Регулятор конденсаторной батареи
Изобретение относится к электротехнике и предназначено для повышения коэффициента мощности электроустановок при искажениях формы тока электрической сети с помощью конденсаторных батарей. Цель изобретения - повышение точности регулирования при искажениях формы тока электрической сети. Это достигается тем, что регулирование осуществляется в зависимости от сигнала, пропорционального интегралу от квадратурной составляющей основного тока электрической сети. Измерение сигнала управления производится цифровым интегрированием произведения тока на опорный квазигармонический сигнал , сдвинутый по фазе относительно напряжения на 90 эл. град., с помощью частотно-импульсного преобразователя 5 синхронного типа и двоичного реверсивного счетчика 11. Результат интегрирования в конце каждого периода сетевого напряжения переписывается в буферный регистр 14, Переключение секций конденсаторной батареи осуществляется в зависимости от числа, записанного в буферном регистре 14 с помощью дешифратора 16 и коммутатора 17.2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК,, ЯХ,, 1697067 Al (s.)s 6 05 F 1/70
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
1,, ...,..д, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4758108/07 (22) 09.11.89 (46) 07.12.91. Бюл. N 45 (71) Владимирский политехнический институт (72) С,И.Малафеев и B.Ñ.Mýìàé (53) 621.316.925(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
N 1029324,,кл. Н 02 J 3/18. 1982, Авторское свидетельство СССР
N 1397896, кл. G 05 F 1/70, 1986. (54) РЕГУЛЯТОР КОНДЕНСАТОРНОЙ БАТАРЕИ (57) Изобретение относится к электротехнике и предназначено для повышения коэффициента мощности электроустановок при искажениях формы тока электрической сети с помощью конденсаторных батарей.
Цель изобретения — повышение точности регулирования при искажениях формы тока
Изобретение относится к электротехнике и предназначенодля повышения коэффициента мощности электроустановок с помощью конденсаторных батарей.
Целью изобретения является повышение точности регулирования при искажениях формы тока электрической сети.
На фиг,1 приведена функциональная схема регулятора конденсаторной батареи; на фиг.2 — временные диаграммы его работы, Регулятор содержит первичный преобразователь 1 тока, первичный преобразователь 2. напряжения, перемножитель 3, релейный элемент 4, частотно-импульсный электрической сети. Это достигается тем, что регулирование осуществляется в зависимости от сигнала, пропорционального интегралу от квадратурной составляющей основного тока электрической сети, Измерение сигнала управления производится цифровым интегрированием произведения тока на опорный квазигармонический сигнал, сдвинутый по фазе относительно напряжения на 90 эл. град., с помощью частотно-импульсного преобразователя 5 синхронного типа и двоичного реверсивного счетчика 11. Результат интегрирования в конце каждого периода сетевого напряжения переписывается в буферный регистр 14, Переключение секций конденсаторной батареи осуществляется в зависимости от числа, записанного в буферном регистре 14 с помощью дешифратора 16 и коммутатора
17. 2 ил. преобразователь 5 синхронного типа, логический элемент Н Е 6, умножитель 7 частоты,,первый 8 и второй 9 логические элементы И, суммирующий счетчик 10, реверсивный счетчик 11, сумматор 12 по модулю два, запоминающее устройство 13, буферный регистр 14, цифроаналоговый преобразователь 15, дешифратор 16, переключатель 17 секций конденсаторной батареи.
Регулятор конденсаторной батареи работает следующим образом.
Сигнал с выхода первичного преобразователя 2 напряжения, пропорциональный напряжению U электрической сети, поступает на вход релейного элемента 4, который формирует последовательность прямоугольных импульсов U4 (фиг,2). Сигнал 1., 4 поступает на вход умножителя 7 частоты, который формирует короткие импульсы 0-; o частотой следования
М
fy = Mf:-- — >
T где М вЂ” большое число, М=" 2000;
f — частста сети f == — °
Число M определяется из условия М=-2", где и — число разрядов суммирующего счетчика 10.
Прямоугольные импульсы !..!4 с выхода релейного элемента 4 поступают на 8-вход суммирующего счетчика 10 и С-вход буферного регистра 14. В моменты, соответствующие положительным фронтам импульсов
U:„ïðîèñõîäèò запись содержимого оеверсивного счетчика 11 в буферный регистр 14 и установка суммирующего счетчика 10 в исхоцное состояние, соответствующее записи в нем нуля.
Суммирующий счетчик 10 выполняет функции цифрового интегратора со сбросом в начале каждого периода, На его С-вход поступают импульсы с выхода умножитепя
7 частоты, в результате чего число М10, записанное в с етчике 10 в двоичном коде, линейно увеличивается.
