Симметрокомпенсирующее устройство для произвольной изменяющейся несимметричной нагрузки

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в трехфазных системах электроснабжения с изолированной нейтралью для частичного симметрирования токов. Цель изобретения - снижение установленной мощности реактивных элементов блока симметрирования. Устройство содержит трехфазный источник 1, несимметричную нагрузку 2, блок 3 симметрирования, датчики 4 активной мощности фаз, датчики 5 реактивной мощности фаз, квадратичный датчик 6 напряжения, блок 7 деления, операционные блоки 8 формирования проводимостей управляемых реактивных элементов, управляющие сумматоры 9, блок 10 формирования действительной и мнимой составляющих пульсирующей мощности трехфазной системы, блок 11 формирования модуля, блок 12 деления, логический блок 13 сравнения, трехполюсный ключевой элемент 14. При превышении модулем пульсирующей мощности допустимой величины логический блок 13 сравнения подключает с помощью трехполюсного ключевого элемента 14 выходы операционных блоков 8 к входам сумматоров 9. Осуществляется не полное симметрирование, а частичное только до заданной допустимой величины пульсирующей мощности. 1 ил.

CO)03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) q Н 02 .7 3/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АSTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2!) 4241339/24-07 (22) 05.05.87. (46) 30.07.89. Бюл. Ф 28 (71) Институт электродинамики АН УССР (72) А.К.Шидловский, В,Г.Кузнецов, А.С.Григорьев, А.Т.Лысенко и Э.А.Штейнберг (59) 621,311(088.8) (56) Милях А.Н., Шидловский А,К., Кузнецов В.Г. Схемы симметрировання однофаэных нагрузок в трехфазных электрических цепях, Киев: Наук. думка, 1973.

Авторское свидетельство СССР

)) 920959, кл. Н 02 1 3/26, 1982.

2 (54) СИЧМЕТРОКОМПЕНСИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОИЗВОЛЬНОЙ ИЗМЕНЯК31ЕЙСЯ НЕСИММЕТРИЧНОЙ НАГРУЗКИ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в трехфазных системах электроснабжения с изолированной нейтралью для частичнога симметрирования токов. Цель изобретения — снижение установленной мощности реактивных элементов блока симметрирования. Устройство содержит трехфазный источник 1, несимметричную нагрузку 2, блок 3 симметрирования, датчики 4 активной мощности фаэ, дат» чики 5 реактивной мощности фаз, квад3 1497681 ратичный датчик 6 напряжения, бл<к

7 деления, операционные блоки 8 формирования проводимостей управляемых реактивных элементов, управляющие 5 сумматоры 9, блок 10 формирования действительной и мнимой составляющих пульсирующей мощности трехфазной системы, блок 11 формирования модуля, блок 12 деления, логический блок 13 10 сравнения, трехполюсный ключевой элемент 14. При превыщении модулем пульсирующей мощности допустимой величины логический блок 13 сравнения подключает с помощью трехполюсного ключевого элемента 14 выходы оиь рационных блоков 8 к входам сумматоров 9.

Осуществляется не полное симметрирование, а частичное только до заданной допустимой величины пульсирующей мощности, 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в трехфазных системах электроснабжения

20 с изолированной нейтралью для частичного симметрирования токов и обеспечения заданного оптимал ного баланса реактивной мощности и в трехфазной системе при подключении к ней несимметричных нагрузок с изменяющимися параметрами. Целью изобретения является снижение установленной мощности реактив— ных элементов блока симметрирования

