Устройство для симметрирования трехфазных сетей Советский патент 1983 года по МПК H02J3/26 

со со 4 Изобретение относится к э.лектро.технике и может быть использовано для осуществления автоматического симметрирования токов четырехпроводной сети при подключении к ней несимметричной трехфазной нагрузки с переменным во времени параметрами.. I По основному авт.св. № 974499. известно устройст-во для симметрирования трехфазных сетей, которое содержит три фазочувствиТельных выпря мителя, датчик действующего значения, напряжения,, три измерителя отно шения двух напряжений, три блока разностей и три линейных усилителя, подключенных к исполнительному орга ну, компенсирующему токи обратной последовательности, причем первые входы измерителей отношения двух напряжений объединены между собой и подключены .к датчику действующего значения напряжения, а вторые входы соединены с выходами соответствующих фазочувствительных выпрямителей, пе вый вход одного из которых и вход датчика действующего значения напряжения объединены между собой:и подключены на одной из напряжений сети, входы блоков разностей попарно подключены к выходам соответствую щих измерителей отношения двух напр жений, а выходы блоков разностей сое динены с входами .линейных усилителей перзвые входам двух других фазочувствигельных выпрямителей подключены н два других фазных напряжения, а вторые входы каждого фазочувствитель ного выпрямителя включены последовательно с определенной фазой нагру ки Cl3. . Однако известное устройство обес печивает компенсацию только токов обратной последовательности. В то же время в четырехпроводных трехфаЕзных .сетях, как правило, присутствую токи нулевой последовательности. В этом случае устройство имеет мето дические погрешности, вносимые тока ми, нулевой последовательности/ что приводит к понижению точности симметрирования . . Цель изобретения - повышение точности симметрирования четырехпроводных трехфазных сетей. о Дяя достижения этой цели в устрой eiTBO дополнительно введена вторая группа из трех фазочувствительных Выпрямителей и измерителей отношения двух напряжений, а также из трех операционных блоков с линейными усилителями на выходе, причем первые входы Дополнительных фазочувствитель ных выпрямителей подключены на Фазные напряжения сети, а вторые входы включены последовательно с определен ной фазой нагрузки, дополнительные измерители отношения двух напряжений первыми входами подключены к измерителю действующего значения напряжения, а вторые входы подключены к соответствующим выходам дополнительных фазочувствительных выпрямителей, каждый из операционных блоков подключен двумя входами к входам соответству{(вдих блоков разностей и трейя другими входами к выходам всех Трех измерителей отношения двух напряжений второй группы, а выходы линейных усилителей второй группы соединены с-тремя дополнительными входами исполнительного органа, который выполнен шестиэлементным для компенсации TQKOB как обратной, так и нулевой последовательности. На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство содержит трехфазный источник 1 питания, трехфазную переменную нагрузку 2. В состав предлагаемого устройства входят также фаэочувствительные выпрямители 3, датчик 4 действующего значения напряжения, измерители 5 отношения двух напряжений, блоки б разностей, операционные блоки 7, линейные усилители 8 и исполнительный орган 9. Исполнительный орган 9 выполнен шестиэлементным, три из которых включены в треугольник, а три - в звезду. Тем самым при определенных значениях параметров этих элементов обеспечивается компенсация токов как обратной, так и нулевой последовательностей. Реактивные проводимости каждо-- . го. из шести элементов регулируются независимо от других, а выполнены они таким образом, что могут принимать как индуктивный, так и емкостный характер. Каждый .из фазочувствительйых выпрямителей 3 включён в одну из фаз трехфазной цепи как по напряжению, так и по току. На одно из фазных напряжений подключен датчик 4 действующего значения напряжения. Первые входы измерителей 5 отношения двух напряжений объединены между собой и соединены с выходом датчика 4, а второй вход каждого из измерите лей 5 подключен к выходу одного из фазочувствительных выпрямителей 3. Выходы измерителей 5 отношения двухнапряжений соединены Соответствующим образом с входами блоков б разностей и операционных блоков 7, выходы которых через линейные усилители 8 подключены к исполнительному органу 9. для общего случая четырехпроводной трехфазной сети, фазные токи которой содержат составляющие прямой, обратной и нулевой пocлeдoвaтe.пьнoc ти, справедливы следукяцие соотношения; „Г ид4А1 4о 1,) 1игГ() o4(, где. 1д, IB, 1с -комплексы фазных токов; -., k, i-V -комплексы токов прямой, обратной и нулевой послеДова.4( .. тельности, -фазный множитель. Элементы исполнительного органа 9 (симметрирующего устройства) выбраны чисто реактивными, с проводимостями .-. А«.Ав-.вс . Элементы Уд, Yg, Чс включены на фазные напряжения, элементы Удg , YBC IcA И линейные. Выделяя симметричную часть параметров -симме три затора, получаем , УЙС -УП -ЛСА- ; Л( Afti 6С ВС« )симкютричные части п араметров испол нительного органа 9, .. А,йЧд,лЧ..лЧ;д несимметричные или регулируемые частЬ параметров исполнительного opracia, причем; jAy;|( (ЛХде,.Для токов . прямой, обратной и нуле вой последовательностей исполнительного -органа 9 при симметричной систе ме напряжений справедливы следуквдие выражения ), -.уиу;-ЗАу;),Jtor J где vf- фазное напряжение. &f i ( АЧд+а-лЧц Лх,.); 1. АХ. 4 С л t () (.о1ьУс).; Ст) Условия компенсации токов нулевой и обратной последовательностей имеют вид . , По)) 1 .,)-i . в уравнении компенсации . (10) входят величины ЛУ , лУ / ь-Уе г зависящие от шести параметров: AY , Уе УС Удб - Так как эти шесть параметров связаны двумя УСЛОВИЯМИ (3), то число . Неэависиких параметров равно четырем. С другой стороны, два комплексных уравнения (10) эквивалентны четырем вещественным уравнениям, из которых могут быть определены все шесть параметров с учетом двух дополнительных условий (3). Решение системыуравнения (10) с учетом условий (3) упрощается, если проводить его в симметричной форме. Выполд1ив операцию комплексного сопряжения в уравнен ниях (10) и воспользовавшись условиями (3), получаем симметричную сие- тему уравнений ( . :-Ч Чо); Чo---i()-0; ;-4иУвс « СА л в)-|, WVi 4 1 иУе,с Ав)-| (г ю) (.)Решение систеккл уравнений (11) --DW ДУл v.) )w«i. Ay. Ir cirHo i IV Э«.(А i(,l,-d1(5)i Abi 4ir t 4oj Подставив в эти выргикения соотношения (1), получаем параметры исполнительного рргнна 9 через сими трируемые токи |д , l , с и фазовые сдвиги fA , Чв , fc этих токов по отношению к соответствующим фазным напряжениям. Окончательно ь г. . 4 4 йС09%. Т 71 V JL . 4 jccoejpc. г 6SiVifa k infc , V Т V .Т V W -, tcCOS4c , -t lASln4 A J, UCOStf. V3NтГ5 V . U -- kiir. JL iAiin с & V % V

