Устройство контроля работы трехфазного инвертора



Устройство контроля работы трехфазного инвертора
Устройство контроля работы трехфазного инвертора
Устройство контроля работы трехфазного инвертора
Устройство контроля работы трехфазного инвертора
Устройство контроля работы трехфазного инвертора

 


Владельцы патента RU 2554319:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" (RU)

Изобретение относится к метрологии, в частности к приборостроению. Устройство контроля работы трехфазного инвертора содержит источник постоянного напряжения, подключенный к входу инвертора, с выходами которого связаны две пары датчиков линейных напряжений и линейных токов и нагрузка, два аналоговых перемножителя, входы которых соединены с датчиками соответствующих линейных напряжений и токов, а выходы через фильтры нижних частот связаны с входами одного из двух сумматоров. К выходу сумматора подключен индикатор активной мощности и первый вход аналогового делителя, с выходом которого соединен индикатор коэффициента мощности. При этом устройство снабжено второй парой аналоговых перемножителей с фильтрами нижних частот, двумя фазовращателями на 90°, блоком вычисления модуля векторной суммы, нуль-органом и индикаторами полной мощности и характера нагрузки инвертора. Причем первые входы второй пары аналоговых перемножителей соединены с датчиками линейных напряжений, вторые входы через фазовращатели на 90° - с датчиками линейных токов, а выходы через фильтры нижних частот - с входами второго сумматора, выход которого через нуль-орган подключен к индикатору характера нагрузки и непосредственно к одному из входов блока вычисления модуля векторной суммы, с другим входом которого связан выход первого сумматора, а с выходом - второй вход аналогового делителя и индикатор полной мощности. Технический результат - повышение надежности. 1 ил.

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для контроля работы трехфазных инверторов, широко применяемых в различного рода энергоустановках, источниках бесперебойного питания и преобразователях частоты.

Обычно в паспортных данных на конкретный инвертор указываются предельные значения полной мощности при заданном значении коэффициента мощности (cos φ), активной мощности (составляющей 70-80% от полной) и минимально допустимая величина коэффициента мощности, которая должна быть, например, не менее 0,5. Для безаварийной эксплуатации инвертора необходим одновременный контроль всех трех перечисленных параметров.

Известны устройства измерения активной и реактивной мощности в трехфазных сетях с недоступной нейтралью, основанные на методе двух ваттмеров (Лаппе Р., Фишер Ф. Измерения в энергетической электронике. - М.: Энергоатомиздат, 1986, с.152, 153). Недостаток устройств заключается в необходимости применения громоздких электромеханических приборов, отсутствии автоматического вычисления суммарных активной и реактивной мощностей, полной мощности, коэффициента мощности и определения характера нагрузки.

Известна аппаратура и способ для измерения коэффициента мощности и момента на выходе привода с изменяемой частотой (патент US 5003252, МПК G01R 31/02, G01R 25/00, 26.03.1991). Аппаратура содержит три преобразователя Холла, перемножающих фазные токи на фазные напряжения, сумматоры, фильтры и аналоговый делитель, вычисляющий коэффициент мощности. Недостатком устройства является его неприменимость к сетям с недоступной нейтралью.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для определения коэффициента мощности в трехфазной трехпроводной цепи переменного тока (патент RU 2263322, МПК G01R 21/00, 27.10.2005), содержащее два аналоговых перемножителя с фильтрами нижних частот на выходе, четыре сумматора, два ключа, два интегратора, аналоговый делитель и блок управления. Недостаток устройства заключается в достаточно сложном алгоритме вычисления реактивной мощности, требующем определения перехода напряжений через ноль, отсчета времени, равного четверти периода основной частоты, и интегрирования напряжений на указанном интервале времени. Кроме того, устройство не определяет полную мощность и характер нагрузки и вычисляет коэффициент мощности как tg φ, а не как более распространенную величину - cos φ.

Предлагаемое устройство имеет единообразную схему определения активной и реактивной мощности инвертора, повышающую надежность и упрощающую конструкцию, изготовление и настойку устройства в целом. Устройство также автоматически вычисляет полную мощность инвертора и характер подключенной к нему нагрузки, обеспечивая обслуживающий персонал полной информацией о состоянии работающего инвертора.

