Стабилизированная трехфазная система питания

 

СТАБИЛИЗИРОВАННАЯ ТРЕХФАЗНАЯ СИСТЕМА ПИТАНИЯ, содержащая преобразователь однофазного напряжения в трехфазное, один из выходов которого непосредственно, а два других через управляеьа.1е фазовращатели подключены к трем каналам стабилизации напряжения, каждый из которых состоит из последовательно соединенного стабилизатора и трансформатора, а также узла сравнения, прерывателя и регулируемого делителя напряжения, причем выход трансформатора соединен с входами прерьшателя и регулируемого делителя напряжения, выходы которых подключены к соответствующим входам избирательного узла сравнения , выходом соединенного с управлянкцим входам стабилизатора, узел индикации симметрии и опорный элемент , выход которого подключен к сигнальным входам прерывателей всех каналов, отличающаяся тем, что, с целью повышения быстродействия , в нее введены два идентичных канала, каждый из которых включает сумматор, дополнительный прерыватель, и дополнительный избирательный узел сравнения, один вход которого через дополнительный прерыватель подключен к выходу опорного элемента другой вход - к выходу сумматора , управляющему входу дополнительного прерывателя и к управлякмдему входу дополнительного избиратель (Л ного узла сравнения, а его выход соединен с управляющим входом соответствуклцего управляемого фазовращателя, причем входы сумматора первого вве§ денного канала соединены с выходами peгyлиpye й Ix делителей .напряжения первого и второго каналов стабилизации напряжения, входы сумматора второго введенного канала соединены с выходами регулируемых делителей нап ряжения первого и третьего каналов IUD стабилизации напряжения, а входы уза ла индикации симметрии подключены к выходам регулируемых делителей напряжения первого, второго и третьего каналов стабилизации напряжения.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

C0LlHAЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК з(дц G 05,F 1/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3583273/24-07 (22) 27.04.83 (46) 07.07.84. Бюл. ¹ 25 (72) В.В.Брайко, 0.М.Мирфайзиев и С.Г.Таранов (71) Институт электродинамики AH

Украинской ССР (53) 621.316. 722. 1 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

¹ 674000, кл. G 05 F 1/44, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР № 849165, кл. G 05 Г 1/44, 1978. (54) (57) СТАБИЛИЗИРОВАННАЯ ТРЕХФАЗНАЯ СИСТЕМА ПИТАНИЯ, содержащая преобразователь однофазного .напряжения в трехфазное, один из выходов которого непосредственно, а два других через управляемые фазовращатели подключены к трем каналам стабилизации напряжения, каждый из которых состоит из последовательно соединенного стабилизатора и трансформатора, а также узла сравнения, прерывателя и регулируемого делителя напряжения, причем выход трансформатора соединен с входами прерывателя и регулируемого делителя напряжения, выходы которых подключены к соответствукиция входам избирательного узла сравнения, выходом соединенного с управляющим входом стабилизатора, узел

„.SU„„11 1796 A индикации симметрии и опорный элемент, выход которого подключен к сигнальным входам прерывателей всех каналов, отличающаяся тем, что, с целью повышения быстродействия, в нее введены два идентичных канала, каждый из которых включает сумматор, дополнительный прерыватель. и дополнительный избирательный узел сравнения, один вход которого через дополнительный прерыватель подключен к выходу опорного элемента, другой вход — к выходу сумматора, управляющему входу дополнительного прерывателя и к управляющему входу дополнительного избирательного узла сравнения, а его выход соединен с управляющим входом соответствующего управляемого фазовращателя, причем входы сумматора первого введенного канала соединены с выходами регулируемых делителей .напряжения первого и второго каналов стабилизации напряжения, входы сумматора второго введенного канала соединены с выходами регулируемых делителей напряжения первого и третьего каналов стабилизации напряжения, а входы ysла индикации симметрии подключены к выходам регулируемых делителей напряжения первого, второго и третьего каналов стабилизации напряжения.

1 1101

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для создания образцовых источников симметричного трехфазного напряжения номинальных уровней 100, 220 и 380 В необходимых как средство поверки измерителей показателей качества электроэнергии.

Известна стабилизированная система питания, содержащая регулирующий 10 орган на тиристорах, согласующий узел, узел для выделения сигнала рассогласования, узел управления и регулируемый элемент устанки 1 1 3.

Недостатком этого устройства явля- 15 ется невозможность получения нормированных значений параметров качества электроэнергии.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является 20 трехфазная система питания, содержащая преобразователь однофазного напряжения н трехфазное, один выход которого непосредственно, а два других через фазовращатели подключены к 25 трем идентичным каналам стабилизации напряжения, включающим последовательно соединенные стабилизатор амплитуды основной гармоники с избирательным узлом сравнения и прерывателем, выходной трансформатор и регулируемый делитель напряжения, выходом подключенный к одному из входов избирательного узла сравнения, а также узел индикации симметрии входами

35 подключенный к вторичным обмоткам трансформаторов и опорный элемент, выход которого подключен к сигнальным входам прерывателей каналон стабилизации напряжения, причем управляющие входы избирательноro узла сраннения и прерывателя в каждом канале соединены с выходом трансформатора.

