RU2643155C1 - Voltage quality corrector - Google Patents

Voltage quality corrector Download PDF

Info

Publication number
RU2643155C1
RU2643155C1 RU2016148786A RU2016148786A RU2643155C1 RU 2643155 C1 RU2643155 C1 RU 2643155C1 RU 2016148786 A RU2016148786 A RU 2016148786A RU 2016148786 A RU2016148786 A RU 2016148786A RU 2643155 C1 RU2643155 C1 RU 2643155C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
phase
bits
voltage
Prior art date
Application number
RU2016148786A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Геннадьевич Сугаков
Юрий Сергеевич Малышев
Олег Станиславович Хватов
Никита Сергеевич Варламов
Илья Игоревич Ягжов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волжский государственный университет водного транспорта" (ФГБОУ ВО ВГУВТ)
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 государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волжский государственный университет водного транспорта" (ФГБОУ ВО ВГУВТ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волжский государственный университет водного транспорта" (ФГБОУ ВО ВГУВТ)
Priority to RU2016148786A priority Critical patent/RU2643155C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2643155C1 publication Critical patent/RU2643155C1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/02Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc
    • H02M5/04Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/10Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using transformers
    • H02M5/12Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using transformers for conversion of voltage or current amplitude only

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: device comprises booster transformers (1-1, 1-2 and 1-3), phase blocks (2-1, 2-2 and 2-3) of transformer control in each phase, each of which has the first single-phase half-wave rectifier (3), the second single-phase bridge rectifier (4), the first (5) and the second (6) limiter-driver, a totalizer (7), a short pulse shaper (8), an analog-to-digital converter (ADC) (9), a delay element (10), an exclusive-OR gate (11), a NOT gate (12), the first (13), the second (14), the third (15) and the fourth (16) electronic keys which form a switch (17), a digital-to-analog converter (DAC) (18), a three-dimensional memory unit (19), a subtracter (20). In each control unit (2-1, 2-2 and 2-3), the output bits of the memory register (21) are connected to the input bits of the third coordinate of the memory unit (19), the corresponding output bits of the master register (22) - to the input bits of the second coordinate, and the output of the fixed frequency pulse generator (23) - to the inverting inputs of the totalizer (7). Phase loads (24-1, 24-2 and 24-3) are connected in series with the secondary windings of the corresponding transformers (1-1, 1-2 and 1-3). The corresponding phases of the three-phase AC generator (26) with an excitation control system (27) are connected to the network terminals (25-0, 25-1, 25-2 and 25-3).
EFFECT: device simultaneously provides compensation for distortion of the AC voltage curve and imbalance of phase voltages.
2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования напряжения генераторов трехфазного переменного тока автономных источников электрической энергии.The invention relates to electrical engineering and can be used to control the voltage of three-phase alternators 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, и удовлетворительного коэффициента небаланса фазных напряжений при работе на переменную неоднородную несимметричную нагрузку, поскольку регулирование возбуждения производится для генератора в целом, а не для отдельных фаз.The disadvantage of these devices is the impossibility of maintaining a sinusoidal shape of the voltage curve when working on a non-linear load, which causes higher harmonic components, and a satisfactory unbalance coefficient of phase voltages when working on a variable inhomogeneous asymmetric load, since the excitation is controlled for the generator as a whole, and not for individual phases.

Известен корректор небаланса фазных напряжений, содержащий три измерителя фазных напряжений, вариаторы, построенные на резисторах, включенные в каждую фазу, и схему управления /3/.A known phase-voltage unbalance corrector, comprising three phase voltage meters, variators built on resistors included in each phase, and a control circuit / 3 /.

Недостатком корректора является потеря энергии на резисторах вариаторов и неспособность коррекции формы кривой напряжения.The disadvantage of the corrector is the loss of energy on the variator resistors and the inability to correct the shape of the voltage curve.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является 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, образованного с первого по восьмой электронными ключами, первый и второй выпрямители, входы которых подключены к зажимам нагрузки, причем 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 со 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 /4/.The closest in technical essence to the invention is a voltage curve shape correction device comprising an alternating voltage generator with an excitation control system, the circuit of which includes 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 formed from the first to the eighth electronic switches, the first and second rectifiers, the inputs of which are connected to the load terminals, and the output of the second rectifier the substitute 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 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 the input of the second memory register, the input is a swarm of coordinates - with the output of the second memory register, and an 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 dump input of which is connected to the dump input of the totalizing counter connected by the count 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 and the first and second memory registers and the output of the OR element, the first input of which is connected through the first shaper to the output of the limiter connected to the input of the HE element, the output of which is connected through the second shaper of the short pulses to the second input of the OR element and the RS- a trigger, a single input of which is connected to the output of the first shaper of short pulses, a direct output to the control electrodes of the fifth and sixth electronic keys, and an inverse output to the control electro I will give the seventh and eighth electronic keys, while the output of the latter is 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 MAC terminal A, and the control electrodes of the first and second electronic keys are connected to the output of the sign of the positive difference of the subtractor, the output of the signs 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 /four/.