На чертеже представлена функциональная схема устройства контроля работы трехфазного инвертора.

Устройство содержит источник 1 постоянного напряжения, подключенный к входу инвертора 2, с выходами которого связаны две пары датчиков линейных напряжений 3, 4 и линейных токов 5, 6 и нагрузка 7, и два аналоговых перемножителя 8, 9. Входы перемножителей 8, 9 соединены соответственно с датчиками 3, 5 и датчиками 4, 6, а выходы через фильтры 10, 11 нижних частот связаны с входами одного 12 из двух сумматоров 12, 13. К выходу сумматора 12 подключен индикатор 14 активной мощности и первый вход аналогового делителя 15. С выходом делителя 15 соединен индикатор 16 коэффициента мощности. Устройство снабжено второй парой аналоговых перемножителей 17, 18 с фильтрами 19, 20 нижних частот, двумя фазовращателями на 90° - 21, 22, блоком 23 вычисления модуля векторной суммы, нуль-органом 24 и индикаторами 25, 26 полной мощности и характера нагрузки. Причем первые входы перемножителей 17, 18 соединены соответственно с датчиками 3, 4, вторые входы через фазовращатели на 90° - 21, 22 с датчиками 5, 6, а выходы через фильтры 19, 20 - с входами сумматора 13. Выход сумматора 13 через нуль-орган 24 подключен к индикатору 26 и к одному из входов блока 23, с другим входом которого связан выход сумматора 12, а с выходом - второй вход делителя 15 и индикатор 25.

Блок индикации 26 может быть выполнен на транзисторных ключах 27, 28 различной полярности, в коллекторные цепи которых включены светодиоды 29, 30.

Устройство контроля работы трехфазного инвертора работает следующим образом.

При включении инвертор 2 преобразует постоянное напряжение источника 1 в трехфазное синусоидальное напряжение, запитывающее нагрузку 7. На выходах датчиков 3, 4 и 5, 6 появляются напряжения, пропорциональные мгновенным значениям линейных напряжений uAB, uCB и линейных токов iA, iC.

Перемножитель 8 вычисляет произведение uAB=Um лин.sin(ωt+30°) на iA=ImAsin(ωt-φA):

Перемножитель 9 вычисляет произведение uCB=Um лин.sin(ωt-30°) на iC=ImC sin(ωt-φC):

Фильтры 10, 11 выделяют из указанных напряжений постоянные составляющие - Um лин.ImA/2×cos(φА+30°) и Um лин.ImC/2×cos(φC-30°), которые аналогичны величинам, измеряемым ваттметрами при использовании метода двух ваттметров для определения активной мощности в трехфазной цепи.

Сумматор 12 складывает составляющие активной мощности и подает результирующий сигнал

Р=Um лин.ImA/2×cos(φA+30°)+Um лин.ImC/2×cos(φC-30°)

на индикатор 14, отображающий активную мощность на выходе инвертора 2.

Одновременно с этим перемножитель 17 вычисляет произведение uAB на напряжение, пропорциональное току iA, сдвинутому фазовращателем 21 на 90°, - ImAsin(ωt+90°-φA):

Перемножитель 18 вычисляет произведение uCB на напряжение, пропорциональное току iC, сдвинутому фазовращателем 22 на 90°, - ImCsin(ωt+90°-φC):

Фильтры 19, 20 выделяют из указанных напряжений постоянные составляющие, а сумматор 13 складывает их. В результате на его выходе формируется сигнал

Q=Um лин.ImA/2×sin(φA+30°)+Um лин.ImC/2×sin(φC-30°),

пропорциональный реактивной мощности на выходе инвертора 2.

В зависимости от величины амплитуд токов ImA, ImC, фазовых сдвигов φА, φC и их полярности реактивная мощность Q может быть положительной (при активно-индуктивном характере нагрузки 7) и отрицательной (при активно-емкостном характере нагрузки 7). При положительном значении на выходе нуль-органа 24 появляется высокий положительный потенциал, открывающий в блоке 26 транзисторный ключ 27 и зажигающий светодиод 29, сигнализирующий об индуктивном характере нагрузки 7, а при отрицательном значении на выходе нуль-органа появляется высокий отрицательный потенциал, открывающий ключ 28 и зажигающий светодиод 30, сигнализирующий о емкостном характере нагрузки 7.

