Устройство для компенсации реактивной мощности нагрузки и симметрирования трехфазной сети Советский патент 1986 года по МПК H02J3/26 H02J3/18 

осуществляется в зависимости от интегральных значений мгновенных реактивных мощностей. Каждый узел коррекции 25 5 26, 27 состоит из элемента выборки и хранения 28, операционного усилителя 29, резисторов- 30, 31 и стабилитронов 32, 33. Узлы коррекции Бключе- нь в ка1наль формирования узлов управле- тиристорами 9. В узлах коррекции интегральное значение мгновенной

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам повышения качества электроэнергии, и может быть использовано для компенсации реактивной мощности мощ- ных несимметричных быстроизменяю- щихся нагрузок промьшленных предприятий.. Целью изобретения является повышение точности при одновременном упрощении и повышении надежности при резкопеременной нагрузке.

На фиг, 1-3 представлены функциональные схемы устройстваI на фиг. 4- 6 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство состоит из компенсатора 1, содержащего подключенные к сети 2 параллельно нагрузке {дуговой электропечи) 3 трехфазные силовые фильтры 4, каждый из которых выполнен из цепочек, выполненных в звезду и образованных из последовательно соединенных конденсаторов 5 и фильтровых реакторов 6 (на фиг. 1 для упро- щения показан один из таких силовых фильтров, хотя, в устройстве подразумевается наличие К силовых фильтров) , и тиристорно-реакторную группу 7, состоящую из цепочек, соединенных в треугольник и образованных из последовательно соединенных 1гунтовых реакторов 8 и встречно-параллельно включенных тиристоров 9, и из регулятора 10, содержащего три датчика 11 напряжения сети (трансформаторы напряжения) , три датчика 12 тока (трансформаторы тока)5 подключенные к общи шинам питания дуговой электропечи 3 и силовых фильтров 4, первый-третий 13-15 умножители, первый-третий 16-1

суммарной мощности на п-м интервале интегрирования суммируется с разностью интегральных значений мгновенной суммарной реактивной мощности на п-м и (п-1)-м интервалах интегрирования. Благодаря тому, что мгновенные значения токов, измеряемых датчиками тока 12, не содержат высших гармоник, и наличию узлов коррекции по- вьшается точность компенсации, бил.

сумматоры, выполненные, например, на операционных усилителях, первый-третий 19-21 интеграторы с установкой в ноль, первый-третий 22-24 элементы выборки и хранения; первый-третий 25-27 уЪлы коррекции, каждьш из .ко-- торых выполнен в виде дополнительного элемента 28 выборки и хранения и операционного усилителя 29 с первым резистором 30 на. инвертирующем входе и с параллельно соединенными вторым резистором 31 и встречно-последовательно включенными стабилитронами 32 и 33 в отрицательной обратно связи, причем вхОД дополнительного элемента 28 выборки и хранения соединён с неинвертирующим входом операционного усилителя 29 и образует вход узла коррекции, а выход элемента 28 выборки и хранения через первый резистор 30 соединен с инвертирующим входом операционного усилителя 29, выход которого является выходом узла коррекции; первый-трети 34-36 функциональные преобразователи каждьш из которых выполнен, например, в виде кусочно-линейного аппрок симатора, узел 37 управления тиристорами, выполненньй, например, в виде -каналов АВ 38, ВС 39 и СА 40, ,каждый из которых содержит первый 41 и второй 42 формирователи импульсов, первый 43 и второй 44 изолирующие трансформаторы, первый 45 и второй 46 выпрямители, перрый 47 и второй 48 элементы И, выход каждого из которых через соответствующие последовательно включенные формирователь 41 (42) импульсов, изолирующий трансформатор 43 (44) и выпрямитель 45 (46) соединен с соответствующим

3

ыходом канала узла 37 управления тиристорами, элемент И-НЕ 49, трети формирователь 50 импульсов по спаду вход которого подключен к вьлсоду элемента И-НЕ 49, а выход - к треть входам первого 47 и второго 48 элементов И, компаратор 51, неинвертирующий вход которого является сиг- нальньм входом канала блока 37 управления тиристорами, генератор 52 пилообраэного напряжения, выходом подключенный к инвертирующему входу компаратора 51, вьгход которого соединен с вторым входом элемента И-НЕ 49, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 53, вы- ходом подключенный к входу генератора 52 пилообразного напряжения, к первому входу элемента И-НЕ 49 и к вторым входам первого 47 и второго 48 элементов И, первый 54 и второй 55 нуль-органы, вьтолненные на компараторах, фазовращатель 56, выходом соединенный через первый нуль-орган 54 с первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 53, а входом - с входом синхронизации канала блока 37 управления тиристорами и с входом второго нуль-органа 55, вьгход которого подключен к второму входу элемента ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ 53, к первому прямо- му входу первого элемента И 47 и первому инверсному входу второго элемента И 48, узел 57 синхронизации выполненный в виде первого АВ 58, второго ВС 59 и третьего СА 60 кана- лов, каждый из которых вьтолнен в виде цепочки последовательно соединенных фазовращателя 61, вход которого является входом канала блока 57 синхронизации, нуль-органа 62, первого формирователя 63 имульсов по фронту и спаду, выход которого является первым выходом 64 (65, 66) канала узла 57 синхронизации, вторрг го 67 и третьего 68 формирователей импульсов по спаду, выходы которых являются соответственно, вторым 69 70, 71) и третьим 72 (73, 74) выходами канала узла 57 синхронизации, причем входы умножителей 13, 14 и 15 подключены к выходам датчиков 11 напряжения сети и выходам датчиков 12 тока, а выходы - к входам первого- третьего 16-18 сумматоров, выход каждого из которых соединен через соответствующие последовательно соединенные интегпатор 19 (20,21) с установкой в ноль, элемент 22 (23,

0444

24) выборки и хранения, узел 25 (26 27) коррекции, функциональный преобразователь 34 (35, 36) с сигнальным входом соответствующего канала 38 (39,40) узла управления тиристорами 37, выходы первого 58, второго 59 и третьего 60 каналов узла 57 синхронизации подключены к выходам датчиков 11 напряжения сети, а первый 64 (65,66), второй 69 (70, 71) и третий 72 (73, 74) выходы каждого из каналов - к входу управления узла коррекции 25 (26, 27), к входу управления элемента выборки и хранения 22 (23, 24) и к входу установки в ноль интегратора 19 (20, 21) соответственно йходы синхронизации каждого канала 38 (39, 40) узла управления тиристорами 37 соединены с выходами датчиков 11 напряжения сети.

Устройство работает следующим образом.

В компенсаторе 1 каж,цый трехфазный силовой фильтр 4 щунтирует токи высшей гармоники из амплитудного спектра дуговой электропечи 3 той частоты, на которую он настроен. Конденсаторы 5 этих силовых фильтров являются источниками реактивной мощности Qg. На шунтовый реактор 8 каждой фазы тиристорно-реакторной группы 7 подается соответствующее линейное напряжение Цд при включении соответствующих тиристоров 9, угол управления ot которыми отсчитывается от положительного максимума анодного напряжения на тиристорах и меняется от нуля до 1Г/2. При этом величина потребляемой реактивной мощности сдвига по основной гармонике Q шун- товым реактором 8 описывается выражением

иД.(1- 2.

О-ЛТ V -ТГ

2«JL

IT

sinZot. .,,

(1)

где U - амплитуда линейного напряжения, : L - индуктивность шунтового

реактора,:

и) - круговая частота напряжения сети.

В общем случае реактивная мощность Q фазы компенсатора 1 равна

о t

- - О и является переменной вели- 3 «Р

чиной - функцией от угла d управления тиристорами 9. Управление мощностями Q, , и Q фаз АВ, ВС и СА соответственно тиристорно- реакторной группы 7 осуществляется по интегральным значениям реактивных мощностей Рд, Q и QC фаз А, В и С соответственно нагрузки 3 с силовыми фильтрами 4 в соответствии с вьфаже- ниями

(2)

Для определения значений реактивных мощностей Q,Qg о интегральному выражению измеряются с помощью трансформаторов 12 тока мгновенные значения токов i , i

я о

и 1:

в общих щинах питания параллельно соединенных дуговой электропечи 3 и силовых фильтров 4. Так как токи i , i и i не содержат высших гармоник, генерируемых дуговой элект-ро- печью 3 5 ввиду шунтирования их силовыми фильтрами 4, а тиристорно-. реакторная группа генерирует только нечетные гармоники, имеющие практически неизменный характер на интервале от tj, до t + -, которые также шунтируются силовыми фильтрами, то выражение для реактивной мощности сдвига по основной гармонике фазы дуговой электропечи 3 с силовыми фильтрами 4 принимает вид

2 I „. .

. fги,

и cosoJt ZI 1, )t +

t °4. т

° г

f Mmsin4,dt(I)H 45

t.-Г °

+ -t I I )t +4 ,(Il)

°i- .

