Генератор трехфазного нормируемого напряжения Советский патент 1983 года по МПК H03B27/00 H02J3/26 

Изобретение относится к электрогехнике и может быть использовано для создония образцовых источников динамических параметров качества электроэнергии трехфазной сети (колебание и динамическое отклонение напряжения), необходимых как средство проверки различных измерителей колебания и отклонения напряжения и исследования влияния колебаний напряжений на работу различных потребителей электри- . ческой энергии.

По ГОСТ 13109-67 колебанием напря)йения называется изменение напряжения со скоростью более 1 в секунду. Изменение напряжения со скоростью меwee 1 в секунду будем называть динамическим отклонением.

Естественным источником колебаний напряжения является промышленная трех-20 фазная сеть, но получение с ее помощью нормированных значений динамических параметров качества практически не представляется возможным из-за случайного характера появления коле- 25 бания напряжения, больших нелинейных исках ений, колебаний частоты сети и т.п.

Эти недостатки в значительной степени могут быть исключены при приме- зо нении преобразователя однофазного напряжения от автономного источника в трехфазное осуществляемое с помощью различных преобразователей числа фаз СП и 2.35

Устройство t2J отличается простотой реализации и обеспечением независимого и точного регулирования по амплитуде .и фазовому углу напряжений каждой фазы...

Однако, имеющаяся нестабильность амплитуды и частоты однофазного генератора и коэффициентов передачи функциональных блоков схемы, а также наличие нелинейных искажений в выходных напряжениях номинальных уровней 100, 220, 380 В, обусловленных нелинейностями однофазного генератора и сумматоров, наводками и пульсациями питания, препятствуют получению симметричной стабильной трехфазной 50 системы напряжений. А это в свою оче- редь не позволяет получить нормированные значения динамических параметров качества электроэнергии.

Наиболее близким по технической 55 сущности к предлагаемому решению является генератор трехфазного нормируемого напряжения,содержащий

ный генератор, фазорасщепитель, два управляемых фазовращателя, три стабилизатора первой гармоники, избирательный усилитель и нуль инди1 атор, причем вход фазорасщепителя соединен с выходом опорного генератора, его первый выход - с первым стабилизатором, а второй и третий выходы через свои фазовращатели соединены с вторым и третьим стабилизаторами, соответственно, выходы стабилиза- ч торов через сумматор, избирательный усилитель соединены с нуль индикатором. Устройство позволяет получать стабилизированную по первой гармонике симметричную трехфазную систему напряжений, причем фазовая симметрия достигается путем регулирования угла сдвига фаз с помощью управляемых фазовращателей до получения минимального показания , ноль-индикатора а амплитудная симметрия достиге ется путем поддержания с высокой точностью номинального значения амплитуд первой гармоники с помощью стабилизаторов первой гармоники.

Для получения нормированного значения отклонения напряжения несимметрии или смещения нейтрали в таком устройстве достаточно изменить на необходимую величину амплитуду первой гармоники Стабилизатора & одной, двух или трех фазах 33Однако у известных наиболее быстродействующих стабилизаторов первой гармоники постоянная времени переходного процесса достигает единиц - десятков секунд. Для того, чтобы обеспечить изменение напряжения с требуемой точностью, не превышающей десятых долей процента, длительность переходного процесса таких устройств должна быть не менее сотен секунд. При таком низком быстродействии невозможно не только получить нормированные значения колебания и динамическое отклонение напряжения, но и вообще воспроизвести их.

Целью, изобретения является расширение функциональных возможностей путем получения нормированных значений динамических (колебание и динамическое отклонение напряжения) параметров и качества электроэнергии.

