Устройство для автоматического регулирования конденсаторной батареи

 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для автоматического управления емкостными компенсаторами в сетях переменного тока. Цель - повышение точности компенсации реактивной мощности. Это достигается за счет введения двух автогенераторных преобразователей 5, 6 и двух преобразователей амплитуды в количество импульсов 8, 9, где осуществляется преобразование амплитуды первых гармоник напряжения и тока сети в количество импульсов, а в блоке 12 вычисления фазового сдвига - аналогичное преобразование в цифровой код сдвига фаз между первыми гармониками напряжения и тока. С помощью блоков умножения 13, деления 14 и управления 15 определяется оптимальное значение емкости и формируется управление блоком тиристоров 16, которые устанавливают соответствующую емкость конденсаторных батарей. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОЕЕТСИИК

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Ci 05 F 1/70

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОП!РЬП ИЯМ

ПРИ ГИКТ СССР (21 ) 4428462/24-07 (22 ) 23.05.88 (46) 15,06.90. Вил . Н 22 (71) Омский институт инженеров железнодорожного транспорта (72) В.В.Петров и В,Г.Шахов (53) 621,316.925 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

11t.1029!71, кл . 0 05 F 1/70, 1981, Авторское свидетельство СССР ,11 1103215, кл. 0 05 F i/70, 1982. (54) УСTPO1!C t. ÂÎ ДЛЯ АВТОМАТНЧГС1ЮГО

РГГУЛИРОВАНИВ 1(ОНДЕНОАТОР НОЙ ВАТАР 1 .Н (57) Изобретение относится к электро - „; технике и предназначено для автома- Г

Ь тического управления емкостными компенсаторами в сетях переменного тока.

11ель — пов1лление точности компенса„.ЯО„„ЦЕЗИЯ А1 ции реактивной моднос".и,- Эти до ти" гается за счет введения двух авто" геиераторных преобразователей 5, 6 и двух преобразователей ампги.туды в количество импульсов 8,9, где осуществляется преобразование амплитуды пер вых гармоник;>а нрнження и тока сети в количество импульсов, а в блоке

12 вычисления «.«нового сдвиг 12 аналогичное нреобра она не в цифровой код сдвига Ааз между первыми гармониками напряжения tt тока, t, по

t t0ttLt ю блоков; мн .""Г ння 3, делеип i

1 4 и $ правления 1 5 опиеде11я ется оптималь ное значение емкости и Аормир уется управление блоком тирнсторов 16, кот орые уст ан «вин вают соответствуюпую емкость конденсаторных батарей .

2 з,п. д> sttt, 4 ил,.

1571567

Hsn6pexen»»e относится к электроТех»В ке, а именно к устройствам уп" р вял ния емкост» ыми компенсаторами и се ях переменного тока с активноиндуктивной нагру

ЗКОй

Целью изобретения является повьш»ение точности компенсации реактивной мощности, Ня Лиг.I приведена структуриаь схем устройства; на фиг. 2 ; схема прео раэователя амплитуды в количество и »ульсов, на фиг. 3 - схема блока вь»ч» сления фазового сдви га; н я фиг. 4 -. временные диаграммы преобразов теля амипитудь» в количество им" пул»{сов. устройство содержит датчики перемен oro напряжения 1 и тока 2,фильтры

3 и 4 первых гармоник, автогенераторwe формирователи 5 и 6, тактовый ген ратор 7, преобразователи 8 и 9 амп итуды в количество импульсов, счетчики 10 и 11 импульсов, блок 12 вычисления фазового сдвига блок 13 умн >жени»» 9 блок 14 деления, блок 15 управления, блок !6 тнристоров, оильтр

17 верхних частот, выпрямитель 18, !

Ж»»льтр 19 нижних частот, пороговый ! элемент 20, схему 21 совпадения,схему 22 выделения переднего фро»»та, сх му 23 выделения заднего фронта;

ВБ-{триггер 24, схему 25 совпадения, счетчик 26 импульсов, сумматор 27, сх му 28 вычитания, Принцип работы устройства основан ,на;введении автогенераторных прео6раэователей, представляющих собой операционные усигители с небольшой

{ н е{п и н е и н О и и oJT ожи т ел ь н О и О 6 р а т H О и связью. Если входное напряжение превЫвает некоторое фиксированное поро говое напряжение + йИ,, (фиг.4), усилитель находится в насыщении; 9сЦ 69!с 11 IlI9{I 9 Ои Пер еходит в р@ки»» высокочастотной генерации,при" чем частота генерации довольно стабильна; так же как и величина 6U„„> .

Если принять, что входной сигнал при переходе через ноль изменяется линейно со скоростью V справедливо слеI дующее уравнение .