Недостатком устройства является невозможность сохранения удовлетворительного коэффициента небаланса фазных напряжений при работе на переменную неоднородную несимметричную нагрузку.The disadvantage of this device is the inability to maintain a satisfactory coefficient of unbalance of phase voltages when working on a variable inhomogeneous asymmetric load.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей.The purpose of the invention is the expansion of functionality.

Цель изобретения достигается тем, что корректор качества напряжения, содержащий трехфазный генератор переменного напряжения с системой регулирования возбуждения, в фазы которого последовательно включены переменная неоднородная нелинейная нагрузка и вторичные обмотки вольтодобавочных трансформаторов, первичные обмотки которых подключены к выходам коммутатора соответствующего фазного блока управления, каждый из которых, кроме того, имеет: формирователь коротких импульсов, логический элемент НЕ, первый и второй выпрямители, входы которых подключены к соответствующим фазам нагрузки, причем выход первого выпрямителя подключен к входу первого ограничителя-формирователя, а выход второго выпрямителя связан с входом АЦП, разряды выхода которого подключены к соответствующим разрядам входа вычитаемого вычитателя, подключенного разрядами выхода к соответствующим разрядам входа ЦАП, а вход уменьшаемого вычитателя соединен с выходом блока памяти, вход первой координаты которого - с выходом суммирующего счетчика, счетный вход которого подключен к выходу генератора импульсов стабильной частоты, а сбросовый вход - с выходом элемента задержки, снабжен регистром памяти, задающим регистром, и в каждом фазном блоке управления - логическим элементом исключающее ИЛИ и вторым ограничителем-формирователем, к входу которого подключен выход второго выпрямителя, а выход через формирователь коротких импульсов соединен с входом элемента задержки, причем выход первого ограничителя-формирователя подключен к первому входу логического элемента исключающий ИЛИ, связанного вторым входом с выходом признака положительной разности вычитателя, а выходом - непосредственно с входами управления первого и четвертого электронного ключа коммутатора и через логический элемент НЕ - с входами управления второго и третьего электронного ключа коммутатора, один полюс выхода которого образован объединенными выходами первого и второго электронного ключа, а второй полюс - третьего и четвертого электронного ключа, при этом входы первого и третьего электронного ключа коммутатора подключены к выходу ЦАП, а входы второго и четвертого ключа - к зажиму МАССА, при этом соответствующие разряды входа второй координаты блоков памяти фазных блоков управления объединены и подключены к соответствующим разрядам выхода задающего регистра, а счетные входы суммирующих счетчиков фазных блоков управления также объединены и подключены к выходу генератора импульсов стабильной частоты, кроме того, соответствующие разряды выхода суммирующего счетчику блока управления первой фазы подключены к соответствующим разрядам входа регистра памяти, вход записи которого подключен к выходу формирователя коротких импульсов блока управления первой фазы, а соответствующие разряды выхода - с соответствующими разрядами входа третьей координаты регистра памяти блоков управления всех фаз.The purpose of the invention is achieved in that a voltage quality corrector comprising a three-phase alternating voltage generator with an excitation control system, in phases of which a variable non-uniform non-linear load and secondary windings of boost boost transformers are connected in series, the primary windings of which are connected to the outputs of the switch of the corresponding phase control unit, each of which In addition, it has: a short-pulse shaper, a logic element NOT, the first and second rectifiers, inputs to which are connected to the corresponding phases of the load, with the output of the first rectifier connected to the input of the first limiter-driver, and the output of the second rectifier connected to the input of the ADC, the output bits of which are connected to the corresponding bits of the input of the subtracted subtractor, connected by the bits of the output to the corresponding bits of the input of the DAC, and the input the reduced subtractor is connected to the output of the memory block, the input of the first coordinate of which is with the output of the summing counter, the counting input of which is connected to the output of the pulse generator s of stable frequency, and the dump input - with the output of the delay element, is equipped with a memory register that sets the register, and in each phase control unit - an exclusive OR logic element and a second limiting driver, to the input of which the output of the second rectifier is connected, and the output through the former is short pulses connected to the input of the delay element, and the output of the first limiter-driver is connected to the first input of the logic element exclusive OR connected by the second input with the output of the sign of positive p of the subtractor, and the output is directly from the control inputs of the first and fourth electronic keys of the switch and through the logic element NOT to the control inputs of the second and third electronic keys of the switch, one output pole of which is formed by the combined outputs of the first and second electronic keys, and the second pole of the third and the fourth electronic key, while the inputs of the first and third electronic keys of the switch are connected to the DAC output, and the inputs of the second and fourth keys are connected to the MASS terminal, while The input output second coordinates of the memory blocks of the phase control units are combined and connected to the corresponding output register bits, and the counting inputs of the totalizing phase control units are also combined and connected to the output of the stable frequency pulse generator, in addition, the corresponding output bits of the first totalizing counter of the control unit the phases are connected to the corresponding bits of the input of the memory register, the recording input of which is connected to the output of the short-pulse shaper of the block systematic way of the first phase and the corresponding output bits - with the corresponding input bits of the third register memory location of the phase control units.

