Всегсоюзная т*;: 1ат?^11г^9^-т?хя^чесш*^!j'.{a.,^hqtgka
О l1 И С А Н И Е 374557
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ бова бсветскнх
Социалнстнческкх
Республик
Зависимое от авт. свидетельства №
Заявлено 11.ll.1971 (№ 1619892/24-7) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 20Л11.1973. Бюллетень № 15
Дата опубликования описания 6.VI.1973
М. Кл. б 01г 29/16
Комитет оо делам нзобретеннй и открытий ори Совете Министров
СССР
УДК 621.317.32.2 (О88.8) Авторы изобретения Р. П, Карташов, Б. E. Пьяных, A. В. Яблоков и И. М. Петр
Институт электродинамики АН Украинской ССР
Заявитель
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СИММЕТРИЧНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ
МНОГОФАЗНОЙ СИСТЕМЫ ПЕРЕМЕННЫХ НАПРЯЖЕНИЙ
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для измерения симметричных составляющих многофазных систем, а также фазовых утлов между ними в лабораторных исследованиях при разложении несимметричных систем напряжений на симметричные составляющие, пр1и контроле качества электрической энергии системы электропитания, при построении приборов для измерения асимметрии трех фазяых сетей, в статических преобразо вателя х при устранении влияния несимметрии:питающей сети на форму выходного напряжения и т. п.
Известные способы измерения симметричных соста вляющих путем выпрямления напряже ний c:ïîìoùüþ выпрямителей и последующих:измерений не дают возможности измерять амплитуды .и фазы всех симметричных составляющих вапряжений и тем самым коэффициентов несимметрии по этим составляющим.
Цель изобретения — обеопечение возможности измерения как амплитуд любой из симметричных соста|вляющих, так и их фаз при линейной шкале измерительных,п риборов.
Возможность измерения амплитуд любой из симметричных составляющих мнотофазной системы позволяет определить и коэффициенты несимметрии по этим составляющим и, таким образом, получить:полную характеристику несимметрии многофазной системы. о
Для этого выходное, напряжение управляемого выпрямителя подают на прибор постоянного тока, устанавливают, например, с .помощью переключателя одинаковый порядок
5 чередования фаз имстульсов управления и измеряемой симметричной составляющей, затем сдвигают систему импульсов управления по фазе до достижения максимального показания прибора и по величине постоянной со10 ставляющей и фазового сдвига определяют амплитуду симметричной составляющей и ее фазу.
На фиг. 1 приведена блок-схема устройства
15 для осуществления описываемого способа; на фиг. 2 — векторная диаграмма несимметричной системы и ее симметричные составляющие; на,фиг. 3 — 5 — коммутационные функции (а, б, в), эпюры напряжений каждой из фаз
2о после модуляции их соответствующими коммутационными функциями (г, д, е) .и эпюры выходных напряжений (лс) .при выделении составляющих нулевой, прямой и обратной последовательностей соответственно.
25 Доказательство возможности указанных измерений проводится на примере широко распространенной трехфазной системы напряжений. Напряжения отдельных 1фаз при наличии несимметрии мотут быть представлены через
3О симметричные составляющие:
374557
15
f>s (/) = Ьо (/) = fCэ (/) =
+ — V,„sin (u>t + а) sin (t + y,) +
40 / 4х
+ — V, .sin(t+a) sin + Т + — ç)+
+ — V, sin ( 4 гх 1 + — Vim sin(cot+ ) sin -г+Т,+ — )+ 4 / 4х + Ь, sin(et+ a) sin I t+ y, + ) 1 ет $1п (а/+ а) ° sin(>t+ Те) + + — V, sin(u>t+ а) (sin(t+ Т,)+ + sin o>t+ t + 3 + 2 1 4 -+-з1п(а +y, + — ) + — 1 Х 60 х 2ss Х$1п(а/+а) sin( + ssin + "". + Х s 3 А: 1 от $1п (а/ + Те) + 1 1т $1п (И + 11) + + V,„sin (et+ Т,), U8 — — Vu sin (u"t+ о)+ V Х Х sin в+Т + 3 +1 /+Т + 3 (1) Uc Vsm $1п (u)t+ (u)+Uim Sin ш/+Т1+ + з + U, sin u >t+ "„+,1, где Vum, VI, Vgm — амплитуды составляющих нулево1й, 1прямой и обратной последовательностей соответственно; а — частота системы; Т о, Т ь у — фазовые углы составляю:щих нулевой, прямой и обратной последовательностей соответственно. Эти напряжения модулируются трехфазной системой коммутационных функцией той же частоты о типа меандр. Для измерения составляющих нулевой последовательности трех фазная система коммутационных функций превращается в од нофазнчю: sin (2S — 1) ( =1 где S=1, 2,..., oo; а — угол регулирования. При указанной модуляции производится перемножение коммутационной .функции данной фазы на соответствующее фазное напряжение и для получения выходного напряжения результаты суммируются: живых,: fps(t)U>+ fps(t)U8+ f cs(t)Uc — sin(2S — 1)(u>t+ а)Х 2S — 1 S=1 ХV,„çin(/+yo)+ —; Х 4 Ч 1 1 8=1 -+- — д sin (2S — 1) (о4+ а) Х х 2S — 1 8=1 Х Vет sin (t +;о) + S=I Х sin(2S — 1)( + — > sin(2S — 1)(ut+a) Х 4 ЧГ 1 х,Д 2S — 1 S=l Х,.