Генератор трехфазного нормируемого напряжения

 

ГЕНЕРАТОР ТРЁХФАЗНОГО НОРМИРУЕМОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий опорный генератор, зсчэасщепитель, два управляемых фазовращателя, три стабилизатора первой га(Моники, последовательно сое/ ненные сумматор, избирательный усилитель и нуль-индикатор, причем вход фазорасздепителя соединен с выходом опорного генератора, его первый выход соединен с первым стабилизатором первой гармоники, а вто рой и третий выходы через свои фазовращатели соединены с вторым и треть-. им (стабилизаторами первой гармо- НИКИ, отличающийс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем получения нормированных значений динамических параметров качества электроэнергии, он снабжен тремя идентичными каналами, каждый из которых содержит трансформатор с тремя обмотками, цифро-аналогов1 й преобразователь, пороговмй элемент , программирующий блок и переключатель , причем первая обмотка трансформатора соединена с выходом стабилизатора первой гармоники соот ветствующей фазы, вторая обмотка трансформатора подключена к сигнальКЛ ным входам цифро-аналоговсн-о преобразователя и к входам порогового элес мента, выходы последнего подсоединены к входам программирующего блока, выходами соединенного с управляющими входами цифро-аналогового преобразоателя, выход которого через пере .ключртель последовательно соединен с третьей обмоткой трансформатора, причем эти третьи обмотки трансформатора каналов присоединены к входам ю ю сумматора.

„Я0„„1014122

СОЮЗ СОВЕ ГСНИХ

Н /ИЯЮ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН И-:Н ABTOPCHCNVPif СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3333618/24-07 (22) 14.08.81 (46) 23.04.83. Бюл. и 15 (72) В.В. Брайко, Ю.С. Железко,,О.М,. Мирфайзиев и С.Г. Таранов (71) Институт электродинамики

АН Украинской ССР (53) 621 316.722.9(088 ° 8) (56) 1. Адаменко А.И. и др. Преобразование одно@азного тока в многофаз. ный. Киев, "Техника", 1971, с. 87100.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 612360, кл. Н 02 М 5/14, 1976.

3. Авторское свидетельство СССР

1 748657, кл. H 02 J 3/26, 1978. (54) (57) ГЕНЕРАТОР ТРЕХФАЗНОГО НОРМИРУЕМОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий опорный генератор, фазорасщепитель, два управляемых фазовращателя, три стабилизатора первой гармоники, последо. вательно соединенные сумматор, избирательный усилитель и нуль-индикатор, причем вход фазорасщепителя соединен с выходом опорного генератора, его

:первый выход соединен с первым ста билизатором первой гармоники, а вто-. рой и третий. выходы через свои фазо

Эао НО Вг 00 Н02 26 с вращатели соединены с вторым и треть-. им стабилизаторами первой гармоники, отличающийся тем, что, с целью расаирения функциональных возможностей путем получения нормированных значений динамических параметров качества электроэнергии, он снабжен тремя идентичными каналами, каждый из которых содержит трансформатор с тремя обмотками, цифро-анало" говый преобразователь, пороговый элемент, программирующий блок и переключатель, причем первая обмотка трансформатора соединена с выходом стабилизатора первой гармоники сооР ветствующей фазы, вторая обмотка трансформатора подключена к сигнальным входам цифро-аналогового преобразователя и к входам порогового элемента, выходы последнего подсоединены к входам программирующего блока, выходами соединенного с управляющими входами цифро-аналогового преобразо- i вателя, выход которого через пере- ф .ключ тель последовательно соединен с третьей обмоткой трансформатора, при- р чем эти третьм обмотки трансфорйатора всех каналов присоединены к входам © сумматора.1014122

Изобретение относится к электро технике и может быть использовано ,для созд ния образцовых источников дийамических параметров качества электроэнергии трехфазной сети (колебание и динамическое отклонение напряжения), необходимых как средство проверки различных измерителей колебания и отклонения напряжения и исследования влияния колебаний напряжений на работу различных потребителей электри- . ческой энергии.По ГОСТ 13109-67 колебанием напряжения называется изменение напряжения со скоростью более 13 в секунду.

