Устройство для регулирования мощности конденсаторных батарей

 

Изобретение относится к средствам регулирования коэффициента мощности энергосистем, в частности к устройствам плавного регулирования реактивной мощности с помощью конденсаторных батарей, подключенных к сети. Цель изобретения - упрощение устройства. Для этого управляемые дроссели выполнены со средней точкой в токовой обмотке, а блок управления снабжен задающим генератором, счетчиком - делителем частоты и десятью ждущими мультивибраторами. С целью получения синусоидальной формы тока конденсаторной батареи при переключении ключевых полупроводниковых приборов поочередно непрерывно управляют формой тока одного из импульсов за счет изменения индуктивности управляемых дросселей, формирующих импульсы нарастающих и спадающих токов. Ток конденсаторной батареи в устройстве строго синусоидален, т.к. любые отклонения его от синусоидальной формы задающего сигнала компенсируются следящей системой управления. За счет более низкой частоты дискретизации и исключения специальных фильтров в предлагаемом устройстве обеспечивается по сравнению с другими устройствами более высокий КПД, меньшая масса и габариты. 3 ил.

СО)ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sI >s Н 02 J 3/18

ГОСУДАРСТВЕHHblil КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4464114/07 (22) 21.07,88 (46) 07.08.91. Бюл. 29 (71) Омский технологический институт бытового обслуживания (72) И.В.Сурант (53) 621,316(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1256120, Н 02 J 3/18, 1983, Авторское свидетельство СССР

N 4265721/07. кл. Н 02 JЗ/18,,1906. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

МОЩНОСТИ КОНДЕНСАТОРНЫХ БАТАРЕЙ (57) Изобретение относится к средствам регулирования коэффициента мощности энергосистем, в частности к устройствам плавного регулирования реактивной мощности с помощью конденсаторных батарей, подключенных к сети. Цель иэобретения— упрощение устройства.Для этого управляеИзобретение относится к средствам регулирования коэффициента мощности энергосистем, в частности к устройствам плавного регулирования реактивной мощности с помощью конденсаторных батарей, подключенных к сети.

Цель изобретения — упрощение устройства, На фиг.1 показаны временные диаграммы устройства; на фиг.2 — принципиальная схема силовой части; на фиг.3 — блок-схема системы управления.

Устройство для регулирования мощности конденсаторных батарей в силовой час„„Я „„1669045 А1 мые дроссели выполнены со средней точкой в токовой обмотке, а блок управления снабжен задающим генератором, счетчиком-делителем частоты и десятью ждущими мультивибраторами. С целью получения синусоидэльной формы тока конденсаторной батареи при переключении ключевых полупроводниковых приборов поочередно Hp. прерывно управляют формой тока одного из импульсов за счет изменения индуктивности управляемых дросселей, формирующих импульсы нарастающих и спадающих токов.

Ток конденсаторной батареи в устройство строго синусоидален, т.к. любые отклонения его от синусоидальной формы задающего сигнала компенсируются следящей системой управления. 3а счет более низкой частоты дискретизации и исключения специальных фильтров в предлагаемом устройстве обеспечиваются по сравнени|о с другими устройствами более высокий

КПД, меньшая масса и габариты. 3 ил. ти содержит четыре диода 1-4 и четыре управляемых ключевых элемента, например запираемых тиристора 5-8, два управляемых дросселя 9 и 10 со средней точкой в токовой обмотке, конденсаторную батарею

11 и измеритель 12 тока. Диоды 1-4 образуют однофазный выпрямительный мост, через который последовательно с измерителем 12 така подкл:очэется к сети конденсаторная батарея 11. К диагонали постоянного тока диадного моста подключены две параллельные ветви. Первая параллельная ветвь образована двумя параллельными ветвями, первая из которых состоит из по1669045 следовательно включенных тиристора 5 и первой полуобмотки дросселя 9, а вторая— из последовательно включенного тиристора

6 и второй полуобмотки дросселя 9. Вторая параллельная ветвь образована также двумя параллельными ветвями, первая из которых состоит из последовательно включенных тиристора 7 и первой полуобмотки дросселя 10, а вторая — из последовательно включенного тиристора 8 и второй полуобмотки дросселя 10, Управляющие входы дросселей 9 и 10 и запираемых тиристоров 5-8 подключены к выходам системы управления, а выход измерителя тока конденсаторной батареи подключен к входу системы управления.

Система управления устройства для регулирования мощности конденсаторной батареи содержит задающий генератор 12 тактовых импульсов, синхронизированный напряжением сети, выход которого с входом счетчика-делителя 14 частоты. Выход импульсов низкой частоты счетчика-делителя 14 соединен с синхронизирующим входом задающего генератора 15 синусоидального напряжения, счетные выходы тактовых импульсов счетчика-делителя 14 соединены с входами ждущих мультивибраторов 16-27.

Выход задающего генератора 15 синусоидального напряжения черездвухполупериодный выпрямитель 28 соединен с

llepBblM входом усилителя 29 мощности постоянного тока. Выход усилителя 29 постоянного тока соединен с первым входом компаратора 30 амплитуды, на второй вход которого через двухполупериодный выпрямитель 31 поступает сигнал с выхода измерителя 12 тока. Выход компаратора 30 амплитуды соединен с основными выходами управляемых ключей 32 и 33. Выход управляемого ключа 32 соединен с входом усилителя 34 мощности, а выход управляемого ключа 33 соединен с входом усилителя

35 мощности. Выход усилителя 34 мощности подключен к обмотке управления дросселя 9, а выход усилителя 35 мощности подключен к обмотке управления дросселем 10. Выход ждущего мультивибратора 16 соединен с первыми прямыми входами триггеров 36 и 37, выход ждущего мультивибратора 17 соединен с вторым прямым входом триггера 36 и первым инверсным входом триггера 37, выход ждущего мультивибратора 18 соединен с первым инверсным входом триггера 36 и вторым прямым входом триггера 37, выход ждущего мультивибратора 19 соединен с третьим прямым входом триггера 36 и вторым инверсным входом триггера 37, выход ждущего мульти5

55 вибратора 20 соединен с вторым инверсным входом триггера 36 и третьим прямым входом триггера 37, выход ждущего мультивибратора 21 соединен с четвертым прямым входом триггера 32 и третьим инверсным входом триггера 37, выход ждущего мультивибратора 22 соединен с третьим инверсным входом триггера 37 и четвертым прямым входом триггера 36, выход ждущего мультивибратора 23 соединен с пятым прямым входом триггера 35 и четвертым инверсным входом триггера 37, выход ждущего мультивибратора 24 соединен с четвертым инверсным входом триггера 35 и пятым прямым входом триггера 37, выход ждущего мультивибратора 25 соединен с шестым прямым входом триггера 36 и пятым инверсным входом триггера 37, выход ждущего мультивибратора 26 соединен с пятым инверсным входом триггера 35 и шестым прямым входом триггера 37, выход ждущего мультивибратора 27 соединен с шестым инверсным входом триггера 36 и шестым инверсным входом триггера 37, Прямой выход триггера 36 соединен с входом ждущих мультивибраторов 38 и 39, а также с управляющим входом ключа 32.

Инверсный выход триггера 36 соединен с входами ждущих мультивибраторов 40 и 41.

Прямой выход триггера 37 соединен с входои ждущих мультивибраторов 42 и 43, а также с управляющим входом ключа 33. Инверсный выход триггера ЗЗ соединен с входами ждущих мультивибраторов 44 и 45.

Выходы ждущих мультивибраторов 38 — 45 соединены соответственно с входами усилителей 46 — 53 мощности. Выходы усилителей 46-53 мощности подключены соответственно к первичным обмоткам импульсных трансформаторов 54-61. Первые и вторые вторичные обмотки импульсных трансформаторов 54-61 соединены соответственно с управляющими и главным входами ключей 62-69, Выходы управляемых ключей 62 и 64 объединены и соединены с управляющим входом тиристора 6 основной части регулятора. Выходы управляемых ключей 63 и 65 объединены и соединены с управляющим входом тиристора 5 силовой части регулятора. Выходы управляемых ключей 66 и 68 объединены и соединены с управляющим входом тиристора 7 силовой части регулятора. Выходы управляемых ключей объединены и соединены с управляющим входом тиристора 8 силовой части регулятора.

