Устройство для компенсации реактивной мощности нагрузки и симметрирования трехфазной сети

 

СОЮЗ ССВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕО ИХ РЕСПУБЛИН

1044 А f.

09) (И) (и) 4 Н 02 т 3/26 3/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫПИЙ (21) 3855556/24-07 (22) 19 ° 02.85 ,(46) 30.09.86. Вел. У 36 (71) Всесоюзный научно-исследова тельский проектно-конструкторский и технологический институт силовых полупроводниковых устройств .(72) А.Л.Шитов, С.H,×åðâçàíü: и В.А.Шкрум (53) 621.314.252(088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1091273, кл. Н 02 J 3/18, 1982 °

Авторское свидетельство .СССР

У 1089693, кл. Н 02 J 3/18, 1982.

Патент США У 4172234, кл. Н 02 J 3/18, 1979 ° (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ

РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ НАГРУЗКИ И СИММЕТРИРОВАНИЯ ТРЕХФАЗНОЙ СЕТИ, (57) Изобретение относится к области электроснабжения. Целью является повышение точности при одновременном, упрощении и повышение надежности устройства для компенсации реактивной мощности нагрузки и симметриравания трежразной сети.,3 компен- саторе 1 какдый трехфазный силовой . фильтр 4 шунтирует токи высшей гармоники нагрузки 3. Калдый шунтовой реактор 8 подключен на соответствующее линейное напряжение через тиристоры 9. Управление тиристорами

1261044 осуществляется в зависимости от интегральных значений мгновенных реактивных мощностей. Каждый узел коррекции 25, 26, 27 состоит из элемента выборки и хранения 28, операционного усилителя 29, резисторов 30, 31 и стабилитронов 32, 33. Узлы коррекции включеHb! в каналы формирования узлов управле ния тиристорами 9. В узлах коррекции интегральное значение мгновенной

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам повышения качества электроэнергии, и может быть использовано для компенсации реактивной мощности мощных несимметричных быстроизменяющихся нагрузок промышленных предприятий.

Целью изобретения является повышение точности при одновременном 10 упрощении и повышении надежности при резкопеременной нагрузке.

На фиг. 1-3 представлены функциональные схемы устройства," на фиг. 46 — временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство состоит из компенсатора 1, содержащего подключенные к сети 2 параллельно нагрузке (дуговой электропечи) 3 трехфазные силовые 2о фильтры 4, каждый из которых выполнен из цепочек, выполненных в звезду и образованных из последовательно соединенных конденсаторов 5 и фильтровых реакторов 6 (на фиг. 1 для упро- 25 щения показан один из таких силовых фильтров, хотя в устройстве подразумевается наличие К силовых фильтров), и тиристорно-реакторную группу

7, состоящую из цепочек, соединенных 3г! в треугольник и образованных из последовательно соединенных пгунтовых реакторов 8 и встречно-параллельно включенных тиристоров 9, и из регулятора 10, содержащего три датчика 11 напряжения сети (трансформаторы напряжения), три датчика 12 тока (трансформаторы тока), подключенные к общим шинам питания дуговой электропечи 3 и силовых фильтров 4, первый-третий 4О

i3 15 умножители, первый-третий 16-18 суммарной мощности на п-м интервале интегрирования суммируется с разностью интегральных значений мгновенной суммарной реактивной мощности на и-м и (n-1)-м интервалах интегрирования. Благодаря тому, что мгновенные значения токов, измеряемых датчиками тока 12, не содержат высших гармоник, и наличию узлов коррекции повьппается точность компенсации. бил, сумматоры, выполненные, например, на операционньгх усилителях, первый-третий 19-21 интеграторы с установкой в ноль, первый-третий 22-24 элементы выборки и хранения; первый-третий

25-27 узлы коррекции, каждый из .ко-. торых выполнен в виде дополнительного элемента 28 выборки и хранения и операционного усилителя 29 с первым резистором 30 на инвертирующем входе и с параллельно соединенными вторым резистором 31 и встречно-последовательно включенными стабилитронами 32 и 33 в отрицательной орратной связи, причем вход дополнительного элемента 28 выборки и хранения соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя 29 и образует вход узла коррекции, а выход элемента 28 выборки и хранения через первый резистор 30 соединен с инвертирующим входом операционного усилителя 29, выход которого является выходом узла коррекции; первый-третий

