Стабилизированная трехфазная система питания Советский патент 1984 года по МПК G05F1/12 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для создания образцовых источников симметричного трехфазного напряжени номинальных уровней 100, 220 и 380В необходимых как средство поверки из мерителей показателей качества элек роэнергии. Известна стабилизированная систе ма питания, содержащая регулирующий орган, на тиристорах, согласующий узел, узел для выделения сигнала ра согласования, узел управления и регу лируемый элемент уставки 1 Недостатком этого устройства явля ется невозможность получения нормиро ванных значений параметров качества электроэнергии. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является трехфазная система питания, содержащая преобразователь однофазного напр жения в трехфазное, один выход которого непосредственно, а два других через фазовращатели подключены к трем идентичным каналам стабилизации напряжения, включающим последователь но соединенные стабилизатор амплитуды основной гармоники с избирательным узлом сравнения и прерывателем, выходной трансформатор и регулируемый делитель напряжения, выходом подключенный к одному из входов избирательного узла сравнения, а также узел индикации симметрии входами подключенный к вторичным обмоткам трансформаторов и опорный элемент, выход которого подключен к сигнальным входам прерывателей каналов стабилизации напряжения, причем управляющие входы избирательного узла сравнения и прерывателя в каждом канале соединены с выходом трансформатора. Благодаря использованию в известном устройстве стабилизаторов амплитуд первой гармоники, а также узла индикации симметрии, удается осуществить воспроизведение нормированных значений параметров качества электроэнергии, определяемых по сим метричным составляющим напряжений трехфазной сети (несимметрии, смещение нейтрали, отклонение напряжения) С 23. Однако установленная вначале рабо ты устройства фазовая симметрия в дальнейщем может быть нарущена из-за 962 нестабильности коэффициентов передачи узлов преобразователя числа фаз. Применяемая в устройстве ручная подстройка фазовой симметрии путем поочередной регулировки фазовращателей является длительной операцией (у опытных операторов время настройки составляет несколько минут). Цель изобретения - повышение быстродействия операции симметрирования трехфазной системы напряжений. Поставленная цель достигается тем, что в стабилизированную трехфазную систему питания, содержащую преобразователь однофазного напряжения в трехфазное, один из выходов которого непосредственно, а два других через управляемые фазовращатели подключены к трем каналам стабилизации напряжения , каждый из которых состоит из последовательно соединенного стабилизатора и трансформатора, а также узла сравнения, прерывателя и регулируемого делителя напряжения, причем выход трансформатора соединен с входами прерывателя и регулируемого делителя напряжения, выходы которых подключены к соответствующим входам избирательного узла сравнения, выходом соединенного с управляющим входом стабилизатора, узел индикации симметрии и опорный элемент, выход которого подключен к сигнальным входам прерывателей всех каналов, введены два идентичных канала, каждый из которых включает сумматор, дополнительный прерыватель и дополнительный избирательный узел сравнения, один вход которого через дополнительньш прерыватель подключен к выходу опорного элемента, другой вход - к выходу сумматора, управляющему входу дополнительного прерывателя и к управляющему входу дополнительного избирательного узла сравнения, а его выход соединен с управляющим входом соответствующего управляемого фазовращателя, причем входы сумматора первого введенного канала соединены с выходами регулируемых делителей напряжения первого и второго каналов стабилизации напряжения , входы сумматора второго введенного канала соединены с выходами регулируемых делителей напряжения первого и третьего каналов стабилизации напряжения, а входы узла индикации симметрии подключены к выходам регу3fлируемых делителей напряжения первого, второго и третьего каналов стабилизации напряжения. На фиг. 1 приведена блок-схема стабилизированной трехфазной системь1 питанияJ на фиг. 2 - векторная диаграмма, поясняющая работу устройства. Устройство содержит преобразователь 1 однофазного напряжения в трех фазное, один выход которого непосред ственный, а два других через управляемые фазовращатели 2 и 3 подключены к трем каналам стабилизации напря жения, содержащим последовательно соединенные стабилизатор 4-6 амплиту первой гармоники, трансформатор 7-9, к выходу которого подключены управля (Цие входы избирательного узла 10-12 сравнения и прерывателя 13-15 и pery лируемый делитель 16-18 напряжения, подключенный выходом к одному входу избирательного узла 10-12 сравнения, второй вход которого подключен к вхо ду прерывателя 13-15, а выход - к управляющему входу стабилизатора 4-6 а также два дополнительных канала, содержащих сумматоры 19 и 20, выходы которых соединены с управляющими входами дополнительных прерывателей 21 и 22, дополнительных избирательных узлов 23 и 24 сравнения и с одним из входов этого же избирател ного тракта сравнения 23 и 24, другой вход которого соединен с выходом дополнительного прерывателя 21 и 22 а выход - с управляющим входом соответствующего управляющего фазовращателя 2 или 3. Входы узла 25 индикации симметрии соединены с выходами регулируемых делителей 16-18 напряже ния первого, второго и третьего каналов стабилизации, входы сумматора первого канала соединены с выходами регулируемых делителей 16 и 17 перво го и второго каналов стабилизации, а входы сумматора 20 второго канала соединены с выходами регулируемых делителей 16 и 18 первого и третьего каналов стабилизации. Сигнальные входы прерывателей 13-15, 21 и 22 ка налов стабилизации и дополнительных каналов подключены к выходу опорного элемента 26. Устройство работает следующим образом. Выходной трехфазный сигнал преобразователя 1 однофазного напряже964ния в трехфазное с одного выхода непосредственно, а с двух других через управляемые фазоврап1атели 2 и 3 поступает на входы стабилизаторов 4-6 амплитуды первой гармоники переменного напряжения, с помощью которых выходнор напряжение трансформаторов 7-9 поддерживается с высокой точностью на требуемом уровне путем непрерывного сравнения и выравнивания амплитуд первых гармоник напряжений с выхода регулируемого делителя 16-18 напряжения и сигнала с выходов прерывателей 13-15, которые под действием сигналов управления с выхода трансформатора 7-9 преобразуют постоянное напряжение, снимаемое с выхода опорного элемента 26, в неизменный по амплитуде прямоугольный сигнал. Какие бы изменения выходного напряжения трехфазной систеtib питания не происходили (например, при задании параметра качества электроэнергии) , амплитуда на выходе делителей 16-18 устанавливается в процессе регулирования на неизменном уровне, равном амплитуде первой гармоники опорного сигнала. На векторной диаграмме (фиг. 2) показана трехфазная система напряжений и , и , и , снимаемая с выходов )егулируемых делителей 16-18 напряжения. Уровни этих напряжений остаются постоянными, независимо от уровня воспроизводимого показателя качества электроэнергии, и равными друг другу. Сумма двух напряжений, например, и и О- равна некоторому напряОс U-, + U2 , уровень которого изменяется при изменении угла сдвига фаз между слагаемыми напряжениями U и Для примера на векторной диаграмме (фиг.2) показано значение уровня напряжения вектора 0 и С при различных углах сдвига фаз (Ч и Ч) между напряжениями и и Ш. Особый интерес представляет положение вектора U относительно вектора U , при котором уровень напряжения Uj. равен напряжению и и (ij, показанное при разности фаз между напряжением U. и 0 равном V . В этом случае,векторы напряжений U, Uj и U образуют равносторонний треугольник, в котором углы между векторами U2 и Ugi а также U с и и равны по 60 эл.град..В этом случае угол между векторами U н 1)2 составляет 120 эл.град. Если теперь найти такое положение вектора напряжения U,, , при котором сумма напряжений U и U по величине так же равна уровням напряжений U и I, то угол между ними равен 120 эл.град. Система трехфазных напряжений й , il, и и,, при этом являет Т Э ся симметричной. Таким образом, система напряжений U , .Uj и U , равных мелсду собой по амплитуде, т.е. 1М Иг Из1 ni является симметричной, если вьшолняются условия |и , г 31 «т в соответствии с этими условиями стабилизации фазовой симметрии осуществляется следующим образ.