Поставленная цель достигается тем, что генератор трехфазного нормируемого напряжения, содержащий опорный генератор, фазорасщепитель, два управляемых фазовращателя, три стабилизатора первой гармоники и последовательно соединенные сумматор, изби.рательный усилитель и нуль-индикатор, ,причем вход фазорасщепителя соединен с выходом опорного генератора, его первый выход соединен с первым стабилизатором первой гармоники, а второй и третий выходы через свои фазовращатели соединены с вторым и Третьим стабилизаторами первой гармоники снабжен тремя идентичными каналами, каждый из которых содержит трансформатор с тремя обмотками, цифро-аналоговый преобразователь, пороговый элемент, программирующий блок и перёключатель, причем первая обмотка трансформатора соединен с выходом .стабилизатора первой гармоники соответствующей фазы, вторая обмотка трансформатора подкт)чена к сигнальным входам цифро-аналогового преобразователя и к входам порогового элемента, выходы последнего подсоединены к входам программирующего блока, выходами соединенного с управляющими входами цифро-аналогового преобразователя,- выход которого через Переключатель последовательно соединен с третьей обмоткой трансформатора, причем эти третьи обмотки тргчсформаторов всех каналов присоединены к входам сумматора. На чертеже приведена блок-схема генератора трехфазного нормируемого напряжения. Генератор содержит опорный генератор 1, фазорасщепитель 2, управляемые фазовращатели 3 и, стабилизаторы первой гармоники в трех фазах, сумматор 8, избирательный усилитель 9, нуль-индикатор 10, три канала формирования колебания напряжения 11-13 каждый из которых содержи трансформатор ЛЦ с тремя обмотками, цифро-аналоговый преобразователь 15 пороговый элемент 16, программирующее устройство 17 и переключатель 18 Выход опорного генератора 1 соеди нен с фазорасщепителем 2, один из выходов которого непосредственно, а два других через управляемые фазовра щатели 3 и t соединены с входами стабилизаторов первой гармоники S-7. Выходы стабилизаторов подключены к первым обмоткам трансформаторов 14 каналов 11-13 соответствующих фаз. В каждом канале вторая обмотка транс форматора 10 соединена с сигнальными входами цифро-аналогового преобразов теля 15 и, параллельно, с входами порогового элемента 16. Выход порогового элемента 16 подключен к входу программирующего устройства 17, выходы которого соединены с управляющими вхоами цифро-аналогового преобразователя 17. Выходы цифро-аналогового преобразователя 17 через переключатель 18 соединены последовательно с третьей обмоткой трансформатора 1, при этом третьи обмотки трансформаторов 14 всех каналов 11-13 подключены к входам сумматора 8, выход которого через, избирательный усилитель 9 соединен с опь-индикагором О. С выхода опорного генератора 1 . однофазное напряжение поступает на вход фазорасщепителя 2, на выходе которого формируется трехфазная система напряжений. Напряжение одной фазы непосредственно, а два других через управляемые фазовращатели 3 и 4 поступают на стабилизаторы первых гармоник и поддерживаются неизменными на номинальном уровне. С выходов стабилизаторов 5-7 эти напряжения поступают на первую обмотку W трансформаторов Н каналов П -13 соответствующих фаз. Напряжения с . третьих обмоток Wj трансформаторов k всех фаз суммируются с помощью сумматора 8. Основная гармоника результирующего сигнала с выхода сумматора 8 выделяется избирательным усилителем 9 и фиксируется нуль-индикатором 1 О. Поочередной регулировкой фазовращателей 3 и 4 добиваются нулевого показания нуль-индикатора 10, что позволяет компенсировать пара- зитный фазовый сдвиг, вносимый стабилизаторами первой гармоники и трансформаторами 14 и получить фазовую симметрию трехфазной системы напряжений на выходе устройства. Так как каналы 11-13 идентичны во всех фазах, то дальнейшую работу калибратора можно рассматривать на примере работы канала одной из фаз, например 11. Напряжение с второй обмот ки трансформатора 10 поступает на цифро-аналоговый преобразователь 15 который представляет управляемый делитель напряжения с постоянным выходным сопротивлением. На выходе иифDO-аналогового преобразователя 15 формируется напряжение, пропорциональное цифровому коду, поступающему с выходов програмйирующего устройст:ва 17 на управ/(Яющие входы цифро-ана логового преобразователя 5. Пороговый элемент 16 определяет начало перибда напряжения данной фазы и синхронизирует работу программирующего устройства Т7. Измерение кодов на выходах программирующего устройства 17 при такой синхронизации происходит в момент перехода через ноль синусоидального фазного напряжения, что позволяет cвectи к минимуму искажения формы синусоидального напряжения на выходе цифро-аналогового преобразователя 15. Напряжение на выходе третьей обмотки трансформатора Н равно напряжению на выходе стабилизатора, первой гармоники соответствующей фазы (в нашем случае стабилизатора 5) что достигается равенством витков первой и третьей обмоток трансформатора 1, Так как вторая и третья обмотки трансформатора 14 намотаны на одном сердечнике, а-цифро-аналоговый преоб(разователь 15 является резистивным делителем, то напряжение на выходе цифро-аналогового преобразователя всегда синфазно с напряжением на третьей обмотке трансформатора Il. В зависимости от положения переключателя 18 напряжение с выхода цифро-аналогового преобразователя 15 может поступать на выход перек/дачателя 18 син |фазно ,либо в противофазе с напряжением на выходе треть-ей обмотки трансформатора I, а последовательное вк.лю чениё третьей обмотки трансформатора 1А и выхода переключателя позволя ет получить алгебраическую сумму этих двух напряжений. Обозначив напряжение на выходе ста билизатора первой гармоники 5i а слёдовательно, и напряжение на третьей с бмотке трансформатора 14 черезЦ Р , а напряжение на выходе цифро-ана логового преобразователя 15 через &U{t)f получ им навыхо/||е канала И напряжение Од J равное и. 0. (tl А Дном Аналогично, на выходах каналов 12 и 13 получим Б jвиoм p с снои ЧНагтря кенитЗ,,1 и0 обр-азу ют симметричную систему напряжений, е. .. ;. ,. :., . Дном &HOW CHOIA Следовательно, параметры колебаний и динамических отклонений (скорость, размах, средняя частота колебаний и т.д. по ГОСТ 13109-67 всецело зави.лт от закона изменения напряжений 40(t, ЛОН) и лОWe:. Поэтому, з1 давая требуемый закон изменения этих напряжений с помощью программирую-;щих устройств 17 в .каждой фазе, можно .получить нормированные значения колебаний и динамических отклонений трехфазной системы напряжений. Осуществляется это посредством дискретного изменения уровня напряжений (J(ijA, /iU(t)g и AU{t)rC оПределеннь 1 ша/ом дискретизации по времени, кратному периоду частоты соответствующих фазных напряжений. В качестве програм мирующего устройства 17 может быть .выбран любой цифровой автомат как с жесткой так и с мягкой программой, в том числе стандартное оперативное запоминающее устройство (ОЗУ,, сигналы синхронизад ии для такогг.о устройства дотчны поступать на счётчик адреса ОЗУ. В качестве цифро-аналогового элемента может быть использована серийно-выпускаемая микросхема К572ПА1А, позволяющая без дополнительной подстройки получать нормированные значения выходного напряжения с точностью 0,1%. Использование новых элементов трансформатора, цифроана.погового преобразователя, программирующего устройства и порогового элемента, в качестве которых могут быть использованы серийные изделия) выгодно отличает предлагаемое устройство от известного, так как позволяет с высокой точностью воспроизводить динамические параметры качества электроэнергии в широком диапазоне их регулирования.