$1. - +Т,+ — + — РХ 7С S=1 Х sin(2S — 1)(u>t+a) V, Х 2S — 1 2-. 4 1 Хsin t+y, + — ")+ — Х З) 2S — 1 $=1 Х sin(2S — 1)(mt+ а) V, sin(t+ Т,)+ + — sin (2S — 1) ( 25 — 1 S=1 > S=I X sin (2S — 1) (t + а) V,m Õ 2S — 1 Х $1п u t+ Т +— Для о пределения основных гармоник предположим, что S=1. Тогда U.û, — — — V, 381ï ( + — V, sin ( 374557 Выражения в квадратных скобках представляют собой сумму симметричных векторов с одинако(выми амплитудами, равными единице, Такие векторы образуют замкнутые треугольники и, следовательно, сумма их рав- 5 на нулю. Поэтому S=1 X (о)/+ а) (6) 10 X +а+ 3 20 Производя аналогичные преобразования, получают U „, =- — (V, cos (а — 7,)— V, = — V, cos(а — 7 ). (4) 25 Здесь (п(ри а=7) прибор постоянного тока покажет амплитуду напряжения прямой по6 следовательности V1 в масштабе U, „= — (К, cos(а — 7,)— V ò cos (2О)t + а + 7 )), (8) 35 При а=у в том же масштабе — прибор покажет амплитуду на(пряжения обратной последовательности. 40 В блок-схему устройства для осу ществления описываемого способа измерений входят: многофазная система напряжений 1, задающий генератор 2, фазосдвигающее устройство 8 и его вход, пересчетная цепь 4, переключатель порядка чередования фаз импульсов управления 5 и его вход, реверсивный полностью упра(вляемый выпрямитель б и прибор постоянного тока 7. 50 Векторы А, В, С и эпюры нап ряжени(й несимметричной трех(фазной системы показаны на фиг. 2, где АОВОСΠ— векторы составляющих нулевой )последовательности; А)В) С) — векторы составляющих прямой последователь но55; А В С вЂ” векторы составляющих обратной последовательности. (5) Работа блок-схемы происходит следующим образом. 60 Задающий генератор 2 вырабатывает однофазную последовательность, импульсов, которая через фазосдвигающее устройство 8 подается на пересчетную цепь 4, на выходе которой формируются п однофазных последова65 телыностей им(пчльсо(в включения и выключеU,„„, = V, з1п(о)1+ a) sin((pt+ 7p) = 6 = — V, (соз(а — 7,) — cos(2о/+ а+ 7,)). Таким образом, в выходном напряжении присутствует постоянная составляющая, пропорциональная ам(плитуде нулевой последовательности. Если смещать импульсы системы управления (менять а), то равенство (4) достигнет максимума при cos (а — 7)()) =1 или а — у()= =О; а= уо, т. е. максимальное показание 6 вольтметра постоянного тока в масштабе равно амплитуде нулевой последо(вательности, а сд(виг ручки потенциометра, определяющего угол регулирования а,— фазовому углу этой составляющей. Для измерения составляющих прямой и обратной последовательностей порядок чередования фаз в системе управления должен быть одинаковый с порядком чередования фаз составляющих прямой и обратной последовательностей соответственно, fA, () = — Д sin(2S — 1) р ° Д 2S S=1 X (и/+ а) fâs, ® = — з1п(25 — 1) X S 1 аt+ а+ fc (t) = — sin(2S — 1) >< S 1 о)/+ а+ f„(i) = — g sin (2$ — 1) у fs (t) = — V sin(2$ — 1) Х ж 2S — 1 S 1 fc (t) = — У 81п(25 — 1)Х х 2S — 1 S=1 — V, cos(2(pt+ а+ 7,)(. (7) 374557 вход ф=о А2 g C2 С1 ния вентилей полностью управляемого выпрямителя б, С помощью регулирования, входа фазосдвигающего устройства 8 можно сдвигать импульсы задающего генератора:на угол а, соответствующий фазе измеряемой:в даняый момент симметричной составляющей. Через вход переключателя порядка чередования фаз импульсов управления 5 можно выбрать для измерения составляющую необходимой последовательности. Прибор постоя нного тока 7 фиксирует урме нь этой составляющей. Таким образом, согласно описываемому способу можно измерять амплитуду и фазу любой из симметричных составляющих многофазной системы, производить:разложение последней на составляющие. Причем шкала прибора как .для измерения амплитуд, так и для измерения фаз остается линейной, Предмет изобретения Способ измерения симметричных составляющих многофазной системы .переменных напряже ний путем вы прямления этих напряжений с помощью реверсивного многофазного полностью управляемого выпрямителя, отличающ ийся тем, что, с целью обеспечения возмож ности измерения как амплитуд, так и фаз 10 симметричных составляющих, выходное нап ряжение вы пря мителя подают на прибор постоянного тока, устанавливают, например, с помощью переключателя одинаковый порядок чередования фаз импульсов управления вы15 прямителем и измеряемой симметричной составляющей, затем сдвигают систему им пульсов управления по фазе до достижения максимального показания прибора и по величине этого показания и фазового сдвига импуль20 сов управления определяют амплитуду симметричной составляющей и ее фазу.