Благодаря использованию в извест45 ном устройстве стабилизаторов амплитуд первой гармоники, а также узла индикации симметрии, удается осуществить воспроизведение нормированных значений параметров качества электроэнергии, определяемых по сим-5

50 метричным составляющим напряжений трехфазной сети (несимметрии, смещение нейтрали, отклонение напряжения) C 23.

Однако установленная вначале работы устройства фазовая симметрия н дальнейшем может быть нарушена из-за

796 2 нестабильности коэффициентов передачи узлов преобразователя числа фаз. Применяемая в устройстве ручная подстройка фазовой симметрии путем поочередной регулировки фазовращателей является длительной операцией (у опытных операторов время настройки составляет несколько минут).

Цель изобретения — повышение быстродействия операции симметриронания трехфазной системы напряжений.

Поставленная цель достигается тем, что н стабилизированную трехфазную систему питания, содержащую преобразователь однофазного напряжения в трехфазное, один из выходов которого непосредственно, а два других через управляемые фазовращатели подключены к трем каналам стабилизации напряжения, каждый из которых состоит из последовательно соединенного стабилизатора и трансформатора, а также узла сравнения, прерывателя и регулируемого делителя напряжения, причем выход трансформатора соединен с входами прерывателя и регулируемоro делителя напряжения, выходы которых подключены к соответствующим входам избирательного узла сравнения, выходом соединенного с управляющим входом стабилизатора, узел индикации симметрии и опорный элемент, выход которого подключен к сигнальным входам прерывателей всех каналов, введены два идентичных канала, каждый из которых включает сумматор, дополнительный прерыватель и дополнительный избирательный узел сравнения, один вход которого через дополнительный прерыватель подключен к выходу опорного элемента, другой вход — к выходу сумматора, управляющему входу дополнительного прерывателя и к управляющему входу дополнительного избирательного узла сравнения, а его выход соединен с управляющим входом соответствующего управляемого фазовращателя, причем входы сумматора первого введенного канала соединены с выходами регулируемых делителей напряжения первого и второго каналов стабилизации напряжения, входы сумматора второго введенного канала соединены с выходами регулируемых делителей напряжения первого и третьего каналов стабилизации напряжения, а входы узла индикации симметрии подключены к выходам регу3 1101 лируемых делителей напряжения первого, второго и третьего каналов стабилизации напряжения.

На фиг. 1 приведена блок-схема стабилизированной трехфазной системы питания; на фиг. 2 — векторная диаграмма, поясняющая работу устройства.

Устройство содержит преобразователь 1 однофазного напряжения в трех- 10 фазисе, один выход которого непосредственный, а два других через управ-. ляемые фазовращатели 2 и 3 подключены к трем каналам стабилизации напряжения, содержащим последовательно соединенные стабилизатор 4-6 амплитуд первой гармоники, трансформатор 7-9, к выходу которого подключены управляю не входы избирательного узла 10-12 сравнения и прерывателя 13-15 и регу20 лируемый делитель 16-18 напряжения, подключенный выходом к одному входу избирательного узла 10-12 сравнения, второй вход которого подключен к входу прерывателя 13-15, а выход — к управляющему входу стабилизатора 4-6, а также два дополнительных канала, содержащих сумматоры 19 и 20, выходы которых соединены с управляющими входами дополнительных прерывателей 21 и 22, дополнительных избирательных узлов 23 и 24 сравнения и с одним из входов этого же избирательного тракта сравнения 23 и 24, другой вход которого соединен с выходом дополнительного прерывателя 21 и 22, 35 а выход — r. управляющим входом соответствующего управляющего фазовращателя 2 или 3. Входы узла 25 индикации симметрии соединены с выходами

40 регулируемых делителей 16-18 напряжения первого, второго и третьего каналов стабилизации, входы сумматора 19 первого канала соединены с выходами регулируемых делителей 16 и 17 перво45 го и второго каналов стабилизации, а входы сумматора 20 второго канала соединены с выходами регулируемых делителей 16 и 18 первого и третьего каналов стабилизации. Сигнальные входы прерывателей 13-15, 21 и.22 ка50 налов стабилизации и дополнительных каналов подключены к выходу опорного элемента 26.

Устройство работает следующим 55 образом.

Выходной трехфазный сигнал преобразователя 1 однофазного напряже796 4 ния в трехфазное с одного выхода непосредственно,а с двух других через управляемые фазовращатели 2 и 3 поступает на входы стабилизаторов 4-6 амплитуды первой гармоники переменного напряжения, с помощью которых выходное напряжение трансформаторов 7-9 поддерживается с высокой точностью на требуемом уровне путем непрерывного сравнения и выравнивания амплитуд первых гармоник напряжений с выхода регулируемого делителя 16 — 18 напряжения и сигнала с выходов прерывателей 13-15, которые под действием сигналов управления с выхода трансформатора 7-9 преобразуют постоянное напряжение, снимаемое с выхода опорного элемента 26 в неизменный по амплитуде прямоугольный сигнал. Какие бы изменения выходного напряжения трехфазной системы питания не происходили (например, при задании параметра качества электроэнергии), амплитуда на выходе делителей 16-18 устанавливается в процессе регулирования на неизменном уровне, равном амплитуде первой гармоники опорного сигнала.