2 Upop, . (1) где 1; " время генерации формирователя в

Если при этом частота генерации капичество импульсов за время

1{,t N -" .9, 6Ф., Тогда из (1) 26<{ пар Г г (2) в

Ls,() = U siWt тогда время, генерации из (1) N 261{по р

I Ы ьи,, загс"", in

U (3)

При заполнении этого интервала импульсами ста6ильной частоты Гг от внешнего генератора количество им пульсов для тока и напряжения соот", ветственно

{1 U pllp

----- ° ar csin ---- — —; (4) (д I

2 Г„, 11„

------"-- nrcsin --,-", (5)

У 1Поскольку значения 61!„д невелики, приближенно можно считать

arcsin z х, тогда иэ выражений!

4) и (5) 2У! пор fr л ь

Ы N

2 ЬП„Г а

-(1 N> (7) Запишем теперь выражения для реак45 тивной мощности нагрузки Ц „ и конденсаторной батареи Я „ (8) () н 3

q»,=- CUu, где Ь(— фазовый сдвиг между первыми гармониками тока и напряжения;

С вЂ” емкость батареи, 55 Если фазовый сдвиг h{{» 9 количество»»мпульсов частоты Г,, при этом

ГГ 4Ч (10) ({I 2лд е

1 т„е, количество импульсов автогенеS раторного формирователя обратно пропорционально производной входного сигнала. .Зто свойство формирователя позволяет искл»очи,ь из урав»»ения для оптимальной емкости компенсатора вычисление производной и другие нелинейные операции, что существенно повышает точность вычисления и повышает быстродействие. действительно» пусть на входе формирователя синусоидальное входное напряжение

"„ in (<, t!l

2< N«(J

157 1."1 (, учет пи т <1г<т, ч т0 < и стем<1 к< м<<ен-

< 1<РУ<. Г P PnK Tf(тЬ, Q(!I МЛJt

6Ч w "»jnhV тпгдл и < Апрмулы (l0) луч лг те я Ilp: nv мпментлми гремени ffpo" хпжд< lilt<1 нллряжелия и тпкл через tfoJ

Пр<т кпмлевслттии релктивнпй мпк<ппс- 10."и (12)

l!,Т,;in ЛЦ и (11),лолу"

IRinhu N Nu

Спттг<т = -------- = К --- - ----. (13)

Ц„З - к --NI

Вырлжение (13) и реАлизуется н прегутпженнпм и зо6рет енин.

vc Tp0ffe Ttfn рлбпт лет следующим о6рлзом, С выходов датчиков нллряжения и т< кл 2 вь<ттеляются верные гармоники <Ьильтрлми 3 и 4, которые с ломоиц,ю лнтогенер лтпрнь<х Апрмиронлтелей 5 и 6 вреобрлзуются к виду,показ л<н<пму на <(»<<.,4 л (для нлгляднпсти высокочастотная генерлция лпказлня услпнно). Высокочастотные импульсы выделяются А((яьтрпм 17 (Аиг, .46), нылрямляются детектором 18 (Аиг, 4н ), сглаживаются Аильтрпм 19 (фиг.4г) и преобразуются пороговым элементом

2Î (фиг. 4д) в импульсы, длительность которых 5 t определяется выра жением (3). С помощью схемы 21 совладения длительность преобразуется в количестве импульсов в соответствии с выражениями (4) и (5).

Одновременно лередним Аронтом импульса (A«t.. 4д) от гтреобрязователя

Я (второй выход) через ди<1йеренцирующую цепочку и диод схемы 22 нь<деления переднего Аронта триггер 24 устанавливается н единицу, схема 25 совладения открывается, и через нее на вход счетчика 26 лостуляют импульсы тактовой частоты. Задним Аронтом импульса от преобразователя 9 через схему 23 выделения заднего,фронта триггер 24 закрывается, После этого счетчик 26 эаАиксирует количество импульсов

«1< СЛ Е<<И Е

«1 + Nu

25 N = N с р с

С ломощью схемы 13 у,ffn>efft(ft осу- ществляется в<<««сление лрпизв едения

N N л схемы деления 14 - пкончя(!< (1 <

3р тельнпе вычисление плтимлльного значения емкости в спответствни с выра-. жением (13), Полученное значение С „ служит для угтрn<íëeftf«f <ерез схему II 5

Блоком тиристорпв, которь<й изменяет емкость.

