SU375592A1 - УСТРОЙСТВО дл ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДНО-ФАЗОВОЙ НЕСИММЕТРИИ ТРЕХФАЗНОЙ СИСТЕМЫ НАПРЯЖЕНИЙ - Google Patents

Description

,1

Изобретение относитс  к области электротехники и может быть использовано дл  измерени  амплитудно-фазовой несимметрии трехфазной системы напр жений без нулевого провода при контроле качества электрической энергии систем электропитани , в статических преобразовател х При устранении вли ни  несимметрии питающей сети на форму выходного напр жени , при посгроении п-риборов дл  изм ер-ени  асимметрии трехфазных трехпроводных сетей.

Известные устройства аналогичного назначени , содержащие генератор модулирующих напр жений, кольцевые модул торы, входы которых подсоединены к фазным проводам трехфазной системы и к генератору модулирующих напр жений, выходной фильтр с индикатором и фазосмещающие цепи, не обеспечивают высокой точности измерений амплитуды составл ющих обратной последовательности и, кроме того, не дают возможности одновременно измер ть фазовую несимметрию по отдельным фазам системы.

Цель изобретени  - повышение точности измерений амплитуды составл ющих обратной последовательности и обеспечение одновременного измерени  фазовой несимметрии по отдельным фазам системы.

Цель достигаетс  тем, что выходы модул торов соединены последовательно между собой и с выходным, фильтром, настроенным на вторую боковую частоту спектра, а входы двух кольцевых модул торов соединены с генератором модулирующих напр жений через

фазосдвигающие цепочки.

На фиг. 1 и 2 приведены векторные диаграммы несимметричных систем напр жений; на фиг. 3 - принципиальна  блок-схема устройства .

Напр жени  трехфазной сети преобразовываютс  с помощью трех амплитудных модул торов в однофазное напр жение другой частоты. Цроцесс преобразовани  удобно рассмотреть на основе принципа многофазной модул ции . Нри этом напр жение каждой фазы питающей сети, имеющей амплитудно-фазовую несимметрию

a (),

f/, A,f/,sin(« + + -p,

(1)

. , 2 .

U, K.

