Устройство для управления компенсирующей конденсаторной батареей

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 С 5 > 1/70

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ф

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4?19934 /07 (22) 27.03.89 (46) 07.35.91. Бюл. Ф- 17 (71) Институт проблем энергоснабже— ния АН УССР (72) В.F..Тонкаль, С.П.Денисюк, Ю.A.ßöåíêî и И.В.Самулевич (53) 6 21.365.22(388 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Кс 1103215; кл. С 05 F 1/70, 1982.

Авторское свидетельство СССР

М 603972, кл. G 05 F 1/70, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ КОМПЕНСИРУЮЩЕЙ КОНДЕНСАТОРНОЙ БАТАРЕЕЙ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для компенсации реактивных токов нагрузок при помощи компенсирующих конденИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано для компенсации реактивных токов нагрузок в общепромьппленных и автономных электрических сетях при помощи компенсирующих конденсаторных батарей.

Целью изобретения является повышение точности компенсации при несинусоицальном напряжении и токе источника питания.

На чертеже приведена структурная схема устройства управления компенсирующей конденсаторной батареей.

Устройство соцержит датчик 1 наВ пряжения, поцсоединенный к зажимам

„Л0„„1647550 А 1

2 саторных батарей. Цель изобретения повышение точности компенсации при песинусоидальном напряжении и токс ис— точника питания за счет вычисления емкости конденсаторной батареи иэ условия минимума тока источника элек тропитапия. Для этого с помощью датчика 3 тока измеряют мгновенное значение тока, а датчик 1 напряжения и блок 7 вычисления производной измеря ют производную напряжения по времени и с помощью блоков 8, 9 умножения, интеграторов 10, 11 и блока 15 целе— ния определяется значение емкости конденсаторной батареи. Сигнал, пропорциональный значению емкости конценсаторной батареи, поступает на вход системы 16 управления тирлсторными ключами 1?. 1 ил. цля подключения конденсаторной батареи 2, датчик 3 тока, включенный последовательно RL-нагрузке 4, 5, . датчик 6 нуля напряжения, блок 7 вычисления первой производной напряжения по времени, цва блока 8, 9 умно,жения, цва интегратора 10, 11, линию задержки 12, два электронных ключа 13, 14, блок 15 пеления и систему 16 управления тиристорными ключами 17. При этом датчик 6 нуля напряжения подключен к выходу датчи, ка 1 напряжения, первый вход первого

= блока 8 умножения подключен к датчи» ку 3 тока, а второй — к датчику 1 на1647550

45 венно.

Устройство работает слецующим образом.

С датчика 1 напряжения и датчика

3 тока, в которых nc:óùåñòâëÿâòñÿ гальваническая развязка и согласование уровней сигналон силовых цепей и измерительной части устройства, снимаются сигнапч, иропорпионаньные

55 пряжения через блок 7 вычисления первой произвоцной напряжения по времени, второй выхоц которого соединен с двумя входами второго блока 9 ум5 ножения, выход первого блока 8 умножения связан через последовательно соединенные первый интегратор l0 и первый электронный ключ 13,с первым входом блока 15 деления, второй вход которого через последовательно соединенные второй. интегратор 11 и второй электронный ключ 14 связан с выходом второго блока 9 умножения, а выход — с системой 16 управления тиристорными ключами 17, выход датчика

6 нуля напряжения подключен к управляющим входам первого 13 и второго 14 электронных ключей и через линию за— держки — к управляющим входам перво- 20 го 10 и второго 11 интеграторов. Конденсаторная батарея 2 представляет собой набор конденсаторов, последовательно с каждым из которых включены встречно-параллельно два тиристора.25

Наиболее приемлемым критерием оценки эффективности энергопотребления при наличии в системе электроснабжения. высших гармонических составляющих напряжения и тока источника является цостижение минимально возможного значения действующего тока I, источника электроснабжения за счет компенсации части реактивного тока нагрузки. При этом обеспечивается максимально возможная степень компенсации обменных энергетических процессов между источником питания и нагрузкой.

В соответствии с выбранным критерием значение емкости конценсаторной батареи определяется из выражения т

5 H(t) По (t) dt о

С (1) т

9 (ц„ ()) dt о

1 где i (t) и 11 (t) — мгновенные значеИ и ния тока нагрузки и первая производная напряжения источника соответстмгновенным значениям напряжения uci" точника питания U>(t) и тбка нагрузки i (t). На выхоце блока 7 вычисления первой производной напряжения по времени формируется сигнал u„(t).