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит трехфазный симметричный источник 1, произвольную изменяющуюся несимметричную нагрузку 2, блок 3 симметрирования, датчики 4 активной мощности фаз, датчики 5 реактивной мощности фаз, квадратичный датчик 6 напряжения, блок 7 40 деления, операционные блоки 8 формирования проводимостей управляемых реактивных элементов, управляющие сумматоры 9, блок 10 формирования действительной и мнимой составляющих пуль- 45 сирующей мощности трехфазной системы, блок ll формирования модуля, второй блок 12 деления, логический блок 13 сравнения и трехполюсный ключевой элемент 14. Блок 3 симметрирования содержит три реактивных элемента, каждый из которых содержит управляющий орган, позволяющий перестраивать параметры (реактивные проводимости или мощности) этих элементов в зави5 симости от требований частичного симметрирования и компенсации реактивной мощности. Элементы блока симметрирования соединены II тр vl льник и подключены на линейные напряжения сети. Датчики 4-6 соответствующим образом подключены к трехфазной цепи, при этом датчик 5 реактивной мощности является датчиком сигналов от всех фаз трехфазной системы. Выходы датчиков 4 активной мощности фаз и выходы датчиков 5 реактивной мощности фаз подключены к входам блока 10 формирования действительной и мнимой составляющих пульсирующей мощности трехфазной системы. Выходы датчиков 5 реактивной мощности фаз и выход квадратичного датчика 6 напряжения подключены к входам блока 7 деления, выход которого подключен к первым входам трех управляющих сумматоров 9. Выходы блока 10 формирования действительной и мнимой составляющих пульсирующей мощности трехфазной системы подключены к первым двум входами трех операционных блоков 8 формирования проводимостей управляемых реактивных элементов и к входам блока 11 формирования модуля, выход которого подключен к входу блока 11 формирования модуля, выход которого подключен к входу блока 12 деления. Вход логического блока 13 сравнения подключен к выходу блока

12 деления, а выход — к замыкающим контактам трехпогюсного ключевого элемента 14, Выход блока 12 деления и выход квадратичного датчика 6 напряжения подключены соответственно к третьим и четвертым входам трех операционных блоков 8 формирования проводимостей управляемых реактивных элементов, выходы которых через трехиолюсной ключевой элемент 14 подключены к вторым входам трех управляющих сумматоров 9. Выходы сумматоров 9 подсоединены к соответствующим 1, 1497681 мой (потребляемой) устройством реактивной мощности, соответствующей задан1-К

Q = + ---(-2 ) есЗ 3 3

Яч 1-3

=-- + — -(р

C4$ где Я = Z.,„ (m=AB ВС,СА) + 13 Ы), значение генерируе1 43

Рвс+ 2 (Рде+Рсд ) + (Q44 (сд ) (3) 2 (Q 46 (с„)-2 ; — (де с4 (4) 30 ч к кэ

Фт gon и К (2+ р2 ц оо gon

N — допустимые значения коэффициента несимметрии напряжений (ГОСТ 1310967) и пульсирующей мощности в рассматриваемом узле, мощность короткого замыкания для которого равна Я, — допустимее отклонение напряжения прямой последовательнрсти от

° номинального, отн,ед, 45

1-К

b — Ь +аЬ + (1 43 о )1 деч о 48) 9U2 902

Ь =Ь +4Ь = -+- — (-2P ); ес чо о ес 9U2. 9п 2 (6) 1-К

+ — -(а+ Д м)

9V I

Как видно из формулы (4) наличие допустимого положительного отклонения напряжения прямой последовательности несколько повышает требования к снимет рированию, так как уменьшается треуправляющим ор «н;1 1 блок J 3 снмметри— рования.

Система для определения мощностей реактивных элемеHToB блока симметрирования имеет вид

Ч = — + — - ((3 - 43 М, )

I K

45) 3

К вЂ” коэффициент характеризующий превышение допустимого уровня несимметрии в трехфазной системе, и таким образом, показывающий необходимую степень симметрирования а яоо N*on

К =----(1+ 9 U) t„(1+ 8 U) N

Ьсд =Ьо+4Ъс

9s где b — проводимость симметричной части;

11Ь4Е р бb4c) э 6 Ъсд — проводимости несимметричной части блока симметрирования, ному экономически оптимальному балан.у Q

Qg Qop< 0 (2)

К, p — действительная и мнимая сосоставляющие пульсирующей мощности N трехфазной системы, определяемые через активные и реактивные мощности по выражениям

В вышеприведенных формулах положительным значениям мощностей элементов устройства соответствует индуктивный характер элемента, а отрицательным — емкостный.

