycle u (t) 18, which are received on the first and second the input addresses of the memory block 22. After writing the amplitude and half-period codes into registers 14 and 15, register 15 and counter 18 are reset to zero by the output of delay element 13 and the process of generating the next amplitude and half-period codes begins. At the same time, according to the previously obtained codes, the voltage curve is corrected, for which an increasing code K t of the current time t is supplied to the third input of the address of the memory block 22 from the output of the counter 18, which is associated with the code by the expression

Figure 00000004
Figure 00000004

В ячейках блока памяти 22 записаны коды КUC мгновенных значений эталонного напряжения uЭ(t) с идеально синусоидальной формой, которые связаны выражениемIn the cells of the memory unit 22, codes K UC of instantaneous values of the reference voltage u e (t) with a perfectly sinusoidal shape are associated, which are related by the expression

Figure 00000005
Figure 00000005

Figure 00000006
Figure 00000006

В зависимости от текущего времени, амплитуды и периода напряжения u(t) на выходе блока памяти 22 появляется соответствующий код КUC эталонного напряжения, который поступает на вход уменьшаемого вычитателя 20. На его входе вычитаемого присутствует код KU текущего напряжения на нагрузке, который формируется на выходе второго АЦП 36, связан с напряжением u(t) выражением (1). На выходе вычитателя 20 появляется код KД разности или отклонения мгновенного значения напряжения нагрузки от эталонного напряженияDepending on the current time, amplitude and period of the voltage u (t), the corresponding code K UC of the reference voltage appears at the output of the memory unit 22, which is fed to the input of the reduced subtractor 20. At its input, the code K U of the current voltage is applied to the load, which is formed the output of the second ADC 36 is connected to the voltage u (t) by the expression (1). The code K D of the difference or deviation of the instantaneous value of the load voltage from the reference voltage appears at the output of the subtractor 20

Figure 00000007
Figure 00000007

Этот код KД поступает на вход ЦАП 21, и на его выходе появляется напряжениеThis code K D is fed to the input of the DAC 21, and a voltage appears at its output

Figure 00000008
Figure 00000008

где ΔU21 - шаг квантования ЦАП 21where ΔU 21 is the quantization step of the DAC 21

Figure 00000009
Figure 00000009

KВД - коэффициент трансформации вольтодобавочного трансформатора 1K VD - transformation ratio booster transformer 1

Figure 00000010
Figure 00000010

UД - напряжение на вторичной обмотке трансформатора 1.U D - voltage on the secondary winding of the transformer 1.

Мгновенное значение напряжения u21(t) с выхода ЦАП 21, поступает на коммутатор 33, построенный на электронных ключах 23…30, который задает направление коррекции напряжения, путем изменения полярности напряжения u21(t), следующим образом.The instantaneous voltage value u 21 (t) from the output of the DAC 21 is supplied to the switch 33, built on electronic switches 23 ... 30, which sets the direction of voltage correction by changing the polarity of the voltage u 21 (t), as follows.

Если напряжение u(t) имеет положительные мгновенные значения (положительная полуволна) и они меньше мгновенных значений эталонного напряжения uЭ(t) (интервал времени t1-t2, фиг. 2), то появляется сигнал Х12(1) на прямом выходе триггера 12, который поступает на управляющие электроды ключей 27 и 28, открывая их. Поскольку при превышении эталонного напряжения uЭ(t) над напряжением нагрузки u(t) разность кодов на выходе вычитателя 20 положительна, то присутствует сигнал Х20(1) на прямом выходе признака знака вычитателя 20, который поступает на управляющие электроды ключей 23 и 24, открывая их. Через открытые ключи 23, 24, 27 и 28 к первичной обмотке трансформатора 1 подается напряжение с выхода ЦАП 21 в прямой полярности. В результате на вторичной обмотке трансформатора 1 появляется напряжение uД(t), которое складывается с напряжением на нагрузке u(t), и мгновенное значение сетевого напряжения uC(t) возрастает, приближаясь к эталонному напряжению uЭ(t). Аналогично протекает процесс на интервалах времени t3-t4 и t5-t6 (фиг. 2).If the voltage u (t) has positive instantaneous values (positive half-wave) and they are less than the instantaneous values of the reference voltage u e (t) (time interval t 1 -t 2 , Fig. 2), then signal X12 (1) appears on the direct output trigger 12, which is supplied to the control electrodes of the keys 27 and 28, opening them. Since when exceeding a reference voltage u e (t) of u (t) the load voltage difference codes at the output of subtractor 20 is positive, then there is a signal X20 (1) on the straight mark sign output of the subtracter 20 which is supplied to the control keys electrodes 23 and 24, opening them up. Through the public keys 23, 24, 27 and 28, the primary winding of the transformer 1 is supplied with voltage from the output of the DAC 21 in direct polarity. As a result, the secondary winding of the transformer 1 appears voltage u A (t), which is added to the load voltage u (t), and the instantaneous value u C (t) of the mains voltage increases, approaching the reference voltage E u (t). Similarly, the process proceeds at time intervals t 3 -t 4 and t 5 -t 6 (Fig. 2).

