Способ разложения напряжений многофазной цепи на ортогональные составляющие симметричных последовательностей

 

СПОСОБ РАЗЛОЖЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ МНОГОФАЗНОЙ 11ЕПИ. НА ОРТОГОНАЛЬНЫЕ СОСТАВЛЯЮЩИЕ СИММЕТРИЧНЫХ ПОС-ЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ , основанный на перемножении фазовых напряжений с опорными напряжениями и суммировании полученных постоянных напряжений, отличающийся тем, что, с целью ускорения, упрощения и повышения точности определения ортогональных составляющих симметричных последовательностей, опорные напряжения представляют собой ортогональных синусоидальных лапряжен я, а суммирование постоянных напряжений для каждой, определяемой составляющей производится с соответствующими весовыми коэффициентами. . (Л vl ел 4;:

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(50 G 01 R 29/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

fl0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 2607253/18-21 (22) 20.04.78 (46) 07. 10. 84. Бюл. Р 37 (72) A. К. Шидловский, С. Г.Таранов, B. B. Áðàéêo, И,П. Гринберг, О.Л. Карасинский, Ю.Ф.Тесик и P.Á.Õóñèä (71) Институт электродинамики АН Украинской ССР (53) 621.317.322(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 415618, кл.G 01 R 29/16, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 374557, кл,С 01 В 2Я/16, 1973. (54)(57) СПОСОБ РАЗЛОЖЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ МНОГОФАЗНОЙ ПЕПИ НА ОРТОГОНАЛЬ„„su„„1117541 д

НЫЕ СОСТАВЛЯЮЩИЕ СИММЕТРИЧНЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙр основанный на перемножении фазовых напряжений с опорными напряжениями и суммировании, полученных постоянных напряжений, отличающийся тем, что, с целью ускорения, упрощения и повыщения точности определения ортогональных составляющих симметричных последовательностей, опорные напряжения представляют собой два ортогональных синусоидальных напряжения, а суммирование постоянных напряже- ний для каждой определяемой составляющей производится с соответствующими весовыми коэффициентами.

1117541

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения косинусных и синусных ортогональных составляющих симметричных последовательностей напряжений нулевой, прямой и обратной последовательностей трехфазной сети.

Известен способ измерения составляющей напряжения обратной последовательности в трехфазных сетях путем симметричного умножения числа фаз сети и выпрямления полученного многофазного напряжения, а затем измерения разности между максимальным и минимальным значениями выпрямленного пульсирующего напряжения (1).

Однако способ требует применения громоздких и сложных в изготовлении многофазных трансформаторов, подбора диодов по идентичным вольтам- 20 перным характеристикам.

Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения симметриче ных .составл яющих ми огофаэ ной системы переменных напряжений, основанный на том, что измеряют сумму постоянных напряжений, полученных в результате перемножения входных напряжений и импульсов управления, порядок чередования фаз которых одинаков с измеря- 30 емой симметричной составляющей.

При этом сдвигают систему импульсов управления по фазе до достижения максимального показания измерительного " прибора и по величине этого показания . и фазового сдвига импульсов управления определяют амплитуду симметрич! ной составляющей и ее фазу (2) .

Недостатком известного способа является низкая точность измерения 40 симметричных составляющих, обусловленная тем, что отсчет выполняется при максимальном показании измерительного прибора, при этом трудно найти точное значением максимума, а следовательно и установить точный фазовый сдвиг импульсов управления ° При измерении характера несимметрии многофазной системы напряжений меняется угол сдвига фазы между симметричными составляющими, что приводит к нарушению настройки, а следовательно, ухудшается точность измерения. Наличие постоянных составляющих напряжений, обусловленных высшими гармониками в спект- 55 рах перемножаемых сигналов, вызывает дополнительную погрешность.

Кроме того, известный способ довольно сложный: необходимо перестраивать порядок чередования импульсов управления при каждом измерении новой симметричной составляющей. В способе используется вспомогательная системам импульсов управления, где число фаэ в исследуемой, много- еее5 фазной системе напряжений, при этом надо поддерживать постоянный угол сдвига фазы между ними, равный 2Л/ что технически выполнить весьма эатруднительно, регулировка угла сдвига системы управляющих импульсов и отсчет по максимальному показанию измерительного прибора также имеет определенные трудности.

Цель изобретения — ускорение, упрощение и повышение точности определения ортогональных составляющих симметричных последовательностей.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу разложения напряжений многофазной цепи на ортогональные составляющие симметричных последовательностей, основанному на перемножении фазовых напряжений с опорными напряжениями и суммировании полученных постоянных напряжений, опорные напряжения представляют собой два ортогональных синусоидальных напряжения, а суммирование постоянных напряжений для каждой определяемой составляющей производится с соответствующими весовыми коэффициентами.