Задающий регистр и его связи обеспечивают одинаковые уровни всех фазных напряжений. Второй ограничитель-формирователь фазных блоков управления и его связи организуют измерение частоты. Логический элемент исключающее ИЛИ и его связи обеспечивают выбор момента коммутации электронных ключей и определяют полярность напряжения вольтодобавки. Подключение входов регистра памяти к блоку управления первой фазы, а выхода регистра - к входам третьей координаты блоков памяти всех фаз обеспечивает опережающее обновление кода полупериода в двух фазах, повышающее точность и уменьшает расход элементной базы, что повышает надежность.The master register and its connections provide the same levels of all phase voltages. The second limiter-shaper of the phase control units and its connections organize the measurement of frequency. The exclusive OR gate and its connections provide the choice of the moment of switching electronic keys and determine the polarity of the voltage boost. Connecting the inputs of the memory register to the control unit of the first phase, and the output of the register to the inputs of the third coordinate of the memory blocks of all phases provides an early update of the half-cycle code in two phases, which increases accuracy and reduces the consumption of the element base, which increases reliability.

На фиг. 1 представлена схема корректора качества напряжения, на фиг. 2 - эпюры сигналов на основных элементах схемы.In FIG. 1 is a diagram of a voltage quality corrector; FIG. 2 - diagrams of signals on the main elements of the circuit.

Схема корректора качества напряжения (фиг. 1) содержит в каждой фазе вольтодобавочные трансформаторы 1-1, 1-2 и 1-3, фазные блоки 2-1, 2-2 и 2-3 управления трансформаторами, каждый из которых имеет первый выпрямитель 3 однофазный однополупериодный, второй выпрямитель 4 однофазный мостовой, первый 5 и второй 6 ограничитель-формирователь, суммирующий счетчик 7, формирователь 8 коротких импульсов, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 9, элемент задержки 10, логический элемент исключающее ИЛИ 11, логический элемент НЕ 12, первый 13, второй 14, третий 15 и четвертый 16 электронные ключи, которые образуют коммутатор 17, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 18, трехмерный блок памяти 19, вычитатель 20, регистр памяти 21. В каждом блоке управления 2-1, 2-2 и 2-3 к разрядам входа второй координаты блока памяти подключены соответствующие разряды выхода задающего регистра 22, а к счетным входам счетчика 7 - выход генератора 23 импульсов стабильной частоты. Фазные нагрузки 24-1, 24-2 и 24-3 включены последовательно с вторичными обмотками соответствующих трансформаторов 1-1,1-2 и 1-3. К сетевым зажимам 25-0, 25-1, 25-2 и 25-3 подключены соответствующие фазы трехфазного генератора 26 переменного тока с системой 27 регулирования возбуждения.The voltage quality corrector circuit (Fig. 1) contains in each phase boost boost transformers 1-1, 1-2 and 1-3, phase transformer control blocks 2-1, 2-2 and 2-3, each of which has a first rectifier 3 single-phase half-wave, second rectifier 4 single-phase bridge, first 5 and second 6 limiter-shaper, totalizing counter 7, shaper 8 short pulses, analog-to-digital converter (ADC) 9, delay element 10, exclusive logic element OR 11, logic element NOT 12 , first 13, second 14, third 15 and fourth 16th electronic keys that form the switch 17, digital-to-analog converter (DAC) 18, three-dimensional memory block 19, subtractor 20, memory register 21. In each control unit 2-1, 2-2 and 2-3 to the input bits of the second coordinate of the block the memory is connected to the corresponding bits of the output of the master register 22, and to the counting inputs of the counter 7 - the output of the generator 23 pulses of a stable frequency. Phase loads 24-1, 24-2 and 24-3 are connected in series with the secondary windings of the respective transformers 1-1,1-2 and 1-3. The corresponding phases of the three-phase alternating current generator 26 with the excitation control system 27 are connected to the network terminals 25-0, 25-1, 25-2 and 25-3.

Схема работает следующим образом. На выходе задающего регистра 22 устанавливают код KUm амплитуды Um заданного напряжения, который подается на вход второго адреса регистра памяти 19 и связан с амплитудой Um выражениемThe scheme works as follows. At the output of the master register 22, a code K Um of amplitude U m of a given voltage is set, which is fed to the input of the second address of the memory register 19 and is connected with the amplitude U m by the expression

Figure 00000001
Figure 00000001

где ΔU9 - шаг квантования АЦП 9.where ΔU 9 is the quantization step of the ADC 9.

При появлении положительной полуволны напряжения u(t) (фиг. 2) на нагрузке 24-1 первой фазы она подается на измерительный вход первого блока управления 2-1, и проходит через выпрямитель 3, поступая на вход ограничителя-формирователя 5. На выходе ограничителя-формирователя 5 появляется прямоугольный импульс Х5, длительность которого равна полупериоду при положительной полуволне напряжения u(t) на нагрузке 24-1 и напряжения uC(t) на шинах 25 источника. Этот импульс Х5 поступает на первый вход элемента 11 исключающее ИЛИ.When the positive half-wave voltage u (t) (Fig. 2) appears on the load 24-1 of the first phase, it is supplied to the measuring input of the first control unit 2-1, and passes through the rectifier 3, entering the input of the limiter-former 5. At the output of the limiter -shaper 5 a rectangular pulse X5 appears, the duration of which is equal to half-cycle with a positive half-wave of voltage u (t) at load 24-1 and voltage u C (t) on source buses 25. This pulse X5 is supplied to the first input of the element 11 exclusive OR.

Одновременно напряжение u(t) с нагрузки 24-1 поступает на вход второго выпрямителя 4, и на его выходе появляется пульсирующее напряжение

Figure 00000002
, которое поступает на вход АЦП 9. На выходе АЦП 9 появляется код KU и мгновенного напряжения u(t), который поступает на вход В (вычитаемого) вычитателя 20. Код KU и связан с напряжением u(t) выражениемAt the same time, the voltage u (t) from the load 24-1 is supplied to the input of the second rectifier 4, and a pulsating voltage appears at its output
Figure 00000002
which goes to the input of the ADC 9. At the output of the ADC 9 appears the code K U and the instantaneous voltage u (t), which goes to the input B of the (subtracted) subtractor 20. Code K U and is connected with the voltage u (t) by the expression

Figure 00000003
Figure 00000003

Кроме того, напряжение с выхода выпрямителя 4 поступает на вход формирователя-ограничителя 6, на выходе которого появляется импульс с длительностью, равной полупериоду напряжения u(t). По фронту этого импульса формирователь 8 вырабатывает короткий импульс, проходящий через элемент 10 задержки на сбросовый вход счетчика 7, который обнуляется. На счетный вход счетчика 7 поступают импульсы стабильной частоты с выхода генератора 23. На выходе счетчика 7 появляется код Kt текущего времени t, которое связано с кодом Kt выражениемIn addition, the voltage from the output of the rectifier 4 is supplied to the input of the shaper-limiter 6, the output of which appears a pulse with a duration equal to the half-cycle voltage u (t). On the front of this pulse, the shaper 8 generates a short pulse passing through the delay element 10 to the discharge input of the counter 7, which is reset. The counting input of the counter 7 receives pulses of a stable frequency from the output of the generator 23. At the output of the counter 7 appears the code K t of the current time t, which is associated with the code K t expression

Figure 00000004
Figure 00000004

где ТЭ - период следования импульсов с выхода генератора 23.where T E - the pulse repetition period from the output of the generator 23.

Код Kt текущего времени поступает на вход первого адреса (адреса текущего времени) блока 19 памяти. По окончании полупериода с приходом очередной полуволны напряжения u(t) импульсом с выхода формирователя 8 в регистр 21 записывается код KT полупериода напряжения u(t), который связан с периодом T напряжения u(t) выражениемThe current time code K t is input to the first address (current time address) of the memory unit 19. At the end of the half-period with the arrival of the next half-wave of voltage u (t) by the pulse from the output of the shaper 8, the code K T of the half-period of voltage u (t) is written to the register 21, which is associated with the period T of the voltage u (t) by the expression

Figure 00000005
Figure 00000005

С выхода регистра 21 код KT полупериода напряжения u(t), поступает на вход третьего адреса (адреса периода) блока памяти 19.From the output of the register 21, the code K T of the half-period of voltage u (t) is fed to the input of the third address (period address) of the memory block 19.

