SU1669045A1 - Устройство дл регулировани мощности конденсаторных батарей - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к средствам регулировани  коэффициента мощности энергосистем, в частности к устройствам плавного регулировани  реактивной мощности с помощью конденсаторных батарей, подключенных к сети. Цель изобретени  - упрощение устройства. Дл  этого управл емые дроссели выполнены со средней точкой в токовой обмотке, а блок управлени  снабжен задающим генератором, счетчиком - делителем частоты и дес тью ждущими мультивибраторами. С целью получени  синусоидальной формы тока конденсаторной батареи при переключении ключевых полупроводниковых приборов поочередно непрерывно управл ют формой тока одного из импульсов за счет изменени  индуктивности управл емых дросселей, формирующих импульсы нарастающих и спадающих токов. Ток конденсаторной батареи в устройстве строго синусоидален, т.к. любые отклонени  его от синусоидальной формы задающего сигнала компенсируютс  след щей системой управлени . За счет более низкой частоты дискретизации и исключени  специальных фильтров в предлагаемом устройстве обеспечиваетс  по сравнению с другими устройствами более высокий КПД, меньша  масса и габариты. 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к средствам регулировани  коэффициента мощности энергосистем , в частности к устройствам плавного регулировани  реактивной мощности с помощью конденсаторных батарей, подключенных к сети

Цель изобретени  - упрощение устройства

На фиг.1 показаны временные диаграммы устройства, на фиг 2 - принципиальна  схема силовой части , на фиг 3 - блок-схема системы управлени .

Устройство дл  регулировани  мощности конденсаторных батарей в силовой чаети содержит четыре диода 1-4 и четыре управл емых ключевых эпемента, например запираемых тиристора 5-8 два управл емых дроссел  9 и 10 со средней точкой в токовой обмотке конденсаторную батарею 11 и измеритель 12 тока Диоды 1 4 образуют однофазный выпр мительный мост через который последовательно с измерителем 12 тока подключаетс  к сети конденсаторна  батаре  11 Кдизгонали посто нного тока диодного моста подключены две параллельные ветви Перва  параллельна  ветвь образована двум  параплельными ветв ми, перва  из которых состоит из по

о о

Ч)

о

4

сл

следовательно включенных тиристора 5 и первой полуобмотки дроссел  9, а втора  - из последовательно включенного тиристора 6 и второй полуобмотки дроссел  9. Втора  параллельна  ветвь образована также двум  параллельными ветв ми, перва  из которых состоит из последовательно включенных тиристора 7 и первой полуобмотки дроссел  10, а втора  - из последовательно включенного тиристора 8 и второй полуобмотки дроссел  10,

Управл ющие входы дросселей 9 и 10 и запираемых тиристоров 5-8 подключены к выходам системы управлени , а выход измерител  тока конденсаторной батареи подключен к входу системы управлени .

Система управлени  устройства дл  регулировани  мощности конденсаторной батареи содержит задающий генератор 12 тактовых импульсов, синхронизированный напр жением сети, выход которого с входом счетчика-делител  14 частоты. Выход импульсов низкой частоты счетчика-делител  14 соединен с синхронизирующим входом задающего генератора 15 синусоидального напр жени , счетные выходы тактовых импульсов счетчика-делител  14 соединены с входами ждущих мультивибраторов 16-27.

Выход задающего генератора 15 синусоидального напр жени  через-двухполупе- риодный выпр митель 28 соединен с первым входом усилител  29 мощности посто нного тока. Выход усилител  29 посто нного тока соединен с первым входом компаратора 30 амплитуды, на второй вход которого через двухполупериодный выпр митель 31 поступает сигнал с выхода измерител  12 тока. Выход компаратора 30 амплитуды соединен с основными выходами управл емых ключей 32 и 33. Выход управл емого ключа 32 соединен с входом усилител  34 мощности, а выход управл емого ключа 33 соединен с входом усилител  35 мощности. Выход усилител  34 мощности подключен к обмотке управлени  дроссел  9, а выход усилител  35 мощности подключен к обмотке управлени  дросселем 10. Выход ждущего мультивибратора 16 соединен с первыми пр мыми входами триггеров 36 и 37, выход ждущего мультивибратора 17 соединен с вторым пр мым входом триггера 36 и первым инверсным входом триггера 37, выход ждущего мультивибратора 18 соединен с первым инверсным входом триггера 36 и вторым пр мым входом триггера 37, выход ждущего мультивибратора 19 соединен с третьим пр мым входом триггера 36 и вторым инверсным входом триггера 37, выход ждущего мультивибратора 20 соединен с вторым инверсным входом триггера 36 и третьим пр мым входом триггера 37, выход ждущего мультивибратора 21 соединен с четвертым пр мым