-г-

25

фазгде Ua, Ub, и с-мгновенные значени 

ных напр жений; Ка, Кь, Кс - коэффициенты амплитудной

несимметрии фаз; Urn-амплитуда напр жени ; , 3 фо, фй, Фс-фазова  несимметри  напр жений; м - частота сети, модулируетс  напр жением другой частоты5 Q, также представл ющим собой трехфазную систему, в которую кроме обычных фазовых сдвигов Y Т Д дополнительные фазовые сдвиги ijja, ifb, ific f амод..г«81п(2/ + и /„од.« :6мод.т81п (Q + - + фЛ. V 3 / (2)15 / 2  f/мод.с мод.т sin f Ш-1 - h тс ) где f/мод. а, f/мод. ь, t/мод. с-мгновенные значени  фазных модулирующих напр жений;20 .т-амплитуда модулирующего напр жени . При квадратичной характеристике нелинейных элементов, примен емых в модул торах,25 напр жени  на их выходах представл ют со-бой произведени  модулирующих и модулируемых функций ( и а KJJJLf,.m Sin (Qt + ф J X30 Xsin(u) + J, ,,, tI 1 ч у f/ftZ.r,.mSin + V + X /4. ,0,35 XsinU + + (pJ (3)35 i/; - /С,.. Sin (Qif -f + ..,) X X sin (i)-f--- 4-Ф ),4 I V 3 / Разложив произведени  синусов и просуммировав левые и правые части, получаем U. + U. UJJ....X X(,cosf(co-2) + , + /C,COS(u)-Q),-,-f + /C,cosI(u,-Q) + 7,-0,)- .m{ C„COSI(«) + 2) + p„ + У-f + /C,cosr(« + Q)+ + P, + ,+ 355 ;,; +/C,cos(.),}. (4) где частота- (()-частота преобразовани ; (со+й)-втора  побочна  частота, ко-60 тора  при симметричной системе напр жени  сети (.ъ , ) И симметричной системы модулирующих напр жений (т|,,1))) оказываетс  равной нулю, при несимметричном питании65 ,4 ( К,,.; ) образуетс  остаток второй боковой частоты, дл  подавлени  которого необходимо выполнить условие « ° К + ) + « + Vj + ... Гс j oi / L j i + А cos I (со-f-У) г-f-- h б + д. Г(с« + Q) + + . + tJ О, (5) Графически ЭТО означает, ЧТО три вектора частоты (ш+й), соответствующие слагаемым (5), образуют разомкнутый треугольник. Подбира  значени  углов управлени  ifa, , с, можно свести к нулю сумму этих векторов . Определ ем необходимые дл  этого углы -фа, tb Фс- Подставив в формулу 5 фд-( и записав его в виде системы уравнений , ,, / 2л + 6 cos (-+ 9, + j+ +/С sin ( + , , 3 -с еу f--f р, f- + V 3 / V 3 + с + . j О,(6) получаем рещени  в виде 2 /.2 /с .arccos -;;°- ---cp,-|i (7) 3 - °« 7/c 7 - T. - f . (8) Д трехпроводной (без нулевого провода) несимметричной трехфазной системы из ЛЛВС (фиг. 1) можем записать лп - МДЛ 94Д ПД гпч / ДДП - () + ( ) - -f- -cos/AS О, (5r-AO«-f (.05.соз/ЛО5; ( 05r AO« + (Л5)-2ЛO.Лfi.cosZOЛ5 но ЛВО : -f cp, - ,; Z Л05.-J - ,; Z.OAB + ,. Знак при отсчете углов фь и фс выбираетс  как обычно: плюс против часовой стрелки, минус - по часовой стрелке. На фиг. 1 оба угла фь и фс отрицательны. Теперь j АГ - Ж Ж, cos ,, - ш, - - V с ос ( то тс у + ,K,os Kl Kl + KI- , COS (T + Подставл   (9) в (7) и (8), получаем - 471 о  - о са-- г Первые решени  в (10) непригодны,-так как предполагают однофазную систему модулирующих напр жений, что нарушило бы процесс преобразовани  частоты. Поэтому дл  компенсации остатка второй боковой частоты (со+Й) на выходе преобразовател  необходимо выполнить соотношени  ,; fc -2ТсНа фиг. 2 представлен произвольный случай несимметрии и компенсации остатка по условию формулы 11. Здесь сплощной линией обозначены векторы первичной трехпроводной сети /Со, Къ, Кс, пунктирной линией - векторы боковой частоты, которые имеют обратный пор док чередовани  фаз Ка, К.ь, Кс, Они не образуют замкнутых треугольников . Штрих-пунктирной линией обозначена их сумма 2. Точками показаны векторы второй боковой частоты /Са, Кбз, /Ссз после поворота их на углы компенсации , 1|). Из уравнений видно, что после поворота сумма векторов второй боковой частоты обращаетс  в нуль. Следовательно, устройство дл  измерени  несимметрии должно содержать три однофазных модул тора, два из которых имеют фазосмещающие цепочки . Устройство содержит генератор модулирующего напр жени  /, фазосдвигающие цепи 2 и дл  углов -фь и 11)0 соответственно, ручки потенциометров изменени  фазового сдвига фазосмещающих цепей 4 и 5, входы 6-8 кольцевых модул торов, подключенные к контролируемой трехфазной сети 9, кольцевые модул торы 10-12 со входами 13-75 со стороны модулирующих напр жений и выходами 16-18 и фильтр второй боковой частоты с индикатором 19. Работа устройства заключаетс  в следующем . При симметричной измер емой сети 9 ручки потенциометров 4 к 5 фазосмещающих цепей 2 и 5 установлены на нуль и согласно формуле 5 втора  бокова  частота на выходе преобразовател  отсутствует, то есть индикатор выходного фильтра J9 не дает показаний . При по влении несимметрии в сети 9 ипдикатор фильтра 19 дает отклонение. Регулиру  ручками 4 и 5 фазосмещающих цепей 2 VI 3 фазу модулирующего напр жени , поступающего на кольцевые модул торы // л 12 от генератора модулирующего напр (9) (10) жени  /, добиваютс  пулевого показани  индикатора . Прн этом смеш,ени  ручек показывают углы фазовой песимметрии векторов двух линейных напр жений относительно третьего, согласно формуле 11. Так как смещени  -фь и ij)c линейно св заны с углами несимметрии фь, фс, то очевидно, шкала прибора линейна. Измерение составл ющих обратной последовательности в устройстве производитс  следующим образом. Систему напр жений формулы 1 можно представить через симметричные составл ющие следующим образом и А и А. + и А,; , exp.f / )-f f/,exp.| 2 I М T+)J 7, л,ехр// j+f/,exp. (у + т) где и At,, А,-- симметричные составл ющие пр мой и обратной последовательности соответственно; у - фазный угол составл ющих обратной последовательности. При модул ции формулы 12 системой формулы 2 и отсутствии сдвигов импульсов управлени  (фа фь 11;с 0), провод  аналогичные преобразовани , получаем и, - . т -иAim COS (to - Q) / - . т UAlm COS(co + ) + (13) To есть составл юща  второй боковой частоты (cu+fi) имеет амплитуду, пропорциональную амплитуде обратной последовательности Таким образом, при нулевых фазовых сдви гах индикатор второй боковой частоты показывает амплитуду обратной последовательности , причем шкала и в этом случае линейна . Следует заметить, что при использовании дл  выделени  второй боковой частоты полосового фильтра, полоса пропускани  которого выбираетс  с учетом возможных колебаний частоты трехфазной системы напр жений , точность измерений от колебаний частоты не зависит. Кроме того, так как при несинусоидальной сети высшие гармоники не попадают в полосу пропускапи  фильтра второй боковой частоты, то от несинусоидальности напр жений показани  также не завис т, Таким образом, устройство позвол ет измер ть амплитудную и фазовую несимметрию трехфазной системы напр жений без нулевого провода при несинусоидальности напр жений , а также колебани х частоты, причем несимметри  измер етс  по каждой фазе в отдельности. Кроме того, шкала прибора линейна , что  вл етс  важным преимуществом при градуировке приборов и считывании. 7 Предмет изобретени  и стройство дл  измерени  амплитудно-фазогой несимметрии трехфазной системы напр жений , содержащее генератор модулирующих напр жений, три одинаковых колькевых модул тора, входы которых подсоеди11с:1Ы к фазным проводам трехфазной систел .ы и к генератору модулирующих напр жений , выходной фильтр с индикатором и фазосмещающие цепи, отличающеес  тем, что. с целью повышени  точности измерений амплитуды составл ющих обратной последовательности и обеспечени  одновременного измерени  -фазовой несимметрии по отдельным фазам системы, выходы модул торов соединены последовательно между собой и с выходным фильтром, настроенным на вторую боковую частоту спектра, а входы двух кольцевых модул торов соединены с генератором модулирующих напр жений через фазосдвигающие цепочки.