В ячейках блока памяти 19 записаны коды KUC мгновенных значений эталонного напряжения uЭ(t) с идеально синусоидальной формой, которые связаны выражениемIn the cells of the memory unit 19, the codes K UC of the instantaneous values of the reference voltage u e (t) with a perfectly sinusoidal shape are associated, which are related by the expression

Figure 00000006
Figure 00000006

где

Figure 00000007
Where
Figure 00000007

В зависимости от текущего времени, амплитуды и периода напряжения u(t) на выходе блока памяти 19 появляется соответствующий код KUC эталонного напряжения, который поступает на вход А (уменьшаемого) вычитателя 20. На выходе вычитателя 20 появляется код КД разности или отклонения мгновенного значения напряжения нагрузки от эталонного напряженияDepending on the current time, amplitude and voltage period u (t), the corresponding code K UC of the reference voltage appears at the output of the memory unit 19, which is fed to the input A (of the decreasing) subtractor 20. At the output of the subtractor 20, the instantaneous difference or deviation code K D appears load voltage values from the reference voltage

Figure 00000008
Figure 00000008

Этот код Кд поступает на вход ЦАП 18, и на его выходе появляется напряжениеThis CD code goes to the input of the DAC 18, and a voltage appears at its output

Figure 00000009
Figure 00000009

где ΔU18 - шаг квантования ЦАП 18where ΔU 18 is the quantization step of the DAC 18

Figure 00000010
Figure 00000010

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

Figure 00000011
Figure 00000011

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

Мгновенное значение напряжения u18(t) с выхода ЦАП 18 поступает на коммутатор 17, построенный на электронных ключах 13…16 и который задает направление коррекции напряжения, путем изменения полярности напряжения u18(t), следующим образом.The instantaneous voltage value u 18 (t) from the output of the DAC 18 is supplied to the switch 17, built on electronic switches 13 ... 16 and which sets the direction of voltage correction by changing the polarity of the voltage u 18 (t), as follows.

Если напряжение u(t) имеет положительные мгновенные значения (положительная полуволна, интервал времени t1-t6, фиг. 2), сигнал с выхода формирователя 5 поступает на первый вход элемента исключающее ИЛИ 11, и если одновременно мгновенные значения u(t) меньше мгновенных значений эталонного напряжения uЭ(t), когда присутствует сигнал Х20(1) на выходе признака положительной разности вычитателя 20 (интервал времени t1-t2, фиг. 2), то сигнал X11 на выходе элемента исключающее ИЛИ 11 отсутствует. Поэтому появляется сигнал X12 на выходе элемента НЕ 12, который поступает на управляющие электроды ключей 14 и 15, открывая их. Через открытые ключи 14 и 15 к первичной обмотке трансформатора 1-1 подается напряжение с выхода ЦАП 18 в прямой полярности. В результате на вторичной обмотке трансформатора 1-1 появляется напряжение uД(t), которое складывается с напряжением на нагрузке u(t), и мгновенное значение сетевого напряжения uC(t) возрастает, приближаясь к эталонному напряжению иЭ(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, time interval t 1 -t 6 , Fig. 2), the signal from the output of the driver 5 is fed to the first input of the element exclusive OR 11, and if the instantaneous values of u (t) less than the instantaneous values of the reference voltage u E (t), when there is a signal X20 (1) at the output of the sign of the positive difference of the subtractor 20 (time interval t 1 -t 2 , Fig. 2), then the signal X11 at the output of the element exclusive OR 11 is absent. Therefore, the signal X12 appears at the output of the element HE 12, which is supplied to the control electrodes of the keys 14 and 15, opening them. Through the public keys 14 and 15, the primary winding of the transformer 1-1 is supplied with voltage from the output of the DAC 18 in direct polarity. As a result, the secondary winding 1-1 of the transformer appears voltage u A (t), which is added to the load voltage u (t), and the instantaneous value of the mains voltage u C (t) is increasing, approaching the reference voltage, and E (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), когда отсутствует сигнал Х20(1) на выходе признака положительной разности вычитателя 20 (интервал времени t2-t3, фиг. 2), появляется сигнал X11 на выходе элемента исключающее ИЛИ 11, а сигнал на выходе элемента НЕ 12 исчезает. При этом включаются электронные ключи 13 и 16, и на первичную обмотку трансформатора 1-1 подается напряжение с выхода ЦАП 18 с обратной полярностью. На вторичной обмотке трансформатора 1-1 появляется напряжение uД(t), которое вычитается из напряжения u(t), поддерживая мгновенное значение сетевого напряжения uC(t) на уровне эталонного uЭ(t) напряжения. На интервале времени t4-t5 (фиг. 2) корректор работает аналогично.If, with positive instantaneous values of voltage u (t), it turns out to be more than instantaneous values of the reference voltage u e (t), when there is no signal X20 (1) at the output of the positive difference sign of subtractor 20 (time interval t 2 -t 3 , Fig. 2) , the signal X11 appears at the output of the element exclusive OR 11, and the signal at the output of the element NOT 12 disappears. In this case, the electronic keys 13 and 16 are turned on, and the voltage from the output of the DAC 18 with reverse polarity is supplied to the primary winding of the transformer 1-1. The voltage u D (t) appears on the secondary winding of the transformer 1-1, 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). On the time interval t 4 -t 5 (Fig. 2), the corrector works similarly.