На векторной диаграмме (фиг. 2) показана трехфазная система напряжений U U, U снимаемая с выходов регулируемых делителей 16-18 напряжения. Уровни этих напряжений остаются постоянными, независимо от уровня воспроизводимого показателя качества электроэнергии, и равными друг другу. Сумма двух напряжений, например, U> и 0 равна некоторому .напряжению

Up=U +Ug уровень которого изменяется при изменении угла сдвига фаз между слагаемыми напряжениями U H U> Для примера на векторной диаграмме (фиг.2) показано значение уровня напряжения вектора О„ и L при различных углах

I сдвига фаз (4 Д и Ч ) между напряжениями U u U . Особый интерес

1 представляет положение вектора U относительно вектора U при котором уровень напряжения U равен напряжению U è U, показанное при разности фаз между напряжением 1) и О., равном Ч„ . В этом случае, векторы напряжений U, U u U образуют равносторонний треугольник, в котором углы между векторами U> и 6, а также Uc и О„равны по 60 эл.град. В

1101 И6 этом случае угол между векторами U< и U составляет 120 эл. град. Если теперь найти такое положение вектора напряжения U. при котором сумма с напряжений Б„й U по величине так- 5 же равна уровням найряжений Б„ — (О 1, то угол между ними равен

120 эл.град. Система трехфазных напряжений U„, U> и U при этом является симметричной. Хаким образом, система напряжений U,,U> и U>, рав г ных между собой по амплитуде, т. е.

1! Нгl l 1)3( ся симметричной, если выполняются условия 15 u„ +Iu, = U, lU, l +1НZ) — Ъ

В соответствии с этими условиями стабилизации фазовой симметрии осуществляется следующим образом (фиг.1) 20

Равные по амплитуде первой гармоники напряжения с выходов регулируемых делителей 16-18 напряжения поступают на сумматоры i9 и 20. На выходе сумматора 19 формируется напря— жение, равное сумме напряжений первой и второй фаз, а на выходе сумматора 20 — напряжение, равное сумме напряжений первой и третьей фаз. Дополнительные избирательные узлы 23 30 и 24 сравнения оценивают разность амплитуд первых гармоник между переменным напряжением на выходе сумматора 19 и 20 и неизменным по амплитуде прямоугольным сигналом на выходе дополнительного прерывателя 21 и 22.

Поскольку основные и дополнительные, прерыватели 13- 15, 21 и 22 питаются от одного опорного элемента, то уровень амплитуды первой гармоники на 4О их выходах одинаков и равен номинальному уровню амплитуды первой гармоники стабилизированных напряжений на выходах регулируемых делителей 16-18 напряжения. Поэтому напряжение на 45 выходах дополнительных избирательных узлов сравнения равно разности амплитуд первых гармоник между номинальным значением напряжения и суммарного напряжения на выходе сумматора 19 и 20, причем знак этой разности указьгвает направление, в Koòñðîì следует вращать вектор напряжения У, (цля узла 23 сравнения) или U> (для узла 24 сравнения) до получения фазовой симметрии, а величина этой разности пропорциональна ошибке симметрирования. Сигналы с выходов дополнительных избирательных узлов 23 и 24 сравнения поступают на управляющие входы соответствующих фазовращателей 2 и 3, которые изменяют на льную фазу выходных напряжений в направ1 ленин и на величину соответствующую этому сигналу, приводя систему в симметричное состояние, о чем свидетельствует нулевое показание узла 25 индикации симметрии, на который подаются равные по амплитуде и сдвинутые по фазе на 120 эл.град. нагряжения с выходов регулируемых делите лей 16-18. При этом дополнительные избирательные узлы 23 и 24 сравнения также, как основные 10-12> сННх ронизируются по управляющим входам напряжением, которое сравнивается с опорным прямоугольным сигналом, что позволяет получать опорный прямоугольный сигнал синфазный со сравниваемым напряжением.

Таким образом, использование новых элементов — сумматоров 19 и 20, дополнительных прерывателей 21 и 22 и избирательных узлов 23 и 24 сравнения позволяет автоматически устанавливать фазовую симметрию трехфазн и системы напряжений, а поскольку управляющее воздействие на управляемые фазовращатели пропорционально отклонению фазы от номинального значения, то длительность операции симметрирования определяется длительностью переходных процессов в управляемых фазовращателях, которая не превышает одного — двух периодов выходного напряжения. При выходной частоте 50 Гц устройство по крайней мере в 1500 раз быстрее устанавливает симметрию, чем это делается в известном устройстве.! 101796

110179б

Составитель С.Чернышева

Техред И.Асталош КорректорА. Дзятко

Редактор Н.Бобкова

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä, ул.Проектная, 4

Заказ 4765/31 Тираж 842 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5