Если при положительных мгновенных значениях напряжения u(t) оно оказывается больше мгновенных значений эталонного напряжения uЭ(t) (интервал времени t2-t3, фиг. 2), то электронные ключи 27 и 28 остаются открытыми за счет сигнала Х12(1) с прямого выхода триггера 12. Однако код разности мгновенных значений напряжений u(t) и uЭ(t) на выходе вычитателя 20 приобретает отрицательное значение, и появляется сигнал Х20(2) на инверсном выходе признака знака вычитателя 20, который поступает на управляющие электроды ключей 25 и 26, открывая их. Одновременно оказываются открытыми электронные ключи 25, 26, 27 и 28, через которые на первичную обмотку трансформатора 1 подается напряжение с выхода ЦАП 21 с обратной полярностью. На вторичной обмотке трансформатора 1 появляется напряжение uД(t), которое вычитается из напряжения u(t), поддерживая мгновенное значение сетевого напряжения uC(t) на уровне эталонного uЭ(t) напряжения.If for positive instantaneous voltage values u (t) it turns out to be more than instantaneous values of the reference voltage u e (t) (time interval t 2 -t 3 , Fig. 2), then the electronic keys 27 and 28 remain open due to the signal X12 (1 ) from the direct output of the trigger 12. However, the difference code of the instantaneous voltage values u (t) and u Э (t) at the output of the subtractor 20 acquires a negative value, and a signal X20 (2) appears at the inverse output of the sign of the subtractor 20, which is fed to the control electrodes of keys 25 and 26, opening them. At the same time, the electronic switches 25, 26, 27 and 28 are opened, through which the voltage from the output of the DAC 21 with reverse polarity is supplied to the primary winding of the transformer 1. The voltage u D (t) appears on the secondary winding of the transformer 1, which is subtracted from the voltage u (t), maintaining the instantaneous value of the mains voltage u C (t) at the level of the reference voltage u e (t).

Если напряжение u(t) имеет отрицательные мгновенные значения (отрицательная полуволна, интервал времени t6-t9, фиг. 2), то появляется сигнал Х12(2) на инверсном выходе триггера 12, который поступает на управляющие электроды электронных ключей 29 и 30 и открывает их. При отклонении мгновенного значения напряжения u(t) в меньшую сторону (интервал времени t6-t7, фиг. 2) относительно эталонного напряжения u(t) код KUC на первом входе вычитателя 20 больше кода KU на его втором входе, поэтому присутствует сигнал Х20(1) на прямом выходе признака знака вычитателя 20, которым открываются электронные ключи 23 и 24. Через открытые ключи 23, 24, 29 и 30 напряжение с выхода ЦАП 21 поступает на первичную обмотку трансформатора 1. При этом на вторичной обмотке трансформатора 1 появляется напряжение uД(t), совпадающее по фазе с напряжением u(t), что приводит к коррекции кривой напряжения uC(t) в нужном направлении.If the voltage u (t) has negative instantaneous values (negative half-wave, time interval t 6 -t 9 , Fig. 2), then signal X12 (2) appears at the inverse output of trigger 12, which is fed to the control electrodes of electronic keys 29 and 30 and opens them. If the instantaneous voltage u (t) deviates to a smaller side (time interval t 6 -t 7 , Fig. 2) relative to the reference voltage u (t), the code K UC at the first input of the subtractor 20 is larger than the code K U at its second input, therefore there is a signal X20 (1) at the direct output of the sign of the symbol of the subtractor 20, which opens the electronic keys 23 and 24. Through the public keys 23, 24, 29 and 30, the voltage from the output of the DAC 21 is supplied to the primary winding of the transformer 1. At the same time, on the secondary winding of the transformer 1 appears voltage u a (t), coinciding in phase with the strain m u (t), which leads to a correction u C (t) of the voltage curve in the desired direction.