Если напряжение u(t) имеет отрицательные мгновенные значения (отрицательная полуволна, интервал времени t6-t11, фиг. 2), сигнал на выходе формирователя 5, который поступает на первый вход элемента исключающее ИЛИ 11, отсутствует. При отклонении мгновенного значения напряжения u(t) в меньшую сторону по модулю (интервал времени t6-t7, фиг. 2) относительно эталонного напряжения u(t) код KUC на первом входе А вычитателя 20 больше кода KU на его втором входе В, поэтому присутствует сигнал Х20(1) на выходе признака положительной разности вычитателя 20. Этот сигнал Х20(1) поступает на второй вход элемента исключающее ИЛИ 11, на выходе которого появляется сигнал X11, которым открываются электронные ключи 13 и 16. Через открытые ключи 13 и 16 напряжение с выхода ЦАП 18 поступает на первичную обмотку трансформатора 1-1. При этом на вторичной обмотке трансформатора 1-1 появляется напряжение uД(t), совпадающее по фазе с напряжением u(t), что приводит к коррекции кривой напряжения uC(t) в сторону увеличения по модулю. Аналогично протекает процесс на интервалах времени t8-t9 и t10-t11 (фиг. 2). Если при отрицательных мгновенных значениях напряжения u(t) оно отклоняется в большую сторону по модулю от эталонного (интервал времени t7-t8, фиг. 2), то сигнал Х20(1) на выходе признака положительной разности 20 отсутствует. Поэтому сигнал на выходе элемента исключающий ИЛИ 11 отсутствует, но появляется сигнал X12 на выходе элемента НЕ 12, которым открываются ключи 14 и 15. С выхода ЦАП 18 через ключи 14 и 15 подается напряжение, которые обеспечивает уменьшение по модулю мгновенных значений напряжения uC(t) до эталонного напряжения. Аналогично протекает процесс на интервале времени

Figure 00000012
(фиг. 2).If the voltage u (t) has negative instantaneous values (negative half-wave, time interval t 6 -t 11 , Fig. 2), there is no signal at the output of the driver 5, which is supplied to the first input of the element exclusive OR 11. When the instantaneous voltage value u (t) deviates to a smaller modulo (time interval t 6 -t 7 , Fig. 2) relative to the reference voltage u (t), the code K UC at the first input A of the subtractor 20 is larger than the code K U on its second input B, therefore, there is a signal X20 (1) at the output of the sign of the positive difference of the subtractor 20. This signal X20 (1) is supplied to the second input of the exclusive OR 11 element, at the output of which the signal X11 appears, by which the electronic keys 13 and 16 are opened. Through open keys 13 and 16, the voltage from the output of the DAC 18 is supplied to the primary transformer 1-1. In this case, the voltage u D (t) appears on the secondary winding of the transformer 1-1, which coincides in phase with the voltage u (t), which leads to the correction of the voltage curve u C (t) in the direction of increase in absolute value. The process proceeds similarly at time intervals t 8 -t 9 and t 10 -t 11 (Fig. 2). If, at negative instantaneous voltage values u (t), it deviates upward in magnitude from the reference one (time interval t 7 -t 8 , Fig. 2), then signal X20 (1) is absent at the output of the sign of positive difference 20. Therefore, the signal at the output of the element exclusive OR 11 is absent, but the signal X12 appears at the output of the element NOT 12, which opens the keys 14 and 15. From the output of the DAC 18, the voltage is supplied through the keys 14 and 15, which ensures a decrease in the modulus of the instantaneous voltage values u C ( t) up to the reference voltage. The process proceeds similarly on a time interval
Figure 00000012
(Fig. 2).

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

Figure 00000013
Figure 00000013

Аналогично происходит коррекция кривой напряжения в других фазах, при этом работают вольтодобавочные трансформаторы 1-2 и 1-3 соответственно с блоками управления 2-2 и 2-3. Причем во всех трех фазах амплитуды напряжения равны и соответствуют уровню заданному регистром 22.Similarly, the voltage curve is corrected in other phases, while boost boost transformers 1-2 and 1-3 work respectively with control units 2-2 and 2-3. Moreover, in all three phases the voltage amplitudes are equal and correspond to the level specified by the register 22.

Таким образом, наблюдается расширение функциональных возможностей за счет одновременного приближения формы кривой напряжения к идеальной синусоиде и устранения дисбаланса фазных напряжений.Thus, there is an expansion of functionality due to the simultaneous approximation of the shape of the voltage curve to the ideal sinusoid and to eliminate the imbalance of phase voltages.

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.

