Стабилизированная трехфазная система питания Советский патент 1983 года по МПК G05F1/44 

Изобретение относится к элек ротехнике и может быть использовано дпя .создания образцовых источников трехфазного напряжения с нормированными значениями амплитуд высших гарчМОНИК и коэффициента несинусоидаль нести, необходимых как средство для проверки различных анализаторов спектра промышленной частоты и исследования влияния некачественной электроэнергии на работу различных потребилелей.

Известны- трехфазные стабилизированные системы питания 13и 2..

Одна из известных систем содержит однофазный генератор и три канала стабилизации, и обеспечивает незавимое и точное регулирование по амплитуде и фазовому углу напряжений каждой фазы системы l.

Недостатком известной системы питания является нестабильность амплитуды и частоты однофазного генератора и коэффициентов передачи функционалных блоков системы, а также наличие нелинейных искажений в выходных нап- ряжениях,обусловленных нелинейностью однофазного генер&тора и сумматоров, наводками и пульсациями питания,что препятствует получению стабильной

трехфазной системы напряжений,

- -

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является стабилизированная, трехфазная система питания, содержащая преобразователь однофазного напряжения IB трехфазное с нулевым проводом, выходы которого подключены к фазным каналам стабилизации, каждый из которых включает в себя последовательно соединенные фазовращатель, первый регулируемый делитель, стабилизатор амплитуды первой гармоники переменного напряжения с избирательным узлом сравнения и опорным элементом, выходной трансферматор и второй регулируемый делитель напряжения, выходом подключенный к опорному элементу и узлу сравнения, узел индикации симметрии, включающий переключатель, одними входами соединенный с вторичными обмотками выходных трансформаторов каналов, другими - с выходами вторых регулируемых делителей напряжения, а выходом через сумматор и избирательный усилитель с индикатором.

Благодаря использованию в известном устройстве стабилизаторов амплитуд первой гармоники фазных напряжений, основанных на изменении их коэффициентов передачи при возникающих по разным причинам отличиях между амплитудами первых гармоник выходного напряжения второго регулируемого делителя напряжения и неизменного опорного сигнала, а также узла индикации симметрии, удается осушесг вить воспроизведение нормированных значений параметров качества электроэнергии, определяемых по симмет ричным составляющим напряжений трехфазной сети (несимметрия, смещение нейтрали, отклонение напряжения) 2.

. Однако эта система не позволяет задавать нормированные значения амплитуд высших гармоник и коэффициента несинусоидальности , которые также являются параметрами качества электроэнергии.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем получения нормированных значений амплитуд высших гармоник промышленной сети и коэффициента несинусоидальности.

Поставленная цель достигается .тем, чтов стабилизированную трехфазную систему питания, содержащую преобразователь однофазного напряжения в трехфазное с нулевым проводом, выходы которого подключены к фазным каналам стабилизации каждый из которых включает в себя последовательно соединенные фазовращатель, первый регулируемый делитель, стабилзатор амплитуды первой гармоники переменного напряжения с избирательным узлом сравнения и опорным элементом, выходной трансформатор и второй регулируемый делитель напряжения, выходом подключенный к опорному элементу и узлу сравнения, узел индикации симметрии, включающий переключатель, одними входами соединенны с вторичными обмотками выходных трансформаторов каналов, другими входами - с выходами вторых регулируемы делителей напряжения, а выходом через сумматор и избирательный усилитель с индикатором, введены умножитель частоты, вход которого соединен с одним из ВЫХОДОВ преобразователя однофазного напряжений в трехфазное, выход - с входами N введенных делителей частоты с различными коэффициентами деления, выходы которых подключены к введенному дополнительному сумматору напряжений, который через первый введенный дополнительный делитель напряжения соединен с входом одного из стабилизаторов амплитуды первой гармоники, а через введенную компенсационную цепь, состоящую из второго дополнительного делителя и дополнительного, фазовра.щателя - с выходом второго регулируемого делителя напряжения,и вольтметр действующего значения напряжения,подключенный к выходу сумматора, причем коэффициенты передачи дополнительных делителей напряжения и компенсационной цепи выбираются из соотрошения

К4/К -К К/г.