Если при отрицательных мгновенных значениях напряжения u(t) оно отклоняется в большую сторону от эталонного (интервал времени t7-t8, фиг. 2), то открываются ключи 25, 26, 29 и 30, которые обеспечивают уменьшение (по абсолютной величине) мгновенных значениях напряжения uC(t) до эталонного напряжения.If at negative instantaneous voltage values u (t) it deviates to a larger side from the reference voltage (time interval t 7 -t 8 , Fig. 2), then the keys 25, 26, 29 and 30 are opened, which provide a decrease (in absolute value) instantaneous voltage values u C (t) to the reference voltage.

Таким образом, в любой момент времени на вторичной обмотке трансформатора 1 появляется напряжение uД(t), которое корректирует мгновенное значение напряжения сети uC(t), приближая его форму к идеальной синусоиде uЭ(t)Thus, at any time on the secondary winding of the transformer 1 appears voltage u D (t), which corrects the instantaneous value of the mains voltage u C (t), approximating its shape to an ideal sinusoid u Э (t)

Figure 00000011
Figure 00000011

Погрешность коррекции кривой напряжения зависит от разрядности N цифровых элементов, входящих в схему устройства. При N=10 погрешность не превышает 0,001.The error of the correction of the voltage curve depends on the capacity of N digital elements included in the device circuit. At N = 10, the error does not exceed 0.001.

Источники информацииInformation sources

1. Сугаков В.Г. Системы автоматического регулирования параметров электрической энергии судовых электростанций. Ч. 2. Автоматическое регулирование напряжения судовых источников электрической энергии: учеб. пособие / В.Г. Сугаков, О.С. Хватов. - Н. Новгород: Изд-во ФГОУ ВПО «ВГАВТ», 2011. 180 с. 1. Sugakov V.G. Systems for automatic regulation of electrical energy parameters of ship power plants. Part 2. Automatic voltage regulation of ship sources of electric energy: textbook. allowance / V.G. Sugakov, O.S. Grabs. - N. Novgorod: Publishing House of FSEI HPE "VGAVT", 2011.180 s.

2. Патент на изобретение №25233005 по заявке 2013108756 от 27.02.2013, кл. Н02Р 9/14.2. Patent for invention No. 25233005 according to the application 2013108756 of 02.27.2013, class. Н02Р 9/14.

3. Лачин В.И. Электроника: учеб. пособие / В.И. Лачин, Н.С. Савелов. - Изд. 7-е. - Ростов н/Д: Феникс, 2009, - с. 267-287.3. Lachin V.I. Electronics: textbook. allowance / V.I. Lachin, N.S. Savelov. - Ed. 7th - Rostov n / a: Phoenix, 2009, - p. 267-287.

4. Emadi, Аli. Uninterruptible power supplies and active filters/ Ali Emadi, Abdolhosein Nasiri, Stoyan B. Bekairov, p. cm. - (Power electronics and application series), ISBN 0-893-3035-1, TK1005/E49 2005, - pp. 80-81.4. Emadi, Ali. Uninterruptible power supplies and active filters / Ali Emadi, Abdolhosein Nasiri, Stoyan B. Bekairov, p. cm - (Power electronics and application series), ISBN 0-893-3035-1, TK1005 / E49 2005, - pp. 80-81.

