SU1319010A1 - Регул тор реактивной мощности - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  компенсации реактивной энергии тиристорных преобразователей, содержащих фильтроком- пенсируюшее устройство. Цель изобретени  - упрощение и повышение быстродействи  регул тора реактивной мощности. Это достигаетс  за счет того, что синусоидальные сигналы, пропорциональные первым гармоникам напр жени , преобразуютс  компараторами 12 и 16 в пр моугольные импульсы, соответствующие первым гармоникам входных сигналов по частоте и фазе, которые через инверторы 15 и 17 поступают на вход формировател  фазового рассогласовани  6, где происходит выделение сигнала фазового рассогласовани  между током и напр жением дважды за период напр жени  питающей сети. Этот сигнал управл ет работой генератора 22 и разрешает ему выдачу счетных импульсов на счетчик 24 в течение времен,- действи  импульса фазового рассогласовани . Т. обр. кол-во импульсов, прошедших на счетчик 24, пропорционально указанному сдвигу фаз. С помощью цифро- аналогового преобразовател  (ЦАП) 25 происходит преобразование числа, переписанного из счетчика 24 в регистр 23, из цифровой величины в аналоговую. Напр жение с выхода ЦАП поступает на вход усилител  8, который вырабатывает напр жение L/вых. воздействующее на силовой регулирующий блок с целью уменьшени  величины угла фазового рассогласовани  до заданного значени . 4 и.ч. ю (Л со Фиг.1

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и rvio)KeT быть использовано дл  комненсации реактивной энергии тиристорных преобразователей (выпр мителей, инверторов, преобразователей частоты и др.), содержащих фильтрокомпенсирующее устройство.

Цель изобретени  - упрощение и повы- 1нение быстродействи  реактивной мош,ности.

На фиг. 1 нредставлена структурна  схема устройства; на фиг. 2 - нриициниальна  схема устройства, вариант; на фиг. 3 и 4 - диаграммы работы устройства.

Устройство содержит трансформаторы 1 тока и напр жени , соединенные с питаюп|ей сетью 2, к которым подсоединены активные фильтры 3. Выходы фильтров подключены к двум входам датчика 4 фазы непосредственно , а к третьему - посредством переключател  5, имеющего два положени , спответствуюпше индуктивному и емкостному режимам компенсации. Выход датчика фазы подключен к входу формировател  6 фазового рассогласовани , а синхронизи- руюплий выход датчика фазы - к второму входу измерител  7 фазового рассогласова- 1Н1Я, нервый вход которого подключен к выходу формировател  фазового рассогласо- вани , а выход - к первому входу усилител  8. Второй вход усилител  8 соединен с задатчиком 9 фазового рассогласовани , а выход подключен к регулируюп1,ему блоку 10. Силова  часть блока 10 подключена к сети 2, от которой питаетс  нагрузка 11.

Датчик 4 фазы содержит нервый комна- ратор 12, вход которого нодключен к выходу первого активного фильтра (напр жени ), Р.ЫХОД подключен к нервому входу первого элемента И 13 формировате.ч  6 фазового рассо1 пасовани  непосредственно, а к пер- вому входу второго элемента И 14 - через инвертор 15 и второй компаратор 16, вход которого подключен к выходу второго актив- Hoi o фильтра (тока), выход подключен к второму входу второго логического элемента И 14 непосредственно, а к второму входу первого элемента И 13 - через инвертор 17. Вход синхронизатора 18 подключен к переключателю 5, который имеет два положени : в положении 19 обеспечиваетс  индуктив1и Й характер комненсации, в положении 20 - емкостный. Выходы элементов И 13 и 14 подключены к входам элемента ИЛИ 21. Измеритель 7 фазового рассогласовани  содержит генератор 22, вход запрета которого подключен к выходу датчика фазы и к стробирующему входу регистра 23. Вход сброса счетчика 24 соединен с выходом синхронизатора , выход счетчика соединен с входом регистра, выход которого подключен к входу цифроаналогового преобразовател  (ЦАИ) 25. Усилитель 8 имеет два входа, подк;иоченные к выходу ЦАИ и к источнику смещени  соответственно. Выход усилител  предназначен дл  подключени  к силовому регулируюп.1,ему блоку 10.

