SU983884A1

SU983884A1 - Device for automatic control of transverse capacitive compensation

Info

Publication number: SU983884A1
Application number: SU813328161A
Authority: SU
Inventors: Сергей Иванович Малафеев
Original assignee: Владимирский политехнический институт
Priority date: 1981-08-04
Filing date: 1981-08-04
Publication date: 1982-12-23

Description

1one

Изобретение относитс к электротехч нике и предназначено дл использовани Б промышленных сет х с целью повыше- i ; ки коэффициентов мощности в узлах питани , содежащих мощные нелинейные нагрузки.The invention relates to electrical engineering and is intended for the use of industrial networks for the purpose of increasing i; power factor values in power nodes that contain powerful non-linear loads.

Известны устройства дл управлени установками поперечной емкостной кок пенсации , содержащее датчик напр жени , датчик тока, блок суммировани и исполнительный элемент, измен ющий емкость конденсаторной установки.Devices are known for controlling transverse capacitive co-compensation installations, comprising a voltage sensor, a current sensor, a summation unit, and an actuator that changes the capacitance of a capacitor unit.

Переключение секций конденсаторной установки осуществл етс в зависимости от величины напр жени в узле нагрузки и реактивного тока питающей сети или нагрузки.. При синусоидальных токах и напр жени51х и соответствующей настройке такие устройства обеспечивают повышение коэффициента мощности до зна- . чени ,1 LI .The switching of the sections of the capacitor installation is carried out depending on the voltage in the node of the load and the reactive current of the supply network or the load. With sinusoidal currents and voltages and the corresponding setting, such devices provide an increase in power factor to the sign. Cheni, 1 LI.

Однако при нелинейных искажени х формы тока и напр жени , характерныхHowever, with nonlinear distortions of the current form and voltage, the characteristic

ДЛЯ систем электроснабжени совремев: ных промышленных предпри тий, содержащих вентильные преобразователи, дуговые сталеплавильные печи, сварочные агрегаты и др., известные устройств не позвол ют получить максимально возможного при заданных характериствк&х нагрузок коэффициента мощности, так как алгоритм управлени не учитывают высших гармонических составл ющих.For power supply systems of modern industrial enterprises containing valve converters, arc steel-smelting furnaces, welding units, etc., the known devices do not allow to obtain the maximum possible power factor for given characteristics & x loads. .

10ten

Следовательно, недостаток известшлх устройств состоит в том, что они не обеспечивают высокой точности регулирони экстремального-Значени коэффицие 15 та мощности в узле нагрузки.Consequently, a disadvantage of conventional devices is that they do not provide a high accuracy of the regulation of the extreme-power factor of that power at the load node.