Коэффициент Кнеб небаланса фазных напряжений зависит от шага квантования ΔU18 АЦП 9 и ЦАП 18Coefficient K palates unbalance of phase voltages depends on the quantization step ΔU 9 ADC 18 and DAC 18

Figure 00000014
Figure 00000014

где Umax - наибольшее фазное напряжение;where U max is the largest phase voltage;

Umin - наименьшее фазное напряжение;U min is the smallest phase voltage;

Uном - номинальное фазное напряжение.U nom - rated phase voltage.

При N=10 коэффициент Кнеб небаланса не превышает 0,001.When N = 10 K coefficient palates unbalance 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. H02P 9/14.2. Patent for invention No. 25233005 according to the application 2013108756 of 02.27.2013, class. H02P 9/14.

3. Патент на изобретение №2580941 по заявке 2014152161/07 от 22.12.2014, кл. H02P 9/14.3. Patent for invention No. 2580941 according to the application 2014152161/07 of 12.22.2014, class. H02P 9/14.

4. Патент на изобретение №2580944 по заявке 2014143243/07 от 27.10.2014, кл. H02P 9/14.4. Patent for invention No. 2580944 according to the application 2014143243/07 dated 10.27.2014, class. H02P 9/14.

Claims (1)

Корректор качества напряжения, содержащий трехфазный генератор переменного напряжения с системой регулирования возбуждения, в фазы которого последовательно включены переменная неоднородная нелинейная нагрузка и вторичные обмотки вольтодобавочных трансформаторов, первичные обмотки которых подключены к выходам коммутатора соответствующего фазного блока управления, каждый из которых, кроме того, имеет: формирователь коротких импульсов, логический элемент НЕ, первый и второй выпрямители, входы которых подключены к соответствующим фазам нагрузки, причем выход первого выпрямителя подключен к входу первого ограничителя-формирователя, а выход второго выпрямителя связан с входом АЦП, разряды выхода которого подключены к соответствующим разрядам входа вычитаемого вычитателя, подключенного разрядами выхода к соответствующим разрядам входа ЦАП, а вход уменьшаемого вычитателя соединен с выходом блока памяти, вход первой координаты которого - с выходом суммирующего счетчика, счетный вход которого подключен к выходу генератора импульсов стабильной частоты, а сбросовый вход - с выходом элемента задержки, отличающийся тем, что с целью расширения функциональных возможностей снабжен регистром памяти, задающим регистром, и в каждом фазном блоке управления - логическим элементом исключающее ИЛИ и вторым ограничителем-формирователем, к входу которого подключен выход второго выпрямителя, а выход через формирователь коротких импульсов соединен с входом элемента задержки, причем выход первого ограничителя-формирователя подключен к первому входу логического элемента исключающее ИЛИ, связанного вторым входом с выходом признака положительной разности вычитателя, а выходом - непосредственно с входами управления первого и четвертого электронного ключа коммутатора и через логический элемент НЕ - с входами управления второго и третьего электронного ключа коммутатора, один полюс выхода которого образован объединенными выходами первого и второго электронного ключа, а второй полюс - третьего и четвертого электронного ключа, при этом входы первого и третьего электронного ключа коммутатора подключены к выходу ЦАП, а входы второго и четвертого ключа - к зажиму МАССА, при этом соответствующие разряды входа второй координаты блоков памяти фазных блоков управления объединены и подключены к соответствующим разрядам выхода задающего регистра, а счетные входы суммирующих счетчиков фазных блоков управления также объединены и подключены к выходу генератора импульсов стабильной частоты, кроме того, соответствующие разряды выхода суммирующего счетчика блока управления первой фазы подключены к соответствующим разрядам входа регистра памяти, вход записи которого подключен к выходу формирователя коротких импульсов блока управления первой фазы, а соответствующие разряды выхода - с соответствующими разрядами входа третьей координаты регистра памяти блоков управления всех фаз.A voltage quality corrector comprising a three-phase alternating voltage generator with an excitation control system, the phases of which consistently include a non-uniform non-linear load and secondary windings of boost transformers, the primary windings of which are connected to the outputs of the switch of the corresponding phase control unit, each of which, in addition, has: short pulse shaper, logic element NOT, first and second rectifiers, the inputs of which are connected to the corresponding load, and the output of the first rectifier is connected to the input of the first limiter-shaper, and the output of the second rectifier is connected to the input of the ADC, the output bits of which are connected to the corresponding bits of the input of the subtracted subtractor, connected by the bits of the output to the corresponding bits of the input of the DAC, and the input of the reduced subtractor is connected to the output of the memory block, the input of the first coordinate of which is the output of the summing counter, the counting input of which is connected to the output of the stable-frequency pulse generator, and the reset input d - with the output of the delay element, characterized in that with the aim of expanding the functionality it is equipped with a memory register that sets the register, and in each phase control unit - an exclusive OR element and a second driver, to the input of which the output of the second rectifier is connected, and the output through a shaper of short pulses connected to the input of the delay element, and the output of the first limiter-former is connected to the first input of the logic element exclusive OR, connected by the second input to the output of the sign of the positive difference of the subtractor, and the output directly with the control inputs of the first and fourth electronic switch keys and through the logic element NOT with the control inputs of the second and third electronic switch keys, one output pole of which is formed by the combined outputs of the first and second electronic keys, and the second the pole of the third and fourth electronic keys, while the inputs of the first and third electronic keys of the switch are connected to the DAC output, and the inputs of the second and fourth keys are connected to the MASSA terminal, while the corresponding input bits of the second coordinate of the memory blocks of the phase control units are combined and connected to the corresponding bits of the output of the master register, and the counting inputs of the summing counters of the phase control units are also combined and connected to the output of the stable frequency pulse generator, in addition, the corresponding output bits the summing counter of the control unit of the first phase is connected to the corresponding bits of the input of the memory register, the recording input of which is connected to the output of the short pulses of the control unit of the first phase, and the corresponding output bits with the corresponding input bits of the third coordinate of the memory register of the control blocks of all phases.
RU2016148786A 2016-12-12 2016-12-12 Voltage quality corrector RU2643155C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016148786A RU2643155C1 (en) 2016-12-12 2016-12-12 Voltage quality corrector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016148786A RU2643155C1 (en) 2016-12-12 2016-12-12 Voltage quality corrector

