SU1267532A1 - Устройство дл управлени источником реактивной мощности - Google Patents

Description

Изобретение относится к преобразовательной технике, предназначено для повышения коэффициента мощности потребителей, имеющих резкопеременный характер потребления электрической энергии, и может быть использовано для создания автоматических устройств компенсации реактивной мощносЦель изобретения - увеличение быстродействия и повышение надежности устройства.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - диаграммы, иллюстрирующие работу, устройства.

Устройство для управления источником реактивной мощности содержит датчик 1 режима сети, включающий ₂θ трансформаторы тока и напряжения, связанный с питающей ёетью, к которой подключена нагрузка 2, источник 3 реактивной мощности с тиристором 4 в цепи управления. Источник 3 реактив- ₂₃ ной мощности включает также трансформатор 5, крайние обмотки которого, соединенные последовательно, через конденсатор 6 подключены к .питающей сети, обмотки среднего и одного ₃θ крайнего стержней образуют контур управления замкнутый на симметричный тиристор 4 для регулирования величины реактивной мощности. Тиристор 4 для осуществления управления им по фазоимпульсному методу соединен с ^5 формирователем 7 импульсов, содержащим сравнивающий диод 8, транзистор 9 и импульсный трансформатор 10. Формирователь 7 имеет два входа: синхро„ 40 низирующии ё , которым задается начальная фаза и частота импульсов управления. тиристором, и управляющий вход 6 ', по которому осуществляется регулирование фазы импульсов управления или угла φ отпирания тиристора 4 - ⁴⁵ Вход а формирователя 7 соединен с выходом генератора 11 пилообразных импульсов, содержащего транзистор

12, зарядное сопротивление 13 и времязадающий конденсатор 14. Генератор 50 11 импульсов соединен через диодный ограничитель 15 с выходом фазовращателя 16, вход которого соединен с трансформатором 17 датчика 1 режима сети. Фазовращатель 16 обеспечивает 55 сдвиг фазы на ίτ/2 напряжения, приложенного к генератору 11, относительно сетевого напряжения, поступающего с трансформатора 17. Управляющий вход b формирователя Ζ соединен с выходом ждущего мультивибратора 18, содержащего транзисторы 19 и 20 и времязадающую цепочку из сопротивления 21 и конденсатора 22. Вход ждущего мультивибратора 18 соединен через диодный ограничитель 23 с выходом трансформатора 24 тока датчика 1 режима сети. Запускающие импульсы с трансформатора 24 тока обеспечивают формирование на выходе ждущего мультивибратора 18 импульсов положительной полярности с длительностью, равной JT/2. Генератор 1 1 пилообразных импульсов и формирователь 7 импульсов образуют блок 25 управления.

Устройство для управления источником реактивной мощности работает следующим образом. Пусть нагрузка 2 и источник 3 реактивной мощности находятся под напряжением сети, причем, нагрузка 2 имеет индуктивный характер. С выходов трансформаторов 17 и 24 напряжения и тока поступают синусоидальные сигналы U₁₇ и U₂₄ , сдвинутые на фазовый угол φ и соответствующие напряжению сети и току нагрузки, как показано на диаграмме (фиг. 2а), Сигнал U_r| трансформатора 17 напряжения преобразуется фазовращателем 16 и диодным ограничителем 15 в прямоугольные импульсы Ц₅ , передний фронт которых сдвинут наТГ/2 относительно момента перехода напряжения сети через нуль (диаграмма & на фиг. 2). С выхода генератора 11 импульсов поступают пилообразные импульсы Uj (диаграмма Ь на фиг. 2) на вход а' формирователей 7, синхронизированные прямоугольными импульсами U₁₅ , и формируют импульсы и<₀ управления, открывающие тиристор 4, причем формирование импульсов U₁₀ управления осуществляется только в диапазоне от fr. Сигнал U₂₄ с трансформатора 24 тока через диодный ограничитель 23 запускает ждущий мультивибратор 18, с выхода которого прямоугольные импульсы U_1g (диаграмма г на фиг. 2) с длительностью 7Т/ 2 поступают на управляющий вход Ь формирователя 7 и запрещают формирование импульсов управления на тиристор. В момент времени 7Γ-/2+φ, т.е,, по окончании воздействия импульса (диаграмма Э на фиг. 2), импульс формирует импульс U_1O, управления (диаграмма θ на фиг. 2), открывающий тиристор 4, через который протекает ток ί’_τ (диаграмма'к на фиг. 2), изменяющий величину генерируемой реактивной мощности до значения соответствующего величине реактивной мощности потребляемой нагрузкой 2 из сети для данного угла *р .