i а СО Ч в

2 1бСОвМ J. . ,-Уз V , г-П V

1 1сСОТУд J2 .

дъ слiTf V S-УЗ V JACOg . 1 ta.

iib

6А

гтГЪ N И5 V .(13) Выражения 4137 положены в основу работы устройства. . .

На каждые два фаэочувствительных выпрямителя 3 подаются фазные напряжения и ток одной из фаз- сети. На выходах фазочувствительных выпрямителей 3 образуются постоянные напряжения, пропорциональные.соответственно величинам Sin f0,

c :ЧC° A & ° c os Pci

Эти напряжения поступают на первые входы измерителей 5 отношения двух напряжений, на вторые входы которых подается постоянное напряжение сдатчика 4 действующего значения напряжейия. Выходные напряжения измерителей 5 пропорциональны отношениям. . );, 1е. V V N

. ГбС05Ув V

Напряжения с выходов изг ерителей 5 подаются на входы блоков б разностей и операционных блоков 7 в соответствии с выражениями (13) следующим обра зом. На блоки б разностей напряжения подаются попарно с одним и тем же коэффициентом передачи для определения величин лЬ|),с йЬсА и дЬрд. Операционные блоки 7 имеют по пять входов, на три из которых с трех измерителей- 5 поступают сост

пропорциональные

.

))

J

и

а V V

других входа - две составляющие с тех же измерителей 5, что и на блоки 6 разностей. Знаки и коэффициенты передачи операционных блоков 7 для каждой из составляющих определяются первыми тремя уравненит системы (13).

На выходах блоков б разностей и опера.ционных блоков 7 образуются напряжения, пропорциональные, согласно выражениям (13), несимметричной части параметров исполнительного органа 9. Знак этих напряжений определяет характер приращения - индуктивный или емкостный. Напряжения с выходов блоков б разностей и операционных блоков 7 усиливаются линейными усилителями 8 и подаются на исполнительный орган 9, в котором производится соо.тветствующая перестройка параметровреактивных элементов в соответствии с выражениями (13), справедливыми для-.любой трехфазной сети трехпроводной и четырехпроводной,-с изменяющейся во времени нагрузкой.

Таким образом, предлагаемое устройство, по сравнению с-известным, действительно обеспечивает более высокую точность симметрирования четырехпроводных тр.ехфазных сетей, так как оио позволяет компенсировать токи не только обратной, но и нулевой последовательности. Это значительно расширяет область применения такого устройства в промышленных и автономных системах электроснабжения. В этом и состоит технико-экономический эффект изобретения.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИММЕТРИРОВАНИЯ ТРЕХФАЗНЫХ СЕТЕЙ по авт.сов. 974499, отличающееся тем, что, с целью повышения точности симметрирования четырехпроволных 1 рехфазных сетей, в него дополнительно введена вторая группа из tpex фазочувствительных выпрямителей и . измерителей отношения двух напряжений, а также из трех операционных блоков с линейными усилителями на входе, причем первые входы дополни- тельных фазочувствителЪных выпрямителей подключены на фазные напряжения сети, а вторые входы включены последовательно с определенной фазой нагрузки, дополнительные измерители отношения двух напряжений первыми входами подключены к измерителю действующего значения напряжения, а вторые входы подключены к соответствующим выходгим дополнительных фазочувствительных выпрямителей, каждый из операционных блоков подключен двумя входами к входам соответствующих блоков разности и тремя другими входами - к выходам трех дополнительных измерителей отношения двух напряжений, а выходы линейных усилителей второй группы соединены с тремя ; дополнительными входами исполнительСО ного opгaнa который выполнен шестиэлембнтным для компенсации токов как обратной, так и нулевой последовательностей.