34-36 функциональные преобразователи, каждый из которых выполнен, например, в виде кусочно-линейного аппроксиматора, узел 37 управления тиристорами, выполненный, например, в виде -каналов АВ 38, ВС 39 и СА 40,,каждый из которых содержит первый 41 . и второй 42 формирователи импульсов, первый 43 и второй 44 изолирующие трансформаторы, первый 45 и второй

46 выпрямители, первый 47 и второй

48 элементы И, выход каждого из которых через соответствующие последовательно включенные формирователь;

41 (42) импульсов, изолирующий трансформатор 43 (44) и выпрямитель 45 (46) соединен с соответствующим

1261044 выходом канала узла 37 управления тиристорами, элемент И-НЕ 49, третий формирователь 50 импульсов по спаду, вход которого подключен к выходу элемента И-НЕ 49, а выход — к третьим 5 входам первого 47 и второго 48 элементов И, компаратор 51, неинвертирующий вход которого является сигнальным входом канала блока 37 управления тиристорами, генератор 52 пилообразного напряжения, выходом подключенный к инвертирующему входу компаратора 51, выход которого соединен с вторым входом элемента И-НЕ

49, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 53, выходом подключенный к входу генератора 52 пилообразного напряжения, к первому входу элемента И-НЕ 49 и к вторым входам первого 47 и второго

48 элементов И, первый 54 и второй

55 нуль-органы, выполненные на компараторах, фазовращатель 56, выходом соединенный через первый нуль-орган

54 с первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 53, а входом — с входом синхронизации канала блока 37 управления тиристорами и с входом второго нуль-органа 55, выход которого подключен к второму входу элементаИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 53, к первому прямо- 30 му входу первого элемента И 47 и первому инверсному входу второго элемента И 48, узел 57 синхронизации, выполненный в виде первого АВ 58, второго ВС 59 и третьего СА 60 кана- 25 лов, каждый из которых выполнен в виде цепочки последовательно соединенных фазовращателя 61, вход которого является входом канала блока

57 синхронизации, нуль-органа 62, 40 первого формирователя 63 имульсов по фронту и спаду, выход которого является первым выходом 64 (65, 66) канала узла 57 синхронизации, второ-, го 67 и третьего 68 формирователей импульсов по спаду, выходы которых являются соответственно, вторым 69 (70, 71) и третьим 72 (73, 74) выходами канала узла 57 синхронизации, причем входы умножителей 13, 14 и 15 gO подключены к выходам датчиков 11 напряжения сети и выходам датчиков 12 тока, а вьпсоды — к входам первоготретьего 16-18 сумматоров, вьпсод каждого из которых соединен через соответствующие последовательно соединенные интегратор 19 (20,21) с установкой в ноль, элемент 22 (23, 24) выборки и хранения, узел 25 (26

27) коррекции, функциональный преобразователь 34 (35, 36) с сигнальным входом соответствующего канала 38 (39,40) узла управления тиристорами

37, выходы первого 58, второго 59 и третьего 60 каналов узла 57 синхронизации подключены к выходам датчиков 11 напряжения сети, а первый 64 (65,66), второй 69 (70, 71) и третий .

72 (73, 74) выходы каждого из каналов — к входу управления узла коррекции 25 (26, 27), к входу управления элемента выборки и хранения 22 (23, 24) и к входу установки в ноль интегратора 19 (20, 21) соответственно, входы синхронизации каждого канала

38 (39, 40) узла управления тиристорами 37 соединены с выходами дат-. чиков 11 напряжения сети.

Устройство работает следующим образом.

В компенсаторе 1 каждый трехфазный силовой фильтр 4 шунтирует токи высшей гармоники из амплитудного спектра дуговой электропечи 3 той частоты, на которую он настроен. Кон« денсаторы 5 этих силовых фильтров являются источниками реактивной мощности Я . На шунтовый реактор 8 каждой фазй тиристорно-реакторной группы 7 подается соответствующее линейное напряжение U„ при включении соответствующих.тиристоров 9, угол управления А которыми отсчитывается от положительного максимума анодного напряжения на тиристорах и меняется от нуля до %/2. При этом величина потребляемой реактивной мощности сдвига по основной гармонике Q шунL товым реактором 8 описывается выраи жением

Ц2 2сС в in .

26 1Т )т где U — амплитуда линейного напл ряжения,: — индуктивность шунтового реактора,: > — круговая частота напряжения сети.