На фиг. 3 представлены временные диаграммы работы устройства нри индуктивном режиме компенсации и индуктивном характере сети. Позици ми обозначены: 26 - выходной сигнал активного фильтра напр жени ; 27 - выходной сигнал активного фильтра тока; 28 - логический сигнал на выходе компаратора 12; 29 - логический сигнал на выходе компаратора 16; 30 - сигнал на выходе инвертора 15; 31 - сигнал на выходе инвертора 17; 32 - сигнал фазового рассогласовани  на выходе элемента ИЛИ 21; 33 - начки импульсов на счетном входе счетчика 24; 34 - синхроимпульсы на входе сброса счетчика 24.

На фиг. 4 представлены временные диаграммы работы устройства при индуктивном режиме комненсации и емкостном характере сети. Позици ми обозначены: 35 - выходной сигнал активного фильтра напр жени ; 36 - выходной сигнал активного фильтра, тока; 37 - сигнал на выходе комнаратора 12

38- сигнал на выходе компаратора 16;

39- сигнал на выходе инвертора 15; 40 - сигнал на выходе инвертора 17; 41 -- сигнал фазового рассогласовани  на выходе эле- ИЛИ 21; 42 - пачки импульсов на счетном входе счетчика 24; 43 - синхроимпульсы на входе сброса счетчика 24.

Устройство работает следующим образом (рассматриваетс  индуктивный режим компенсации при индуктивном характере еети).

С помощью активных фильтров 3, подключенных через трансформаторы 1 тока и напр жени  к питающей сети 2, выдел ютс  синусоидальные сигналы, пропорциональные первым гармоникам напр жени  26 и тока 27. Преобразуемые компараторами 12 и 16 в пр моугольные импульсы 28 и 30, соответствующие первым гармоникам входных сигналов по частоте и фазе, через инверторы 15 и 17, сигналы 28-31 поступают на вход формировател  6 фазового рассогласовани , где происходит выделение сигнала 32 фазового рассогласовани  между током и напр жением дважды за период напр жени  питающей сети. Таким образом, на выходе формировател  6 фазового рассогласовани  имеем пр моугольные импульсы 32, щирина которых пропорциональна сдвигу фаз между первой гармоникой тока и напр жени  сети. Данный сигнал управл ет работой генератора 22 и разрещает ему выдачу ечетных импульсов на счетчик 24 в течение времени действи  импульса 32 фазового рассогласовани . Таким образом, количество импульсов, прощедщих на счетчик 24, пропорционально указанному сдвигу фаз. Поскольку синхронизирующими импульсами 34 счетчик каждый раз перед подачей счетных импульсов сбрасываетс  в нулевое состо ние, то число, накопивщеес  в счетчике за вре.м  действи  импульса 32, пропорционально созф. Задним фронтом импульса 32 происходит запись числа, нахол щегос  в этот момент в счетчике, в регистр 23. С помощью ЦАП происходит преобразование числа, переписанного из счет- чика 24 в регистр 23, из цифровой величины в аналоговую.

Следовательно, на выходе ЦАП формируетс  аналоговый сигнал, пропорциональный величине угла фазового рассогласовани  между первой гармоникой напр жени  питающей сети и первой гармоникой потребл емого из сети тока. Далее напр жение с выхода ЦАП 25 поступает на вход усилител  8, на второй вход которого подаетс  опорное напр жение задатчика 9 фазового рассогласовани . Усилитель 8 вырабатывает напр жение б вых, пропорциональное разности напр жений ЦАП и задатчика фазового рассогласовани . Поскольку напр жение ЦАП превыщает величину напр жени  задатчика , напр жение воздействует на силовой регулирующий блок 10 с целью уменьщени  величины угла фазового рассогласовани  (повышени  созф ) до заданного значени .

Если питающа  сеть имеет емкостный характер (диаграммы на фиг. 4), то перва  гармоника 36 тока будет опережать первую гармонику 35 напр жени  на угол ф. Так же, как и в предыдущем случае, формирователь фазового рассогласовани  формирует импульс 41, ширина которого пропорциональна величине созф угла фазового рассогласовани . В течение действи  импульса 41 на счетный вход счетчика 24 разрешаетс  прохождение импульсов 42 и к моменту окончани  импульса 41 в счетчике находитс  число, пропорциональное величине созф, но в момент перехода через нулевое значение первой гармоники напр жени  35 формируетс  импульс 43 сброса, которым счетчик сбрасываетс  в нулевое состо ние и поэтому задним фронтом импульса 41 в регистр 23 записываетс  нулевое состо ние. Напр жение па выходе ЦАП 25 равно нулю, т. е. меньше величины напр жени  задатчика 9 фазового рассогласовани , поэтому напр жение (УВЫХ усилител  8 воздействует на силовой результирующий блок 10 с целью по- лучепи  индуктивного характера реактивной мощности сети с заданным созф. Таким образом , устройство управлени  регул тором реактивной мощности обеспечивает стабилизацию на уровне, определ емом задатчи- ком 9 фазового рассогласовани .

