Регулятор реактивной мощности

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для компенсации реактивной энергии тиристорных преобразователей, содержащих фильтрокомпенсируюшее устройство. Цель изобретения - упрощение и повышение быстродействия регулятора реактивной мощности. Это достигается за счет того, что синусоидальные сигналы, пропорциональные первым гармоникам напряжения, преобразуются компараторами 12 и 16 в прямоугольные импульсы, соответствующие первым гармоникам входных сигналов по частоте и фазе, которые через инверторы 15 и 17 поступают на вход формирователя фазового рассогласования 6, где происходит выделение сигнала фазового рассогласования между током и напряжением дважды за период напряжения питающей сети. Этот сигнал управляет работой генератора 22 и разрешает ему выдачу счетных импульсов на счетчик 24 в течение времен,- действия импульса фазового рассогласования. Т. обр. кол-во импульсов, прошедших на счетчик 24, пропорционально указанному сдвигу фаз. С помощью цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 25 происходит преобразование числа, переписанного из счетчика 24 в регистр 23, из цифровой величины в аналоговую. Напряжение с выхода ЦАП поступает на вход усилителя 8, который вырабатывает напряжение L/вых. воздействующее на силовой регулирующий блок с целью уменьшения величины угла фазового рассогласования до заданного значения. 4 и.ч. ю (Л со Фиг.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК д1) 4 6 05 г 1 70

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BT0PCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3957822/24-07 (22) 16.08.85 (46) 23.06.87. Бюл. № 23 (71) Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева (72) С. И. Масляев и М. В. Кустов (53) 621.316.921 (088.8) (56) Патент Великобритании № 1062614, кл. J 3 R, 1964.

Авторское свидетельство СССР № 666608, кл. Н 02 J 3/18, 1979. (54) РЕГУЛЯТОР РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для компенсации реактивной энергии тиристорных преобразователей, содержащих фильтрокомпенсирующее устройство. Цель изобретения — упрощение и повышение быстродействия регулятора реа ктивной мощности.

Это достигается за счет того, что синусоидальные сигналы, пропорциональные первым гармоникам напряжения, преобразуются компараторами 12 и 16 в прямоугольные

„„Я0„„1319010 А 1 импульсы, соответствующие первым гармоникам входных сигналов по частоте и фазе, которые через инверторы 15 и 17 поступают на вход формирователя фазового рассогласования 6, где происходит выделение сигнала фазового рассогласования между током и напряжением дважды за период напряжения питающей сети. Этот сигнал управляет работой генератора 22 и разрешает ему выдачу счетных импульсов на счетчик 24 в течение времеш действия импульса фазового рассогласования. Т. обр. кол-во импульсов, прошедших на счетчик 24, пропорционально указанному сдвигу фаз. С помощью цифроаналогового преобразователи (ЦАП) 25 происходит преобразование числа, переписанного из счетчика 24 в регистр 23, из цифровой величины в аналоговую. Напряжение с выхода ЦАП поступает»а вход усилителя 8, который вырабатывает напряжение

U„,, воздействуюп<ее на силовой регулирующий блок с целью уменьшения величины угла фазового рассогласования до заданного значения. 4 ил.

1319010

Изобретение относится к электротехнике и может быть ис!юльзовано для компенсации реактивной энергии тирнсторных преобразователей (выпрямителей, инверторов, преобразователей частоты и др.), содержащих фильтрокомпенсирующее устройство.

Пель изобретения — — упрощение и повы-! нение быстродействия реактивной мощности.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 — принципиальная схема устройства, вариант; на фиг. 3 и 4— диаграммы работы устройства.

Устройство содержит трансформаторы тока и напряжения, соединенные с питающей сетью 2, к которым подсоединены активные фильтры 3. Выходы фильтров подключены к двум входам датчика 4 фазы непосредственно, а к третьему - — посредством переключателя 5, имеющего два положения, соответствующие индуктивному и емкостно:;!у режимам компенсации. Выход датчика фазы подключен к входу формирователя 6 фазового рассогласования, а синхронизиpyfu»I,HII выход датчика фазы — к второму входу измерителя 7 фазового рассогласоваffHH, If! PBblH ВХОД KOTOPOI ПОДКЛ!ОЧСН К ВЫходу формирователя фазового рассогласов; ния, а выход — — к первому входу усилителя 8. Второй вход усилителя 8 соединен с задатчиком 9 фазового рассогласования, и выход подклю!ен к регулирующему блоку 10. Силовая часть блока 10 подключена к сети 2, от которой питается нагрузка 11.

Датчик 4 фазы содержит первый комнаратор 12, вход которого подключен к выходу первого активного фильтра (напряжения), выход подключен к первому входу и pBoIo элемента И 13 формирователя 6 фазового р!!ссог!!ас<иания непосредственно, а к Ifepвому входу второго элемента И 14 — через инвертор 15 и второй компаратор !6, вход которого подключен к выходу второго актив-! юго фильтра (тока), выход подключен к второму входу второго логического элемента

И 14 непосредственно, а к второму входу первого элемента И 13 — через инвертор 17.

Вход синхронизатора !8 подключен к переключателю 5, который имеет два положения: в положении 19 обеспечивается индуктивный характер компенсации, в положении 20 смкостный. Выходы элементов И 13 и !4 подключены к входам элемента ИЛИ 21.

Измеритель 7 фазового рассогласования содержит генератор 22, вход запрета которого !!Одк!!!О !ен к выходу датч!!ка фазь! If к стробирующему входу регистра 23. Вход сброса счетчика 24 соединен с выходом синхронизатора, выход счетчика соединен с входом регистра, выход которого подключен к входу цифроаналогового нреобразователя (1(АП) 25. Усилитель 8 имеет два входа, IIo;II;.!!Оченные к выходу ЦАП и к источнику

:мещения соответственно. Выход усилителя предназначен для подключе IHR к силовому ре улиру!ощему блоку !О, 5

19

2О

На фиг. 3 представлены временные диаграммы работы устройства при индуктивном режиме компенсации и индуктивном характере сети. Позициями обозначены: 26 — выходной сигнал активного фильтра напряжения; 27 — выходной сигнал активного фильтра тока; 28 -- логический сигнал на выходе компаратора 12; 29 — логический сигнал на выходе компаратора 16; 30 -- сигнал на выходе инвертора 15„ 31 — сигнал на выходе инвертора 17; 32 — — сигнал фазового рассогласования на выходе элемента ИЛИ

21; 33 — пачки импульсов на счетном входе счетчика 24; 34 -- синхроимпульсы на входе сброса счетчика 24.

На фиг. 4 представлены временные диаграммы работы устройства при индуктивном режиме компенсации и емкостном характере сети. Позициями обозначены: 35 — выходной сигнал активного фильтра напряжения;

36 — выходной сигнал активного фильтра тока; 37 — сигнал на выходе компаратора 12

38 — сигнал на выходе компаратора 16;

39 — сигнал на выходе инвертора 15; 40 сигнал на выходе инвертора 17; 41 -- сигнал фазового рассогласования на выходе элемента ИЛИ 21; 42 — пачки импульсов на счетном входе счетчика 24; 43 — синхроимпульсы на входе сброса счетчика 24.

Устройство работает следующим образом (рассматривается индуктивный режим компенсации при индуктивном характере сети).

С помощью активных фильтров 3, подключенных через трансформаторы 1 тока и напряжения к питающей сети 2, выделяются синусоидальные сигналы, пропорциональные первым гармоникам напряжения 26 и тока 27. Преобразуемые компараторами 12 и 16 в прямоугольные импульсы 28 и 30, соответствующие первым гармоникам входных сигналов по частоте и фазе, через инверторы !5 и 17, сигналы 28 — 31 поступают на вход формирователя 6 фазового рассогласования, где происходит выделение сигнала 32 фазового рассогласования между током и напряжением дважды за период напряжения питающей сети. Таким образом, на выходе формирователя 6 фазового рассогласования имеем прямоугольные импульс»l 32, ширина которых пропорциональна сдвигу фаз между первой гармоникой тока и напряжения сети. Данный сигнал управляет работой генератора 22 и разрешает ему выдачу счетных импульсов на счетчик 24 в гечение времени действия импульса 32 фазового рассогласования. Таким образом, количество импульсов, прошедших на счетчик 24, пропорционально указанному сдвигу фаз. Поскольку синхронизирующими импульсами 34- счетчик каждый раз перед подачей счетных импульсов сбрасывается в нулевое состояние, то число, накопившееся в счетчике за время действия импульса 32, прспорционально cosrp. Задним фронтом импульса 32 происходит запись числа, на1319010

Форл ила изобретения

55 ходящегося в этот момент в счетчике, в регистр 23. С помощью ЦАП происходит преобразование числа, переписанного из счет- чика 24 в регистр 23, из цифровой величины в аналоговую.

Следовательно, на выходе ЦАП формируется аналоговый сигнал, пропорциональный величине угла фазового рассогласования между первой гармоникой напряжения питающей сети и первой гармоникой потребляемого из сети тока. Далее напряжение с выхода ЦАП 25 поступает на вход усилителя 8, на второй вход которого подается опорное напряжение задатчика 9 фазового рассогласования. Усилитель 8 вырабатывает напряжение U„,„, пропорциональное разности напряжений ЦАП и задатчика фазового рассогласования. Поскольку — напряжение

ЦАП превышает величину напряжения задатчика, напряжение U,, воздействует на силовой регулирующий блок 10 с целью уменьшения величины угла фазового рассогласования (повышения cosy) до заданного значения.