В общем случае реактивная мощность Ц фазы компенсатора 1 равна к с 9 и является переменной вели3 чиной — функцией от угла ос управления тнристорами 9. Управление мощ1261044 настями Q<„, О" и Q„ фаз АВ

ВС и СА соответственно тиристорнореакторной группы 7 осуществляется по интегральным значениям реактивных мощностей Я„, Q и Q, фаз А, В и С к соответствейно йагрузки 3 с силовыми фильтрами 4 в соответствии с выражениями

Ь

Q„ = QA ьс ь

Ь сд с в с

+ Q

1 с

+ QA — Q (2) Т вале от t до t + — которые такО о же шунтируются силовыми фильтрами, то выражение для реактивной мощности сдвига по основной гармонике фазы дуговой электропечи 3 с силовыми фильтрами 4 принимает вид

Т

+—

Г 2

2m 1

U cos<2t > I sin(ku3t +

К-. 1 о Т

+—

2 Е

+ q ) dt = — ) - - sin p, Й (Х)

2 U I к т 2

Т

1 о

I зж(2А + у, ) dt(II) П г 2,+

Е

+ - ) Q I sin ((1+k)>t + g т )

К

К= о — sin((1-К).1С - 1 3) ar., (11Ц

Для определения значений реактивт ных мощностей Я, Я и Q по инв с тегральному выражению измеряются с помощью трансформаторов 12 тока мгна° > венные значения токов i„, i u

Ь в в общих шинах питания параллельна соединенных дуговой электропечи 3 и

° E силовых фильтров 4. Так как токи .т. ° Е и i не содержат высших гармоЬ с ник, генерируемых дуговой электропечью 3, ввиду шунтирования их силовыми фильтрами 4, а тиристорнореакторная группа генерирует только нечетные гармоники, имеющие практически неизменный характер на интергде k — номер гармоники тока,:

I — амплитуды k-й гармоники тока; — фазовый угол сдвига тока

К

5 k-й гармоники относительно фазного напряжения;

n — целое число. так как в результате интегрироT вания за время — составляющие II u

III обращаются в ноль, то реактив1 ная мощность Я определяется только составляющей т

15 2

sin ч dt. (3)

1, Выражение (3) показывает, что на результат измерения практически не оказывают влияния высшие гармоники тока, генерируемые дуговой электропечью и тиристорно-реакторной группой. Следовательно, алгоритм управления фазами тиристорно-реакторной группы (интервал интегрирования т

-) является помехозащищенным от высших гармоник тока. Подынтегральное

ЗО выражение - О-- sin y уравнения (3)

U l . E

2 определяют величину реактивной мощности по основной гармонике фазы нагрузки с силовыми фильтрами и явля35 ется текущим значением, которое в результате операции интегрирования усредняется на интервале, равном полупериоду изменения напряжения сети.

Выражение (2) с учетом выражения (3) имеет вид ь 2

QA5

2 т

Q-- = «т (4) Е п тгде а= — — ="siп1р

2 д

U I,„

Ь в в

2 в1

$ +—

Т о (а+Ь-c)dt=

t о т2.

1 о (Ь+с-а) dt=

-ь—

1 о

5Т о ! (с+а-b)dt=

Т

1О

4 +—

<) г,1

1 о

+ =

3 f o а

+— 5Т

+— f а, о

+—

«Т о 3

1 261044

Е а, I c с= — — - sin ч1 г С1

z, т

"ЪA. 91

ыс, — амплитудные значения первой гармоники токов i, i и . со° K ° E ° L ответствейно; Е к

61 С - фазовые углы сдвига 1О токов i i iE со° z

s с ответственно относительно соответствующих фазных напряжений

Цв и 11с «ти 55

Интервалы интегрирования. каждого выражения системы (4) выбираются так, чтобы моменты окончания их при вычислении реактивной мощности фазы тиристорно-реакторной группы 7 совпадали с моментами наиболее раннего угла управления тиристорами 9, т.е. с моментами максимумов положительных . и отрицательных полуволн соответствующего фазе тиристорно-реакторной группы линейного напряжения.

На фиг. 6 в качестве примера показаны временные диаграммы изменения

Е подынтегрального выражения QAs, по которому определяется в результате интегрирования реактивная мощность

Q фазы АВ тиристорно-реакторной

AS группы, и линейного напряжения Uäs .