Наиболее .близким по технической сущности к предлагаемому гол етс устройство дл автоматического управлени установкой поперечной емкостной комцеог20 сацией, содержащее датчик напр жени питающей сети и подключенные к его в выходу последовательно соединенные блок дифференцировани и квадратор. датчик тока нагрузки, блок перемножьни , входы которого соединены с выходами датчика тока нагрузки и блок9 дифференцировани , а выход через первь преобразователь действующих значений соединен с входом делимого блока aвne ни , вход делител которого через второй преобразователь действующих значе ний соединен с выходом квадратора, а выход подключен ко входу исполнитель ного элемента, измен ющего емкость конденсаторной батареи. Принцип действи такого устройства Заключаетс в следующем. По измеренным значени м напр жени питающей сети и тока нагрузки вычисл етс необходима дл достижени максимальнохю значени коэффициента мощности емкост конденсаторной батареи по формуле Г ДлКикЗк иУк -л , о. u)I ttti где К - номер гармоники; и - действующее значение К-той гармоники питающего напр же ни ; j - действующее значение К-той гармоники тока нагрузки; Ф - сдвига фаз между К-мн гармониками тока нагрузки и питающего напр жени ; Ш - частота питающей сети. Сигнал, пропорциональный необходимому значению емкости С, формируетс на выходе блока делени и поступает на вход исполнительного элемента, который измен ет емкость конденсаторной , пропорционально входному сигналу 2 . Алгоритм работы устройства не предусматривйет контрол режима конденса торной батареи, поэтому при изменени х параметров ее секций, нарущени х нармальной работы коммутационной аппаратуры ила отклонени х частоть сети не происходит изменени сигнала управлени ковденсаторной батареей, и, следователь но, возможны отклонени коэффициента мощности в узле нагрузки от максимал но возможного. Следовательно, недостаток известног устройства - невысока точность регулировани экстремального значени коэффшшента мощности в узле нагрузки. Цель изобретени - повыщение точно ти регулировани экстремального значени коэффициента мощности в узле нагрузки . Поставленна цель достигаетс тем, что устройство дл автоматического управлени установкой поперечной емкостной компенсации снабжено датчиком тока установки поперечной емкостной компенсации , третьим преобразователем действующего значени , вторым блоком перемножени и элементом сравнени , причем к вь1ходу датчика .тОка установки поперечной емкостной компенсации подключен третий преобразователь действующего значени , к выходу которого подключен вторюй блок перемножени , к входу которого подключен выход второго преобразовател действующего значени , выход блока перемножени - к элемевГту сравнени , включенному между первым преобразователем действующего значени и регулирующим исполнительным блоком, а ъхоа второго преобразовател действующего значени соединен с выходом блока.дифференцировани . На Чертеже приведена схема устройства , дл автоматического управлени установкой поперечной емкостной компенсации . Устройство содержит датчик 1 напр жени , питаклцей сети, датчик 2 тока нагрузки нагрузку 3, блок 4 дифференцировани , перЬый блок 5 перемножени , два прео азовател 6 и 7 действующего значени , второй блок 8 перемножени , элемент сравнени 9, регул тор Ю, третий преобразователь 11действующего значени , установка 12поперечной емкости компенсации, датчик 13 .; тока установки поперечной емкостной компенсации 13. Устройство работает следующим образом . Несннусойдальное напр жение сети и -Яик51И((с.), где 3 - начальна фаза К-той гармоники , измер етс с помощью датчика 1 напр жени и поступает на вход блока 4 дифференцировани , на выходе которого формируетс сигнал О-4т- KViU...C-OS (KUJif4 K) Q t , ,(i Далее выходной сигнал блока 4 дифференцировани поступает на преобразователь 7 действующего значени на выходе которого формируетс напр жение U..Wf Ki:-1 Измерение несинусридального тока нагрузки: 1-5 ) КЛ -1-/2рк .со5Нкб1иСки;ЬЧк)-Г Т/ Эк51иЧ С05() и производитс датчиком тока 2.л Первый блок 5 перемещени произв дит иычиспение произведени выходны сигналов датчика тока нагрузки i и производной от напр жени питающей сети О , а 1фёофазователь 6 действу шего формирует сигнал, пропс ци (жальный среднеквадратическому значению этого произведени , которое равноI.. Ug SkU DKeinM-K Л... Ток конденсаторной батареи равен .Jll0&. ig-.C - -GrKU)(Ku;t+ . - Выходной сигнал датчика 13 тока установки поперечной емкости компен ции преобразуетс с помощью третьег преобразовател 11 д йствующего зна чени , формирующего сигнал U,,Og OUC-/ K U Второй блок перемножени 8 вычи л ёт произведение Коэффициент мощности в узле нагр ки равен Р J.UuJKCO Hic 3с- - LPKCO NK)MU CciK- S1vi 4f действующее значение тока в питающе сети; ( действующее значение пр жени питающей сети. Определив из уравнени -Q услови , при которых коэффициент мопьности достигает максимального значени , получим . С- U;f Следовательно, если емкость установки поперечной емкостной компенсации уо тановлена такой, что выполн етс nocne itf. нее уравнение, то коэффшшевт мошвостн в узле нагрузки имеет максимальное значение, а ток и, следовательно, поте ри мощности в питающей сети, минимальные .. Выполнение последнего равенства обеспечиваетс с помощью регул тора 10 установки 12 поперечной емкостей компенсации, на вход котсфого подаетс 7 выхода элемента сравнени 9 разность Мк-Ccu I КХ Регул тор измен ет емкость установки таким образом, чтобы свести Эту разность к нулю. Точность регулирозаанн экстремального значени коэффициента мощности определ етс точностью регул тора , который может быть любь1м: пропорциональным , пропорционально-интег ральным цифровым и др., и не зависит от измерений -параметров конденсаторов в частоты питающей сети. Изменение параметров установки поперечной емкосч ной компенсации или частоты питающей сети вызывает по вление сигнала рассопласовани на. выходе элемента сравнени 9, который поступает на peгyл тqp, осуществл ющий изменение емкости установки йо устранени рассогласовани . Таким образом, предлагаемое техввческое решение по сравнению с известным обеспечивает П(ьш1ённую точность регулировани экстремального значени коэффициента мощности в узле нагрузки, содержащем мощные нелинейные электроприемники . При этом ток и потери мощности в питающей сети имеют шшималь ное значение, благодар чему улучаюютс энергеа-ические характеристики системы электроснабжеийа. , Формул а изобре те н и Устройство дл .автоматического управлени установкой поперечной емкостной компенсации, содержащее датчик н пр жени питающей сети и подключенный к его выходу блок дифференцировани блок перемножени , к входам которого подключены выходы блока дифференцировани и датчика тока нагрузки, а выход соединен с входом первого преобразовател действующего значени , второй преобразователь действующего значени и регулирующий исполнительный блок, отличающ.