Регулятор статического компенсатора Советский патент 1984 года по МПК H02J3/18 

Изобретение относится к злектро™ техгиже и предназначено ,цля исполь зовагшя в системе, автоматического р -гулирования статического компенсатора, предназначенного для компенса Щ1и реактивной мощности мощных несимметричных, быстроизменяющихся на рузок промышленньк предприятий о Известны быстродействующие устро ства регулирования статических компенсаторов, в которых используеюя принцип фазового рассогласования 1. Однако они не позволяют симметриро-вать напряжение при включении несимметричных, быстроизменяющихся нагрузок и компемснровать колебания мощности (напряжения),, возникающне при этом. Наиболее бл1--1зким по технической сущности является быстродействующий регулятор статического компенсатора позволяющий снижать колебания напряжения и осутдествлять его симметрирование в узле включения нагрузок. Эт 11-егулятор содержит датчики тока на рузки, датчики напряжения питающей сети, сут-гматорЫу которые через функциональные преобразоватепи подключе :-:ы к блоку управле1-шя тир)исторами., проектор5 систему регулироваьшя обратной связн систему ограничения Для снижения отклонений величины фазы сукмарко1о тока ком:11еисащ-1И,, 1-кеющих место в основном 1 з--за эксгг иуатадкожгых колебаний тов:а кокценсаАОркой батаряИ; в известном рагуjj;;Tope кспо гаьзована дополнительная r;Hc:f.eMa ре улитзоБания обратной свк-зи,, включающая датчик угла сдЕИга фазЕл. датч1-1К линейного тока,, ;хеь:з стгбилгл: аичй„ Учнтьшая широкггй ;:г;ект ,:Дс:тп колебаний тот;а электродуговьх печь(К в каждом ксикоетном случя.е леобходиь;,;. 1Л(атепьная насчрой а 11,ПКл ПО услозикм устойчииос;ти рагуггцровакия, Испо льзование в .; Лг г Г1Ятч;ра т; качестве Бко.ц3х пара-МПров р;: 1КТ1-.яньц -окоп к талже П1--1аиггый П1;;ии1),яп ия биксанни привели ;.; г;«обхп/;т1П--ост1 npHf-seiieHiT:-: дог сз г-лИ- en.bKisK устройсту для 1зьгцеле 1ия фэзtvov4: «апряжгпшя (гкюектор .: С1;е11изль трансфориамор напряжения).. Цепь изобретегПШ новьпаенке к. хектюсти уегу.пятора статичеаксг. хоь .а:ор; , Постаоленкяя цегль дс стигаатсг j-: i: что и регулятгф ста7ичЕского состоявшего из кп1ще11 саторной батареи и реактора, управляемого тиристорами, содержанщй датчики тока нагрузки, датчики напряже1Ш.Я питающей сети, сумматоры через функциональные преобразователи,, подключенные к току управления тиристорами, введены датчики тока конденсаторной батареи, шесть датчиков мгновенного активного тока и три датчика мгновенного реактивного тока, причем на входы датчиков мгновенного активного тока подключены выходы датчиков напряжения питающей сети и тока нагрузки, на входы датчиков мгновенного реактивного тока подключены выходы датчиков тока К01аденсаторных батарей и датчиков напря :ения питающ.ей сети, а выходы девяти датчиков мгновезн-юго активного и реактивного тока соответственно подключены.на входы трех сумматоров. В контуре регулирова1шя фазы АВ компенсатора регулятор реализует урануравнение/. вс A3 АВ В где 1д необходимое значение тока фазы АВ реактора статического компенсатора I ток фазь- A3 конденсаторной батареи; действители.ная составляющая тока фазы А нагрузки по отно1иени10 к напряжению U ; анапогичыо, . Для других фаз уравнения записьшатся с есб,)шдение:1Ч соответствующей азной индексации Указантшй прин,нп регулирования основываетс.я на звестном методе симметрирования, исодя из .которого уравнения си№-1етриоиапрш для .рехфазной активно-ин- у.ктЯБНОй нагрузки могут быть предпараметрическом виде АоМ-сд- вс) (;-( д8-%л) i (2) ( ./- / , ... 4 ; Си проводимость фазы АВ обобщенного компенсатора; g,,,- ра.а1;гизная и активная проводи гссти нагрузки и т.п. рав1-;,е1{ия (2) можно представить в Ф/ О/ , ЧА31де . I. др - ток фа-.ии ЛВ компенсатор { 1 - рг.