35 .Формул я изобретения

1..Устройство тт<<я автоматического регулирования конделслторной баЕа"

49 реи, содержащее гтодк<т<зчен<<ые к сети переменного тока длт «(ки тока и няп- ряжЕНИя С ЛрИСОЕдИНЕНГГь<МИ К ИХ ВЬ<ХОдам Аильтрами первых глрмоник, блок умножения, выход которого снязан с

4 верным входом блока деления, ньгход которого через блок управления тиристорами и блок тиристоров соединен с входом регулнрон 1»lтя еь<1(пстт< конденсаторной< батлрел, о т л н ч л ю—

gp щ е е с я тем, что, с целью <товьт<ттения точности комгтенсации, пно сна6" жено верным и нторь<м янтогенераторными Аормг<ронателг<ь<и, первым и вторым преобр азствлтелями ль<",.,

Ааэового сдвига н тактовым ге<<еряторо1<, причем нь<ход Аильтр л <

q. () It, откудл п<тдстлвл яя <<место их нь!ряжения f<.t (6 1, (7 ) чим Ðí7 > (1 4 ) име ет следующий смысл:

КроМЕ жЕЛаЕМОГО ЧИСЛЯ N<<, КптпрпЕ,(10«лчки нысокпчлстотной генерлцт(и (Аиг. 46), л ее мпжнп определить только после пкпнчлния пачки. Для того, «To6tf исключить нтпро<1 член в выражении (14 ), олр ед ляющий логрещнпсть, достлтпчнп врпсуммировать нее импульсы N c M и отдельно лпдсчитлть N и !

3 нг<ч ентle с - I".<<1 < ; - " ° г лп цсчи тыва ется суммяторпм .7.

СУ«1.<У Д<0<т Л 1.0<<<<0 Сt< C Tll л Ь Л l P Л 3PЯД нлрлво гтгттту«е.шу<л велич<(<<у, Схема вы«и т л ни я и р 01(3 в 0д <<т п к О < < ч л т ел ь н О е. <3bl

1СУ У лнт1)генерлторный ff)opafffpf)ffff"I епь с первым нходом первогО преобрлэонлтеля амплитуды в количество импульсон, перньэй выход которого через первый счетчик импульсон соединеи с Ilepff»lf

5 вкодом блока вычисления 1)лзового сдвига, второй его выход связан с втбрым входом последнего, выход о)н 1ьтра первой гармдники напряжения присоединен через второй антогенераторный ft)opMHpoB8тель с перным нхОДОм втэорого преобразователя амплитуды в количество импульсов, пер ньэй вход которого через второй счетчик импуль- 1 сов подключен к третьему входу блока в исленйя фазового сдвига-. второй е о Выход соединен с четвертым входом п следнегоу Выход первого счет«иKF

И1)1ПУЛЪСОВ СОЕДИНЕН С ПЕРВЫМ ВХОДОМ бароха умножения, а выход второго с оветчика — с вторым входом блока r;ел ния, выход блока вычислепия фазового сдвига подэцпачен к второму входу блока умно)кения, причем выход 25 тактового генератора присоединен к в1горыи входам первого и второго пре( образователей амплитуды в количест= !

so импульсов и к пятому нходу блока

1 вычисления фазового сдвига. 30

2. устройство по п,1, о т л и а ю щ е е с я тем, что преобразователь амплитуды в количество импульсов состоит из последовательно спедннеп1111х <1))эпьтр11 )эерхних «лстот выпрямителя, 1 )ипьтрл нижних «лстот и III)pof ()I)AT o э)1 ементл q нь!хОд которо

Г>2 IIOJJKJI f )«I f1ff К ПЕР)21)1-1У ВХОДУ СХЕМЫ сонплцеээия, причем ВХОД 1))ипэ,трл верхних «лс тот и второй вход схемы

ООнплдения янл як)тся соответственно первым и нторым нходлми преобрлзонлтеля, ныхОд схемы совпадения и выход порогоного элементл - соотнетстненно первым и вторым,выходами преобразователя «

3. Устройство по fl I о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок вычисления базового сдвига сопер)кит схему выделения переднего Аранта. подключенную к Л-входу триггера, схему выделения заднего 1 )рО11та, с)Jfo с R-входом триггера„выход последнего соединен с перпым входом схемы совпадения, выход которой через счет«и к 11и)1ул6 ООн щ)ис«) еди вен к 1)ерному входу схемы ны«итлння, второй вход которой подключен к выходу схем) сложения, причем вход схемы выделения переднего Аро)этл, первый вход схемы слОReHHH f нхОд сх эмы выдел е11ия задне

1О Аронтл, второй вход схемы сло)ээе- . ния н второй вход схемы совпадения являются coovf)esca ffeffffo первым)нто1)ьм, третьим, «етнертым и пятым входами блока нычисле)пэя Аазоного сдви" гл, а выход схемы вычитания — выхо1 .,о» ньпээеупОмянутого блока.

1571567

Сос та вит ель В, Кл ещенко Редактор Т, Лазаренко Техред Л. Сердюкова Корректор И. Самборская

Закаэ 2477

Подпис«ое Тираж 653

ВПИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям лри ГКПТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðîä, ул. Гагарина,101