ГЕНЕРАТОР ТРЁХФАЗНОГО НОРМИРУЕМОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий опорный генератор, зсчэасщепитель, два управляемых фазовращателя, три стабилизатора первой га(Моники, последовательно сое/ ненные сумматор, избирательный усилитель и нуль-индикатор, причем вход фазорасздепителя соединен с выходом опорного генератора, его первый выход соединен с первым стабилизатором первой гармоники, а вто рой и третий выходы через свои фазовращатели соединены с вторым и треть-. им (стабилизаторами первой гармо- НИКИ, отличающийс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем получения нормированных значений динамических параметров качества электроэнергии, он снабжен тремя идентичными каналами, каждый из которых содержит трансформатор с тремя обмотками, цифро-аналогов1 й преобразователь, пороговмй элемент, программирующий блок и переключатель , причем первая обмотка трансформатора соединена с выходом стабилизатора первой гармоники соот ветствующей фазы, вторая обмотка трансформатора подключена к сигнальКЛ ным входам цифро-аналоговсн-о преобразователя и к входам порогового элес мента, выходы последнего подсоединены к входам программирующего блока, выходами соединенного с управляющими входами цифро-аналогового преобразо- ателя, выход которого через пере.ключртель последовательно соединен с третьей обмоткой трансформатора, причем эти третьи обмотки трансформатора каналов присоединены к входам ю ю сумматора.