Реактивная, мощность, генерируемая источником 3, в зависимости от изменения угла o' отпирания тиристора 4 (угол отпирания тиристора определяется приходом импульса управления с импульсного трансформатора 10 и отсчитывается от конца ·полупериода синусодиального напряжения, приложенного к тиристору, к началу) в диапазоне от 0 до Т/2, изменяется от максимального значения до нуля. При изменении потребления нагрузкой 2 реактивной мощности из сети от минимального значения до максимального и соответствующее этому изменение угла Ψ от 0 до 7/2, происходит формирование импульсов управления, поступающих на тиристоры 4 с формирователя 7, в диапазоне от л/2 до JT , вызывающее изменение угла отпирания тиристора от JT/2 до 0 (по принятому отсчету) и соответственно изменение величины л реактивной мощности источника 3 от ^: нуля до максимального значения. При этом обеспечивается высокое быстродействие компенсации реактивной мощности в системе автоматического управления за счет непосредственного формирования импульсов управления тиристором 4 от угла фазового рассогласования Ц> , т.е. от изменения реактивной мощности нагрузки, и отсутствие при этом постоянных времени элементов вызывающих задержку сигнала управления и снижение быстродействия системы автоматического управления источником 3. Использование элементов блока управления тиристором 4 (генератор 11 пилообразных импульсов и формирователь 7 импульсов управления) по фазоимпульсному методу, одновременно и как датчик фазового рас согласования позволяет значительно повысить надежность системы автоматического управления за счет снижения количества элементов. Формирование импульсов управления, поступающих на тиристор 4, в диапазоне от 1/2 до К исключает преждевременное включение тиристора 4 и протекание при этом через него аварийного тока, что дополнительно повышает надежность системы автоматического управления источником реактивной мощности.

Использование предполагаемого устройства для управления источником реактивной мощности повышает быстродействие (от трех периодов синусоидального напряжения сети до одного периода за счет снижения постоянной времени· системы уравнения) и надежность (за счет уменьшения числа элементов системы управления и устранения протекания аварийных токов в источнике реактивной мощности).

Claims (3)