При необходимости может быть учтено ограничение неотрицательности суммарной генерируемой реактивной мощности компенсирующего устройства, которое записывается в виде

Q>ÄÄ= -Q> - а„„0, () и таким образом, в случае Q о„ (О принимается = О, Очевидно, что при полном симметрировании К=О, так как Й q „=О. Если нагрузка симметричная, то

= -+ (m=AB, ВС, СА), Разделив выра l жение (1) на 3U (U — фаэное напряжение сети), получим аналогичную систе му для проводимостей устройства:

1497681 буемля <1стлтсчнля пульсирующая мощность, При этом несимметричный режим полл глется допустимым при выполнении

N eо<| неравенства N -- --, или К 1 в

1 +81!

5 этом случае контакты трехполюсного ключевого элемента разомкнуты и элементы блока симметрирования подключаются симметрично и выполняют только требования баланса реактивной мощности, т.е. Ь,„ =Ь, bbm = .

Несимметричный режим недопустим, Ngon когоaN> — — ---, что соответствует

1+ 6U

К 1. В этом случае контакты трехполюсного ключевого элемента замкнуты и к элементам блока симметрирования поступают сигналы, пропорциональные соответствующим корректирующим величинам параметров согласно системе (6), и, таким образом, производится частичное симметрирование токов в трехфазной системе, При этом во всех режимах симметрирования соблюдается 25 заданный режим по реактивной мощности, поскольку -- hb --0, !!Q =0 и очевидно О,„ =Q

М

Условие К 1, следовательно, 30 определяет необходимость снижения несимметрии до допустимого уровня путем несимметричного подключения реактивных элементов устройства к трехфазной системе.

Устройство работает следующим образом.

На выходе каждого из трех датчиков 4 и 5 формируется сигнал, пропорциональный активной и реактивнои мощ- 4(1 ностям всех фаз, а выходной сигнал квадратичного датчика 6 напряжения пропорционален квадрату действующего значения либо фазного, либо линейного напряжения. Блоком 7 деления по посту-45 пившим сигналам с датчиков 5 и 6 производится определение симметричной части реактивных элементов блока симметрирования и формируется соответствующий сигнал, пропорциональный b, который поступает на первые о входы трех управляющих сумматоров 9, По поступившим сигналам с датчиков

4 и 5 блоком 10 формируются два сигнала, пропорциональные действительной и мнимой составляющим пульсирующей мощности трехфазной системы с „и которые поступают на первые два входа трехоперационных блоков 8 формировлния пронодимо<-тей управляемых реактивных элементов и нл входы блока !1 формирования модуля, С выхода блока 11 формирования модуля сигнал, пропорционлльный пульсиру|ошей мощности трехфлзной системы N, поступает на вход блока 12 деления, в котором определяется коэффициент К.

С выхода блока 12 деления сигнал, пропорциональный коэффициенту К, поступает на вход логического блока 13 сравнения и нл третьи входы операционных блоков 8 формирования проводимостей управляемых реактивных элементов, на четвертые входы которых подается сигнал с выхода квадратичного датчика 6 напряжения.