Моменты окбнчания интервалов интегрирования совпадают с моментами

t(n-2), t(n-1), t(n), t(n+1) и т.д. максимумов положительных и отрицательных полуволн линейного напряжения Uäs. В результате интегрирования, например, на интервале от t(n-1) до

t(n) текущее значение Q усредняется

z на этом интервале и получается знаt чение реактивной мощности Q„ (n) для фазы АВ тиристорно-реакторной группы, равное значению Q в момент

Т времени близкий t(n) — вЂ, как показано на фиг. 6, и т.д. Вычисленное знаL чение реактивной мощности Q„ (n) соответствует потребляемой реактивной мощности фазы АВ тиристорно-реактор- 50 ной группы при условии включения тиристоров с углом управления d.„ (ï), вычисленным на основании выраже- . ния (1).

Аналогичные операции можно произ- M вести для других интервалов интегрирования. Так ак моменты появления вычисленных интегральных значений реактивной мощности сдвинуты по врет мени на половину периода — то на2 растание либо убывание значений реактивной мощности происходит ступеТ нями со сдвигом в — (диаграмма

2 на фиг. 6). Среднее текущее значейие реактивной мощности Я для дв фазы АВ, как видно из диаграмм на фиг. 6, запаздывает от текущего значения подынтегрального выражения к Т

Q на половину периода — что coxas, 2 раняется при резкопеременном характере потребления реактивной мощности с частотой колебаний до 10-12 Гц, соответствующей наиболее динамичной нагрузке дуговой электропечи. В результате этого возможна постоянная коррекция результатов измерения для осуществления более точной компенсации реактивной мощности и симметрирования нагрузки. В устройстве для этого от усредненного значения реактивной мощности Я на интервале от t(n-1) до t(n), равного Q (и), вычитается усредненное значеййе

Ядв на интервале от t (и-2) до t(n-1), равное Q„(n-1), и эта разность суммируется со значением Q (и). В дв результате получается величина реак./ тивной мощностЦрля фазы АВ тиристорнореакторной группы Q"„(и) = 2Q"„(и)-Q„"s (п-1), по которой рассчйтывают

:угол управления тиристорами с дв (n), используя для этого выражение (1).

Аналогнчйо рассчитываются с учетом коррекции другие углы управления тиристорами 9, в соответствии с которыми при управлении фаза АВ тиристорно-реакторной группы 7 потребляет мь реактивную мощность Я „ в виде ступелЪ ней (диаграмма Q д на фиг. 6), среднее текущее значение которой

as оказывается практически равным необходимому текущему значению реактивной мощности Q . Подобным обраE зом осуществляется коррекция управления фазами ВС и СА тиристорно-ре.— акторной группы. В результате повышается точность компенсации Реактивl ной мощности и симметрирования нагрузки трехфазной сети в динамических режимах. В процессе компенсации реактивной мощности и симметрнрования нагрузки трехфазную сеть можно считать симметричной, при этом

1 2610

Вс

U U cnsdt

Ф 2m

U cos (t + --) в в 3

UñÀ

cos (dt + — )

4 с 3

U с ьт

t„" в

° t .к (Пс -9 + UAs> с — П с 1, ) с

q — Ьй.

Sc !

Т

51 и ! . .E .Е 3 (Upü! с +Пьс iA -U >s) dt с с в сд (5) где 1„ — момент максимума полуволны линейного напряжения U„

Управление тиристорами 9 каждой из фаз тиристорно-реакторной группы

7 компенсатора 1 осуществляется регулятор 10 по значениям реактивных мощностей, определяемых в соответ- 35 ствии с выражением (5). В регуляторе

10 на выходы умножи елей 13-15 поступают сигналы с выходов датчиков 11 напряжения сети и датчиков 12 тока, на выходе первого умножителя 13 фор- 4О

E мируется сигнал вида g .А Sc A" на выходе второго умножителя 14

Е ° 7

g = U i и на выходе третьего

В А Р Е, E умножителя 15 — g = U i, . Сигналы с выходов умножителей 13-15 поступакт на входы первого 16, второго

17 и третьего 18 сумматоров со знаками, соответствующими знакам слагаемых и подынтегральных выражениях уравнения,5). На выходе первого 5Î сумматора 16 формируется сигнал

"вс 14 + Псд - ПАв 1-, на вы° у+ ° к ° > ходе второго сумматора 17 — g, = П А 1- + U Aâ 1 с Пвс 14 и на выхоДе третьего сумматора 18 — g = U i + 55 .г ск АЬ с

+ U i — U i . Сигнал с выходя

ВС 4 сА В каждого из сумматоров 16 (17, 18) поступает на вход соответствующего

С учетом этих соотношений представим выражение (2) в виде

+ т

2 .к " .г (Usc i + UcA 1- -ПАв 1-с)

g г и с в !

5 3

44 10 интегратора 19 (20, 21) с установкой в ноль. Сброс каждого интегратора

19 (20, 21) с установкой в ноль, как и управление элементом 22 (23, 24) выборки и хранения и узлам ?5 (?6, 27) коррекции, осуществляет узел 57 синхронизации, схема которого показана на фиг. 2, а временные диаграммы работы — на фиг. 4. В узле 57 синхронизации на выход канала АВ 58, входы каналов ВС 59 и CA 60 подаются сигналы линейных напряжении U äs, U вс и Бс„(фиг. 4) соответственно. В KBKдом из каналов 58 (59, 60) сигнал линейного напряжения U„(U, U,ä ) фазовращателем 61 сдвигается по фазе на угол Ч, который не превышает

Ч (фиг. 4 U, ) . Сигнал с выхода фазовращателя 61 поступает на вход нуль-органа 62, на выходе которого формируются прямоугольные имгульсы (фиг. 4, U ) по положительным полуволнам входчого сигнала. Нуль-орган

62 выполнен на компараторе с общей точкой на инверсном входе. По передним и задним фронтам прямоугольных импульсов с выхода нуль-органа 6? формирователем 63 импульсов по фронту и спаду формируются короткие прямоугольные импульсы (фиг. 4, U ), по заднему фронту которых -формирователем 67 импульсов по спаду формируются короткие прямоугольные импульсы (фиг. 4, U ), запускающие задним фронтом формирователь 68 импульсов по спаду, который формирует короткие прямоупрльные импульсы (фиг. 4, U s ).

Таким образом, каждый канал 58 (59, 60) узла 57 синхронизации формирует в первой половине каждой полуволны соответствующего ему линейного нап(®вс USA выходе 64 (65, 66), затем на втором

69 (70, 71) и третьем 72 (73, 74) выходах не перекрывающиеся по времени короткие прямоугольные импульсы (фиг. 4, Б, U и U,ä для канала АВ 58; U6s, Uòà и U,в для канала

ВС 59 и П, Б„, и 014 для канала СА

60), причем сумма длительностей этих трех импульсов в электрических градусах на каждой полуволне линейного напряжения U (U >с, U,д ) любого из каналов 58 (59, 60) и угла сдвига !" фазовращателя 61 близка к — но не пре!

Г

2 вышает этой величины, длительность каж1261044 l2 выборки и хранения. На выходе п«2по тнительного элемента 28 выборки и хранения первого узла ?5 коррекции формируется сигнал

5 1lw.21

r т/ .Е,Е ь 1 " (U cia+Ucaie-Uaâò.. ) dt

Q (п- 1) ——

АВ Т/2 дого импульса составляет 1-2 эл.град.

Каждый интегратор 19 (20, 21) с установ кой в ноль сбрасывается импульсами, пе риод следования которых равен интерваТ лу интегрирования —, с третьего выхода

7 2 (7 3, 74) соответствующего канала 58 (59, 60) узла 57 синхронизации. В результате на выходе первого интегратора

19 с установкой в ноль в конце, напри — 1О мер, п-ro интервала интегрирования сигнал равен

t„

L (см. фиг. 6, диаграмма Q на интервале t(n-1) до t(n), на выходе вто— рого узла 26 коррекции

Т«„,1,т(К,2 .2

1 t < -i) Е (U,„i +Uasi,-Us,i„>dt е (n-1 ) — — — А — --- — — - вс,Г Т/2

L (см. фиг. 6, диаграмма Q„на интервале от i(n)- — до t(n) на выходе

Т

Ф второго интегратора 20 с установкой в ноль

Т„+ т/

22 +- .Е .Е .Е

1 iв,+U вi с Uс,1. А ) d t е (и)= — — Q в д с у вс. Т/2 и на выходе третьего интегратора 21 с установкой в ноль

g«n) ту

30 ,Е .Е (ggic+Пвс 4-Ucaiâ ) «1

0 (и)— СА

Т/2

Сигнал с выхода каждого интегра тора 19 (20, ?1) с установкой в ноль с конце n-ro интервала интегрирования запоминается соответствующим элементом 22 (23, 24) выборки и хра- 4О. кения в момент подачи на его управляющий вход импульса с второго выхода 69 (70, 71) соответствующего канала 58 (59, 60) узла 57 синхрониза ции. Перед моментами управления каж- 5 дого иэ элементов 22 (23, 24) выборки и хранения на управляющий вход дог олнительного элемента 28 выборки и хранения соответствующего узла 25 (26, 27) коррекции поступают импуль- 5О сы с первого выхода 64 (65, 66) соответствующего канала 58 (59, 60) узла 57 синхронизации. В результате дополнительный элемент 28 выборки и хранения каждого узла 25 (26, 27) H коррекции запоминает результат интегрирования зча ичтервал и-1 с выхода соответствующего элемента 22 (?3 24) и на выходе третьего узла 27 коррекции—

k«ht< ) .Е . Е (U c+U ci4 Ucaig) d t

q (и-1) 3

Т/2 м- в L L R (n) =Q (и)+1Q (n) — Q (n-1) ДВ АВ as as R зо м. 2 диаграмма Q на интерАВ до t (n+1) при (см. фиг. 6, вале от t(n)

R — 1), на

R>«2 рекции— выходе второго узла кор22 (, Ь 2 Ь Rв2

Е? (n) =Я . (п)+(«,? (и)-Q (n — 1)1 —— вс Be вс R

3о и на выходе третьего узла коррекции

q (n) =q (n)+(q (n) -q (-1)1-- — зо

Сигнал с выхода дополнительного элемента 28 выборки и хранения в каждом узле 25 (26, 27) коррекции подается через первый резистор 30 на инвертирующий вход операционного усилителя 29, на неинвертирующий вход которого подается сигнал с выхода соответствующего элемента 22 (23, 24) выборки и хранения. Вследствие нали-. чия второго резистора 31 в отрицательной обратной связи операционного усилителя 29 на его выходе формируется сигнал, являющийся выходчым для узла 25 (26, 27) коррекции. На выходе первого узла 25 коррекции формируется сигнал!

1261044 14 где R u R — величины сопротивления первого 30 и второго 31 резисторов узла коррекции.

Составляющие выходных сигналов в виде разности интегральных значений реактивнои мощности первого узла корЬ R, рекции 25 -(q (п) — q (п-1)3 лв яв Езо

Ь второго узла. коррекции 26 -lQ„ (и) - 1О

L R (n-1)) — и третьего узла корBC за„

l R рекции 27 — (Я „(и) — Я,„(п-1)! — ьо величины которых зависят от соотно15 шения сопротивлений резисторов 30 и

R.,„

31 (s нашем примере — =1), обеспечило вают коррекцию управления фазами ти ристорно-реакторной группы 7 в дина20 мических режимах потребления реактивной мощности нагрузкой 3 (дуговая электропечь), когда на точность регулирования значительное влияние оказывает запаздывание, обусловленное принципом работы тиристоров 9 и интеграторов 19-21. Однако при превышении максимально возможной скорости измененйя реактивной мощности, которая соответствует периоду расплава при потреблении дуговой печью мощности с частотой возмущений

10-12 Гц, величина коррекции ограничивается на постоянном уровне. Это обеспечивается тем, что параллельно второму резистору 31 в отрицательной 35 обратной связи операционного.усилителя 29 включен двухполярный ограничитель напряжения в виде встречно-последовательно включенных стабилитронов 32 и 33. В результате исключа†40 ется значительное перерегулирование при скачкообразных, не свойственных дуговой электропечи, изменениях реактивной мощности, которые возможны, например, при подключении силовых 45 фильтров к сети или их отключении.

Принцип работы узла коррекции при управлении фазой АВ тиристорно-реакторной группы описан вьпше и иллюстрируется диаграммами на фиг. б.

Сигнал с выхода каждого узла 25 (26, 27) коррекции поступает на вход соответствующего функционального преобразователя 34 (35, 36), выполненно го в виде кусочно-линейного аппрокси-55 матора. Каждый функциональный преобразователь линеариэует передаточную функцию соответствующей фазы тиристорно-реакторной группы 7, для которой связь между входным и выходным параметрами описывается в соответствии с уравнением (1)..С выхода каждого функционального преобразователя

34 (35, 36) сигнал поступает на сигнальный вход соответствующего канала 38 (39, 40) узла 37 управления тиристорами, который преобразует входной сигнал в угол подачи управляющего импульса на тиристоры.