входом триггера 32 и третьим инверсным входом триггера 37, выход ждущего мультивибратора 22 соединен с третьим инверсным входом триггера 37 и четвертым пр мым входом триггера 36, выход ждущего

мультивибратора 23 соединен с п тым пр мым входом триггера 35 и четвертым инверсным входом триггера 37, выход ждущего мультивибратора 24 соединен с четвертым инверсным входом триггера 35 и п тым пр мым входом триггера 37, выход ждущего мультивибратора 25 соединен с шестым пр мым входом триггера 36 и п тым инверсным входом триггера 37, выход ждущего мультивибратора 26 соединен с п тым инверсным входом триггера 35 и шестым пр мым входом триггера 37, выход ждущего мультивибратора 27 соединен с шестым инверсным входом триггера 36 и шестым инверсным входом триггера 37.

Пр мой выход триггера 36 соединен с

входом ждущих мультивибраторов 38 и 39, а также с управл ющим входом ключа 32. Инверсный выход триггера 36 соединен с входами ждущих мультивибраторов 40 и 41.

Пр мой выход триггера 37 соединен с входом ждущих мультивибраторов 42 и 43, а также с управл ющим входом ключа 33. Инверсный выход триггера 33 соединен с входами ждущих мультивибраторов 44 и 45.

Выходы ждущих мультивибраторов 38-45 соединены соответственно с входами усилителей 46-53 мощности. Выходы усилителей 46-53 мощности подключены соответственно к первичным обмоткам импульсных трансформаторов 54-61. Первые и вторые вторичные обмотки импульсных трансформаторов 54-61 соединены соответственно с управл ющими и главным входами ключей 62-69. Выходы управл емых

ключей 62 и 64 объединены и соединены с управл ющим входом тиристора 6 основной части регул тора. Выходы управл емых ключей 63 и 65 объединены и соединены с управл ющим входом тиристора 5 силовой

части регул тора. Выходы управл емых ключей 66 и 68 объединены и соединены с управл ющим входом тиристора 7 силовой части регул тора. Выходы управл емых ключей объединены и соединены с управл ющим входом тиристора 8 силовой части регул тора.

Устройство дл  регулировани  мощности конденсаторных батарей работает следующим образом.

Тактовые импульсы генератора 13 высокой частоты, синхронизированного напр жением сети, поступают на вход счетчика-делител  14 частоты. Низкочастотные выходные импульсы счетчика-делител  14 частоты, совпадающие по частоте с частотой сети, поступают на синхронизирующий вход генератора 15 синусоидальных колебаний, вырабатывающего высококачественное переменное синусоидальное напр жение с частотой, равной частоте сети.