Claims (1)

Устройство коррекции формы кривой напряжения, содержащее генератор переменного напряжения с системой регулирования возбуждения, в цепь которого последовательно включены переменная нелинейная нагрузка и вторичная обмотка вольтодобавочного трансформатора, первичная обмотка которого подключена к выходу коммутатора, отличающееся тем, что с целью уменьшения степени несинусоидальности кривой напряжения снабжено первым выпрямителем однофазным однополупериодным, вторым выпрямителем однофазным мостовым, формирователем-ограничителем, фильтром низких частот, первым и вторым аналого-цифровыми преобразователями (АЦП), первым, вторым и третьим формирователями коротких импульсов, логическими элементами НЕ и ИЛИ, RS-триггером, элементом задержки, первым, вторым и третьим регистрами памяти, числовым компаратором, суммирующим счетчиком, генератором стабильных импульсов, вычитателем, цифро-аналоговым преобразователем (ЦАП), трехмерным блоком памяти, с первого по восьмой электронными ключами, которые образуют коммутатор, причем входы первого и второго выпрямителей подключены к зажимам нагрузки, а выход второго выпрямителя непосредственно связан с входом второго АЦП и через фильтр низких частот - с входом первого АЦП, разряды выхода которого соединены с соответствующими разрядами информационного входа третьего регистра памяти и первого входа числового компаратора, причем выход второго АЦП подключен к входу вычитаемого вычитателя, информационный выход которого подключен к входу ЦАП, а вход уменьшаемого соединен с выходом блока памяти, вход первой координаты которого связан с выходом суммирующего счетчика и входом второго регистра памяти, вход второй координаты - с выходом второго регистра памяти, а вход третьей координаты - с выходом первого регистра памяти, вход которого соединен с выходом третьего регистра памяти и вторым входом числового компаратора, выход БОЛЬШЕ которого через третий формирователь коротких импульсов подключен к входу записи третьего регистра памяти, сбросовый вход которого соединен со сбросовым входом суммирующего счетчика, связанного счетным входом с выходом генератора стабильных импульсов, и выходом элемента задержки, вход которого связан с входами записи первого и второго регистров памяти и выходом элемента ИЛИ, первый вход которого через первый формирователь коротких импульсов подключен к выходу формирователя-ограничителя, соединенному с входом элемента НЕ, выход которого через второй формирователь коротких импульсов связан с вторым входом элемента ИЛИ и сбросовым входом RS-триггера, единичный вход которого подключен к выходу первого формирователя коротких импульсов, прямой выход - к управляющим электродам пятого и шестого электронных ключей, а инверсный выход - к управляющим электродам седьмого и восьмого электронных ключей, при этом выход последнего объединен с выходом пятого электронного ключа и соединен с первым зажимом первичной обмотки трансформатора, второй зажим которой подключен к выходам шестого и седьмого электронных ключей, вход последнего из которых объединен с входом пятого электронного ключа и подключен к объединенному выходу первого и третьего электронных ключей, причем входы третьего и второго электронного ключа подключены к выходу ЦАП, входы первого и четвертого электронного ключа - к зажиму МАССА, а управляющие электроды первого и второго электронного ключа соединены с выходом признака положительной разности вычитателя, выход признака отрицательной разности которого соединен с управляющими электродами третьего и четвертого ключа, кроме того, выходы второго и четвертого электронного ключа объединены и подключены к входам шестого и восьмого электронного ключа. A voltage curve shape correction device comprising an alternating voltage generator with an excitation control system, in which a variable non-linear load and a secondary winding of a boost booster transformer are connected in series, the primary winding of which is connected to the output of the switch, characterized in that it is provided with the first to reduce the degree of non-sinusoidality of the voltage curve a single-phase single-half-wave rectifier, a second single-phase bridge rectifier, a shaper-limiter, f low-frequency filter, first and second analog-to-digital converters (ADCs), first, second and third short-pulse shapers, logical elements NOT and OR, RS-trigger, delay element, first, second and third memory registers, numerical comparator, totalizing counter , a stable pulse generator, a subtractor, a digital-to-analog converter (DAC), a three-dimensional memory block, with the first to eighth electronic keys that form the switch, and the inputs of the first and second rectifiers are connected to load pressures, and the output of the second rectifier is directly connected to the input of the second ADC and through the low-pass filter to the input of the first ADC, the output bits of which are connected to the corresponding bits of the information input of the third memory register and the first input of the numerical comparator, the output of the second ADC connected to the input of the subtracted a subtractor, the information output of which is connected to the input of the DAC, and the input of the decremented one is connected to the output of the memory block, the input of the first coordinate of which is connected with the output of the summing counter and input the house of the second memory register, the input of the second coordinate - with the output of the second memory register, and the input of the third coordinate - with the output of the first memory register, the input of which is connected to the output of the third memory register and the second input of the numerical comparator, the output of which is MORE through the third short-pulse generator is connected to the recording input of the third memory register, the reset input of which is connected to the reset input of the totalizing counter, connected by the counting input to the output of the stable pulse generator, and the output of the delay element the input of which is connected to the recording inputs of the first and second memory registers and the output of the OR element, the first input of which is connected to the output of the driver-limiter connected to the input of the element NOT through the first shaper of pulses, the output of which through the second shaper of pulses is connected to the second input of the element OR and the reset input of the RS-flip-flop, the single input of which is connected to the output of the first shaper of short pulses, the direct output to the control electrodes of the fifth and sixth electronic keys, and the inverse output is to the control electrodes of the seventh and eighth electronic keys, the output of the latter being combined with the output of the fifth electronic key and connected to the first terminal of the transformer primary winding, the second terminal of which is connected to the outputs of the sixth and seventh electronic keys, the input of the last of which is combined with the input the fifth electronic key and is connected to the combined output of the first and third electronic keys, and the inputs of the third and second electronic keys are connected to the output of the DAC, the inputs of the first and fourth of the electronic key to the MASSA terminal, and the control electrodes of the first and second electronic keys are connected to the output of the positive difference sign of the subtracter, the output of the negative difference of which is connected to the control electrodes of the third and fourth keys, in addition, the outputs of the second and fourth electronic keys are combined and connected to the inputs of the sixth and eighth electronic keys.
RU2014143243/07A 2014-10-27 2014-10-27 Device for correction of shape of voltage curve RU2580944C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014143243/07A RU2580944C1 (en) 2014-10-27 2014-10-27 Device for correction of shape of voltage curve