Если питающая сеть имеет емкостный характер (диаграммы на фиг. 4), то первая гармоника 36 тока будет опережать первую гармонику 35 напряжения на угол р. Так же, как и в предыдущем случае, формирователь фазового рассогласования формирует импульс 41, ширина которого пропорциональна величине саяр угла фазового рассогласования. В течение действия импульса 41 на счетный вход счетчика 24 разрешается прохождение импульсов 42 и к моменту окончания импульса 41 в счетчике находится число, пропорциональное величине cosy, но в момент перехода через нулевое значение первой гармоники напряжения 35 формируется импульс 43 сброса, которым счетчик сбрасывается в нулевое состояние и поэтому задним фрон;ом импульса 41 в регистр 23 записывается нулевое состояние. Напряжение на выходе ЦАП 25 равно нулю, т. е. меньше величины напряжения задатчика 9 фазового рассогласования, поэтому напряжение U„,„„óñèëèòåëÿ 8 воздействует на силовой результирующий блок 10 с целью получения индуктивного характера реактивной мощности сети с заданным cosrp. Таким образом, устройство управления регулятором реактивной мощности обеспечивает стабилизацию на уровне, определяемом задатчиком 9 фазового рассогласования.

Режим работы регулятора реактивной мощности задается переключателем 5. В положении 19 синхронизатор 18 подключается на выход активного фильтра напряжения и формирует импульсы сброса счетчика 24, синхронные с моментами перехода через 0 выходного напряжения (индуктивный режим компенсации) .

В положении 20 переключателя работа счетчика 24 синхронизируется с моментами перехода через 0 первой гармоники тока.

Поэтому осуществляется стабилизация

cosQ с отставанием первой гармоники напряжения от первой гармоники тока (емкостный режим компенсации).

Таким образом, предлагаемый регулятор реактивной мощности отличается от известного существенно упрощенной структурой, что позволяет реализовать его с использованием типовых элементов интегральной электроники. Этим обеспечивается его высокая надежность. Регулятор реактивной мощности, построенный по предлагаемой структуре, обеспечивает высокое качество регулирования за счет применения активных фильтров тока и напряжения, в результате чего исключается вероятность возникновения сбоев в работе регулятора, вызванных наличием в кривых напряжения и тока сети высокочастотных составляющих.

Кроме того, предлагаемый регулятор обладает повышенным быстродействием по сравнению с известным, поскольку применен цифровой способ измерения фазового рассогласования и преобразование величины фазового рассогласования в аналоговую величину осуществляется с помощью ЦАП.

Это позволяет отказаться от использования интегратора, применить в качестве задатчика фазового рассогласования источник напряжения смещения (в простейшем случае— потенциометр) . Устройство не требует настройки и просто в эксплуатации.

Регулятор реактивной мощности предлагается использовать в составе фильтрокомпенсирующих устройств для обеспечения необходимой стабилизации коэффициента мощности (cosy: от 0,5 до 1 с высокой точностью.

Регулятор реактивной мощности, содержащий трансформаторы тока и напряжения, подключенные к питающей сети, датчик фазы, к выходу которого подключен формирователь фазового рассогласования. задатчик фазового рассогласования, синхронизатор, переключатель, входы которого соединены соответственно с первым и вторым входами датчика фазы, и регулирующий блок, отличающийся тем. что, с целью упрощения и повышения быстродействия, он снабжен усилителем, измерителем фазового рассогласования и фильтром, соединенным с трансформаторами тока и напряжения и подключенным к входу датчика фазы, измеритель фазового рассогласования содержит генератор, последовательно соединенные счетчик, регистр и цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен с первым входом усилителя, к второму входу которого подключен задатчик фазового рассогласования, выполненный в виде потенциометра, выход формирователя фазового рассогласования подключен к входу запрета генератора!

319010 и к «трооирующему входу регистра, выход генератора подключ «к (!етвому входу сч(.тчика, вход сброса кои »рог(. с»«.!Гп3«н!

Z9

Π— т); kit

Oi7

) а)6 (;остави ге.tb О. 11аказная

Редактор Л. Воровин ехрсд И. Верес Корректор I. Ilатай

Заказ 2о! 1:12 1 ираж 863 Г!одписное !

3k!IIIIIII I I 1с1 даре всииог< комитета (:(:(Р ио дслага изобретений и открытий ! 303о, IIIcIII«)К--:35. Ра; гискаи нав., д. 4)5 !

1роивиод я в нно-:олигрифиис: кос ирсдириятII(, г. Ужг ород, ул. 1!роектная, 4

33 о

0 с синхронизатором, вход которого подключен к выходу переключателя, а выход усилителя соединен с регулирующим блоком.