Высокочастотные выходные тактовые импульсы счетчика-делител  14 частоты через ждущие мультивибраторы 16-27 поступают на входы триггеров 36 и 37. Так, первый импульс, сформированный из тактового импульса ждущим мультивибратором 16, поступают на пр мые входы триггеров 36 и 37 и одновременно в генераторе 15 синусоидальных колебаний, благодар  синхронизации , начинаетс  процесс формировани  синусоидального напр жени , синфазного с напр жением сети. Триггеры 36 и 37 переключаютс  и сигналы с их пр мых выходов поступают на входы ждущих мультивибраторов 38, 39,42 и 43, а также на управл ющие входы ключей 32 и 33. Ждущие мультивибраторы формируют импульсы длительностью, необходимой дл  включени  тиристоров, а ключи 32 и 33 подключают канал непрерывного управлени  индуктивностью дросселей 9 и 10. Выходные импульсы ждущих мультивибраторов 38, 39, 42 и 43 усиливаютс  усилител ми 46, 47, 50 и 51 мощности, нагруженными на первичные обмотки импульсных трансформаторов 54, 55, 58 и 59. Импульсы положительной пол рности с вторичных обмоток импульсных трансформаторов 55 и 58 поступают на управл ющий и главный входы ключей 63 и 66. Ключи 63 и 66 открываютс  и положительные импульсы проход т на управл ющие входы тиристоров 5 и 7. Тиристоры 5 и 7 переход т во включенное состо ние и через первые половины токовых обмоток управл емых дросселей 9 и 10 начинают протекать токи h и 1г. алгебраически суммирующиес  в нагрузке. Импульсы отрицательной пол рности с вторичных обмоток импульсных трансформаторов 54 и 59 поступают на управл ющий и главный входы ключей 62 и 67. Ключи 62 и 67 открываютс  и отрицательные импульсы проход т на управл ющие входы тиристоров 6 и 8, но вызвать их открыти  не могут. Одновременно возникающий синусоидальный сигнал генератора 15, выпр мленный двухполупе- риодным выпр мителем 28 и усиленный усилителем 29, в виде задающего синусоидального напр жени  поступает на первый

вход компаратора 30, на второй вход которого через двухполупериодный выпр митель 31 поступает сигнал с выхода

измерител  12 тока нагрузки. Сигнал напр жени , пропорциональный току нагрузки, и задающее синусоидальное напр жение сравниваютс  по модулю и сигнал, пропорциональный их разности, через включенные

0 ключи 32 и 33 поступает на входы усилителей 34 и 35 мощности. С течением времени токи h и 12 дросселей увеличиваютс , а их сумма протекает через нагрузку. В процессе увеличени  этих токов выходной сигнал уси5 лителей 34 и 35 мощности подмагничивает дроссели 9 и 10 и измен ет их индуктивность таким образом, чтобы в процессе увеличени  токов И и 12 их сумма в нагрузке на интервале О-ti измен лась по синусридаль0 ному закону. В момент времени ti второй импульс, сформированный из тактового ждущим мультивибратором 17. поступает на пр мой вход триггера 36 и инверсный вход триггера 37. Триггер 37 переключаетс 

5 и сигнал с его инверсного выхода поступает на входы ждущих мультивибраторов 44 и 45. Мультивибратор 44 формирует импульс дл  отключени  тиристора 7. а мультивибратор 45 - дл  включени  тиристора 8. Выходные

0 импульсы ждущих мультивибраторов 44 и 45 усиливаютс  усилител ми 52 и 53 мощности , нагруженными на первичные обмотки импульсных трансформаторов 60 и 61. Импульсы отрицательной пол рности с вторич5 ных обмоток импульсного трансформатора 60 поступают на управл ющий и главный входы ключа 68. Ключ 68 открываетс  и отрицательные импульсы проход т на управл ющий вход тиристора 7, что вызывает его

0 выключение. Импульсы положительной пол рности с вторичных обмоток импульсного трансформатора 61 поступают на управл ющий и главный входы ключа 69. Ключ 69 открываетс  и положительные импульсы

5 проход т на управл ющий вход тиристора

8,что вызывает его включение и подключение второй половины токовой обмотки управл емого дроссел  10. Начинаетс  процесс перемагничивзни  дроссел , со0 провождающийс  уменьшением тока 2. Одновременно снимаетс  сигнал с управл ющего входа ключа 33, последний выключаетс , подмагничивание дроссел  10 прекращаетс  и процесс управлени  сину5 соидальным током нагрузки осуществл етс  только путем подмагничивзни  дроссел 

9.В момент времени t2 третий импульс. сформированный из тактового ждущим мультивибратором 18. поступает на пр мой вход триггера 37 и инверсный вход триггера 36. Триггеры 36 и 37 переключаютс  и по