Устройство для регулирования мощности конденсаторных батарей работает следующим образом. .669045

15

45

55

Тактовые импульсы генератора 13 высокой частоты, синхронизированного напряжением сети, поступают на вход счетчика-делителя 14 частоты. Низкочастотные выходные импульсы счетчика-делителя

14 частоты, совпадающие по частоте с частотой сети, поступают на синхронизирующий вход генератора 15 синусоидальных колебаний, вырабатывающего высококачественное переменное синусоидальное напряжение с частотой, равной частоте сети.

Высокочастотные выходные тактовые импульсы счетчика-делителя 14 частоты через ждущие мультивибраторы 16-27 поступают на входы триггеров 36 и 37. Так, первый импульс, сформированный из тактового импульса ждущим мультивибратором

16, поступают на прямые входы триггеров

36 и 37 и одновременно в генераторе 15 синусоидальных колебаний, благодаря синхронизации, начинается процесс формирования синусоидального напряжения, синфазного с напряжением сети. Триггеры

36 и 37 переключаются и сигналы с их прямых выходов поступают на входы ждущих мультивибраторов 38, 39.42 и 43. а также на управляющие входы ключей 32 и 33. Ждущие мультивибраторы формируют импульсы длительностью, необходимой для включения тиристоров, а ключи 32 и 33 подключают канал непрерывного управления индуктивностью дросселей 9 и 10. Выходные импульсы ждущих мультивибраторов

38, 39, 42 и 43 усиливаются усилителями 46, 47, 50 и 51 мощности, нагруженными на первичные обмотки импульсных трансформаторов 54, 55, 58 и 59. Импульсы положительной полярности с вторичных обмоток импульсных трансформаторов 55 и 58 поступают на управляющий и главный входы ключей 63 и 66. Ключи 63 и 66 открываются и положительные импульсы проходят на управляющие входы тиристоров 5 и 7. Тиристоры 5 и 7 переходят во включенное состояние и через первые половины токовых обмоток управляемых дросселей 9 и 10 начинают протекать токи i> и ip, алгебраически суммирующиеся в нагрузке. Импульсы отрицательной полярности с вторичных обмоток импульсных трансформаторов 54 и 59 поступают на управляющий и главный входы ключей 62 и 67. Ключи 62 и 67 открываются и отрицательные импульсы проходят на управляющие входы тиристоров 6 и 8, но вызвать их открытия не могут. Одновременно возникающий синусоидальный сигнал генератора 15. выпрямленный двухполупериодным выпрямителем 28 и усиленный усилителем 29, в виде задающего синусоидального напряжения поступает на первый вход компаратора 30, на второй вход которого через двухполупериодный выпрямитель 3 1 поступает сигнал с выхода измерителя 12 тока нагрузки. Сигнал напряжения, пропорциональный току нагрузки, и задающее синусоидальное напряжение сравниваются по модулю и сигнал, пропорциональный их разности, через включенные ключи 32 и 33 поступает на входы усилителей 34 и 35 мощности. С течением времени токи ii и 1г дросселей увеличиваются, а их сумма протекает через нагрузку. В процессе увеличения этих токов выходной сигнал усилителей 34 и 35 мощности подмагничивает дроссели 9 и 10 и изменяет их индуктивность таким образом, чтобы в процессе увеличения токов i> и lz их сумма в нагрузке на интервале 0-t> изменялась по синусоидальному закону. В момент времени t> второй импульс, сформированный иэ тактового ждущим мультивибратором 17, поступает на прямой вход триггера 36 и инверсный вход триггера 37. Триггер 37 переключается и сигнал с его инверсного выхода поступает на входы ждущих мультивибраторов 44 и 45.

Мультивибратор 44 формирует импульс для отключения тиристора 7, а мультивибратор

45 — для включения,тиристора 8. Выходные импульсы ждущих мультивибраторов 44 и 45 усиливаются усилителями 52 и 53 мощности, нагруженными на первичные обмотки импульсных трансформаторов 60 и 61. Импульсы отрицательной полярности с вторичных обмоток импульсного трансформатора

60 поступают на управляющий и главный входы ключа 68. Ключ 68 открывается и отрицательные импульсы проходят на управляющий вход тиристора 7, что вызывает его выключение. Импульсы положительной полярности с вторичных обмоток импульсного трансформатора 61 поступаютна управляющий и главный входы ключа 69. Ключ 69 открывается и положительные импульсы проходят на управляющий вход тиристора

8, что вызывает его включение и подключение второй половины токовой обмотки управляемого дросселя 10. Начинается процесс перемагничивания дросселя, сопровождающийся уменьшением тока iz. Одновременно снимается сигнал с управляющего входа ключа 33, последний выключается, подмагничивание дросселя 10 прекращается и процесс управления синусоидальным током нагрузки осуществляется только путем подмагничивания дросселя

9. В момент времени tz третий импульс, сформированныи из так ового ждущим мультивибратором 18. поступает на прямой вход триггера 37 и инверсный вход триггера

36. Триггеры 36 и 37 переключаются и по

1669045 соответствующим связям положительными импульсами с трансформаторов 64 и 66 производится включение тиристоров 6 и 7, а отрицательными импульсами с трансформаторов 65 и 68 производится выключение тиристоров 5 и 8. В результате ток i> дросселя

9 начинает падать, а ток Iz дросселя 10 возрастать. При этом сигналом с прямого выхода триггера 37 включается ключ 33 и через усилитель 35 мощности происходит управление подмагничиванием дросселя 10 таким образом, чтобы на участке tz-u ток конденсаторной батареи изменялся по синусоидальному закону. Далее процессы управления повторяются до окончании цикла счета счетчика-делителя 14, В отрицательный полупериод напряжения сети начинается новый цикл счета счетчика-делителя и процессы формирования синусоидального тока конденсаторой батареи повторяются.

Для изменения амплитуды синусоидального тока регулятора изменяют коэффициент усиления 29 путем изменения подаваемого на его второй вход управляющего напряжения, Таким образом, в процессе регулирования через конденсаторную батарею протекает синусоидальный ток, качественные показатели которого не зависят от искажений напряжения сети и определяются только задающим генератором синусоидального напряжения. В заявляемом регуляторе за счет малого коэффициента синусоидальности (искажений) тока конденсаторной батареи могут применяться низкочастотные конденсаторы с меньшим запасом по напряжению, что обеспечивает зкономию материалов и снижает вес и габариты компенсирующего устройства.

Формула изобретения

Устройство для регулирования мощности конденсаторных батарей, содержащее диодный однофазный выпрямительный мост, один вывод переменного тока которого подключен к выводам для подключения к фазным зажимам сети, а другой — к выводу для подключения к конденсаторной батарее, в диагональ постоянного тока диодного моста включены две параллельные ветви, каждая из которых содержит параллельно включенные управляемые тиристоры, к ка5

50 тодам которых подключены крайние выводы токовых обмоток управляемых дросселей и измеритель тока конденсаторной батареи, а также блок управления, состоящий из двух каналов управления первой и второй последовательностью токов тиристоров и одного канала для непрерывного изменения формы тока в двух импульсных последовательностях, формируемых управляемыми дросселями, который включает задающий генератор синусоидального напряжения сети, выход которого подключен к двухполупериодному выпрямителю. соединенному с входом усилителя постоянного тока и компаратором, выход которого через первый и второй ключ соответственно подключены к усилителям мощности, вышеупомянутые импульсные каналы управления содержат два ждущих мультивибратора, два триггера и восемь блоков формирования импульсов, образованных последовательно соединенными ждущим мультивибратором, усилителем мощности, импульсным трансформатором и ключом, о т л и ч а ю ще е с я тем, что, с целью упрощения, управляемые дроссели выполнены со средней точкой в токовой обмотке, причем эти средние точки объединены и соединены с общими анодами диодного моста. а импульсные каналы управления первой и второй последовательностями токов тиристоров снабжены задающим генератором и счетчиком-делителем частоты, соединенными последовательно, и десятью ждущими мультивибраторами. входы мультивибраторов подключены к выходу счетчика-делителя частоты, а их выходы соединены с первым и вторым триггерами, причем первый выход первого триггера подключен к первым двум блокам формирования импульсов, второй выход этого триггера подключен к третьему и четвертому блокам формирования импульсов и к первому ключу вышеупомянутого канала для непрерывного изменения формы тока, первый выход второго триггера — к пятому и шестому блокам формирования импульсов, второй выход этого триггера соединен с седьмым и вос»мым блоками формирования импульсов и вторым ключом канала для непрерывного изменения формы тока, в котором усилитель постоянного тока соединен с компаратором, 1669045

1669045

608 2

Составитель G, Наказная

Техред ММоргентал Корректор M.Ïîæî

Редактор Л,Гратилло

Заказ 2658 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101