Режим работь регул тора реактивной мощности задаетс  переключателем 5. В положении 19 синхронизатор 18 подключаетс  на выход активного фильтра напр жени  и формирует импульсы сброса счетчика 24, синхронные с моментами перехода через О выходного напр жени  (индуктивный режим компенсации).

В положении 20 переключател  работа счетчика 24 синхронизируетс  с моментами перехода через О первой гармоники тока.

Поэтому осуществл етс  стаби. щзаци  со5ф с отставанием первой гармоники напр жени  от первой гармоники тока (емкостный режим компенсации).

Таким образом, предлагаемый ре1 ул тор реактивной мощности отличаетс  от известного существенно упрощенной структурой, что позвол ет реализовать его с пспользо- вание.м типовых элементов интегральной

Q электроники. Этим обеспечиваетс  его высока  надежность. Регул тор реактивной мощности , построенный по предлагаемой структуре , обеспечивает высокое качество регулировани  за счет применени  активных фильтров тока и напр жени , в результате чего

5 исключаетс  веро тность возникновени  сбоев в работе регул тора, вызванных наличием в кривых напр жени  и тока сети вь1соко- частотных составл юпшх.

Кроме того, предлагаемый регул тор обладает повышенным быстродействием по сравнению с известным, поскольку применен цифровой способ измерени  фазового рассогласовани  и преобразование величины фазового рассогласовани  в аналоговую величину осуществл етс  с помощью ЦАП.

5 Это позвол ет отказатьс  от использовани  интегратора, применить в качестве задатчика фазового рассогласовани  источник напр жени  смещени  (в простейшем случае- потенциометр). Устройство не требует настройки и просто в эксплуатации.

0 Регул тор реактивной мощности предлагаетс  использовать в составе фильтро- компенсирующих устройств дл  обеспечени  необходимой стабилизации коэффициента мощности (созф) от 0,5 до 1 с высокой точностью .

0

35

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Регул тор реактивной мощности, содержаний трансформаторы тока и напр же}1и ,

   о подключенные к питающей сети, датчик фазы, к выходу которого подключен формирователь фазового рассогласовани , задат- чик фазового рассогласовани , синхронизатор , переключатель, входы которого соединены соответственно с первым и вторым вхо5 дами датчика фазы, и регулирующий блок, отличающийс  тем, что, с целью упроп1,епи  и повышени  быстродействи , он снабжен усилителем, измерителем фазового рассогласовани  и фильтром, соединенным с трансформаторами тока и напр жени  и подклю0 ченным к входу датчика фазы, измеритель фазового рассогласовани  содержит генератор , последовательно соединенные счетчик, регистр и цифроаналоговый преобразователь , выход которого соединен с первым входом усилител , к второму входу которого подключен задатчик фазового рассогласовани , выполненный в виде потенциометра, выход формировател  фазового рассогласовани  подключен к входу запрета генератора

   5

   и к стробирующему входу регистра, выход генератора подключе к счетному входу счетчика, вход сброса которого соединен

   с синхронизатором, вход которого подключен к выходу переключател , а выход усилител  соединен с регулирующим блоком.

   -:№

   А ж т 1Г1 -CZh/ /-

   х ,

   -г -VvI

   х L::

   +

   Фид.2

   (jiit

   (jt

   32

   tJ /

   .

   Фиг.З

   д-и-ц

   лЛ

   1.

   cJt aft cJt (jJi (Jt M

   (jji

   Фltг,f

   Редактор A. Ворович Заказ 251 1.42

   (Составитель О. Наказна  Техред И. ВересКорректор Л. Патай

   Тираж 863Подпиеное

   ВИН lit 1И Государе rBCFiiioix) комитета (Х;(Р по делам изобретений и открытий

   113035, .VlocKHii. Ж---35. Раушска  наб., д. 4/5 11|)(дствсмн()-по. 1игра1})11ческос ирсд1 ри тие, i . Ужгород, ул. Проектна , 4