Напряжения с выходов сумматоров 12, 13 поступают также на блок 23, вычисляющий полную выходную мощность S инвертора 2 в соответствии с формулой

.

Индикатор 25 отображает значение полной выходной мощности инвертора 7.

Выходные напряжения сумматора 12 и блока 23 подаются также на делитель 15, производящий вычисление коэффициента мощности, согласно его общепринятому определению

.

Индикатор 16 отображает значение коэффициента мощности.

При необходимости устройство контроля может быть дополнено исполнительными блоками, срабатывающими при достижении одним из параметров - Р, S, cos φ своего предельного значения и отключающими при этом инвертор.

Входящие в устройство нелинейные блоки, такие как перемножители, делитель и блок вычисления модуля векторной суммы, могут быть реализованы на прецизионных аналоговых перемножителях, например микросхемах 525ПСЗ.

Таким образом, предлагаемое устройство реализует универсальный способ вычисления активной, реактивной и полной выходной мощности инвертора, а также измерения коэффициента мощности и определения характера нагрузки инвертора. Устройство обеспечивает обслуживающий инвертор персонал исчерпывающей информацией, позволяющей своевременно выявить предаварийный и аварийный режимы и тем самым повысить надежность его эксплуатации.

Устройство контроля работы трехфазного инвертора, содержащее источник постоянного напряжения, подключенный к входу инвертора, с выходами которого связаны две пары датчиков линейных напряжений и линейных токов и нагрузка, два аналоговых перемножителя, входы которых соединены с датчиками соответствующих линейных напряжений и токов, а выходы через фильтры нижних частот связаны с входами одного из двух сумматоров, к выходу которого подключен индикатор активной мощности и первый вход аналогового делителя, с выходом которого соединен индикатор коэффициента мощности, отличающееся тем, что оно снабжено второй парой аналоговых перемножителей с фильтрами нижних частот, двумя фазовращателями на 90°, блоком вычисления модуля векторной суммы, нуль-органом и индикаторами полной мощности и характера нагрузки инвертора, причем первые входы второй пары аналоговых перемножителей соединены с датчиками линейных напряжений, вторые входы через фазовращатели на 90° - с датчиками линейных токов, а выходы через фильтры нижних частот - с входами второго сумматора, выход которого через нуль-орган подключен к индикатору характера нагрузки и непосредственно к одному из входов блока вычисления модуля векторной суммы, с другим входом которого связан выход первого сумматора, а с выходом - второй вход аналогового делителя и индикатор полной мощности.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к метрологии. Установка измерения экранного затухания содержит измерительную экранированную камеру, генератор и приемник.

Изобретение относится к области электротехники и электроэнергетики и может быть использовано для измерения потерь на корону в трехфазной линии электропередачи (ЛЭП) высокого и сверхвысокого напряжения.

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к технике измерения составляющих мощности в трехфазных трехпроводных сетях переменного тока. .

Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение в системах коммунального хозяйства. .

Изобретение относится к области приборостроения и может быть применено для контроля полезной мощности электропривода. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения мгновенных значений индуктивности намагничивания однофазного трансформатора в рабочем режиме или в режиме холостого хода.

Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение для определения мгновенных значений индуктивности намагничивания однофазного трансформатора в рабочем режиме или в режиме холостого хода.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в процессах определения количественного вклада каждого энергообъекта, подключенного к узлу энергосистемы, в изменение качества электроэнергии.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для определения магнитных потерь в магнитопроводе однофазного трансформатора в рабочем режиме.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для учета электрической энергии постоянного тока на подвижном составе электрифицированного железнодорожного транспорта и может быть использовано на тяговых подстанциях постоянного тока.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для контроля работы однофазного инвертора, работающего на разнообразные виды нагрузок с широким диапазоном изменения коэффициента мощности. Устройство содержит источник постоянного тока, инвертор, датчики напряжения и тока, нагрузку, два аналоговых перемножителя с фильтрами нижних частот. Дополнительно устройство снабжено фазовращателем на 90 градусов, цепью из последовательно соединенных фильтра верхних частот, выпрямителя и фильтра нижних частот, двумя аналоговыми делителями, блоками индикации значений cos φ и sin φ, пороговым блоком, блоком определения полярности sin φ, блоком вычисления модуля векторной суммы, двухпороговым компаратором и блоками индикации характера нагрузки, перегрузки по реактивной мощности и неисправности устройства контроля. Введение дополнительных элементов позволило обеспечить всесторонний и наглядный контроль работы инвертора, повысить достоверность информации о подключенной к инвертору нагрузке, своевременно предупредить обслуживающий персонал о перегрузке инвертора. Устройство снабжено цепями самоконтроля, повышающими его надежность. Оно характеризуется малыми аппаратными затратами, незначительными габаритами и весом. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике, а именно к способам оценки качества электроэнергии. Способ может быть использован в системах электроснабжения промышленных предприятий с неизменной нагрузкой для определения источника нелинейных искажений как со стороны питающей сети, так и со стороны нелинейной нагрузки самого предприятия. Способ выявления источника высших гармоник заключается в определении местоположения источника искажения в электрической сети переменного тока, которая содержит искажающие нагрузки, источник сетевого напряжения синусоидальной формы, питающую линию с конечной величиной внутреннего активного и реактивного сопротивления и подключенными в параллель потребителями электроэнергии, часть которых относится к категории искажающих нагрузок с несинусоидальной формой тока на сетевом входе. При этом для анализа источника высших гармоник в контрольной точке сети параллельно нагрузке подключают фильтр, настроенный в последовательный резонанс на частоту исследуемой гармоники. Далее снимают зависимость тока исследуемой гармоники системы IS от активного сопротивления фильтра RФ, по анализу зависимости тока системы на высшей гармонике от активного сопротивления фильтра определяют местонахождение источника нелинейных искажений. Технический результат заключается в упрощении выявления источника высших гармоник, возможности применения без перерыва в электроснабжении, а также в использовании на действующих объектах с установленными фильтрокомпенсирующими устройствами. 2 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения мощности радиосигнала в тракте, демодуляции сигнала, измерений амплитуды напряжения переменного тока, в частности к области измерений мощности сигнала путем измерений напряжения. Одновременно осуществляется измерение мощности сигнала PΣ, являющейся суммарной мощностью его квадратурных составляющих, а также демодуляции сигнала. В процессе демодуляции происходит измерение амплитуд огибающих демодулированных сигналов квадратурных составляющих UI(p-p) и UQ(p-p), затем при последующей дополнительной обработке результатов демодуляции производится компенсация паразитного набега фазы сигнала путем расчета обратной матрицы поворота. На заключительном этапе, в процессе решения системы уравнений производится расчет мощностей квадратурных составляющих PI и PQ. Технический результат заключается в возможности определения мощности квадратурных составляющих радиосигнала отдельно друг от друга. 1 табл.

Изобретение относится к электроизмерениям и может быть использовано при контроле качества электроэнергии в энергосистемах. Способ включает выделение анормальных составляющих токов нагрузок i1a, i2a, определение собственных долевых участий в изменении качества результирующего тока для ветвей с источниками токов нагрузки, также определение взаимного долевого участия в изменении качества электрической энергии в узле от взаимодействия пар ветвей с источниками токов нагрузок, затем определение результирующего изменения качества электрической энергии в узле в соответствии с формулой. При этом собственные долевые участия в изменении качества результирующего тока узла от ветвей с источниками токов нагрузки определяют путем усреднения за период квадратов анормальных составляющих этих токов. Определение взаимного долевого участия в изменении качества результирующего тока в узле от взаимодействия пар ветвей с источниками токов нагрузки делают путем усреднения за тот же период произведения анормальных составляющих токов нагрузок. Определение результирующего изменения качества результирующего тока в узле делают в соответствии со следующей формулой , где i1a, i2a - анормальные составляющие в токах ветвей нагрузок, CУ (i1a), CУ(i2a) - соответственно собственные долевые участия ветвей с источниками токов нагрузок, ВУ(i1a,i2a) - взаимное долевое участие двух ветвей нагрузок. Технический результат заключается в возможности более точно определить дополнительные потери активной мощности в сети, а значит и повысить точность определения КПД энергосистемы. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх