Стабилизированная трехфазная система питания Советский патент 1984 года по МПК G05F1/44 H02J3/26 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использо вания при реализации образцовых трех фазных источников напряжения и тока с высокой степенью симметрии. По основному авт. св. № 849165 известна стабилизированная трехфазна система питания, содержащая преобразователь однофазного напряжения в трехфазное, три канала стабилизаци напряжения со стабилизаторами переменного напряжения, один из-которых подключен к выходу упомянутого преоб разователя непосредственно, а два других - через индивидуальные фазовращатели, и трансформаторами, первичные обмотки которых .соединены с выходами соответствующих стабилизаторов переменного напряжения, а вторичные - с входами узла индикации симметрии, состоящего из последовательно соединенных сумматора, избирательного усилителя и индикатора, и с клеммами для подключения потенциальных нагрузок, общий опорный элемент постоянного напряжения, в контуре обратной связи каждого канала стабилизации напряжения - регулируемый делитель выходного напряжения, вход которого подключен к вто ричной обмотке трансформатора, узел прерывания, включающий в свой состав прерыватель,, установочный вход которого подключе.н к выходу общ4г-о опорного элемента постоянного напряжения ограничитель, вход которого соединен со вторичной обмоткой трансформатора , а выход - с управляющим входом прерывателя, и вспомогательньй регулируемый Делитель напряжения, вход которого подключен к выходу прерывателя, избиpafeльный узел сравнения, включающий в свой состав последовательно соединенные вычитающий элемен входы которого подключены к выходам регулируемого делителя выходного напряжения и вспомогательного регулируемого делителя напряжения узла пре рывания, избирательный- усилитель, синхронный детектор, управляющий вход которого соединен с вторичной обмоткой трансформатора, и сглаживаю щий фильтр, выход которого подключен к управляющему входу стабилизатора переменного напряжения 1 . Недостаток известной системы свяйан с ограниченными функциональными возможностями. Как известно, мощност на электрических станциях и подстанциях измеряется путем подключения измерительной мощности к выходам измерительных трансформаторов напряжения с номинальным значением выходных напряжений - 100В и к выходам измерительных трансформаторов тока с номинальным значением тока через шунт 0,2-0,5 Ом, равным 1 или 5 А. В соответствии с этим измерительное устройство должно иметь три дополнительных трансформатора тока, обеспечивающих ток через нагрузку с сопротивлением 0,2-0,5 Ом, равный 1 или 5 А. Однако подключение дополнительных трансформаторов тока к стабильной трехфазной системе напряжений не позволяет получить достоверные результаты измерения из-за нестабильности параметров трансформаторов и неидентичности их коэффициентов передачи. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения возможности формирования симметричной трехфазной системы токов. Поставленная цель достигается тем, что.в стабилизированную трехфазную систему питания, содержащую преобразователь однофазного напряжения в трехфазное, три канала стабилизации напряжения со стабилизаторами переменного напряжения, один из которых подключен к выходу упомянутого преобразователя непосредственно, а два других - через индивидуальные фазовращатели, и трансформаторами, первичные обмотки которых соединены с выходами соответствующих стабилизаторов переменного напряжения, а вторичные - о клеммами для подключения потенциальных нагрузок, узел индикации симметрии, входы которого подключены к выходным цепям каналов стабилизации напряжения, общий опорный элемент постоянного напряжения, в контуре обратной связи каждого канала стабилизации напряжения регулируемый делитель выходного напряжения, вход которого подключен к вторичной обмотке трансформатора, узел прерывания, установочный вход которого соединен с выходом общего опорного элемента постоянного напряжения, а управляющий вход - с вторичной обмоткой трансформатора, избирательный узел сравнения, входы которого подключены к выходам регули3руемого делителя выходного напряжен и узла прерывания, а выход - к упра ляющему входу стабилизатора переменного напряжения, введены три иде тичных канала стабилизации тока, причем питающий вход каждого из ука занных каналов соединен с выходом р гулируемого делителя вькодного напр жения соответствующего канала стабилизации напряжения, установочный вход - с выходом общего опорного эл мента постоянного напряжения, а выход - с клеммами для подключения токовой нагрузки. Каждьм канал стабилизации тока в полнен в виде силового тракта, вклю чающего последовательно соединенные первый регулируемый делитель напряжения, вход которого подключен к выходу регулируемого делителя напряжения соответствующего канала стабилизации напряжения, канальный усилитель с переменным коэффициентом передачи, трансформатор, вторичная обмотка которого через шунт соединена с клеммами для подключения токовой нагрузки и тракта обрат ной связи, включающего согласующий усилитель, дифференциальные входы которого подключены к выводам гаунта, второй регулируемый делитель напряжения, вход которого соединен с выходом согласующего усилителя, узел прерывания, установочный вход которого подключен к выходу общего опорного элемента постоянного напряжения, а управляющий вход - к вы ходу согласующего усилителя, избирательный усилитель сравнения, сигнальные входы которого соединены с выходами второго регулируемого делителя напряжения и узла прерывания, управляющий вход - с выходом согласующего усилителя, а выход с управляющим входом канального уси лителя . На чертеже представлена функциональная схема предложенной стабилизированной трехфазной системы питания. Система содержит преобразователь 1 однофазного напряжения в трехфазное, фазовращатели 2 и 3, каналы 4-6 стабилизации напряжения со стабилизаторами 7 переменного напряжения, один из которых подключен к выходу преобразователя 1 непосредственно, а два других - через фазовращатели 2 и 3 с трансформато854рами 8, первичные обмотки которых соединены с выходами соответствующих стабилизаторов 7 переменного напряжения, а вторичные - с клеммами для подключения потенциальных нагрузок, узел 9 индикации симметрии,общий опорный элемент 10 постоянного напряжения.. В контуре обратной связи каждого из каналов 4-6 стабилизации напряжения имеется регулируемый делитель 11 выходного напряжения, вход которого подключен к вторичной обмотке трансформатора 8, узел 12 прерывания, установочный вход которого соединен с выходом общего опорного элемента 10 постоянного напряжения, а управляющий вход - с вторичной |Обмоткой трансформатора 8, избирательный узел 13 сравнения, входы которого подключены к выходам регулируемого делителя 11 выходного напряжения и узла 12 прерывания, а выход к управляющему входу стабилизатора 7 переменного напряжения. Входы узла 9 индикации симметрии подключены к выходным цепям каналов 4-6 стабилизации напряжения, в частности к выходам peгyлиpye п lx делителей 11 выходных напряжений. Система содержит также каналы 14-16 стабилизации тока. питающий вход каждого из которых соединен с .выходом регулируемого делителя 11 выходного напряжения соответствующего канала стибилизации напряжения, установочный вход - с выходом общего опорного элемента 10 постоянного напряжения, а выход - с клеммами для подключения токовой нагрузки. Каждый из каналов 14-16 стабилизации тока выполнен в виде силового тракта и тракта обратной связи. Силовой тракт включает последовательно соединенные регулируемый делитель 17 напряжения, вход которого подключен к выходу регулируемого делителя 11 выходного напряжения соответствующего канала стибилизации напряжения, канальный усилитель 18 с переменным коэффициентом передачи, трансформатор 19, вторичная обмотка которого через шунт 20 соединена с клеммами для подключения токовой нагрузки. Тракт обратной связи включает согласующий усилитель 21, диффе- . ренциальные входы которого подключены к выводам шунта 20, регулируемый делитель 22 напряжения, вход которого соединен с выходом согласующего усилителя 21, узел 23 прерывания. установочный вход которого подключе к выходу общего опорного элемента 1 постоянного напряжения, а управляющ вход - к выходу согласующего усилителя 21, избирательный узел 24 срав нения, сигнальные входы которого соединены с выходами регулируемого делителя 22 напряжения и узла 23 прерывания, управляющий вход - с вы ходом согласующего усилителя 21, а выход - с управляющим входом каналь ного усилителя 18. Система работает следующим образом. Выходные сигналы преобразователя однофазного напряжения в трехфазное в одной фазе (А) непосредственно, а в двух других фазах (В,С) через фазовращатели 2 и 3 поступают на стабилизаторы 7 переменного напряжения (амплитуды первой гармоники) и далее - на трансформаторы 8. Напряжение на вторичной обмотке каждого из трансформаторов 8 поддерживается на требуемом уровне путем непре рьгеного сравнения и уравнивания по первой гармонике напряжения с выхода регулируемого делителя 11 выходного напряжения и сигналов с выхода узла 12 прерывания, преобразующего постоянное напряжение с выхода общего опорного элемента 10 в неизменное по амплитуде прямоугольное напря жение. Регулирующее воздействие на стабилизатор 7 переменного напряжения осуществляется сигналами с вьпсода избирательного узла 13 сравнения Какие бы изменения выходных напряжений и. , Ug и Up трехфазной системы питания не происходили (например, при задании параметра качества), амплитуды первых гармоник напряжений на выходах рег-улируемык делителей 1 устанавливаются в процессе регулирования на неизменном уровне, равном амлитуде первой гармоники прямоуголь ного напряжения. Поскольку уровни амлитуд первых гармоник прямоугольного напряжения на выходах узлов 12 прерывания всех каналов 4-6 стабилизации напряжения равны.между собой (узлы 12 питаются от одного общего опорного элемента 10), уровни амплитуд первых гармоник на выходах регулируемых делителей 11 выходных напря жений также будут одинаковы. Следовательно, показания узла 9 индикации симметрии, на входы которого поступают эти напряжения, будут зави сеть только от начальной фазы напряжений с выходов регулируемых делите лей 11. Путем поочередной регулировки фаз управляемых фазовращателей 2 и 3 легко получить нулевое показание узла 9 индикации симметрии, которое свидетельствует о фазовой симметрии трехфазной системы напряжений. Симметричная трехфазная система стабильных и равных по амплитуде первой гармоники напряжений с выходов регулируемых делителей 11 выходных напряжений каналов 4-6 стабилизации напряжения поступает на входы соответствующих каналов 14-16 стабилизации тока. Входное напряжение каждого из каналов 14-16 стабилизации тока через регулируемый делитель 17 напряжения поступает на сигнальный вход канального усилителя 18 с переменным коэффициентом передачи и далее на трансформатор 19, нагрузкой которого является последовательно соединенные токовая нагрузка и шунт 20. Падение напряжения на шунте 20, пропорциональное току в контуре вторичной обмотки трансфор- матора 19, через нагрузку поступает на дифференциальные входы согласующего усилителя 21. Последний усиливает это напряжение до такого уровня, что выходное напряжение регулируемого делителя 22 напряжения, включенного последовательно с согласующим усилителем 21, становится равным по амплитуде напряжению на выходе регулируемого делителя 22 выходного напряжения в соответствующем из каналов стабилизации напряжения 4-6. В дальнейшем переменное напряжение с выхода регулируемого делителя 22 напряжения поступает на избирательный узел 24 сравнения, который не-,, прерывно сравнивает это напряжение с неизменным по амплитуде опорным прямоугольным напряжением с выхода узла 23 прерывания. Выходной сигнал, пропорциональный разности первых гармоник сравниваемых напряжений с выхода избирательного узла 24 сравнения, направляется на управлякяций вход усилителя 18, в результате чего его коэффициент передачи изменяется таким образом, что первая гармоника падения напряжения на шунте 20 и, следовательно, первая гармоника тока через нагрузку поддерживается с высокой точностью на требуемом уровне.

71

Согласование уровней напряжения на входах всех избирательных узлов 13 и 24 сравнения каналов 4-6 и 14-16 позволяет осуществить питание всех узлов 12 и 23 прерывания от одного общего опорного элемента 10 постоянного напряжения, что, в свою очередь, дает возможность исключить погрешность, вызванную неидентичностью амплитуд опорного прямоугольного напряжения на выходах узлов 12 и 23 прерывания. Последовательное включение токовой нагруз ки и шунта 20 позволяет изменять сопротивление нагрузки в пределах 0,5-0,2 Ом, иммитируя различные типы прокъгашенных трансформаторов тока без дополнительных регулировок и изменений схемы устройства, а подключение шунта 20 к дифференциальным входам согласующего усилителя 21 исключить гальваническую связь между выходами каналов 4-6 стабилизации напряжения и выходами каналов 14-16 стабилизации тока, что полностью соответствует схеме подключения измерительных трансформаторов тока и напряжения на электрических станциях и подстанциях.

Для обеспечения неизменности номинального коэффициента передачи усилителей 18 в режимах стабилизации

858

номинального уровня первой гармоники переменного тока 1 и 5 А, т.е. при регулировке регулируемых деталей 22 напряжения, служат регулируемые делители 17 напряжения, которые конструктивно спарены между собой, а также с регулируемыми делителями 22 всех каналов 14-16 стабилизации тока.

Подобное спаривание предусмотрено с целью исключения погрешности, возникающей при отработке коэффициента передачи делителей 22. Усилитель 18 отрабатывает только температурные и временные уходы своего коэффициента передачи от номинального значения.

Использование трех идентичных каналов стабилизации тока 14-16 выгодно отличает предложенное устройство от известного, так как позволяет .с высокой .точностью (0,5%) воспроизводить трехфазную систему номинальных токов, стабилизированную ло первой гармонике через нагрузку с сопротивлением 0,24),5 Ом, что, в свою очередь, дает возможность воспроизводить нормированные значения

мощности трехфазной системы в соответствии с требованиями, принятыми в электроэнергетике.

1. СТАБИЛИЗИРОВАННАЯ ТРЕХФАЗНАЯ СИСТЕМА ПИТАНИЯ по авт. св. Р 849165, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения возможности формирования симмет- . ричной трехфазной системы токов, п нее введены три идентичных канала стабилизации тока, причем питанлций вход каждого из указанных каналов соединен с выходом регулируемого делителя выходного напряжения соответствующего канала стабилизации напряжения, установочный вход - с выходом общего опорного злемента по1стоянного напряжения, а выход - с клеммами для подключения токовой нагрузки. 2. Система поп.1, отличающаяся тем, что каждый канал стабилизации тока выполнен в виде силового тракта, включающего последовательно соединенные первый регулируемый делитель напряжения, вход которого подключен к выходу регулируемого делителя напряжения соответствующего канала стабилизации напряжения, канальный усилитель с переменным коэффициентом передачи, трансформатор, вторичная обмотка которого через шунт соединен с клеммами для подключения токовой нагрузки и тракта обратной связи, включающего согласукиций усилитель, дифференциальные входы которого подключены к выводам шунта, второй регулируемый делитель напряжения, вход которого соеО) динен с выходом согласующего усилис теля, узел пре1 ывания, установочный вход которого подключен к выходу общего опорного элемента постоянного напряжения, а управляющий вход - к вькоду согласующего усилителя, избирательный узел сравнения, сигнальные входы которого соединены с выходами ;; j; второго регулируемого делителя нарряжения и узла прерывания, управЛЯЮ1ЦИЙ вход - с выходом согласующего СХ) усилителя, а выход - с управляющим СП входом канального усилителя.