Стабилизированная трехфазная система питания

 

Изобретение относится к электротехнике . Цель изобретения - повышение точности воспроизведения параметров качества электроэнергии. В предложенном устройстве выходные напряжения каждой из фаз поочередно сравнивают с опорным напряжением и в соответствии с полученным сигналом рассогласования корректируют напряжения каждой из фаз. Для формирования опорного сигнала сигналы с выхода трехфазного генератора 1 через кодоуправляемые фазовращатели подаются на второй коммутатор, который при помощи сигналов с нулевого, первого и второго выходов счетчика дешифратора подключает к входу опорного элемента сигнал требуемой фазы. Фазовый сдвиг, возникающий между выходным и опорным напряжением, преобразуется в компенсирующий сигнал последовательно соединенными фазосдвигающим звеном, перемножителем, интегратором и блоком компараторов. Использование для формирования опорного сигнала упомянутых элементов позволяет исключить погрешность воспроизведения симметричной трехфазной системы, за счет чего достигается поставленная цель. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 05 F 1/44

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

; (21) 4704296/07 (22) 14.06.89 (46) 23.11.92, Бюл. М 43 (71) Институт электродинамики АН УССР (72) В;В.Брайко, А,В.Кошелев и О.М,Мир. файзиев (56) Авторское свидетельство СССР

hh 1317412, кл. G 05 F 1/44, 1987. (54) СТАБИЛИЗИРОВАННАЯ ТРЕХФАЗНАЯ СИСТЕМА ПИТАНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения — повышение точности воспроизведения параметров качества электроэнергии. В предложенном устройстве выходные напряжения каждой из фаз поочередно сравнивают с опорным напряжением и в соответствии с полученным сигналом рассогласования корректируют напряжения кажИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано для создания образцовых источников параметров качества промышленной сети.

Известна стабилизированная трехфазная система питания. содержащая преобразователь однофаэного напряжения в трехфазное с нулевым проводом. в цепь каждой фазы которой включен стабилизатор первой гармоники с избирательным узлом сравнения, опорным элементом, основным регулируемым делителем, выходом, подключенным к выходному выходу соответствующей фазы, и выходным трансформатором, при этом к выходам фаз преобразователя подключены входы соот. Ы 1777128 А1 дой из фаэ. Для формирования опорного сигнала сигналы с выхода трехфазного генератора 1 через кодоуправляемые фазовращатели подаются на второй коммутатор, который при помощи сигналов с нулевого, первого и второго выходов счетчика дешифратора подключает к входу опорного элемента сигнал требуемой фазы. Фазовый сдвиг, возникающий между выходным и опорным напряжением, преобразуется в компенсирующий сигнал последовательно соединенными фазосдвигэющим звеном, перемножителем, интегратором и блоком компараторов. Использование для формирования опорного сигнала упомянутых элементов позволяет исключить погрешность воспроизведения симметричной трехфаз ной системы, эа счет чего достигается поставленная цель. 1 ил. ветствующего фазовращэтеля и узел индикации симметрии.

Недостатком этого устройства является невысокая точность воспроизведения нормирования параметров качества электроэнергии, а также ручная установка фазовой симметрии.

Другим аналогом является устройство, содержащее преобразователь однофазного напряжения в трехфазное с нулевым проводом, в цепь каждой фазы которого включены последовательно соединенные регулируемые фазовращатели, дополнительные регулируемые делители напряжения, стабилизаторы первой гармоники переменного напряжения с трансформаторным выходом и основные регулируемые делители

1777128 напряжений, входы и выходы которых через переключатель подключаются к узлу индикации симметрии, а также избирательный узел сравнения, один вход которого соединен с выходом опорного элемента, содержащий усилитель-ограничители, выход которого подключен к управляющему входу прерывателя, и источник опорного напряжения, выход которого соединен с входом прерывателя, выход прерывателя является выходом опорного элемента.

Недостатком этого устройства является ручная установка фазовой симметрии, а также наличие в устройстве трех независимых опорных элементов, определяющих уровень амплитуд выходных напряжений и трех избирательных узлов сравнения, определяющих коэффициент стабилизации. переменного напряжения, что приводит к большим сложностям при установке высокой степени идентичности амплитуд опор. ных напряжений.