Работа канала АВ 38 узла 37 управления тиристорами (фиг. 3) иллюстрируется временными диаграммами напряжений на фиг,. 5.

На вход синхронизации канала АВ

38 = выхода соответствующего датчика 11 напряжения поступает сигнал линейного напряжения UÄz (фиг. 5), который фазовращателем 56, выполненным аналогично фазовращателю 61 блока

57 синхронизации, сдвигается по фазе !

1 на угол — (фиг. 5, U ) и затем первым нуль-органом 54, выполненным на компараторе с общей точкой на инверсном входе, преобразуется в прямоугольные импульсы (Фиг. 5, U. ), соответствующие положительным полуволнам входного сигнала U ) ° Сигнал линейного напряжения U„ непосредственно преобразуется в прямоугольные импульсы вторым нуль-органом 55, выполненным на компараторе с общей точкой на неинвертирующем входе (фиг. 5, U>< ). Прямоугольные импульсы с выходов первого 54 и второго 55 нуль-органов поступают на входы элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 53, на выходе которого формируются прямоугольные импульсы (фиг ° 5, U ), соответствующие второй половине каждой полуволны линейного напряжения

Уяя . Прямоугольные импульсы с выхода элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 53 запускают генератор 52 пилообразного напряжения, который формирует линейно изменяющееся напряжение от +U, a" !

Т до -U в диапазоне от — до Tl кажо 2 дой полуволны линейного напряжения

11

U а в диапазоне от О до — — напяв 2 ряжение +У, (фиг. 5, U ). Напряжение пилы с выхода генератора 52 пилообразного напряжения поступает на инвертирующий вход компаратора 51, на неинвертирующий вход которого с!

1 261044 выхода первого функционального преобразователя 34 через сигнальный вход канала АВ 38 блока 37 управления тиристорами подается сигнал в виде напряжения U„„ которое в моменты превышения напряжения пилы переключает компаратор 51 из состояния 0" в состояние "1 " (фиг. 5, U моменты времени а„и !- ). Если сигналы в виде "1" с выхода компаратора 51 и импульсы с выхода элемента ИСКЛЮЧАКЩЕЕ ИЛИ 53, поступающие соответственно на второй и первый входы элемента И-НЕ 49, совпадают по времени, то моменты совпадения на выходе элемента И-НЕ 49 формируются сигналы из "1" в "0", которые запускают формирователь 50 импульсов по спаду, формирующий прямоугольные импульсы (фиг. 5, 0ь, ), длительность которых 20 определяет необходимую длительность импульсов управления для надежного управления тиристорами 9. Прямоуголь-. ные импульсы с выхода формирователя

50 импульсов по спаду поступают через третьи входы и выходы элементов

И 47 и 48 на входы формирователей 41 и 42 импульсов, Причем на вход первого формирователя 41 импульсов импульс поступает в положительный полу-З0 период линейного напряжения Uäb (фиг. 5, Б... момент t, ), так как импульс с выхода второго нуль-органа

55 (фиг. 5, U55) доблокирует первый элемент И 47, а на вход второго формирователя 42 импульсов — в отрицательный полупериод (фиг. 5, U„z, момент t ), так как на первом инверсном

1 входе второго элемента И 48 в это время отсутствует импульс с выхода второго 40 нуль-органа 55. Импульсы на выходах элементов И 47 и 48 блокируются в

ТГ диапазоне 0 — — каждой полуволны

2 линейного напряжения U, так как 45 на вторых их входах отсутствуют импульсы с выхода элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ 53 (фиг. 5, U„ U в момент з).