ом (фиг. Равные по амплитуде первой гармоники напряжения с выходов регулируемых делителей 16-18 напряжения поступают на сумматоры 19 и 20. На выходе сумматора 19 формируется напряжение, равное сумме напряжений первой и второй фаз, а на выходе сумматора 20 - напрязкение, равное сумме напряжений первой и третьей фаз. Дополнительные избирательные узлы 23 и 24 сравнения оценивают разность амплитуд первых гармоник между переменным напряжением на выходе сумматора 19 и 20 и неизменным по амплиту де прямоугольным сигналом на выходе дополнительного прерьшателя 21 и 22 Поскольку основные и дополнительные ;прерыватели 13-15, 21 и 22 питаются от одного опорного элемента, то уровень амплитуды первой гармоники на их выходах одинаков и равен номинал ному уровню амплитуды первой гармон ки стабилизированных напряжений на выходах регулируемых делителей 16-1 напряжения. Поэтому напряжение на выходах дополнительных избирательны узлов сравнения равно разности ампл туд первых гармоник между номинальным значением напряжения и суммарно го напряжения на выходе сумматора 1 и 20, причем знак этой разности указывает направление, в котором следует вращать вектор напряжения U,, (,цля узла 23 сравнения) или Uj (для узла 24 сравнения) до получения фазовой симметрии, а величина этой разности пропорциональна ошибке симметрирования. Сигналы с выходов дополнительных избирательных узлов 23 и 24 сравнения поступают на управляющие входы соответствующих фазоврзщателей 2 и 3, которые изменяют нач льную фазу выходных напряжений в направлении и на величину соответствующую этому сигналу, приводя систему в симметричное состояние, о чем свидетельствует нулевое показание узла 25 индикации симметрии, на который подаются равные по амплитуде и сдвинутые по фазе на 120 эл.град. напряжения с выходов регулируемых делите1лей 16-18. При этом дополнительные избирательные узлы 23 и 24 сравнения также, как основные 10-12, синхронизируются по управляющим входам напряжением, которое сравнивается с опорным прямоугольным сигналом, что позволяет получать опорньй прямоугольный сигнал синфазный со сравниваемым напряжением. Таким образом, использование новых элементов - сумматоров 19 и 20, дополнительных прерьшателей 21 и 22 и избирательных узлов 23 и 24 сравнения позволяет автоматически устанавливать фазовую симметрию трехфазной системы напряжений, а поскольку управляющее воздействие на управляемые фазовращатели пропорционально отклонению фазы от номинального значения, то длительность операции симметрирования определяется длительностью переходных процессов в управляемых фазовращателях, которая не превышает одного - двух периодов выходного напряжения. При выходной частоте 50 Гц устройство по крайней мере в 1500 раз быстрее устанавливает симметрию, чем это делается в известном устройс тве.

Фиг, г

Ui

СТАБИЛИЗИРОВАННАЯ ТРЕХФАЗНАЯ СИСТЕМА ПИТАНИЯ, содержащая преобразователь однофазного напряжения в трехфазное, один из выходов которого непосредственно, а два других через управляеьа.1е фазовращатели подключены к трем каналам стабилизации напряжения, каждый из которых состоит из последовательно соединенного стабилизатора и трансформатора, а также узла сравнения, прерывателя и регулируемого делителя напряжения, причем выход трансформатора соединен с входами прерьшателя и регулируемого делителя напряжения, выходы которых подключены к соответствующим входам избирательного узла сравнения, выходом соединенного с управлянкцим входам стабилизатора, узел индикации симметрии и опорный элемент, выход которого подключен к сигнальным входам прерывателей всех каналов, отличающаяся тем, что, с целью повышения быстродействия, в нее введены два идентичных канала, каждый из которых включает сумматор, дополнительный прерыватель, и дополнительный избирательный узел сравнения, один вход которого через дополнительный прерыватель подключен к выходу опорного элемента другой вход - к выходу сумматора, управляющему входу дополнительного прерывателя и к управлякмдему входу дополнительного избиратель(Л ного узла сравнения, а его выход соединен с управляющим входом соответствуклцего управляемого фазовращателя, причем входы сумматора первого вве§ денного канала соединены с выходами peгyлиpye й Ix делителей .напряжения первого и второго каналов стабилизации напряжения, входы сумматора второго введенного канала соединены с выходами регулируемых делителей нап ряжения первого и третьего каналов IUD стабилизации напряжения, а входы уза ла индикации симметрии подключены к выходам регулируемых делителей напряжения первого, второго и третьего каналов стабилизации напряжения.