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014143243/07A RU2580944C1 (en) 2014-10-27 2014-10-27 Device for correction of shape of voltage curve

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2580944C1 true RU2580944C1 (en) 2016-04-10

Family

ID=55794346

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014143243/07A RU2580944C1 (en) 2014-10-27 2014-10-27 Device for correction of shape of voltage curve

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2580944C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU168192U1 (en) * 2016-10-11 2017-01-23 Общество с ограниченной ответственностью Научно-внедренческая фирма "Сенсоры, модули, системы" AC VOLTAGE FREQUENCY CONVERTER FOR VARIABLE FREQUENCY AND AC VOLTAGE SIGNALS
RU2631862C1 (en) * 2016-10-27 2017-09-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волжский государственный университет водного транспорта" (ФГБОУ ВО ВГУВТ) Voltage corrector
RU2643155C1 (en) * 2016-12-12 2018-01-31 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волжский государственный университет водного транспорта" (ФГБОУ ВО ВГУВТ) Voltage quality corrector

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52125708A (en) * 1976-04-14 1977-10-21 Hitachi Ltd Synchronous machine exciting device
SU828357A1 (en) * 1979-06-11 1981-05-07 Алтайский Политехнический Институтим. И.И.Ползунова Device for automatic control of synchronous generator excitation
US5966299A (en) * 1996-11-11 1999-10-12 Korea Electric Power Corporation Boost and buck chopper type potential source excitation system for synchronous type electric power generator
EP1317058B1 (en) * 2001-11-30 2007-04-18 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Excitation controller for synchronous machine
RU2470454C2 (en) * 2010-12-02 2012-12-20 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волжская государственная академия водного транспорта" (ФГОУ ВПО ВГАВТ) System of excitation of synchronous generator
RU133274U1 (en) * 2013-02-11 2013-10-10 Пласан Саса Лтд. ARMOR FOR PROTECTION AGAINST FIRE WEAPONS
RU2510698C1 (en) * 2012-11-28 2014-04-10 Федеральное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волжская государственная академия водного транспорта" (ФБОУ ВПО ВГАВТ) System of synchronous generator excitation with external boosting
RU2523005C1 (en) * 2013-02-27 2014-07-20 Федеральное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волжская государственная академия водного транспорта" (ФБОУ ВПО ВГАВТ) System of synchronous generator excitation with controlled external boosting