где KI - коэффициент передачи ста- . билиэатора амплитуды первой гармоники; КА - коэффициент передачи пер. вого дополнительного де лителя напряжения; Кл- коэффициент передачи второго регулируемого делителя;

Ki - коэффициент передачи компенсационной цепи.

На чертеже представлена блок-схема стабилизированной трехфазной системы питания..

Устройство содержит преобразовав. тель 1 однофазного напряжения в трехфазное и три однотипных кансша стабилизации. Выходы преобразователя через фазовращатели 2 - 4 и первые регулируемые делители напряжения 5-7 присоединены к входу стабилизаторов 8-10 первой гармоники переменного напряжения с трансформаторным выходом на трансформаторах 11 г- 13. Управляющие входы стабилизаторов 8-10 соединены с выходами избирательных узлов сравнения 14 - 16,.один вход которых является выходом опорных эл емёнтов 17 - 19, а другой вход - входом этих опорных элементов, подключенным через вторые регулируемые депит1эли напряжения 20 - 22 к выходамзрансформаторов 11 - 13, которые через переключатель 23 подключены в ракиме симметрирования выходных напряжений к узлу индикации симметрии, который состоит из сумматора 24, избирательного усилителя 25 и индикатора 26. Один из выходов преобразователя 1 (выход фазы А) соединен с умножителем частоты 27, йыход которого через делители частоты 28-30 с различными коэффициентами деления соединен с входами сумматора 31 напряжений, который через первый дополнительный делитель напряжения 32 подключен к входу стабилизатора 8, а через ксмпенсирующую цепь, состоящую из второго дополнительного делителя напряжения 33 и фазовращателя 34, - с выходом делителя 20. К выходу сумматора 24 присоединен вольтметр 35 действующего значения.

Стабилизированная трехфазная сис,тема питания работает следующим об разом.

Выходной трехфазный сигнал преобразователя 1 однофазного напряжения в трехфазное через фазовраща- тели 2 - 4 и первые регулируемые делители напряжения 5-7 поступает на стабилизаторы 8-10 первой гарМОНИКИ переменного напряжения с избирательными узлами сравнения 14 16 и опорными элементами 17 - 19 переменного напряжения, с помощью которых выходные напряжения трансформаторов 11 - 13 поддерживаются с высокой точностью на требуемом уровне путем сравнения амплитуд первых гармоник напряжений с выходов вторых регулируемых делителей

0 20 - 22 и опорных элементов 17 - 19, Выходные напряжения трансформаторов 11 -. 13 поступают на узел индикации симметрии, а именно на.входы сумматора 24 через переключатель 23. В режиме симметрирования трехфаз5ной системы напряжений установка симметрии осуществляется поочередной регулировкой фазовращателей в двух фазах до нулевого показания индикатора 26.

0

Воспроизведение нормированных значений амплитуд высадих гармоник и коэффициента несинусоидальности осуществляется путем подметаивания во входной сигнал одного из стабили5заторов амплитуды первой гармоники переменного напряжения (стабилизатор 8) :сигнала, состоящего либо из одной высшей гармоники, либо из нескольких гармоник. Для этого вы0ходное напряжение одной из фаз преобразователя 1 поступает на умножитель частоты 27, с выхода которого снимается сигнал, имеющий частоту, кратную частоте первой гармоники.

5 Этот сигнал поступает на делители частоты 28 - 30, имеющие различные коэффициенты деления частот. Выходные напряжения делителей частоты суммируются в сумматоре 31 и через делитель напряжения 32 поступают

0 на вход стабилизатора 8, а через делитель напряжения 33 и фазовраща тель 34 - на выход делителя напряжения 20, где суммируются с выходным напряжением делителя 20.

5 I

Введение компенсирующей цепи из делителя напряжения 33 и фазовраща теля 34 обусловлено необходимостью подавления высших гармоник на управляющем входе опорного элемента

0 17, так как он формирует неизменный по амплитуде прямоугольный сигнал, начальная фаза которого совпадает с моментами перехода через нулевой уровень напряжения на вхо5де элемента 17. В противном случае, при отсутствии компенсирующей цепи, наличие высших гармоник в выходном ,сигнале делителя напряжения 20 может вызвать смещение момента

0 перехода через нулевой уровень вход ного сигнала элемента 17 по сравнению с начальной фазой первой гармоники этого сигнала, что приводит к значительной фазовой погрешности , стабилизатора 8, а.следовательно.