соответствующим св з м положительными импульсами с трансформаторов 64 и 66 производитс  включение тиристоров 6 и 7, а отрицательными импульсами с трансформаторов 65 и 68 производитс  выключение тиристоров 5 и 8. В результате ток И дроссел  9 начинает падать, а ток 1г дроссел  10 возрастать . При этом сигналом с пр мого выхода триггера 37 включаетс  ключ 33 и через усилитель 35 мощности происходит управление подмагничиванием дроссел  10 таким образом, чтобы на участке t2-t3 ток конденсаторной батареи измен лс  по синусоидальному закону. Далее процессы управлени  повтор ютс  до окончании цикла счета счетчика-делител  14. В отрицательный полупериод напр жени  сети начинаетс  новый цикл счета счетчика-делител  и процессы формировани  синусоидального тока конденсаторой батареи повтор ютс . Дл  изменени  амплитуды синусоидального тока регул тора измен ют коэффициент усилени  29 путем изменени  подаваемого на его второй вход управл ющего напр жени .

Таким образом, в процессе регулировани  через конденсаторную батарею протекает синусоидальный ток, качественные показатели которого не завис т от искажений напр жени  сети и определ ютс  толькозадающимгенератором синусоидального напр жени . В за вл емом регул торе за счет малого коэффициента синусоидальности (искажений) тока конденсаторной батареи могут примен тьс  низкочастотные конденсаторы с меньшим запасом по напр жению, что обеспечивает экономию материалов и снижает вес и габариты компенсирующего устройства .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  регулировани  мощности конденсаторных батарей, содержащее диодный однофазный выпр мительный мост, один вывод переменного тока которого подключен к выводам дл  подключени  к фазным зажимам сети, а другой - к выводу дл  подключени  к конденсаторной батарее , в диагональ посто нного тока диодного моста включены две параллельные ветви, кажда  из которых содержит параллельно включенные управл емые тиристоры, к катодам которых подключены крайние выводы токовых обмоток управл емых дросселей и измеритель тока конденсаторной батареи, а также блок управлени , состо щий из двух

   каналов управлени  первой и второй последовательностью токов тиристоров и одного канала дл  непрерывного изменени  формы тока в двух импульсных последовательност х , формируемых управл емыми дроссел ми , который включает задающий генератор синусоидального напр жени  сети , выход которого подключен кдвухполупе- риодному выпр мителю, соединенному с входом усилител  посто нного тока и компаратором , выход которого через первый и второй ключ соответственно подключены к усилител м мощности, вышеупом нутые импульсные каналы управлени  содержат два ждущих мультивибратора, два триггера

   и восемь блоков формировани  импульсов, образованных последовательно соединенными ждущим мультивибратором, усилителеммощности ,импульсным трансформатором и ключом, отличаю ще е с   тем, что, с целью упрощени , управл емые дроссели выполнены со средней точкой в токовой обмотке, причем эти средние точки объединены и соединены с общими анодами диодного моста, а импульсные

   каналы управлени  первой и второй последовательност ми токов тиристоров снабжены задающим генератором и счетчиком-делителем частоты, соединенными последовательно, и дес тью ждущими

   мультивибраторами, входы мультивибраторов подключены к выходу счетчика-делител  частоты, а их выходы соединены с первым и вторым триггерами, причем первый выход первого триггера подключен к первым двум

   блокам формировани  импульсов, второй выход этого триггера подключен к третьему и четвертому блокам формировани  импульсов и к первому ключу вышеупом нутого канала дл  непрерывного изменени  формы

   тока, первый выход второго триггера - к п тому и шестому блокам формировани  импульсов, второй выход этого триггера соединен с седьмым и восьмым блоками формировани  импульсов и вторым ключом

   канала дл  непрерывного изменени  формы тока, в котором усилитель посто нного тока соединен с компаратором.

   ППППППППППППП

   t

   ПППППППППППП ПППП ПППППП ПП

   ПППППППППППП ПППП ПППППППГ ПППППППППППП

   ПППППППППППП

   СРиг.1

   UA

   X

   Pui3