Наиболее близким аналогом данного устройства является стабилизированная трехфаэная система питания, содержащая преобразователь однофазного напряжения в трехфаэнае с нулевым проводом, в цепь каждой фазы которого включены последовательно соединенные регулируемые фазовращатели, дополнительные регулируемые делители напряжения, стабилизаторы первой гармоники переменного напряжения с трансформаторным выходом и основные регулируемые делители напряжения, Устройство автоматически устанавлявзет .;, фазовую симметрию. Наличие в устройстве одного опорного элемента и одного избирательного узла сравнения позволило значительно уменьшить погрешность установки фазовой симметрии системы, Однако выходное напряжение стабилизированной трехфазной системы питания не является строго синусоидальным, что в конечном счете оказывает влияние на точность поддержания его на номинальном уровне. Наличие высших гармоник в выходном напряжении обусловлено нелинейностью мощных активных элементов схемы и выходных трансформаторов, широким диапазоном номинальных выходных напряжений -57, 100, 220, 380 В и пульсациями питающего напряжения.

Влияние нвсинусоидальности выходного напряжения на точность вго поддержания на номинальном уровне проявляется следующим образом.

В опорном элементе прототипа усилителем-ограничителем формирователем напряжение прямоугольной формы из фазного выходного напряжения. Затем посредством прерывателя и источника опорного напряжения на выходе прерыватвля формируется опорное прямоугольное напряжение, противофазное выходному, при5 чем фронты опорного прямоугольного напряжения соответствуют нуль-переходам выходного напряжения. Но из-за наличия в выходном напряжении высших гармоник нуль-переход его первой гармоники получа10 ется смещенным по отношению к нуль-переходу первой гармоники опорного прямоугольного напряжения, вследствие чего появляется ложный сигнал рассогласования сравниваемых напряжений, приводя15 щий к изменению номинального значения выходного напряжения, Относительная погрешность стабилизации амплитуды первой гармоники выходного напряжения в каждой фазе от указанной причины выражается

20 формулой

2 rP /2

cos p (1) где p — начальный сдвиг фазы первой гармоники относительно нуль-перехода иска25 жвнной синусоиды.

Из выражения (1) следует, что при угле сдвига фаэ ф между нуль-переходом основной и искаженной синусоиды в 1 (соответствует коэффициенту несинусоидальности, 30 равному 5$) погрешность стабилизации номинального уровня выходного напряжения составляет 0,1»(, что на порядок снижает возможности по точности данного устройства. Для удовлетворения требований ГОСТ

13109-87 точность воспроизведения параметров качества электроэнергии должна быть в пределах 0,03-0,05, что обуславливает стабилизации выходного напряжения каждой фазы с погрешностью, не превыша40 ющей 0.01 .

Целью изобретения является повышеwe точности воспроизведения параметров качества электроэнергии.

Поставленная цель достигается тем, что

45 в стабилизированную трехфазную систему питания дополнительно введены первый, второй и третий управляемые фазовращатели, соответствующие входы которых подключены к выходам трехфазного генератора, а выходы через введенный коммутатор К2 соединены. с входом опорного элемента, схема управления чврвэ введенные интегратор, пврвмножитель и фазосдвигающвв звено соединена с выходом

55 избирательного усилителя, два выхода схемы управлвния подключены к соответствующим входам первого, второго и третьего управляемых фазовращатвлей, третий выход соединен с входом 7 блока стабилиэато1777128

20

30

40

50 ров. управляющие входы трех управляемых фазовращателей, коммутатора К2 и интегратора подключены к соответствующим выходам блока стабилизаторов, а второй вход перемножителя подключен к выходу 2 опорного элемента.

Новым в предлагаемом устройстве является то, что в него введены три управляемых фазовращателя, коммутатор 2, фазосдвигающее звено, перемножитель, интегратор. схема управления и связи между ними.

Данные устройства широко известны в измерительной технике, однако совместное использование этих устройств в совокупности с новыми связями не встречается в известной технической литературе и позволяет достигнуть поставленную цель— повышение точности воспроизведения параметров качества электроэнергии.

На чертеже представлена блок-схема стабилизированной трехфазной системы питания.

Устройство содержит трехфазный генератор основной гармоники 1, выходы которого подключены к соответствующим входам блока стабилизаторов 2, а выходы

01дн, 018н, 01сн блока стабилизаторов 3 через выходные трансформаторы и делители напряжения 3-5 подключены к входам коммутатора 6, выход которого через избирательный усилитель 7.1 и фазочувствительный выпрямитель 7,2, входящие в состав избирательного узла сравнения 7, соединен с входом 8 блока стабилизаторов 2, а управляющий вход фэзочувствительного выпрямителя 7.2 подключен к выходу 1 опорного элемента 8, Управляющие выходы блока стабилизаторов 2 подключены к соответствующим входам коммутатора 6 и управляющему входу опорного элемента 8, выход 1 которого соединен с вторым входом избирательного усилителя 7.1, а выход 2 — с входом

4 блока стабилизатора 2, вход 3 коммутатора 6 соединен с входом 5 блока стабилизаторов 2.

Первый, второй и третий управляемые фазовращатели 9-11, соответствующие входы которых подключены к выходам трехфазного генератора 1, а выходы через введенный коммутатор 12 соединены с входом опорного элемента 8, схема управления .

13 через введенные интегратор 14, перемножитель 15 и фазосдвигающее звено 16 соединена с выходом избирательного усилителя 7.1, два выхода схемы управления 13 подключены к соответствующим входам первого, второго и третьего управляемых фазовращателей 9-11, третий выход соединен с входом 7 блока стабилизаторов 2, управляющие входы трех управляемых фазовращателей 9-11, коммутатора 12 и интегратора 14 подключены к соответствующим выходам блока стабилизаторов 2, а второй вход перемножителя 15 подключен к выходу

2 опорного элемента 8.

Стабилизированная трехфазная система питания работает следующим образом.

Трехфазный генератор 1 формирует симметричную трехфазную систему напряжений. Эти напряжения поступают на блок стабилизаторов 2, где усиливаются и стабилизируются. Совместная работа коммутатора 6, опорного элемента 8, избирательного узла сравнения 7, выходных трансформаторов Тр1, Тр2, Тр3, делителей напряжения 3, 4 и 6, блока стабилизаторов 2. содержащего регулируемые фазовращатели и стабилизаторы переменного напряжения в каждой фазе, пороговые элементы, регистр, схему управления, блок синхронизации, счетчикдешифратор, подробно описана в прототипе.

Поскольку выходные напряжения стабилизированной трехфазной системы питания из-за значительной несинусоидэльности не могут быть использованы для формирования опорного прямоугольного напряжения, то для этой цели используется также не содержащие высших гармоник напряжения с выхода трехфазного генератора 1, которые подаются нэ управляемые фазовращэтели 9-11. Далее через коммутатор 12 требуемый выход управляемый фаэовращателей 9-11 подключается к входу опорного элемента В с помощью счетчика дешифрэторэ, входящего в состав блока стабилизаторов 2.

Фазовый сдвиг, который возникает между выходным напряжением и опорным прямоугольным напряжением, отрабатывается следующим образом.

При включении устройства счетчик-дешифратор, входящий в состав блока стабилизаторов 2, устанавливает его нэ отработку номинального напряжения первой фазы, При этом выход делителя напряжения 3 посредством коммутатора 6 подключается к избирательному усилителю 7.1, активизируется управляемый фаэовращатель 9, а коммутатор 12 подключает его выход к опорному элементу 8.

После отработки амплитуды первой фазы при наличии фазового сдвига между опорным прямоугольным напряжением и выходным напряжением на выходе избирательного усилителя 7,1 устанавливается сигнал hUp, пропорциональный фазовому сдвигу. Далее этот сигнал сдвигается нэ 9О фазосдвигающим звеном 16 и подается на перемножитель 15, где перемножэется с

1777128 сигналом, приходящим с усилителя-ограничителя, входящего в состав опорного элемента 8

Ux- Ы3у - COScot

Нэ выходе интегратора 14 действует напряжение:

1т

Оинт- f ЛUpcoseadt. о где Т вЂ” период синусоиды.

Схема управления 13, которая может быть реализована на базе компараторов (см. фиг.1), анализирует выходное напряжение интегратора 14 и в зависимости от полярности напряжения, вырабатывает управляющие воздействия на управляемый фаэовращатель 9.

Регулирование происходит до тех пор, пока на.выходе избирательного усилителя

7,1, а значит на выходе перемножителя 15 и интегратора 14, напряжение не приблизится к нулю. При этом схема управления 13 формирует сигнал, поступающий на схему управления блока стабилизаторов 2, который разрешает переключение счетчика-де- шифратора, входящего в состав блока стабилизаторов 2, на регулирование второй фазы. При этом к избирательному усилите.лю 7.1 подключается сигнал, приходящий на вход 2 коммутатора 6, активизируется управляемый фаэовращатель 10, а коммутатор

12 подключает era выход к опорному элементу 8, В соответствии с этим схема управления 13 работает по следующему алгоритму:

1. Сигнал 1 на выходе+ р формируется при 0инт > 0;

2. Сигнал 1 на выходе — р формируется при Upped < 0;

3. Сигнал 1 на выходе +1 формируется при U - 0.

Использование новых элементов — управляемых фаэовращателей 9-И, коммутатора 12, фаэосдвигающего звена 16, перемножителя 15, интегратора 14 и схемы управления 13, позволяет исключить влияние несинусоидальности выходного напряжения на установку его номинального значения и достичь требуемую точность воспроизведения параметров качества электроэнергии 0,03-0,05О .

Предлагаемые новые узлы могут быть построены на базе стандартных микросхем и практически не требуют настройки, Формула изобретения

Стабилизированная трехфэзная система питания, содержащая трехфазный генератор, три цепи, в каждую из которых включены последовательно кодоуправляемый фазовращатель, кодоуправляемый ставход избирательного усилителя соединен с

10 первым выходом опорного элемента и па15 прямитель соединен параллельно с входом аналогового запоминающего устройства, 20

30

50 вербным управляющим входом логической схемы, первый информационный вход которой подключен к второму выходу опорного элемента, а информационный второй вход

40 билизатор первой гармоники, трансформатор и делитель напряжения, входы цепей соединены с соответствующими выходами трехфазного генератора. а выходы подключены к входам первого коммутатора, выход которого соединен с первым входом избирательного усилителя, входящего в состав избирательного узла сравнения, второй раллельно с управляющим входом фазочувствительного выпрямителя избирательного узла сравнения, а выход избирательного усилителя через фазочувствительный выпервым входом сумматора, входами первого и второго пороговых элементов, второй вход сумматора соединен с выходом аналогового запоминающего устройства, а выход подключен к входу третьего порогового элемента, выходы всех поршневых элементов. связаны с соответствующими входами формирователей сигналов управления с памятью, выходы которого "+ 1" и "-1" соединены соответственно с входами "+1" и

"-1" кодоуправляемых стабилизаторов первой гармоники и второго и третьего кодоуправляемых фаэовращателей параллельно, выход у соединен с входом U второго кодоуправляемого фазовращателя, выход ргс входом U третьего кодоуправляемого фазовращателя, а выход Сч — со счетным входом счетчика дешифратора, нулевой выход которого соединен параллельно с входом U первого кодоуправляемого стабилизатора первой гармоники и первым управляющим входом первого коммутатора, первый выход — с входом U второго кодоуправляемого стабилизатора первой гармоники и вторым управляющим входом первого коммутатора, второй выход — с входом U третьего кодоуправляемого стабилизатора первой гармоники и третьим управляющим входом первого коммутатора, третий выход — с четвертым управляющим входом первого коммутатора, управляющим входом формирователя сигналов управления памятью, управляющим входом опорного элемента и прямым и инчерез усилитель-ограничитель связан с выходом одного из делителей напряжения, а выход подключен к синхронизирующему блоку, первый выход которого соединен с управляющим входом аналогового запоминающего устройства, а второй. третий и четt0

1777128

Составитель В.брайко

Техред М.Моргентал Корректор M.Êåðåöìàí

Редактор Т.Иванова

Заказ 4122 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 вертый выходы соединены соответственно с первым, вторым и третьим синхронизирующими входами формирователя сигналов управления памятью, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности вос- 5 произведения параметров качества электроэнергии, введены четвертый, пятый и шестой кодоуправляемые фазовращатели, соответствующие входы которых соединены с выходами трехфазного генератора, а 10 выходы через введенный второй коммутатор соединены с входом опорного элемента, выход избирательного усилителя через введенную цепь последовательно соединенных фазосдвигающего звена, перемножителя и 15 интегратора подключен к входу блока компараторов, выходы которого "+1" и "-1" подключены соответственно к входам "+1" и

"-1" четвертого, пятого и шестого кодоуправляемых фазовращателей параллельно, а выход Сч подключен к входу U счетчика дешифратора, при этом вход U четвертого кодоуправляемого фазовращателя соединен с первым управляющим входом второго коммутатора и нулевым выходом счетчика дешифратора, вход U пятого кодоуправляемого фазовращателя соединен с вторым управляющим входом второго коммутатора и первым выходом счетчика дешифратора, вход U шестого кодоуправляемого фазовращателя соединен с третьим управляющим входом второго коммутатора и вторым выходом счетчика-дешифратора, а управляющие входы перемножителя и интегратора запараллелены и подключены к второму выходу опорного элемента.