1. Изобретение относитс  к преобразовательной технике, предназначено дл  повышени  коэффициента мощности потребителей, имеющих резкоперем:ен ньй характер потреблени  электрической энергии, и может быть использова но дл  создани  автоматических устройств компенсации реактивной мощнос ти. Цель изобретени  - увеличение быстродействи  и повышение надеж;ности устройства. На фиг, 1 изображена принципиальна  схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - диаграммы, иллюстрирующи работу, устройства. Устройство дл  управлени  источником реактивной мощности содержит датчик 1 режима сети, включающий трансформаторы тока и напр жени , св занный с питающей Ьетью, к которой подключена нагрузка 2, источник реактивной мощности с тиристором 4 в цепи управлени . Источник 3 реактивной мощности включает также трансформатор 5, крайние обмотки которого соединенные последовательно, через конденсатор 6 подключены к .питающей сети, обмотки среднего и одного крайнего стержней образуют контур управлени  замкнутый на симметричный тиристор 4 дл  регулировани  величины реактивной мощности. Тиристор 4 дл  осуществлени  управлени  им по фазоимпульсному методу соединен с формирователем 7 импульсов, содержащим сравнивающий диод 8, транзистор 9 и импульсный трансформатор 10. Фор мирователь 7 имеет два входа: синхро низирующий о. , которым задаетс  начальна  фаза и частота импульсов управлени  тиристором, и управл ющий вход 6 по которому осуществл етс  регулирование фазы импульсов управле ни  или угла Ф отпирани  тиристора 4 Вход Q формировател  7 соединен с выходом генератора 11 пилообразных импульсов, содержащего транзистор 12, зар дное сопротивление 13 и врем задающий конденсатор 14. Генератор 11 импульсов соединен через диодньш ограничитель 15 с выходом фазовращател  16, вход-которого соединен с трансформатором 17 датчика 1 режима сети. ФазовращаТ(пь 16 обеспечивает сдвиг фазы на .ЗТ/2 напр жени , приложенного к генератору 11, относительно сетевого напр жени , поступающего с трансформатора 17, Управл ющий вход Ь формировател  Z соединен с выходом ждущего мультивибратора 1 8, содержащего транзисторы 19 и 20 и врем задающую цепочку из сопротивлени  21 и конденсатора 22. Вход ждущего мультивибратора 18 соединен через диодный ограничитель 23 с выходом трансформатора 24 тока датчика 1 режима сети. Запускающие импульсы с трансформатора 24 тока обеспечивают формирование на выходе ждущего мультивибратора 18 импульсов положительной пол рности с длительностью, равной /
2. 2. Генератор 11 пилообразных импульсов и формирователь 7 импульсов образуют блок 25 управлени . Устройство дл  управлени  источником реактивной мощности работает следующим образом. Пусть нагрузка 2 и источник 3 реактивной мощности наход тс  под напр жением сети, причем, нагрузка 2 имеет индуктивный характер . С выходов трансформаторов 17 и 24 напр жени  и тока поступают синусоидальные сигналы U,-j и Uj , сдвинутые на фазовый угол ф и соответствующие напр жению сети и току нагрузки , как показано на диаграмме (фиг. 2а) ., Сигнал Ц,-| трансформатора 17 напр жени  преобразуетс  фазовращателем 16 и диодным ограничителем 15 в пр моугольные импульсы Ц , передний фронт которых сдвинут на Т/2 относительно момента перехода напр жени  сети через нуль (диаграмма на фиг. 2). С выхода генератора 11 импульсов построгают пилообразные импульсы Uj (диаграмма Ь на фиг. 2) на вход а формирователей 7, синхронизированные пр моугольными импуль-сами и.,5 5 и формируют импульсы управлени , открывающие тиристор 4, причем формирование импульсов управлени  осуществл етс  только в диапазоне от )r. Сигнгш из с трансформатора 24 тока через диодный ограничитель 23 запускает ждущий мультивибратор 18, с выхода которого пр моугольные импульсы (диаграмма г на фиг. 2) с длительностью 7Г/2 поступают на управл ющий вход Ь формировател  7 и запрещают формирование импульсов упр-авлени  на тиристор. В момент времегш Jr-/2+vp, т.е„ по окончании воздействи  импульса Ц, (диаграмма Э на фиг. 2), импульс и, формирует импульс U управлени  ( диаграмма е на фиг. 2), открывающий тиристор 4, через который протекает ток 1 (диаграммами на фиг. 2) измен ющий величину генерируемой реактивной мощности до значени  соответствующего величине реактивной мощ ности потребл емой нагрузкой 2 из се ти дл  данного угла 9 . Реактивна , мощность, генерируема  источником 3, в зависимости от-изменени  угла о/ отпирани  тиристора 4 (угол отпирани  тиристора определ ет с  приходом импульса управлени  с импульсного трансформатора 10 и отсчитываетс  от конца -полупериода синусодиального напр жени , приложенного к тиристору, к началу) в диапазоне от О до 7Г/2, измен етс  от максимального значени  до нул . При изменении потреблени  нагрузкой 2 реак тивной мощности из сети от минимального значени  до максимального и соответствующее этому изменение угла f рт О до 7Г/2, происходит формирование импульсов управлени , поступающих на тиристоры А с формировател  7 в диапазоне от JT/2 до JT , вызывающее изменение угла отпирани  тиристора от Jr/2 до О (по прин тому отсчету) и соответственно изменение величины J реактивной мощности источника 3 от нул  до максимального значени . При зтом обеспечиваетс  высокое быстро-действие компенсации реактивной мощности в системе автоматического управлени  за счет непосредственного формировани  импульсов управлени  тиристором 4 от угла фазового рассог ласовани  vp т.е. от изменени  реактивной мощности нагрузки, и отсутствие при этом посто нных времени элементов вызывающих задержку сигнала управлени  и снижение быстродействи  системы автоматического управлени  источником
3. 3. Использование элементов блока управлени  тиристором 4 (генератор 11 пилообразных импульсов и формирователь 7 импульсов управлени ) ПО фазоимпульсному методу, одновременно и как датчик фазового рассогласовани  позвол ет значительно повысить надежность системы автоматического управлеш1  за счет снижени  количества элементов. Формирование импульсов управлени , поступаюьчих на тиристор 4, в диапазоне от ,тТ/2 до F исключает преждевременное включение тиристора 4 и протекание при этом через него аварийного тока, что дополнительно повышает надежность системы автоматического управлени  источником реактивной мощности. Использование предполагаемого устройства дл  управлени  источником peaкfивнoй мощности повышает быстродействие (от трех периодов синусоидального напр жени  сети до одного периода за счет снижени  шэсто нной временисистемы уравлени ) и надежность (за счет уменьшени  числа элементов системы управлени  и устранени  протекани  аварийных токов в источнике реактивной мощности), Формула изобретени  Устройство дл  автоматического управлени  источником реактивной мощности с тиристором в цепи управлени , содержащее датчик режима сети, включающий трансформаторы тока и напр жени  и блок управлени  тиристором, включающий генератор пилообразных импульсов, соединенный с формирователем импульсов управлени  тиристорами, отличающеес  тем, что, с целью увеличени  быстродействи  и повышени  надежности, оно снабжено ждущиммультивибратором, фазовращателем и двум  диодными ограничител ми, причем вход ждущего мультивибратора соединен с трансформатором тока датчика режима сети через диодный ограничитель , а его выход соединен с управл ющим входом формировател  импульсов , выход фазовращател  соединен с входом генератора пилообразных импульсов через второй диодный ограничитель , а его вход подключен к трансформатору напр жени  датчика режима сети.

   фи9,2