Устройство для симметрирования трехфазных сетей

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИММЕТРИРОВАНИЯ ТРЕХФАЗНЫХ СЕТЕЙ по авт.сов. 974499, отличающееся тем, что, с целью повышения точности симметрирования четырехпроволных 1 рехфазных сетей, в него дополнительно введена вторая группа из tpex фазочувствительных выпрямителей и . измерителей отношения двух напряжений , а также из трех операционных блоков с линейными усилителями на входе, причем первые входы дополнительных фазочувствителЪных выпрямителей подключены на фазные напряжения сети, а вторые входы включены последовательно с определенной фазой нагрузки, дополнительные измерители отношения двух напряжений первыми входами подключены к измерителю действующего значения напряжения, а вторые входы подключены к соответствующим выходгим дополнительных фазочувствительных выпрямителей, каждый из операционных блоков подключен двумя входами к входам соответствующих блоков разности и тремя другими входами - к выходам трех дополнительных измерителей отношения двух напряжений , а выходы линейных усилителей второй группы соединены с тремя ; дополнительными входами исполнительСО ного opгaнa который выполнен шестиэлембнтным для компенсации токов как обратной, так и нулевой последовательностей .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЗВЙН1ИФ

РЕСПУБЛИН з р Н 02 J 3/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

M ABTOPCMOMV CBMEETEllBCTEV

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ g ОТКРЫТИЙ (61) 974499 (21) 3407515/24-07 (22) 15.03.82. (46) 23.08..83. Вюл. 9 31 (72) М.Я.Минц, В.Н.Чинков и О.Г.Гриб, (53) 621.313.322(088.8) (56) 1 . Авторское свидетельство СССР

9 974499, кл. Н 02 J .3/26,1981. (54)(57) УстРОйСтВО ДЛЯ СИММКтРИРОВАНИЯ ТРЕХФАЗНЫХ CETEA по авт.св.

Р 974499, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности симметрирования четырехпроводных трехфазных сетей, в него дополнительно введена вторая группа из трех фазочувствительных выпрямителей и измерителей отношения двух напряжений, а также из трех операционных блоков с линейными усилителями на входе, причем первые входы дополнительных фазочувствительных выпрями„„SU„„1037377 А е телей подключены на фазные напряже- ния сети, а вторые входы включены последовательно с определенной фазой нагрузки, дополнительные измерители отношения двух напряжений первыми входами. подключены к. измерителю действующего. значения напряжения, а вторые входы подключены к соответствующим выходам дополнительных фазочувствительных выпрямителей, каждый из операционных блоков подключен двумя входами к входам соответствующих блоков разности и тремя другими входами « к выходам трех дополнитель- . ных измерителей отношения двух напряжений, а выходы линейных усилителей второй группы соединены с тремя Р9 дополнительными входами исполнительного органа который выполнен шестиэлементным для компенсации токов как обратной, так и нулевой послеповательностей, 1037377

Изобретение относится к электро ,технике и может быть использовано для осуществления автоматического симметрирования токов четырехпроводной сети при подключении к ней несимметричной трехфазной нагрузки с переменным во времени параметрами., По основному авт:.св. 9 974499, известно устройство для симметрирования трехфазных сетей, которое содержит три фазочувствительных выпрямителя, датчик действующего значения напряжения,: три измерителя отношения двух напряжений, три блока разностей и три линейных усилителя, подключенных к исполнительному орга- 15. ну, компенсирующему токи обратиой последовательности, причем первые входы измерителей отношения двух напряжений объединены между собой и подключены к датчику действующего 20 значения напряжения, а вторые входы соединены с выходами соответствующих фазочувствительных выпрямителей, первый вход одного из которых и вход датчика действующего значения на- 2д пряжения объединены между собой.и. подключены на одной иэ напряжений сети, входы блоков разностей попаРно подключены к выходам соответствующих измерителей отношения двух напряжений, а выходы блоков разностей соединены с входами линейных усилителей, первые входы двух других фазочувстви1ельных выпрямителей подключены на два других фазных напРяжения, B вторые входы каждого фазочувствительного выпрямителя включены последовательно с определенной фазой нагрузки Г13.

Однако известное устройство обеспечивает компенсацию только токов 40 обратной последовательности. В то же время в четырехпроводных трехфазных сетях, как правило, присутствуют токи нулевой последовательности.

В этом случае устройство имеет мето- 45 дические,.погрешности, вносимые токами. нулевой последовательности, что приводит к понижению точности симметрирования.