5

к нарушению симметрии трехфазной Системы напргяжений. Фазовращатель 34 необходим для компенсации фазового сдвига стабилизатора 8 и трансФорматора 11.

При симметрии первых гармоник нап яжений на зажимах (индикатор 26 имеет нулевое показание) на выходе сумматора 24 присутствует только напряжение высших гар МОНИК,вырабатываемых блоками 27-31. Вольтметр 35 измеряет действуюшее значение напряженияi Ur этихгярмоник и его показание пропорционально коэффициенту несинусоидальности

где Ц- номинальное значение напряжений первой гармоники на выходе трансформаторов 11-13 Для нормальной работы стабилизатора 8 необходимо, чтобы во входном напряжении опорного элемента 17 отсутствовали высшие гармоники. Напряжение Ug высших гармоник на вы- ходе делителя напряжения 20 при отключенной компенса1ционной цепи равно ,,

где U-- напряжение высших гармоник

на выходе сумматора 31; К К,- коэффициенты передачи . .стабилизатора 8, дели-, телей напряжения 32 и 20 соответственно,

с другой стороны йыхрднре напряжение U)t цепи равно . Kj, ,тде коэффициент передачи компенса- ционнрй цепи. Следовательно, для того, чтобы.на входе опорного элемента 17 отсутствовали высшие гармоники, необходимо чтобы выполнялось условие т.е.

или, что то же самое,

- К4., К 2.

Использование Новых элементов умножителя частоты 27, делителей частоты 28 - 30, сумматора 31, делителя напряжения 32 и компенсационной цепи из делителя напряжения 33 и фазовращателя 34 позволяет расширить функциональные возможности системы, поскольку обеспечивается задание нормированных значений амплитуд высших гармоник и коэффициента несинусоидальности, причем задаваемые значения амплитуд высших гармоник и коэффициента несинусоидальности оцениваются непосредственно вольтметром 35 При этом нет необходимости использовать аппаратуру для измерения коэффициента несинусоидальности. Это позволяет повысить на порядок и более точность задания нормированных значений амплитуд высших гармоник и коэффициента несинусоидальности.

СТАБИЛИЗИРОВАННАЯ ТРЕХФАЗНАЯ СИСТЕМА питания, содержащая преобразователь однофазного напряжения в трехфазное с нулевым проводом, выходы которого подключены к фазным каналам стабилизации, каждый из которых включает в себя поеледо- ватепьно соединенные фазовращатель, первый регулируемый делитель, стабилизатор амплитуды первой гармоники переменного напряжения с избирательным узлом сравнения и опорным элементом, выходной трансформатор и второй регулируемый делитель напряжения, выходом подключенный к опорному элементу и узлу сравнения, узел индикации симметрии, включающий ,переключатель, одними входами соеди-неннме с вторичными обмотками выходных трансформаторов кангшов,другими входами-с выходами вторых регулируе::МЬ1Х делителей напряжения,а выходомчерез сумматор и избирательный усилителу с индикатором,о т л -ч,, ч а ю« щ а я с я тем,что,с целью р.асшире-f ния функциональных возможностей riy тем получения нормированных зна чeний амплитуд высших гармоник промьшленной сети и коэффициента несинусоидальносТи, в нее введены умножитель частоты, вход которого соединен с одним из выходов преобразователя однофазного напряжения в трехфазное, выход - с входами N : введенных делителей частс ты с разли ными коэффициентами деления, выходы которых подключены к введенному дополнительному сумматору напряжений, который через первый введенный дополнительный делитель напряжения соединен с входом одного из стабили заторов амплитуды первой гармоники, I а через введенную компенсационную цепь, состоящую из второго дополнительного делителя и дополнительного фазовращателя - с выходом второго регулируемого делителя напряжения, и вольтметр действующего значения.напряжения, подключенный к выходу сумматора, причем коэффициенты передачи дополнительных делителей напряжения и компенсационной цепи выбираются из соотношения . К4/Кз -КуКа гДе коэффициент передачи стабилизатора амплитуды первой гармоники; коэффициент передачи первого дополнительного де лителя напряжения; Кд- коэффициент передачи второго регулируемого делителя; К.- коэффициент передачи компенсационной цепи.