13 первом блоке 8 умножения произво-. дится перемножение сигналов, снимаемых с датчика 3 тока и блока 7 вычисления первой производной напряжения по времени. Сигнал на выходе первого блока умножения равен

"В() = "ц() ц() (2) Во.втором .блоке 9 умножения вычисляется квадрат мгновенного значения первой производной напряжения источника по времени. Сигнал на выходе блока 9 умножения равен

П () = (u„(t) ) г (3) I щ я() ц() 9 т, к- (4) где t — г = Т вЂ” период интегрироk К-1 вания., k — номер периода интегрирования.

К этому же моменту времени сигнал на выхоце второго интегратора к

Ц, (, ) = (U„(t)) dt (5)

К-1

В момент времени под воздейстk вием управляюще го ими ульса с датчиСигналы с блоков 8 и 9 умножения поступают соответственно на входы интеграторов 10 и 11, где производится их интегрирование. Период интегрирования интеграторов 10 и 11 задается с помощью датчика 6 нуля напряжения, который регистрирует моменты изменения знака напряжения источника. В эти моменты времени на его выходе формируются короткие импульсы, которые поступают на управляющие входы электронных ключей 13, 14 и отпирают их, а также через линию задержки 12 поступают на управляющие входы интеграторов 10 и 11, обеспечивая их сброс в ноль.

К концу кажцого периода интегрирования на выходе первого интегратора формируется сигнал

5 164 ка 6 нуля напряжения электронные клюиН 13, 14 отпираются и выходы перво.го 10 и второго 11 интеграторов подклю— .чаются соответственнб к первому и второму входам блока 15 деления, на выходе которого формируется сигнал к

f () II„(t) dt к-(U (ск) -- — — — ——, (6)

-15 ф„

J (оц(с)> ас к-( соответствующий требуемой величине емкости С конденсаторной батареи.

Вычисленное значение емкости (6) поступает на вход системы 16 управления тиристорными ключами 17.

Отпирание электронных ключей 13, 14 производится на время, необходимое для вычисления значения емкости конденсаторной батареи в блоке

15 деления и для перецачи его в систему 16 управления тиристорными ключами. Требуемая цлительность управляющего импульса формируется с помощью датчика 6 нуля напряжения. IIOOле вычисления емкости конденсаторной батареи происходит сброс интеграто— ров 10., 11 в ноль за счет временного сдвига управляющего импульса с помощью линии задержки 12. Затем процесс вычисления емкости конденсаторной батареи возобновляется на следующем периоде питающего напряжения.

Предлагаемое устройство позволяет повысить эффективность использования конденсаторной батареи в случае несинусоидальной формы напряжения и тока в системе электроснабжения злектротехнологической установки. При этом обеспечивается более полная компенсация суммарного реактивного тока нагрузки, в рсзультате чего уменьшаются потери в системе электроснаб7553 6 жения и потребляемая мощность, повышается коэффициент ее мощности, снижается установленная мощность электротехнического оборудования.

Формула изобретения

Устройство управления компенси10 рующей конденсаторной батареей, содержащее датчик напряжения, подсоединенный к зажимам для подключения конденсаторной батареи, выход которого связан с датчиком нуля напряжения, 15 датчик тока первый и второй элекУ тронные ключи и тиристорные ключи со схемой управления, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения точности компенсации при несину20 соидальчом напряжении и токе источника питания, оно снабжено блоком вычисления первой произвоцной напряжения по времени, двумя блоками умножения, двумя интеграторами, линией

25. задержки и блоком деления, причем первый вход первого блока умножения подключен к датчику тока, а второй к датчику напряжения через блок вычисления первой производной напряже30 HHB flo BpeME.ни, второй выход которо. го соединен с двумя входами второго блока умножения, выход первого блока умножения связан через последовательно соединенные первый интегратор и первый электронный ключ с первым вхоцом блока деления, второй вход которого через послЕцовательно соединенные второй интегратор и второй электронный ключ связан с выходом второ40 го блока умножения, а выход — со схемой управления тиристорными ключами, выход датчика нуля напряжения под-. ключен к управляющим входам первого и второго электронных ключей и через

45 линию задержки к управляющим входам первого и второго интеграторов.

Составитель В.Клещенко

Техред К.Иоргентал Корректор A.Îáðó÷àð

Редактор Т.Зубкова

Заказ 2423 Тираж 4 9

ВНИИПИ 1 осударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

11303. >, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-из.сатc ..òüñкий к-мбинат "Патент", i . Ужгород, ул. Гагарина, 101