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2643155C1 true RU2643155C1 (en) 2018-01-31

Family

ID=61173419

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016148786A RU2643155C1 (en) 2016-12-12 2016-12-12 Voltage quality corrector

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2643155C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2772983C1 (en) * 2021-09-27 2022-05-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Керченский государственный морской технологический университет" Three-phase booster device with high-frequency galvanic isolation

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
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
RU2580944C1 (en) * 2014-10-27 2016-04-10 Федеральное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волжская государственная академия водного транспорта" (ФБОУ ВПО ВГАВТ) Device for correction of shape of voltage curve

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
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
RU2580944C1 (en) * 2014-10-27 2016-04-10 Федеральное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волжская государственная академия водного транспорта" (ФБОУ ВПО ВГАВТ) Device for correction of shape of voltage curve

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP 52125706 A, 21.10,1977. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2787747C2 (en) * 2020-12-17 2023-01-12 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волжский государственный университет водного транспорта" (ФГБОУ ВО ВГУВТ) Device for prestart check of frequency recovery time
RU2772983C1 (en) * 2021-09-27 2022-05-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Керченский государственный морской технологический университет" Three-phase booster device with high-frequency galvanic isolation
RU2793860C1 (en) * 2022-11-01 2023-04-07 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волжский государственный университет водного транспорта" (ФГБОУ ВО ВГУВТ) Device for tolerance control of transient frequency deviation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20120281442A1 (en) System and method for offsetting the input voltage unbalance in multilevel inverters or the like
JPWO2007129456A1 (en) Power converter
JP6957196B2 (en) Power converter
US11183948B2 (en) Series multiplex inverter
RU2671539C1 (en) Multi-phase emf system generator for mobile devices
JP2018078733A (en) Hybrid power conversion system, hybrid dc transmission system and method for controlling hybrid power conversion system
RU186406U1 (en) REACTIVE AUTOMATIC COMPENSATION DEVICE
US20180123479A1 (en) Robust single-phase DC/AC inverter for highly varying DC voltages
EP2887517B1 (en) Method for controlling a multi-phase multi-level inverter
RU2580944C1 (en) Device for correction of shape of voltage curve
JP2019092333A (en) Power converter
KR101465973B1 (en) Power converter for fuel cell system using multilevel inverter and method for reducing unbalance of neutral point potential
RU2643155C1 (en) Voltage quality corrector
RU2625351C1 (en) Voltage compensation device
JP6105523B2 (en) Method for determining phase angle of phase replacement transformer of high voltage inverter
RU2631862C1 (en) Voltage corrector
CN105743377A (en) Power Conversion Device And Control Method Thereof
Khairnar et al. Performance Analysis of Diode Clamped 3 Level MOSFET Based Inverter
RU2658904C1 (en) Two rectifier units control method
Janik et al. Implementation of SVPWM algorithm without trigonometric functions
Rajasekhar et al. Mitigation of flicker sources & power quality improvement by using cascaded multi-level converter based DSTATCOM
JPH0640742B2 (en) Converter device
RU2703263C1 (en) Switched capacitor installation (versions)
RU90946U1 (en) DEVICE FOR FORMING PULSES OF CONTROL OF THYRISTOR CONVERTER
RU2566668C1 (en) Alternating voltage regulator

Legal Events

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

Effective date: 20181213