Каждый формирователь 41 и 42 импульсов преобразует входные импульсы в . 50 пачки мощных раэнополярных импульсов высокой частоты (фиг. 5, U и U4 ), которые поступают через импульсный трансформатор 43 (44), изолирующий низковольтные цепи регулятора 10 от 55 силовых цепей тиристорно-реакторной группы 7, затем выпрямителем 45 (46) преобразуются в однополярные импульсы (фиг. 5, U u U ), которые подаются на управляющие переходы соответствующих тиристоров 9, подключающих соответствующий шунтовый реактор 8 на линейное напряжение U ль

Преобразование импульсов в пачки разнополярных импульсов высокой частоты для передачи их через импульсный трансформатор с последующим выпрямлением позволяет передавать импульсы любой длительности при пои лемых габаритах импульсного трансформатора. При изменении сигнала Uz„ на сигнальном входе канала АВ 38 блока 37 управления тиристорами от

+U до -У„ (размах напряжения пилы генератора 52 пилообразного напряжения) на его выходе формируются импульсы для соответствующих тиристоров 9, углы управления которыми в

Y и ci „ изменяются от — доГ относительно линейного напряжения U e, на которое подключается шунтовый реактор 8, потребляющий реактивную мощУ ив ность по выражению (1) от — — — до

2 1!нуля. Аналогично работают каналы ВС

39 и СА 40 узла 37 управления тиристорами. На вход синхронизации канала BC 39 узла 37 управления тиристорами с выхода соответствующего датчика 11 напряжения подается сигнал линейного напряжения U ., на сигнальный вход с выхода второго функционального преобразователя 35 сигнал U >, который преобразуется в углы йв и ь подачи управляющих импульсов с выходов канала ВС 39 на управляющие переходы соответствующих тиристоров 9, подключающих соответствующий шунтовый реактор 8 на линейное напряжение Ug На вход синхронизации канала СА 40 узла 37 управления тиристорами с выхода соответствующего датчика 11 напряжения подается сигнал линейного напряжения U д, а на сигнальный вход с выхода третьего функционального преобразователя 36 сигнал О„ А, который преобразуется в углы d. А иЫ подачи уп4С равляющих импульсов с выходов канала СА 40 на управляющие переходы соответствующих тиристоров

9, подключающих соответствующий шунтовый реактор 8 на линейное напряжение U z .

12б1044

Формула из обретения

1Î

Устройство для компенсации реактивной мощности нагрузки и симмътрирования трехфаэной сети, содержащее подключенные к шинам питающей сети параллельно нагрузке силовые фильтры, состоящие из конденсаторов и фильтровых реакторов, и тиристорно-реакторную группу, состоящую из цепочек, соединенных в треугольник и образованных из последовательно соединенных шунтовых реакторов и встречнопараллельно включенных тиристоров, снабженных узлом управления, умно- 15 жители, первый, второй и третий сумматоры, первый, второй и третий интеграторы с установкой в "0", первый, второй и третий элемент выборки и хранения, датчики тока и датчики нап- 20 ряжения сети, выходами соединенные через умножители с входами сумматоров, выход каждого из которых через соответствующий интегратор с установкой в "0" соединен с входом соответствующего элемента выборки и хранения, узел синхронизации, входами подключеннЬЙ к датчикам напряжения сети, а выходами к входам установки в

"0" интеграторов и входам управления 30 элементов выборки и хранения, первый, второй и третий функциональные преобразователи, выходами подключенные к узлу управления тиристорами, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности при одновременном упрощении и повышении надежности при реэкопеременной нагрузке, в него введены первый, второй и третий узлы коррекции, каждый из которых выполнен в виде операционного усилителя с первым резистором и параллельно включенными вторым резистором и двухпо.лярным ограничителем напряжения в отрицательной обратной связи и дополнительного элемента выборки и хранения, выходом подклоченного через первый резистор к инвертирующему входу операционного усилителя, выход которого является выходом узла коррекции, причем вход дополнительного элемента выборки и хранения, управляющий вход которого является управляющим входом узла коррекции, и неинвертирующий вход операционного усилителя соединены между собой и образует вход узла коррекции, причем вход каждого узла коррекции соединен с выходом соответствующего элемента выборки и хранения, выход каждого узла коррекции - c входом соответствующего функционального преобразователя, а управляющий. вход каждого узла коррекции — с соответствующим выходом узла синхронизации, при этом датчики тока подключены к общим шинам питания параллельно соединенных нагрузки и указанных силовых фильтров..

12б1044 фас. Л и,ди сиа О

Ор

Ф2

Оба

М иуда йЗ иа ип 65

"и

Ц7з иу

71

79

Фиг. Ф

1261044 фие. У

Составитель И. Мирошником

Редактор Л. Веселовская Техред МЛ(одним Корректор Л Патай

5240/54 ТиРаж б12 Подписное !

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 »

Мур и» и»

ll» э

Юфу

«»

Иуу ищ

3 с с с