лктивиггя и ангинная составлянщне тока нагруз ки фазы АВ. Аналогично для других фаз. Соотно шения (3) неудобны в практическо ре ализации, нескольку в реальных систе мах электроснабжения измеряются лине ные токи 1д,1д, 1с В этой связи покажем более рациональную форму записи уравнений компенсации.Рассмотрим векторную диаграмму трехфазной несимметричной активно-индуктивной наг рузки, подключенной к симметричной системе напряжений (,„, U , U ., показанную на фиг.2, Из диаграммы можно записать следующее соотношение: 4-« i;,- (1,-1, . W Сравнив уравнение (4) с первым урав нением (3), можно записать для обобщенного компенсатора К 6С СА АВ 8 А Аналогичные соотношения легко записат для других фаз. Учитывая, что регулятор разработан для индуктивно-емкостного компенсатора, где регулиру емой величиной является ток реактора, уравнение компенсации необходимо представить в виде соотношения (1). Па фиг.1 показана функциональная схема регулятора; на фиг.2 - векторная диаграмма, объясняющая принцип симметрирования нагрузки и компенсации ее реактивной мощности; на фиг.З структурная схема датчика мгновеннрг активного тока; на фиг.4 - временные диаграммы, иллюстрирующие работу регулятора. Регулятор содержит шесть датчиков 1 мгновенного активного тока, которые подключены к соответствующим выходам датчиков тока 2, нагрузки 3 и напряжения 4 питающей сети 5, три датчика 6 мгновенного реактивного тока, на входы которых включены выходы датчиков 7 тока конденсаторных батарей 8. Выходы датчиков мгновенкого активного тока и мгновенного ре активного тока подключаются соответствующим образом к входам трех сумматоров 9, выходы которых включены на входы трех функциональных преобразователей 10. С выходов функциональных преобразователей сигналы под ются на иход блока II управления piic.;iop;iMii TiipiiCToj-iHoro Олока 2, коioiii.ifi управляет током реактора 13. (/груктуриая схема датчика мгиоиеииого активного (реактивного) тока показана на фиг.З. Отличие датчиков актинного и реактивного тока состоит в различии блоков формирователей синхронизирующих импульсов: 14 - формирователь синхрош1зирующих импульсов для датчика 1 активного тока; 15 - то же для датчика 6 реактивного тока. К выходам формирователя синхронизирующих импульсов (14 и 15) подключены формирователи 16 и 17 импульсов памяти. К выходам,формирующим отрицательные импульсы памяти ИИ и ИП , подключен формирователь 18импульсов разряда. Датчик 19 мгновенного тока подключен к четырем выходам формирователей 16 и 17 импульсов памяти (подаются импульсы ИП, ИП, -ИП, -ИП ) и к четырем выходам формирователей импульсов разряда (подаются импульсы ИР, ИР,,, -ИР , -ИР ). Эти восемь входов являются управляюищми. Рабочий вход датчика 19 составляющей тока подключен к выходу датчика 4 тока. Вы-, ход датчика мгновенного тока подключен к сумматору 9. Формирователь 14 синхронизирующих импульсов содержит входной блок 20 напряжения,который преобразует входные напряжения от датчика 4 напряжения до величины, требуемой для нормальной работы последующих элементов; интегратор 21, выполненный двухкаскадным с целью повышения быстродействия и осуществля- ющии сдвиг входного сигнала на 45 каждым каскадом (второй каскад наст раивающийся для обеспечения возможности получения точно1о сдвига на 90°); формирователь 22 прямоугольlibix импульсов и дифференциатор 23. Формирователь 15 синхронизирующих импульсов содержит только элементы . 20,22 и 23, т.е. отсутствует только интегратор 21, формирователь 6 импульсов памяти содержит два инвертора 24 и ждущий мультивибратор 25. Фор мирователь 7 импульсов памяти содерЖ11Т ждущий мультивибратор 25 и один : : инвертор 24. Формиронатель 18 импульсов разряда содержит дифференциаторы 26, инверторы 24, су 5маторы 27, формирователи 28 прямоугольmix импульсов и инверторы 24. Датчик 19мгновенного тока содерхщт входной блок 29 тока, преобразующий входS1