Mr: i isin(i+k)uJt -4

K-5 I

О

sin(1-k)cL)t -4 dt, (III)

где k - номер гармоники тока,: I - амплитуды k-й гармоники

tT К

тока; Ч - фазовый угол сдвига тока

k-й гармоники относительно фазного напряжения; п - целое число. Так как в результате интегрироТвания за время - составляющие II и

III обращаются в ноль, то реактивная мощность Q определяется только т составляющей

Vi

Q T

sin 44t, (3)

у

Выражение (3) показывает, что на результат измерения практически не оказывают влияния высшие гармоники тока, генерируемые дуговой электропечью т тиристорно-реакторной группой. Следовательно, алгоритм управления фазами тиристорно-реакторной группы (интервал интегрирования

Т,

-) является помехозащищенным от высших гармоник тока. Подынтегральное

тт -г

вьфажение -™--- sin4f уравнения (3)

определяют величину реактивной мощности по основной гармонике фазы нагрузки с силовыми фильтрами и является текущим значением, которое в результате операции интегрирования усредняется на интервале, равном полупериоду изменения напряжения сети, Вьфажение (2) с учетом выражения (3) имеет вид

VI

t..I

Q:. -If (art-c)dt.

5

0

2 Т

vi

t +

гт

0 J

Q; I 5b.c-a)

tii Vf

2 V . 2

ел

, 7 p б

(c+a-b)dt M

.1 v.i

(4)

Ufn i, J- mft. . Г

где .пч ,: .

b J m я -L tn в 1 . V ; 2 6,

Пип,I rnC., . .Г

c - -- Sin f

И

M 2

ГлС,

fl1

- амплитудные значения первой гармоники токов i, i и ip . соответственно;

в1

фазовые углы сдвига - - сотоков 1

А Ч С

ответственно относительно соответствующих фазных напряжени Ид, Ug И Up сети. Интервалы интегрирования.каждого выражения системы (4) выбираются так чтобы моменты окончания их при вычислении реактивной мощности фазы тиристорно-реакторной группы 7 совпадали с моментами наиболее раннего угла управления тиристорами 9, т.е. с моментами максимумов положительных и отрицательных полуволн соответствующего фазе тиристорно-реакторной группы линейного напряжения.

На фиг. 6 в качестве примера показаны временные диаграммы изменения подынтегрального выражения Рдв, по которому определяется в результате интегрирования реактивная мощность Q фазы АВ тиристорно-реакторной группы, и линейного напряжения Цдд . Моменты окончания интервалов интегрирования совпадают с моментами t(n-2), tCn-1), t(n), t(n+1) и т.д. максимумов положительных и отрица- тельньпс полуволн линейного напряжения Uflg. В результате интегрирования

например, на интервале от t(n-1) до t(n) текущее значение усредняетс на этом интервале и получается значение реактивной мощности (п) для фазы АВ тиристорно-реакторной группы, равное значению Q в момент

Т

времени близкий t(n) - т как показано на фиг. 6, и т.д. Вычисленное значение реактивной мощности 0,„(п) соАО

ответствует потребляемой реактивной мощности фазы АВ тиристорно-реактор- ной группы при условии включения тиристоров с углом управления d. (п) , вычисленным на основании выражения (1).