В общем виде m -фазную систему напряжения можно записать

0 =УЯ.Е U уЗ(е (уЕей.+ЕЕе у), (1) у=

1с где %=1,2,...., м — номер напряжения

rn-фазной системы; .у — номер гармоники; начальные фазы гармоник, Перемножая выражение (1) на напряжения косинусоидальной и синусоидальной формы, получаем соответственно косинусную и синусную составляющие первой гармоники напряжений 0е, г

U„= C )Ь„, (2! где i — комплексное значение первой гармоники напряжения

Ъ, C< — соответственно косинусная и синусная составляющие напряжения U„.

В общем виде симметричные составляющие многофазной системы напряжений можно записать как ее (3) к=1 где Г =0, 1, „,, м -1 — номер симметричной составляющей.

Фазовый оператор а можно представить в виде

2Л .. гл

o=COS — + j Зеее—

Тогда . ж-еЕе

i - не е гг м е .. а е- е > а =6 =СОЯ +)5еп . (<) м ет

Подставляя выражения (2) и { 4) в выражение (3), после разделения на

1117541

„, гл(к-1)е ь* =.Е ь е„, гл(к-02

Яв

+ С

К=1

tel

Ь =-ь +-Ь вЂ” Ь

1 о 3 " 3 2 3 3

Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Заказ 7212/28

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная, 4 действительную и мнимую часть получаем косинусную и синусную составляющие напряжения U

2ТГ(К-1) 0 27(1 -1) Q

) т.1 как видно из равенств (5), ортогональные составляющие в и С о

М где 0 =0,1,..., п,-1, представляют собой линейную комбинацию в> СК где )с =1,2,. ° .,г.

Для трехфазной системы напряжений имеем

С= — С+ — С + — C

1 1 1 о 31 3 2 3 З

Й Гз

Ь= — b- — Ь- — Ь+ — С- — С

3 1 6 2 6 3 6 2 6 3

C-- — С - — С- — С Ь+ — b; (ь)

V3 б

3 1 6 2 6 3 6 2 6 3

Ь =-Ь--ь--Ь - — с+ — С

1 1 Л 1 3

1 3 1 6 2 6 3 Ь 2 6 3 б и с = — с- — с- — c+ — ь- — ь

3 а 6 2 6 3 Ь 2 6 3 где b0, С вЂ” ортогональные составляющие нулевой последовательности (It =0)g

Ъ,, С+ — ортогональные составляющие прямой последовательности (Е =1);

b, С вЂ” ортогональные составляющие обратной последовательности (2=2) .

На чертеже представлена блоксхема устройства, построенного при использовании формул (6) и предназначенного для разложения напряжений трехфазной сети на ортогональные составляющие нулевой, прямой и обратной последовательностей.

Устройство состоит из блоков 1-6 перемножения, на входы которых поступают входные напряжения U<, 02,U3, а выходы которых через сглаживающие фильтры 7-12 соединены с входами сумматоров 13-18. Напряжение U noступает также через селективный фильтр 19 на вход квадратурного фазорасщепителя 20, с выхода которого снимаются косинусоидальное и синусоидальное напряжения, поступающие на другие входы блоков 1-6 перемножения, Селективный фильтр 19 настроен на частоту первой гармоники напряжения трехфазной сети. Фазорасщепитель 20 снабжен системой стабили10 зации амплитуды выходных сигналов и угла сдвига фазы между ними, равного J//2, С выхода сглажи вающих фильтров

7-12 снимаются напряжения, пропор)5 циональные, соответственно, величинам Ь„, С1, Ь2, Cã ЬЗ . С 3 которые подаются на прямые и инвентирующие входы сумматоров 13-18 в зависимости от знаков, с которыми они входят в формулы (6), причем коэффициенты передачи по каждому входу сумматоров определяются коэффициентами, стоящими при Ьч, С < Ъ2 < Сг < b3 С3 формулах (6). С выходов сумматоров

13-18 снимаются напряжения, .пропорциональные ортогональным составляющим нулевой, прямой и обратной последовательностей, соответственно

Ь„с,,Ь., +, ь, с.

Таким образом, перемножение напряжений всех фаз с двумя опорными синусоидальными! напряжениями, сдвинутыми пп фазе друг. относительно друга на Т(/2, и суммирование напряжений с весовыми коэффициентами поз35 воляет повысить точность разложения на ортогональные составляющие симметричных последовательностей, так как нет зависимости выходного напряжения от установки угла сдвига

40 фазы, устраняется погрешность, которая возникает при изменении характера несимметрии, Применение косинусоидального и. синусоидального напряжения в качестве второго сомножите45 ля позволяет исключить погрешность от высших гармОник в спектре исследуемых напряжений, Применение только двух квадратурных напряжений позволяет устранить ,процесс разложения,. так как стабилизировать только два напряжения по амплитуде и углу сдвига фазы между ними, который равен Л/2, намного проще чем п напряжений, сдвиг фаз между которыми равен 2У/2 . KooMe того, пред55 лагаемый способ позволяет получать, сразу ортогональные составляющие всех последовательностей напряжений много,фазной цепи.