еес тем, что, с целью повышени точности регулировани экстремального значени коэффициента мощности В узле нагрузки, оно снабжено датчиком тока установки поперечной емкостной компенсации, третьим преобразователем действующего значени , вторым блоком перемножени и элементом сравнени , причем к выходу датчика тока установки поперечной емкостнойMost closely related to the technical essence of the proposed device is a device for automatic control of a transverse capacitive cense installation, containing a power supply voltage sensor and connected in series to the output of a serially connected differentiation unit and a quad. the load current sensor, the multiplier unit, the inputs of which are connected to the outputs of the load current sensor and the differentiation unit 9, and the output through the first operating value converter is connected to the input of the divisible block avn, the divider input is connected to the quadr output through the second acting value converter, and connected to the input of an executive element that changes the capacitance of a capacitor battery. The principle of operation of such a device is as follows. From the measured values of the supply voltage and load current, the required capacitance value of the capacitor battery is calculated to achieve the maximum power factor value using the formula: u) I ttti where K is the harmonic number; and - the actual value of the K-th harmonic of the power supply; j is the effective value of the K-th harmonic of the load current; F is the phase shift between the K – m harmonics of the load current and the supply voltage; W - the frequency of the mains. A signal proportional to the required value of capacitance C is generated at the output of the division unit and fed to the input of an actuator, which changes the capacitor capacitance, is proportional to the input signal 2. The operation algorithm of the device does not envisage control of the capacitor battery mode; therefore, when changing the parameters of its sections, disrupting the normal operation of switching equipment or deviations of the network frequency, the control signal of the capacitor battery does not change, and, consequently, power factor deviations in the load node are possible from the maximum but possible. Therefore, the lack of a known device is the low accuracy of controlling the extreme value of the power factor at the load node. The purpose of the invention is to increase the precise control of the extreme value of the power factor at the load node. This goal is achieved in that the device for automatic control of the installation of transverse capacitive compensation is equipped with a transducer for transverse capacitive compensation, a third effective value transducer, a second multiplication unit and a reference element, and a third effective value transducer connected to the transducer capacitive compensation output. to the output of which the second multiplication unit is connected, to the input of which the output of the second converter is connected current value, multiplying the output unit - to elemevGtu comparison, included between the first transducer current value and the control execution unit and the second transducer current hoa value connected to the output bloka.differentsirovani. The drawing shows a diagram of the device for automatic control of the installation of transverse capacitive compensation. The device contains a voltage sensor 1, a power supply network, a load current sensor 2 load 3, a differentiation unit 4, a first multiplication unit 5, two load cells 6 and 7 effective values, a second multiplication unit 8, a reference element 9, a U controller, a third converter 11 effective value, installation of 12 transverse compensation capacitance, sensor 13; setting current transverse capacitive compensation 13. The device operates as follows. The nonsignificant mains voltage and Yak51I ((p.), Where 3 is the initial phase of the K-th harmonic, is measured by voltage sensor 1 and is fed to the input of differentiation unit 4, at the output of which the O-4t-KViU signal is generated. ..C-OS (KUJif4 K) Q t,, (i Next, the output signal of the differentiation unit 4 is fed to the transducer 7 of the effective value, the output of which is the voltage U..Wf Ki: -1 Measurement of non-sinusrial load current: 1-5) КЛ -1- / 2рк .СО5Нкб1иСки; ЬЧк) -Г Т / ЭС51ИЧ С05 () and is produced by the current sensor 2. The first unit 5 of displacement produces The output of the output signals of the load current sensor i and the derivative of the supply voltage O, and the 1Feater 6 action, generates a signal, the signal (the root mean square value of this product, which is equal to I .. Ug SkU DKeinM-K L ... equal to .Jll0 &. ig-.C - -GrKU) (Ku; t +. - The output signal of the transverse capacitance setting current sensor 13 is converted by means of the third converter 11 of the highest value, generating a signal U ,, Og OUC- / KU The second multiply block 8 calculates the product K coefficient ki power to the heating unit is P J.UuJKCO Hic 3s- - LPKCO NK) MU CciK- S1vi 4f RMS current for powering a network; (The actual value of the mains voltage. Determining from the equation -Q the conditions under which the power factor reaches the maximum value, we obtain. C - U; f Therefore, if the capacity of the transverse capacitive compensation unit is set to such that it is nocne itf. , then the mosquito coefficient at the node of the load has a maximum value, and the current and, consequently, the power losses in the supply mains are minimal. The last equality is ensured by using the regulator 10 of the installation 12 of the transverse capacitors The 7 input of the element of the comparison 9 difference Mk-Ccu I KX Regulator changes the capacitance of the installation in such a way as to reduce this difference to zero. The accuracy of the controlled extremes of the power factor is determined by the accuracy of the regulator, which can be: proportional, proportional-integral digital, etc., and does not depend on the measurement of capacitor parameters in the supply frequency. A change in the parameters of the transverse capacitance compensation or the mains frequency causes the distribution signal to appear. the output of the element of comparison 9, which is fed to the regular tqp, which changes the capacitance of the installation and eliminates the error. Thus, the proposed technical solution in comparison with the known one provides P (a high accuracy of controlling the extreme value of the power factor in the load node containing powerful non-linear electrical receivers. At the same time, the current and power losses in the supply network are extremely high, thereby improving the power characteristics power supply system., Formula of the invention and device for automatic control of the installation of transverse capacitive compensation, containing a voltage sensor The multiplication unit connected to its output is a multiplication unit, the outputs of which are connected to the outputs of the differentiation unit and the load current sensor, and the output is connected to the input of the first effective value converter, the second effective value converter and the control executive unit, characterized in that in order to improve the accuracy of the regulation of the extreme value of the power factor In the load node, it is equipped with a transverse capacitive compensation setting current sensor, the third ovatelem current value, second multiplying unit and the comparing element, wherein to the outlet transverse capacitive current sensor installation

компенсации подключен третий преобразователь действующего значени , к выходу которого подключен второй блок перемножени , к входу которого подключен выход второго преобразовател действующего значени , выход блока перемножени - к элементу сравнени , включенному между первым преобразователем действующего значени и регулирующим исполнительным блоком, а вхЬд второго преобразовател действующего значени соединен с. выходом блока дифференцировани .A third effective value converter is connected to the output of which a second multiplication unit is connected, the output of the second effective value converter is connected to the input, the output of the multiplication unit is connected to a comparison element connected between the first effective value converter and the control actuating unit, and the second effective value converter connected to output of the differentiation unit.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизеSources of information taken into account in the examination

1.Авторское свидетельство СССР № 612342, кл. Н 02 J 3/18, 1975.1. USSR Author's Certificate No. 612342, cl. H 02 J 3/18, 1975.

2.Авторское свидетельство СССР по за вке № 2944751/24-07,2. USSR author's certificate for application number 2944751 / 24-07,

кл. Н 02 J 3/18, 198О.cl. H 02 J 3/18, 198O.

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION A device for automatically controlling the installation of transverse capacitance 7 983884 8 compensation, comprising a voltage sensor for the supply network and a differentiation unit connected to its output, a multiplication unit, to the inputs of which the outputs of the differentiation unit and the load current sensor are connected, and the output is connected to the input the first converter of the actual value, the second converter of the actual value and the regulating actuating unit, ¹⁰ characterized in that, in order to improve the accuracy of regulation of e of the extreme value of the power factor At the load node, it is equipped with a “transverse capacitive compensation current sensor 5 5, a third rms converter, a second multiplication unit and a comparison element, and a third rms converter is connected to the output of the transverse capacitive compensation current sensor 20 the output of which is connected to the second multiplication unit, to the input of which the output of the second converter of the actual value is connected, the output of the multiplication unit is connected to The comparison element connected between the first converter of the actual value and the regulating actuating unit, and the input of the second converter - the effective value is connected to. the output of the differentiation unit.