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52125708A (en) * 1976-04-14 1977-10-21 Hitachi Ltd Synchronous machine exciting device
SU828357A1 (en) * 1979-06-11 1981-05-07 Алтайский Политехнический Институтим. И.И.Ползунова Device for automatic control of synchronous generator excitation
US5966299A (en) * 1996-11-11 1999-10-12 Korea Electric Power Corporation Boost and buck chopper type potential source excitation system for synchronous type electric power generator
EP1317058B1 (en) * 2001-11-30 2007-04-18 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Excitation controller for synchronous machine
RU2470454C2 (en) * 2010-12-02 2012-12-20 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волжская государственная академия водного транспорта" (ФГОУ ВПО ВГАВТ) System of excitation of synchronous generator
RU2510698C1 (en) * 2012-11-28 2014-04-10 Федеральное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волжская государственная академия водного транспорта" (ФБОУ ВПО ВГАВТ) System of synchronous generator excitation with external boosting
RU133274U1 (en) * 2013-02-11 2013-10-10 Пласан Саса Лтд. ARMOR FOR PROTECTION AGAINST FIRE WEAPONS
RU2523005C1 (en) * 2013-02-27 2014-07-20 Федеральное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волжская государственная академия водного транспорта" (ФБОУ ВПО ВГАВТ) System of synchronous generator excitation with controlled external boosting

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU168192U1 (en) * 2016-10-11 2017-01-23 Общество с ограниченной ответственностью Научно-внедренческая фирма "Сенсоры, модули, системы" AC VOLTAGE FREQUENCY CONVERTER FOR VARIABLE FREQUENCY AND AC VOLTAGE SIGNALS
RU2631862C1 (en) * 2016-10-27 2017-09-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волжский государственный университет водного транспорта" (ФГБОУ ВО ВГУВТ) Voltage corrector
RU2643155C1 (en) * 2016-12-12 2018-01-31 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волжский государственный университет водного транспорта" (ФГБОУ ВО ВГУВТ) Voltage quality corrector

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2580944C1 (en) Device for correction of shape of voltage curve
CN110086367B (en) Device for controlling a DC-AC converter
Liu et al. Virtual variable sampling repetitive control of single-phase DC/AC PWM converters
RU2523005C1 (en) System of synchronous generator excitation with controlled external boosting
RU184273U1 (en) Device harmonic current suppression
RU186406U1 (en) REACTIVE AUTOMATIC COMPENSATION DEVICE
WO2020117169A2 (en) A dead-time control method for power electronics converters and a circuit for the application of this method
RU2625351C1 (en) Voltage compensation device
US20160105128A1 (en) Robust single-phase DC/AC inverter for highly varying DC voltages
RU2643155C1 (en) Voltage quality corrector
RU2413350C1 (en) Method to compensate high harmonics and correction of grid power ratio
RU2631862C1 (en) Voltage corrector
JP2016063688A (en) Power conversion device
KR101026281B1 (en) Current controller of active power filter
RU154184U1 (en) ACTIVE FILTER OF HIGH HARMONICS WITH THE POSSIBILITY OF COMPENSATION OF REACTIVE POWER
GB2535306B (en) Thyristor battery chargers with improved control system
RU148288U1 (en) HIGH POWER HIGH POWER FREQUENCY CONVERTER WITH ACTIVE RECTIFIERS
Htet et al. About the Features of Structural Parametric Synthesis of Single-Phase Voltage Source Inverters with Multi-Channel Conversion of the Energy Flow
SU1534435A1 (en) Ac voltage regulator
RU2461948C1 (en) Synchronisation device
RU2408133C2 (en) Method to produce analog electric signal of orthogonal component module of vector of one of two single-frequency harmonic electrical signals
RU150730U1 (en) SINGLE-PHASE VOLTAGE REGENERATOR
JPS5911263B2 (en) phase control device
Liu et al. Virtual variable sampling discrete fourier transform based selective harmonic repetitive control of DC/AC converters
CN104467497A (en) Method for modulating multi-level space vector

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20161028