Операционными блоками 8 формирования проводимостей управляемых реактивных элементов по поступившим сигналам производится определение приращений несимметричных частей соответствующих реактивных элементов блока симметрирования 3 согласно системе (6), а сигналы пропорциональные этим приращениям, поступают на вторые входы соответствующих управляющих сумматоров 9 только в том случае, когда замкнуты контакты трехполосного ключевого элемента 14, что может иметь место только при наличии сигнала с логического блока 13 сравнения, С выхода логического блока 13 сравне" ния сигнал на замыкание контактов трехполюсного ключевого элемента 14

Поступает в случае, если несимметричный режим недопустим, что соответствует выполнению неравенства К (1, В противном случае (К 1) несимметричный режим полагается допустимым и считается возможной симметричная компенсация реактивной мощности, при этом контакты трехполюсного ключевого элемента разомкнуты, а на управляющие сумматоры 9 поступает только сигнал с блока 7 деления, определяющий симметричное подключение реактивных элементов блока 3 симметрирования.

В управляющих сумматорах 9 нсf ходя из определенных приращений параметров соответствующих реактивных элементов блока 3 симметрирования, формируются управляющие воздействия, поступающие на управляющие органы реактивных элементов блока симметрирования.

81

Составитель И.Мирощников

Редактор Т.Лаэоренко Техред И,Дидь»к Корректор 3.Лончакова

Заказ 4452/52 Тираж 607 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыт»»нл» при ГКНТ СССР

113035, л1асква, Ж-35, Раушская наб., д. 4 5

Производственно-издат льский комбинат "Патент", г.ужгород, уц. Гагарина,101

14976

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Симметрокомпенсируюшее устройство для произвольной изменяющейся

5 несимметричной нагрузки, содержащее блок симметрирования, в состав которого входят три управляемых реактивных элемента, подключенных на линейные напряжения трехфазной систел»ы, датчики активной мощности фаз, датчик реактивной мощности трехфазной системы, квадратичный датчик напряжения, блок деления, три операционных блока формирования проводи- 1 5 мостей управляемых реактивных элементов и три управляющих сумматора, причем выход датчика реактивной мощности подключен к первому входу блока деления, второй вход которого подключен 20 к выходу квадратичного датчика напряжения, а выход блока деления и выходы операционных блоков формирования проводимостей управляемых реактивных элементов подключены соответст-25 венно к первым и вторым входам трех управляющих сумматоров, выходы которых подсоединены к соответствующим управляющим органам блока симметрирования, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения установленной мощности реактивных элементов блока симметрирования, оно дополнительно содержит блок формирования действительной и мнимой составляющих пульсирующей мощности трехфазной системы, блок формирования модуля, второй блок деления, логический блок сравнения и трехполюсный ключевой элемент, причем датчик реактивной мощности ны- 4р полнен с пофазными выводами сигналов реактивной мощности, а каждый из трех операционных блоков формирования проводимостей управляемых реактивных элементов имеет четыре входа и 45 состоит из двух сумматоров с постоянными коэффициентам»» по каждому входу, умножителя и делителя, причем . входы первого сумматора являются первым и вторым входами операционных блоков формирования проводимостей управляемых реактивных элементов, выход первого сумматора подключен к первому входу умножителя, второй вход умножителя подключен к выходу второго сумматора, вход которого является третьим входом операционных блоков формирования проводимостей управляемых реактивных элементов, выход умножителя подключен к первому входу делителя, второй вход которого является четвертым входом операционных блоков формирования проводимостей упранляе чых реактивных элементов, выходы датчиков активной мощности фаз и реактивной мощности фаз подключены к входам блока формирования действительной и мн»п»ой» составляющих пульсирующей мощности трехфазной системы, выходы последнего подключены к первым двум входам операционных блоков формирования проводимостей управляемых реактивных элементов и к входам блока формирования модуля, выход которого подключен к нходу второго блока деления, вход второго блока деления подключен к входу логического блока сравнения, выход которого подключен к замыкающим контактам трехполюсного ключевого элемента, выход второго блока деления и выход квадратичного датчика напряжения подключены соответственно к третьим и четвертым входам операционных блоков формирования проводимостей управляемых реактивных элементон, выходы которых подключены к вторым входам трех управ ляющих сумматоров, через трехполюсный ключевой элемент.