/ 50

Цель изобретения - повышение точ. ности симметрирования четырехпроводных трехфазных сетей. р Для достижения этой цели в устройство дополнительно введена вторая группа из трех фазочувствительных. выпрямителей и измерителей отношения двух напряжений, а также из трех операционных блоков с линейными усилителями на выходе, причем первые . фО входы дополнительных фазочувствитель- ных выпрямителей подключены на фазиые напряжения сети, а вторые входы включены последовательно с определен

I ной фазой нагрузки, дополнительные измерители отношения двух напряжений первыми входами подключены к измерителю действующего значения напряжения, а вторые входы подключены к соответствующим выходам дополнительных фаэочувствительных выпрямителей, каждый из операционных блоков подключен двумя входами к входам соответствующих блоков разностей и тремя другими входами к выходам всех трех измерителей отношения двух напряжений второй группы, а выходы линейных усилителей второй группы соединены с -тремя дополнительными входами исполнительного органа, который выполнен шестиэлементным для компенсации токов как обратной, так и нулевой последовательности.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит трехфазный источник 1 питания, трехфазную переменную нагрузку 2. в состав предлагаемого устройства входят также фазочувствительные выпрямители 3, датчик 4 действующего значения напряжения, измерители 5 отношения двух напряжений, блоки б разностей, операционные блоки 7, линейные Усилители 8 и исполнительный орган 9 ИспоЛнительный орган 9 выполнен шестиэлементным, три из которых включены в треугольник, а три - в звезду.

Тем самым прй определенных значениях параметров этих элементов обеспечивается компенсация токов как обратной, так и. нулевой последовательностей. Реактивные проводимости каждого. иэ шести элементов регулируются независимо от других„ а выполнены они таким образом, что могут принимать как индуктивный, так и емкостный характер.

Каждый,из. фазочувствительных выпрямителей 3 включен в одну из фаз трехфазной цепи как по напряжению, так и по току. На одно из фаэных напряжений подключен датчик 4 действующего значения напряжения. Первые входы измерителей 5 отношения двух напряжений объединены между собой и соединены с выходом датчика 4, а второй вход каждого из измерите» лей 5 подключен к выходу одного из фазочувствительных выпрямителей 3. выходы измерителей 5 отношения двух. напряжений соединены соответствующим образом с входами блоков б разностей и операционных блоков 7, выходы которых через линейные усилители 8 подключены к исполнительному органу 9.

Для общего случая четырехпроводной трехфазной сети, фаэные токи которой содержат составляющий прямой, обратной и нулевой последовательнос

1037377 ти, справедливы следующие соотноше ния

« «ф 1 (1) Ъ. А Ь С)

ia, l(г) (iд+Й 1Э+(Ie) 1,=1(1А ii 1,), ! 4

°, ч.. где IA t» 1 - комплексы фаэных токов 4, 21 1-Ъ - комплексы токов прямой, обратной и нулевой последова(Е4(2I ® тельности,"

- фазный множитель. .Элементы исполнительного органа 9 (симметрирующего устройства) выбраны чисто реактивными, с проводимостями

15 À 4 А ЧltI= )в;ЧС= 1Ьс 20

Ч ® » ЬАэ, Чac"--5Ьйс, ЧсА )ФсА!

Элементы Чд, Yg, (с включены на фазные напряжения, элементы А,. (9С., (с А - на линейные.

Вьщеляя .симметричную часть параметров симметриэатора, получаем .Чд»Ч0+ьЧА, Ч =Ч +ьче,Чс"-Ч +АЧс; М.

АЬ= (а аю, Чsе =Чо-bhyySC „XXCA-- 0 ЬС А в« 4 вв 4

ГДЕ 0 $(А З ЧС в О 3()АВ взС СА) симметричные части параметров испол- З5 иительного органа 9, в

:АЧАвдЧВ АЧ А"АЬ Чбс ЧСА—

1 несимметричные или регулируемые частй 40 параметров исполнительного органа, причем АЧ0- « (Ач.„ .АЧз+Ачс)=О» ; Ачо ь(дчаь+ "ьс4 Ачсв)=О (5) 45

Для токов .прямой, обратной и нуле-": вой последовательностей исполнительного .органа 9 при симметричной систе- ме напряжений справедливы следукщие 50 выражения

«с . t it

Ч (Чо is r0)i (.4)

=V(АЧ„- Sb.YÄ);

° с

I() ЧАЧдв (ь) где Vt! — Фазное напряжение.

АЧ„=- (А А+д-АЧ А ЬЧ );. (1) 60 ! / ь "= 4 (АЧьс+.(АЧ,д+ (АЧ„,); (8)

- » (А А+в(b (4»+ (bЧс)., (0) Условия компенсации токов .нулевой и обратной последовательностей имеют вид, t, I () - V АЧ = - I () 1()»V(АЧ „-ЪАЧ) -1(,) .

С ° (.О

В уравнении компенсации . (10) входят величины ЬУ, t»» Ó„", -4»Чф, зависящие от шести параметров4 А ГА, bYp bYc < bY4»g сАЧзс ° 4»Yca °

Так как эти шесть параметров свя- заны двумя условиями (3), то число

Неэавнсикв4х параметров равно четырем.