В постоянном запоминающем устрсйстве 13 хранится код функции F(x}- совx!.
При,действии HB входе clocT05lHHof о минающегс устройства 13 кода, соответствующего линейно изменяющемуся напряжению, с выхода суммирующегг3
-четника i 0 на его выходе формируется ц фриной код И15=)cosx). Код с выхода постоянНОГО запоминающего "устройoтва i 3 поступает на вход цифроаналого:oI o преобразователя 15, на выходе которого фор.:иp)8Tñß KB3svlcBpMoHI1÷ecêl4ë сиГнал U (5==Llp
Icos mt), где Up — масштабный коэффициент цифроаналогового преобразователя, име.ющий размерность напряжения, При этом сигнал U15> строго синхронизиоован с напряжением сети, а его час ота ю равна частите пита1ощей сети, Сигналы с выходов двух старших раз рядов суммирующего счетчика 10 M1Q(cII и
N1Q(ll-1} поступают на входы Сумматора i2 по модулю два, на выходе которо o фор Iv;— руется сигнал U1p частоты, равной частоте
° .питающей сети и сдвигнутой по фазе относительно напряжения U на четверть периода, т.е. 90 эл.град. Импульсы 012 с выхода сумматора по модулю два поступают на вход логического элемента HE 6, на выходе которого формируются импульсы 0 .
Чесинусоидальный ток
ОЭ
l =P !y,,яВ П(П1М 1 а), а=.1 где m -- номер гармоники;
1м и — амплитуда гл-й Гармоники тока; фл — фазовый сдвиг ITI-й гармоники тоKB. преобразуется с помощь Io Г1 ер вично Го преобра"--овагеля îêà в напряжение U1, Сигналы UI с выхода первичного преобразователя тока и U15с выхода цифроаналогового преобразователя поступают на входы перемножигеля 3., на выходе которого формируется сигнал
U;=V.1;iicos ГА гд К1 — коэффициент передачи первичного преобразова1еля тока.
Сигнал Us поступает на вход частотноимпульсного преобразователя 5 и преобразуется I3 частоту f5 следования импульсов.
Выходные импульсы частотно-импульсного преобразователя 5 поступают на первые входы первого 8 и второго 9 логических элементов И, вторые входы которых подключены к выходам соответственно сумматора 12 lio модулю два и логического элемента HE б, а выходы соединены с суммируюшим и вычитающим входами реверсивного с етчика 11, В течение интервала с10 времени О < t «< Т/4 на втором входе первого логического элемента И 8 действует сигнал лог,1ческого "0" с выхода сумматора
12 по модулю два, а на втором входе второго логического элемента И 9 действует сигнал логическои "1 с выхода логического элемРнта - F 6 Следовательно импульсы U5 с выхода частотно-импульсного преобразователя 5 через второй логический элемент И 9
IIoQTóI3àloT на вычитающий вход реверсивного счетчика 11, где происходит обратный счет импульсов. В результате в момент времени 1=1/4 в реверсивном счетчике 11 в двоично-дополнительном коде записывается число
И4 = X«(0)— — — (:;К1Ы coscrrl. !маз1Л(гпйЛ вЂ” ф) +
К М т 4
Q0 + р « 1., гдз N11IG} — число, запис-нное в счетчике в момент времени 1:=0;
К вЂ” коэффициент передачи частотнаимпульсного преобразователя;
Uc — напряжение смещения.
При этом знак записанного числа определяется значением старшего разряда двоичного реверсивного счетчика 11: "О" соответствует положи ельному значению записанного числа., а 1 — отрицательному.
1697067
В течение интервала времени
Т/4 8 поступают на суммируюищй вход реверсивного счетчика 11, где происходит прямой счет импульсов, 3а время прямого счета содержимое реверсивного счетчика 11 изменяется на величину; ".5 эта N11 = — fiK1U:со$011 " Т т/4 , lymsln(mat — ф) +Uñм)й. m =1 В течение интервала времени ЗТ/4< t< ЗТ/4 на втором входе первого логического элемента И 8 действует сигнал логического "0", а на втором входе второго логического элемента И 9 действует сигнал логической "1". Следовательно, импульсы с выхода частотно-импульсного преобразователя 5 через второй логический элемент И 9 поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 11, где происходит обратный счет импульсов, За время обратного счета в интервале ЗТ/4Т< t < Т содержимое реверсивного счетчика 11 изменяется на величину N1) = — .К10оcosNt < И К5М 35 зт4 к lgmsin(mo)t — 9.) +0см)а. m =1 Таким образом, в момент времени t=T, 40 т.е. в конце периода измерения, в реверсивном счетчике 11 в двоично-десятичном коде записывается число ч 1„ N11= N11(0)+ N11 +N11 +N11 =N11(0)+ —" 45 K1K5UpMI»sin 1/ 1=И11(0)+К)а1$1п ф1, где К= — K1K5U>M — коэффициент передачи, 1 Знак числа определяется значением старшего разряда двоичного реверсивного 50 счетчика. При отстающем токе (недокомпенсации, ф1<0 ) в старшем разряде записывается "1", при опережающем (перекомпенсации, ф>0 ) записывается "О". 55 В момент времени t=T передним фронтом импульса с выхода релейного элемента 4 производится запись содержимого реверсивного счетчика 11 в буферный регистр 14. 5 течение последующего периода в буферном регистре 14 хранится число N11= М11(1)+К!„1$ п 1/ 1 . Так как реверсивный счетчик 11 не сбрасывается в процессе работы регулятора, тс, следовательно, число N11, записанное в нем и переписываел1ое в конце каждого периода в буферный регистр 14, пропорционально интегралу от квадратурной составляющей основной гармоники переменного тока, Число М14, записанное в буферном регистре 14, поступает на дешифратор 16, кото 3bII4 в зависимости от кода числа N 1 и алгоритма коммутации включает нужно" оличество секций конденсаторной батареи. Включение секций конденсаторной батареи приводит к увеличению компенсирующего емкостного тока и, следовательно, уменьшению угла сдвига фаз между током и напряжением основной гармоники. Включение секций происходит до тех пор, пока регулиРУЕЛ1аЯ ВЕЛИЧИНа lm1Sin ф1 НЕ ДОСтИГНЕт значения, меньшего зоны нечувствительности регулятора. Зона нечувствительности, необходимая при дискретном регулировании реактивного тока, реализуется дешифратором 16. Таким образом, в предлагаемом техническом решении регулирование конденсаторной батареи осуществляется в функции паРаметРа lmlsin ф1, т.е. кваДРатУРной составляю цей ос -.овной гармоники тока электрической сети. Искажения формы тока при измерении параметра регулирования путем интегрирования произведения тока на опорный квазигармонический сиг IB;I не оказывают влияния на точность результата измерения. Дополнительныл и достоинствами предлагаемого регулятора конденсаторной батареи являются повышенная точность регулирования при изменениях, частоты питающей сети, та как за счет использования умножителя 7 частоты для формирования тактовой частоты аналого-цифрового преобразователя параметра регулирования результат измерения не зависит от изменений частоты тока, высокое быстродействие: время измерения параметра регулирования равно периоду сети, т.е. 20 мс, простота конструкции. Использование предлагаемого регулятора конденсаторной батареи B промышленных электрических сетях позволит улучШить энергетические характеристики узлов нагрузки. Формула изобретения Регулятор конденсаторной батареи, содержащий первичный преобразователь на1697067 + fZ пряжения, первичный преобразователь тока, выход которого подключен к йервому входу перемножителя, логический элемент НЕ, дешифратор и подключенный к его выходу переключатель секций конден- 5 саторной батареи, последовательно соединенные суммирующий счетчик, гостояннсе запоминающее устройство и цифроаналоговый преобразователь, отличающийся тем, что, с целью повышения точности репу- 10 лирования при-искажениях формы тока электрической сети, он снабжен релейным элементом, умножителем частоты, сумматором по модулю два, частотно-импульсным преобразователем синхронного типа, двумя 15 двухвходовыми логическими элементами И и последовательно соединенными реверсивным счетчиком и буферным регистром, выход которого подключен к входу дешифратора, а С-вход объединен с В-входом сум- 20 мирующего счетчика и входом умножителя частоты и подключен к выходу релейного элемента, ьход которого соединен с выходом первичного преобразователя напряжения, выход умножителя частоты подключен к синхронизирующему входу частотно-импульсного преобразователя и С-входу суммирующего счетчика, второй вход перемножителя соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, а выход подключен к информационному входу частотно-импульсного преобразователя, выход которого подсоединен к объединенным входам первого и второго логических элементов И, входы сумматора по модулю два подключены к выходам двух старших разрядов суммирующего счетчика, а выход подключен к второму входу первого логического элемента И и через логический элемент HF к второму входу второго логического элемента И, выходы первого и второго логических элементов И подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика. 1897067 И и и 0шшшшшшш Ы О и ° ° ° Го Фиг. 2 Редактор В,Клещенко Заказ 4306 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 ф (n-f) 0 01 Л 10 0 Яд уу Ф Составитель Т.Юрчикова Техред М.Моргентал Корректор M.щароши