ной -ток до величины, требуемой для нор мальной работь последующих элементов повторитель 30j инвертор 24 ключи положительной 31 и отрицательной 32 полярностей; формироватетш сигналов памяти для положительной .33 и отрицательной полуволн тока; запоминающие .элементы для пололштельной 35 и отрицательной 36- полуволн тока; разделительные повторители 37 и сумматоры 38,

Регулятор статического компенсатора работает следуюпщм образом.(фиг.4)

В момент времени t, соответствующий отрицательному максимуму напряжегшя IL 5 фиксируется проекция 1 тока нагрузки i. При прохождении напряжения через нуль .(момент времеж t) фиксируется проекция I TOка конденсаторной батареи i лд ,Фактически соответствует ампгштудному значению тока конденсаторной батареи). В момент времени t, .. соответствующий полозкительному максимуму напряжения Ugj. s фиксируется проекция (-Ig ) тока нагрузки i g Сигналы, пропорциональные этим величинам, подаются на вкод с тугматора;, на выходе которого получают при этом сигнал, пропорционапьньш 1д5 i К моменту времени t,, соответствующем гфохождению напряжения через мaixcи ч/м., уже определяется значение необходимого угла регулнроваки51 . Таким образом, регЗггятор обеспечивает быстродействие pery.raipoBSHHH t .5 равное 6,7 не. ФункЩ ональн.ьп1 преобразователь. ре.алкззпощий функцию I (.0)5 обеспе шкаст требуемое смегдение импульсов управления ткристориого блока,, Фактичаское бь-стродействие обработки возмущени. фазой регулятора определяется при этом

„- t.

736

и объясняется особенностью протекания тока в тиристоре. Принцип работы датчика мгновенного активного тока объясняется с помощью временных диаграмм, показанных на фиг.5. Датчик мгновенного реактивного тока работает аналогично,только импульсы СИ и СИ2 синхронизированы с пересечением входным напряжением нулевой линии. Ширина импульса памяти ТИ выбрана из условия заряда запоминающих емкостей, к которым на время ТИ прикладывается напряжение, пропорциональное входному току, т.е. ТИ, ( f - постоянная заряда). Б разработанном регуляторе МКС (3,6 эл.град.). С точки зрения точности измерения ТИ целесообразно выбирать минимально возможное, исходя из стабильности параметров комплектуюш х схемы регулятора, Применение инверторов 24 на выходах дифференциаторов 26 обусловлено необходимостью развязки цепей дифференциаторов с целью ослабления их взаимного влияния. Применение разделительного повторителя 37 на выходах запоминающих .элементов 35 и 36 осуществлено с целью практически полного устра-i нения снижения напряжения на запоминающих емкостях этих элементов. Функциональный преобразователь имеет нелинейную передаточную функцию, которая описывается уравнением

р / 2 II

(-

):

Л

м

где .

Применение датчиков мгновенного тока и принятый прин1щп фиксации проекций тока разрешают значительно упостить регулятор статического компенсатора, а также использовать наежные и доступные элементы для компектах ии его схемы, настройка которой прн этом значительно упрощается.

Фаг. 1

-1

ex

Pvi.2 От . . „...„ . -JrrFril /77 У. Ч| - 25 :г| ///2гр 4 . /7 T LU f- l/ H CU rjj J -A

PEryjUITOP СТАТИЧЕСКОГО КОМПЕНСАТОРА, состоящего из конденсаторной батареи и реактора, управляемого тиристорами, содержащий датчики тока нагрузки, датчики напряжеьа1я питающей сети, сумматоры через функциональные преобразоыате.11И, подключенные к блоку управления тиристорами, о т л ичающийся тем, что, с целью повышения надежности, он снабжен датчиками тока конденсаторное батареи, шестью датчиками мгновенного активного тока и тремя датчикаш мгновенного реактивного тока, причем на входы датчнков мгновенного активного тока подключены выходы датчиков напряжения пиTaioineii сети и тока нагрузки, на датчиков мгновенного реактивного тока нодключены выходы датчиков тока конденсаторных батарей и напряжешш питающей сеги, а выходы девяти датчиков мгновепного активного (О и реактивного тока соответственно 1одключены на входы трех сумматоров.

г/

f/r.J

V,t u

AB

(J.

CA

t

t, 3 t4

Фш.