Аналогичные операции можно произ- вести для других интервалов интегрирования. Так -ак моменты появления вычисленных интегральных значений

0

реактивной мощности сдвинуты по вреТ

мени на половину периода -, то нарастание либо убывание значений реактивной мощности происходит ступе-

Т нями со сдвигом в - (диаграмма

L

на фиг. 6). Среднее текущее значение реактивной мощности Q „ для фазы АВ, как видно из диаграмм на фиг. 6, запаздьшает от текущего значения подынтегрального выражения tТ

что сохQ. на половину периода г

в „2

5 раняется при резкопеременном харак-. тере потребления реактивной мощности с частотой колебаний до 10-12 Гц, соответствующей наиболее динамичной нагрузке дуговой электропечи. В ре0 зультате этого возможна постоянная коррекция результатов измерения для осуществления более точной компенсации реактивной мощности и симметрирования нагрузки. В устройстве для этого от усредненного значения реактивной мощности . на интервале от t(n-1) до t(n), равного Q (п), вычитается усредненное значение Q на интервале от t (п-2) до t(n-1),

0 равное Q (п-1), и эта разность суммируется со значением Q (л). В результате получается величина реакS

тивной мощност|й я фазыАВ тиристорно- реакторной группы Q}; (п) - 2Qj| (п)- РАВ (п-1), по которой рассчитьшают угол управления тиристорами Ыд (п), используя для этого вьфажение (1). Аналогично рассчитываются с учетом . коррекции другие углы управления тиристорами 9, в соответствии с которыми при управлении фаза АВ тиристорно-реакторной группы 7 потребляет реактивную мощность Q. в виде ступеней (диаграмма на фиг. 6), среднее текущее значение которой У оказьтается практически равным необходимому текущему значению реактивной мощности Рдд. Подобным образом осуществляется коррекция управления фазами ВС и СА тиристорно-реакторной группы. В результате повышается точность компенсации реактивной мощности и симметрирования нагрузки трехфазной сети в динамических режимах. В процессе компенсации реактивной мощности и симметрирования нагрузки трехфазную сеть можно считать симметричной, при этом

и, cosJt - Ь.

U COS (uJt +

fn6

Г-)

,.

S

U, U, COS (lOt +

1) 3

Идо.

(5)

где t момент максимума полуволны линейного напряжения U. . Управление тиристорами 9 каждой из фаз тиристорно-реакторной группы 7 компенсатора 1 осуществляется регулятор 10 по значениям реактивных мощностей, определяемых в соответствии с выражением (5). В регулято ре 10 на выходы умножителей 13-15 поступают сигналы с выходов датчиков 11 напряжения сети и датчиков 12 тока, на выходе первого умножителя 13 формируется сигнал вида g I,, на выходе второго умножителя 14 - и.. 1Г vi на выходе третьего

РА (,

умножителя

g. и.

Сигнас -АВ с

с выходов умножителей 13-15 пос-

15 - .- и.„ 1 лы

тупают на входы первого 16, второго 17 и третьего 18 сумматоров со знаками, соответствующими знакам слагаемых и подынтегральных выражениях уравнения (5). На выходе первого сумматора 16 формируется сигнал i

у и 1 8с

на вы- 1Ав -ее -д СА 6 лвЛс- : ходе второго сумматора 1 / - „

и, i + ic - Uec i-A и на выход третьего сумматора 18 - g - i + - U ig . Сигнал с выхода из сумматоров 16 (17, 18)

каждого поступает

на вход соответствующего

26104410

интегратора 19 (20, 21) с устанонкой в ноль. Сброс каждого интегратора 19 (20, 21) с установкой в ноль, как и управление элементом 22 (23, 24) 5 выборки и хранения и узлам 25 (26, 27) коррекции, осуществляет узел 57 синхронизации, схема которого показана на фиг. 2, а временные диаграммы работы - на фиг. 4. В узле 57 10 синхронизации на выход канала АВ 58, входы каналов ВС 59 и СА 60 подаются

сигналы линейных напряжений U

Ав

И (фиг. 4) соответственно. В

дом из каналов 58 (59, 60) сигнал линейного напряжения U (U,, фазовращателем 61 сдвигается по фазе на угол ч, который не превышает

UCA)