Изменение напряжения со скоростью ме. нее 13 в секунду будем называть дина- мическим отклонением.

Естественным источником колебаний напряжения является промышленная трех-20 фазная сеть, но получение с ее помощью нормированных значений динамических параметров качества практичес.ки не представляется возможным из-за случайного характера появления колебания напряжения, больших нелинейных искажений, колебаний частоты сети и т.п.

Эти недостатки в значительной степени могут быть исключены при приме- Зо нении преобразователя однофазного напряжения от автономного источника в трехфазное, осуществляемое с помощью различных преобразователей числа фаэ 11 и (2).

Устройство (2 3 отличается простотой реализации и обеспечением независимого и точного регулирования по амплйтуде .и фазовому углу напряжений каждой фазы.

Однако, имеющаяся нестабильность амплитуды и частоты однофазного генератора и коэффициентов передачи функциональных блоков схемы, а также на. личие нвлинейных искажений в выходных напряжениях номинальных уровней

100, 220, 380 8, обусловленных нелинейностями однофазного генератора и сумматоров, наводками и пульсациями питания, препятствуют получению симметричной стабильной трехфазной системы напряжений. А это в свою очередь не позволяет получить нормированные значения динамических параметров качества электроэнергии.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является генератор трехфазного нормируемого напряжения, содержащий опор.ный генератор, фазорасщепитель, два . управляемых фазовращателя, три стабилизатора первой гармоники, избирательный усилитель и нуль индикатор, причем вход фазорасщепителя соединен с выходом опорного генератора, его первый выход - с первым стабилизатором, а второй и третий выходы через свои фазовращатели соединены с вторым и третьим стабилизаторами

° соответственно, выходы стабилизаторов через сумматор, избирательный усилитель соединены с нуль индикатором. Устройство позволяет получать стабилизированную по первой гармонике симметричную трехфазную систему напряжений, причем. фазовая симметрия достигается путем регулирования угла сдвига фаз с помощью управляемых фазовращателей до получения минимального показания, ноль-индикатора„ а амплитудная симметрия достигается путем поддержания с высокой точностью номинального значения амплитуд первой гармоники с помощью стабилизаторов первой гармоники.

Для получения нормированного значения отклонения напряжения несимметрии или смещения нейтрали в таком устройстве достаточно изменить на необходимую величину амплитуду первой гармоники стабилизатора в одной, двух или трех фазах (31.

Однако у известных наиболее быстродействующих стабилизаторов первой гармоники постоянная времени переходного процесса достигает единиц - десятков секунд. Для того, чтобы обеспечить изменение напряжения с требуемой точностью, не превышающей десятых долей процента, длительность переходного процесса таких устройств должна быть не менее сотен секунд.

При таком низком быстродействии не" возможно не только получить нормированные значения колебания и динамическое отклонение напряжения, но и вообще воспроизвести их.

Целью, изобретения является расширение функциональных возможностей путем получения нормированных значений динамических (колебание и ди" намическое отклонение напряжения) параметров и качества электроэнергии.