С другой стороны, два комплексных уравнения (10) эквивалентны четырем вещественным уравнениям, иэ которых могут быть определены все шесть параметров с учетом двух дополнитель» ных условий (3). Решение системы уравнения (10) с учетом условий (3) упрощается, если проводить его в сим метричной форме. Выполнив-операцию комплексного сопряжения в уравнениях (10) и воспользовавшись условиями (3), получаем симметричную сис тему уравнений

Р„= (дч,+d bv, а Ач,)=-""1

1 2- 3 (bVА bЧе+ЙАЧ ), =--V I ), ДЧ0 (hYÀ+ АЧМЬ+АЧс) = О; .. ()Ч

tt,1

<Чо» (Асс АЧБА АЧАе) "- О

Решение системы уравнений (11-)

И

ЬЧ, - -„Зю1(), 21

АЧ =- — 3w d.1 ь ч. (о) дЧ =-+ЭюеР I();

23

А ЪС у ((г) (о))

А"СА» V »» ((г) (0))

„3) 4Аа-, " и (г)- (01Ъ

Подставив в эти выражения соотношения (1), получаем параметры исполнительного органа 9 через симметри- руемые токи )д, )g, Ic и фазовые сдвиги 14А, Щэ, Q этих токов по отношению к соответствующим фазным напряжениям. Окончательно получаем в 1««1«t«< вм«Вв < 1всввВ« з V + з ч .д ч

tcc««g Д, Ч в tcctnt!« ь ь ч,ъ ч я .. t «ccc «< «1«вв 1»вввуВ ч з V ч с»4«« вс 4 1 А Ь1и ЧА 4

Ъ Ч Ъ М 7%

1037377

I cosV 3 I ssnVs I lsc и22

Ч Ъ + д ч

2 СОИЧ6 2 loCOSVe

Ьс 31Д V "@ - l 2 сои Чи

С Ъ1ГЪ Ч 3-Я Ч 2. lAcos b a зсоьЧе Ь Ч Я3 Ч (13)

Выражения (13 ) положены в основу. работы устройства.

На каждые два фазочувствительных выпрямителя 3 подаются фазные напряжения и ток одной из фаз сети. На выходах фазочувствительных выпрямителей 3 образуются постоянные напряжения, пропорциональные. соответственно величинам I д 5112 Чдlp sin f>, 16548 С 1АО)5 А lSCOS9 H IC СОВ С

Эти напряжения поступают на пер- 20 вые входы измерителей 5 отношения двух напряжений, на вторые входы которых подается постоянное напряжение с датчика 4 действующего значения напряжейия. Выходные напряжения 25 измерителей 5 пропорциональны отношениям

l gS1MVg lg558 4 g lq64> 9q l gCoSQg

V Il Ч

30 . IScoSVs i lccosVci ч ч

Напряжения с выходов изМерителей 5 подаются на входы блоков 6 разностей 35 и операционных блоков 7 в соответствии с выражениями (13) следующим образом. На блоки б разностей напряжения подаются попарно с одним и тем же коэффициентом передачи для определе- 40 ния величин 6 b@c а Ьсд и и Ь .

Операционные блоки 7 имеют по пять входов, на три из которых с трех иэмерителей. 5 поступают составляющие, l I ороиорциоиииьиые, и1иХ6., 1 других входа - две составляющие с тех же измерителей 5, что и на блоки б разностей. Знаки и коэффициенты передачи операционных блоков 7 для каждой из составляющих определяются первыми тремя уравнени-, ями системы (13) .

На выходах блоков б разностей и операционных блоков 7 образуются напряжения, пропорциональные, согласно выражениям (13), несимметричной части параметров исполнительного органа 9..Знак этих напряжений определяет характер приращения — индуктивный или емкостный. Напряжения с выходов блоков б разностей и операционных блоков 7 усиливаются линейными усилителями 8 и подаются на исполнительный орган 9, в котором производится соответствующая перестройка параметров реактивных элементов в соответствии с выражениями (13), справедливыми для-.любой трехфазной сети трехпроводной и четырехпроводной, с изменяющейся во времени нагрузкой.

Таким образом, предлагаемое устройство, по сравнению с известным, действительно обеспечивает более высокую точность симметрирования четырехпроводных трехфазных сетей, так как оно позволяет компенсировать токи не только обратной, но и нулевой последовательности. Это. значительно расширяет область применения такого устройства в промышленных и автономных системах электроснабжения. В этом и состоит технико-экономический эффект изобретения.

1037377

Составитель И.Мирошников

Техред К.Мьщьо Корректор А.Ференц

Редактор П.Косеей

Филиал ППП "Патент", г.ужгород,. Ул.Проектная, 4

Заказ. 6023/56 Тираж 612 Подписное

BHHHGH Государственного комитета СССР по делам изобретенйй и открытий

113035, Москва, Ж-3$, Рауыская наб., д. 4/5