SU1525771A1 - Способ компенсации обменной мощности в электрической системе - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике. Цель изобретени  - повышение точности компенсации при несинусоидальном напр жении источника питани . Дл  этого компенсируют сдвиг фаз между первыми и высшими гармониками тока и напр жени  за счет выделени  из функций мгновенной проводимости нагрузки, подключенной к сети через преобразователь, посто нной и переменной составл ющих. При этом компенсатором, включенным параллельно нагрузке, управл ют таким образом, чтобы по отношению к своим входным зажимам компенсатор представл л нелинейный элемент, функци  мгновенной проводимости которого соответствовала бы переменной составл ющей функции мгновенной проводимости нагрузки с обратным знаком. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к элекггго- энергетике и электротехнике, в частности к компенсации сдвига углов фаз между первыми и высшими гармониками тока и напр жени  в общепромьшшенных и автономных электрических сет х с помощью статических вентильных компенсаторов .

Цель изобретени  - повьш1ение точности компенсации при несинусоидальном напр жении источника питани .

На чертеже приведена структурна  схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Структурна  схема содержит источник 1, нагрузку 2, фильтр 3, силовую часть компенсатора 4, венТили 5-8, дроссель 9, датчик напр жени  10,датчики тока 11,12, делитель 13-,интегра- .тор 14, схему 15 дискретизации с запоминанием отсчетов, умножитель 15, сумматор 17, датчик частоты 18,схему синхронизации 19, схему управлени  20, сумматоры 21, 22, блок 23 запаздывани  первого пор дка, компаратор 24 с гистерезисом, формирователь 25 импульсов управлени  вентил ми.

В устройстве, реализующем предлагаемый способ компенсации обменной мощности, включенном через выходной фильтр 3 параллельно источнику напр жени  1 и нагрузке 2, четьфе управл емых вентил  5-8 включены по мостовой схеме, в одну диагональ которой включен дроссель 9, а узлы второй диагонали подсоединены к входным за

315

жимам выходного фильтра 3, датчик напр жени  включен параллельно источнику напр жени  1, два датчика тока 11, 12 включены соответственно последовательно с нагрузкой 2 и с выходными зажимами выходного фильтра 3,первый вход делител  13 соединен с выходом первого датчика тока 11, а второй вход делител  13 - с выходом дат чика напр жени  10, выход делител  13 подключен к входу интегратора 14, выход которого через схему 15 диЬкрети- зации с запоминанием отсчетов подключен . к первому входу умножител  16, у которого второй вход св зан с выходом датчика напр жени  10, который также подключен к входу датчика частоты 18, выходна  клемма датчика частоты 18 че рез схему синхронизации 19 св зана с входом схемы управлени  20, котора  подключена к управл ющим входам интег ратора 14 и схемы 15 дискретизации с запоминанием отсчетов, выходна  клемма умножител  16 подсоединена к неинвертирующему входу первого сумматора 17, инвертирующий вход которого подключен к выходу первого датчика тока 115 выход первого сумматора 17 св зан с неинвертирующим входом второго сумматора 21, инвертирующий вход которого подключен к выходу второго датчика тока 12, неинвертирующий вход третьего cyMNjaTopa 22 св зан с выходом второго сумматора 21, а выход третьего сумматора 22 через блок 23, запаздывани  первого пор дка подсоединен к входу компаратора 24 с гистерезисом, выход которого подключен к инвер тирующему входу третьего сумматора 22 и входу формировател  25 импульсов управлени  вентил ми, выходы формировател  25 св заны с управл ющими Электродами четырех управл емых вентилей 5-8 устройства.

Предлагаемый способ компенсации обменной мощности в системах с вентильными преобразовател ми позвол ет учесть следующие особенности цепей с вентильными элементами:

1)на периоде Т работы системы имеютс  интервалы времени t°, когда генератор отключен от преобразовател ;

2)интенсивность преобразовани  электромагнитной энергии в другие виды не посто нна;

3)большое число переключений вентилей на периоде работы;

s

0

5

0

5

4) существенные искажени  токов и напр жений.

Дл  описани  процесса компенсации рассмотрим эквивалентную схему, содержащую эквивалентные модели генератора напр жени  e(t) и параллельно включенных нагрузки (мгновенна  проводимость gH(t) iH(t)/e(t)) и компенсатора (мгновенна  проводимость gj;(t) ie(t)/e(t))

Дл  того, чтобы ток генератора ip(t) совпадал по форме с напр жением e(t), то есть ir.(t)/e(t) const, необходимо, чтобы суммарна  проводимость нагрузки и компенсатора была посто нна:

i,(t)/e(t) g«(t) + g(t)

(t) +

(I)

Д ец (t), BK(t) - посто нные, 6н,( Ь) et(( - переменные составл ющие мгновенной проводимости соответственно нагрузки и компенсатора .

Если предположить, что компенсатор не потребл ет активную мощность ((t) о), то дл  выполнени  услови  (1) необходимо выполнение следующих равенств:

т

RO 6н«( Ь) -™-J 5и()с1г; о

6R(t) gx(t) -gH(t)o

gH(t)

+ - ёк

йх() .const.

(2)

Ток компенсатора iK(t) равен i(t) e(t)g;,(t) e(t)(-g«(t)) e(t)(-g,(t)) + gj -iH(t) + + goe(t).(3)

Таким образом, если компенсатор гев систему ток i

(t).

опреденерирует

л емый в соответствии с выражением (3), то потребл емый ток от генератора совпадает по форме с напр жением генератора при произвольном виде напр жени  генератора.

Компенсаци  обменной мощности осуществл етс  в соответствии с алгоритмом ,

I оОпределение длительности периода Т,

2,Измерение величин ijj(t) и e(t)o

3.Вычисление g, из выражени  (2),

515257

4, Расчет тока компенсатора )

в соответствии с выражением (З).

5. Формирование тока iv;(t) с помощью модул ции сигнала дроссел  си

i 5

ловой части компенсатора. Дл  отслеживани  текущего значени  тока компенсатора i(t) по отношению к опорному (эталонному) значению этого тока применена замкнута  система,регулировани .

Точность регулировани  величины, генерируемой генератором мощности, достигаетс  за счет использовани  в качестве параметров регулировани  не интегральных характеристик, а мгновенных величин, что позвол ет более оперативно мен ть опорный сигнал , уменьшать врем  отработки раз- личных типов возмущений и, как следствие , снизить погрешность определени  текущих значений сигнала регулировани  по сравнению с опорными (эталонными ) сигналами,

Компенсаци  обменной мощности;в энергосистемах с вентильными преобразовател ми с помощью устройства, структурна  схема которого приведена на чертеже, производитс  следующим образом,

С помощью датчиков напр жени  10 и тока 11, 12 осуществл етс  гальваническа  разв зка, согласование уровней сигналов энергетических цепей и измерительной части устройства, а также измерение мгновенных значений напр жени  генератора e(t), тока нагрузки inC t) и текущее значение, тока компенсатора iKCt) на выходе фильтра 3, Выходное напр жение датчика 10 Ubbix/ t) пропорциональное измер емому напр жению e(t)(Ug(,ix/ t) (t)), поступает на второй вход делител  13, датчика частоты 18 и умножител  16, На первый вход делител  13 поступает выходное напр жение датчика 11 Ujbr)i(t) пропорциональное измер емому току нагрузки (Ug,,j(t) oi i,iH(t)), которое также одновременно поступает на инвертирукщий вход сумматора 17, На- выходе делител  13 в результате делени  двух сигналов Uobixi ) ) будет сигнал, пропорциональный gH(t),

,.г 1 oi;, iK(t)

SH - к; оГ ш

Выходной сигнал с делител  13 (бн поступает на вход интеграто

5

Q 20 25

0

,- у , ., ), Q ,

55

35

716

ра 14, Начало и конец интегрировани  интегратором 14 входного сигнала определ ютс  импульсами управлени  со схемы управлени  20, В результате интегрировани  входного сигнала на выходе интегратора 14 имеем сигнал , пропорциональный величине 1 1

е j; 1Г р. ffUf

ЬО V- ф J

3 о

Когда интегрирование закончено, выход интегратора 14 подаетс  на схе- му 5 дискретизации с запоминанием отсчетов, а затем выход интегратора сбрасываетс  в ноль. Выход схемы 15 дискретизации с запоминанием отсчетов остаетс  посто нным (сигнал, пропорциональный g) в течение следующего периода частотного спектра. Моменты изменени  выходного сигнала блока 15 задаютс  сигналами от схемы управлени  20, Моменты выдачи управл ющих импульсов схемой управлени  20 (двух последовательностей импульсов, период повторени  которых равен т) задаютс  схемой синхронизации 19, котора  на основе информации с выхода датчика частоты 18 определ ет период выходного напр жени  генератора e(t)o

Поскольку на два входа умножител 

16поступают сигналы, пропорциональные величине g и e(t), то на выходе умножител  16 формируетс  сигнал , пропорциональный произведению gpe(t), который поступает на инвертирующий вход сумматора 17, Если учесть, что на инвертцрзтощий вход сумматора 17 поступает сигнал,пропорциональный i(t), то на выходе сумматора имеетс  мгновенное опорное (эталонное ) значение тока компенсатора i( t) (схемна  реализаци  выражени  (3))„

Сигнал с выхода первого сумматора

17поступает на неинвертирующий вход второго сумматора 21, на инвертир-ую- щий вход блока 21 поступает выходной сигнал с второго датчика тока 12 Ugyx3. пропорциональный измер емому текущему току компенсатора

1к()тС1- выхъ( Ь) ) Выходной сигнал второго сумматора 21, пропорциональный величине

Aijt) iv:(t)o - iK(t)T,

поступает на неинвертирующий вход третьего сумматора 22, на инвертирую )чий вход которого поступает сигнал с зыхода компаратора 24 с гистерезисом,

а выходе сумматора 22 формируетс  :игнал,  вл ющийс  управл ющим дл  формировател  25 импульсов управлени  вентил ми. Дл  осуществлени 

амкнутой системы управлени  током сомгГенсации выходнбй сигнал с третьео сумматора 22 поступает на вход 5лока 23 запаздывани  первого пор дка , передаточна  функци  которого эавна (k/(l + Т)), а из негр на вход компаратора 24 с гистерезисом, за сче релейной характеристики которого и эбратной св зи на инвертирующий вход третьего сумматора 22 осуществл етс  1епрерьшное отслеживание текущим током компаратора опорного значени  i(t)5,n.

Дл  осуществлени  широтно-импульс- ной модул ции сигналы управлени  с блока 25 управл ют работой четырех вентилей 5-8, включение которых по мостовой схеме позвол ет сформироват мгновенную функцию тока компенсатора При прохождении этого сигнала через фильтр 3 из нее фильтруетс  гармонический сигнал, частота которого равна частоте модул ции выходного сигна ла.

Суммирование токов ln(t) и ixC t) в общем узле позвол ет на выходе генератора получить ток ir(t), пропор- ционапьный напр жению e(t)o

Компенсаци  обменной мощности с помощью предложенного способа позвол ет повысить эффективность работы I энергосистемы с вентильными преобраз , вател мн за счет приближени  формы :потребл емого тока генератора к его выходному напр жению Это позволит исключить многократные обменные процессы (перетоки энергии) между гене- ратором и потребителем в энергетических системах с преобразовател ми

и в конечном итоге дает возможность сократить сырьевые, материальные и людские ресурсы в отрасл х широкого применени  энергосистем с преобразовател ми .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ компенсации обменной мощноти в электрической системе, включающей в себ  источник питани  переменного тока, подключенную к нему через преобразователь нагрузку и компенсатор , согласно которому измер ют мгновенные значени  напр жени  источника питани , мгновенные значени  тока нагрузки и компенсатора, интегрируют величину, завис щую от мгновенных значений тока нагрузки и напр жени  источника питани  на интервале времени , равном периоду напр жени  ис- точника питани , запоминают значени  интегратора на врем  интегрировани , опорные мгновенные значени  Тока компенсатора сравнивают с мгновенными значени ми измеренного тока компенсатора и Б зависимости от полученного отклонени  измен ют мгновенные значени  тока компенсатор а 5.- о т л и ч а ю- щ и и с   тем что, с целью nOBE.raie- ни  точности компенсации при несину- соидапьном напр жении источника питани , дл  определени  величины,завис щей от мгновенных значений тока нагрузки и напр жени  источника питани  дел т мгновенные значени  тока нагрузки на мгновенные значени  напр жени  источника питани , результат интегрировани  умножают на. мгновенные значени  напр жени  источника питани , вычитают из полученного произведени  измеренные мгновенные значени  тока нагрузки и используют полученную разность в качестве опорных мгновенных значений тока компенсато- ра, .

   if(i)