Поставленная цель достигается тем, что генератор трехфазного нормируемого напряжения, содержащий опорный генератор, фазорасщепитель, два управляемых фазовращателя, три стаби3 10141 лизатора первой гармоники и последовательно соединенные сумматор, изби,рательный усилитель и нуль-индикатор,,причем вход фаэорасщепителя соединен с выходом опорного генератора, его первый выход соединен с первым стабилизатором первой гармоники, а второй и третий выходы через свои фазовращатели соединены с вторым и третьим стабилизаторами первой гармоники 1в снабжен тремя идентичными каналами, каждый иэ которых содержит трансформатор с тремя обмотками, цифро-ана. логовый преобразователь, пороговый элемент, программирующий блок и пере- .. ключатель, причем первая обмотка трансформатора соединена с выходом .стабилизатора первой гармоники соот-. ветствующей фазы, вторая обмотка трансформатора подключена к сигнальным входам цифро-аналогового преоб26 разователя и к входам порогового элемента, выходы последнего подсоединены к входам. программирующего блока, выходами соединенного с управляющими входами цифро-аналогового преоб2$ разователя, выход которого через rleреключатель последовательно соединен с третьей обмоткой трансформатора, . Aðè÷åè эти третьи обмотки тр"÷ñôîðматоров всех каналов присоединены к входам сумматора.

На чертеже приведена блок-схема генератора трехфазного нормируемого напряжения. и

Генератор содержит опорный генератор 1, фаэорасщепитель 2, управляемые фазовращатели 3 и 4, стабилизаторы первой гармоники 5-7 в трех фазах, сумматор 8, избирательный усилитель 9, нуль-индикатор 10, три канала формирования колебания напряжения 11-13 каждый из которых содержит трансформатор l4 с тремя обмотками, цифро-аналоговый преобразователь 15, пороговый элемент 16, .программирую" щее устройство 17 и переключатель 18.

Выход опорного генератора 1 соединен с фазорасщепителем 2, один из выходов которого непосредственно, а два других через управляемые фазовращатели 3 и 4 соединены с входами стабилизаторов первой гармоники 5-7.

Выходы стабилизаторов 5-7 подялючены к первым обмоткам трансформаторов 14 каналов 11"13 соответствующих фаз.

В каждом канале вторая обмотка трансформатора 10 соединена с сигнальными входами цифро"аналогового преобразова22 4 теля 15 и, параллельно, с входами порогового элемента 16. Выход порогового элемента 16 подключен к входу программирующего устройства 17, выходы которого соединены с управляющими входами цифро-аналогового преобразователя 17. Выходы цифро-аналогового преобразователя 17 через переключатель 18 соединены последовательно с третьей обмоткой трансформатора 14, при этом третьи обмотки трансформаторов 14 всех каналов 11-13 подключены к входам сумматора 8, выход которого через. избирательный усилитель 9 соединен с вдоль-индикатором 10.

С выхода опорного генератора 1 ,однофазное напряжение поступает на вход фазорасщепителя 2, на выходе которого формируется трехфазная система напряжений. Напряжение одной фазы непосредственно, а два других через управляемые фазовращатели 3 и 4 поступают на стабилизаторы первых гармоник 5-7 и поддерживаются неизменными на номинальном уровне. С выходов стабилизаторов 5-7 эти напряжения поступают íà первую обмотку Ж, трансформаторов 14 .каналов 11 -13 соответствующих фаэ. Напряжения с . третьих обмоток Ф> трансформаторов 14 всех фаз суммируются с помощьв сумматора 8. Основная гармоника резуль" тирующего сигнала с выхода сумматора 8 выделяется избирательным усилителем 9 и фиксируется нуль-индика" тором 10. Поочередной регулировкой фаэовращателей 3 и 4 добиваются нуле" вого показания нуль-индикатора 10, что позволяет компенсировать паразмтный фазовый сдвиг, вносимый стабилизаторами первой гармоники 5"7 и трансформаторами 14 и получить фазовую симметрию трехфазной системы на. пряжений на выходе устройства. Так как каналы 11-13 идентичны во всех фазах, то дальнейшую работу калибратора можно рассматривать на примере работы канала одной из фаз, например 11. Напряжение. с второй обмот-ки трансформатора 10 поступает на цифро"аналоговый преобразователь 15, который представляет управляемый делитель напряжения с постоянным вы" ходным сопротивлением. На выходе иифоо-аналогового преобразователя 15 формируется напряжение, пропорциональное цифровому коду, поступающему с выходов программирующего устройст:ва 17 на управляющие входы цифро-ана.

5 1014 логового преобразователя 15. Порог<вый элемент 16 определяет начало периода напряжения данной фазы и синхронизирует работу программирующего устройства У7. Измерение кодов на выходах программирующего устройства 17 при такой синхронизации происходит в момент перехода через ноль синусоидального фазного напряжения. что позволяет свести к минимуму иска-.!Ф женив формы синусоидального напряже" ния на выходе цифро-аналогового преобразователя 15.

3$

Напряжение на выходе третьей-обмотки трансформатора 14 равно напряжению на выходе стабилизатора. первой гармоники соответствующей фазы (в нашем случае стабилизатора 5), что достигается равенством витков первой и, з третьей обмоток трансформатора 14.

Так как вторая и третья обмотки трансформатора 14 намотаны на одном сердечнике, а"цифро-аналоговый преоб- 25 разователь 15 является резистивным делителем, то напряжение на выходе цифро-аналогового преобразователя всегда синфазно с напряжением на тре" тьей обмотке трансформатора 14. В за- зр висимости от положения переключателя 18 напряжение с выхода цифро-ана- логового преобразователя 15 может поступать на выход переключателя 18 син. ,:фаэно,либо в противофазе с напряжени" ем на выходе третьей обмотки трансформатора 14, а последовательное включение третьей обмотки трансформатора 14 и выхода переключателя позволя. ет получить алгебраическую сумму этих

40 двух напряжений.

Обозначив напряжение на выходе ста билизатора первой гармоники 5, а следовательно, и напряжение на третьей обмотке трансформатора 14 черезов „ а напряжение на выходе цифро"аналого-. вого преобразователя 15 через аб(ЦА получим на выходе канала 11 напряжение 0А, равное Я

0 = 0 +д 0() 122 6

Аналогично, на выходах каналов 12, и 13 получим (6="8 ..„ (,, С= Сном+ (С ют симметричную сйстему найряйений, т е. . О +Q +О «-0

Д11ОМ ЬНОМ C НОМ

Гледовательно, параметры колебаний и динамических отклонений (скорость, размах, средняя частота колебанйй и т.д. по ГОСТ 13109-67 всецело зави<;ят от закона изменения напряжений

aU(t)A, дЩЦ и a0(t)C Поэтому, задавая требуемый закон изменения этих напряжений с помощью программирую. щих устройств 17 в .каждой фазе, можно

;получить нормированные значения колебаний и динамических отклонений трехфазной системы напряжений. Осуществляется это посредством дискретного изменения уровня напряжений д0(4),,60(Ф.)В, и д9(Ц с определенным ша,гом дискретизации по времени, крат: ному периоду частоты соответствующих фазных напряжений. В качестве програм мирующего устройства 17 может быть ,выбран любой цифровой автомат как с

"жесткой" так и с "мягкой" программой, в том числе стандартное оперативное запоминающее устройство (ОЗУ),, сигналы синхронизации для такого устройства должны поступать на счетчик адреса ОЗУ. В качестве цифро-аналогового элемента может быть использована серийно-выпускаемая микросхема

К572ПА1А, позволяющая без дополнительной подстройки получать нормированные значения выходного напряжения с точностью 0,13. Использование новых элементов(трансформатора, цифро аналогового преобразователя, программирующего устройства и noporosoro элемента, в качестве которых могут быть использованы серийные изделия ) выгодно отличает предлагаемое устройство от известного, так как позволяет с высокой точностью воспроизводить динамические параметры качества электроэнергии в широком диапазоне их Регулирования.

1014122

Составитель Г. Иыцык

Редактор Н. Лазаренко Техреду В.Лалекооей о Корректор В. сутяга

Заказ 3037/66 Тираж Я4 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

И ЗОЗВ Москва Ж"35 Рамшская наб. д. 4/5 е ела юе 1

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,