тг

- (фиг. 4

и,)Сигнал с выхода

фазовращателя 61 поступает на вход нуль-органа 62, на выходе которого формируются прямоугольные импульсы (фиг. 4, Ug) по положительным полуволнам входного сигнала. Нуль-орган 62 выполнен на компараторе с общей точкой на инверсном входе. По передним и задним фронтам прямоугольных импульсов с выхода нуль-органа 62 формирователем 63 импульсов по фронту и спаду формируются короткие прямоугольные импульсы (фиг. 4, Ugj), по заднему фронту которых формирователем 67 импульсов по спаду формируются короткие прямоугольные импульсы (фиг. 4, Ug), запускающие задним фронтом формирователь 68 импульсов по спаду, которьй формирует короткие прямоуг эльные импульсы ((|)иг. 4, ) . Таким образом, калодый канал 58 (59, 60) узла 57 синхронизации формирует в первой половине каждой полуволны соответствующего ему линейного напряжения и.„ (и

йс

UCA)

на первом

выходе 64 (65, 66), затем на втором 69 (70, 71) и третьем 72 (73, 74) выходах не перекрывающиеся по времени короткие прямоугольные импульсы

и.

Use, и и„

(фиг. 4, „ ла АВ 58; U , U, и U.j и и.

ВС 59 и 1Ь

и.

для кана- для канала

jgg, UT, - 7 канала СА 60), причем сумма длительностей этих трех импульсов в электрических градусах на каждой полуволне линейного

lba(UA, и„. ) любого из

напряжения чддчи,

каналов 58 (59, 60) и угла сдвига f

фазовращателя 61 близка к , но не пре- вьшает этой величины, длительность кажДОГО импульса составляет 1-2 эл. град. Каждый интегратор 19 {20, 21) с установкой в ноль сбрасывается импульсами, период следования которых равен интерва- Т

лу интегрирования -,

с третьего выхода

72 (73, 74) соответствующего канала 58 (59, 60) узла 57 синхронизации. В результате на выходе первого интегратора 19 с установкой в ноль в конце, например, п-го интервала интегрирования сигнал равен

W

г1

.

(U.ilj:Uc,,B ic ) dt 15 . Т/2

(см. фиг. 6, диаграмма Q на интергр ,

вале от i(n)- До t(n), на выходе второго интегратора 20 с установв;ой в ноль г,,

J

г,-1 (U ie+Uflgic-Uacibdt

(.n;- -

/3

T/2

и на выходе третьего интегратора 21 с установкой в ноль

/3

1

о (п) - - J- i -iMliya.e.iy,5L|)dt /3 т/2

СА

Сигнал с выхода каждого интегратора 19 (20, 21) с установкой в ноль с конце п-го интервала интегрирования запоминается соответствз ющим элементом 22 (23, 24) выборки и хра- нения в момент подачи на его управляющий вход импульса с второго выхода 69(70, 71) соответствующего канала 58 (59, 60) узла 57 синхрониза-- ции. Перед моментами управления каж- ДОГО из элементов 22 (23, 24) выборки и хранения на управляющий вход дополнительного элемента 28 выборки и хранения соответствующего узла 25 (26, 27) коррекции поступают импуль- сы с первого выхода 64 (65, 66) соответствующего канала 58 (59, 60) узла 57 синхронизации. В результате дополнительный элемент 28 выборки и хранения каждого узла 25 (26, 27) коррекции запоминает результат интегрирования за интервал п-1 с вьпсода соответствующего элемента 22 (23, 24)

выборки и хранения. На выходе цоппл- нительного элемента 28 выборки и хранения первого узла 25 коррекции формируется сигнал IK 1)

L , ,.1 (UaciA+UcAil-UA tbdt: Р.„ (п-1) --/2

АВ

(см. фиг. 6, диаграмма Q на интервале t(n-1) до t(n), на выходе второго узла 26 коррекции

t(f,-l)A.T/fi

/ n.,-i);(l),iB+UABic-UBcibdi:

Q,, -1) т72

и на выходе третьего узла 27 коррекции)|

1

. г

.г.

Q - (п-1)1- ---.l(MlllkciAiUc,ia)dt

/3

т/2

Сигнал с выхода дополнительного элемента 28 выборки и хранения з каждом узле 25 (26, 27) коррекции подается через первый резистор 30 на инвертирующий вход операционного усилителя 29. на неинвертирующий вход которого подается сигнал с выхода соответствующего элемента 22 (23; 24) выборки и хранения. Вследствие наличия второго резистора 31 в отрицательной обратной связи операционного усилителя 29 на его выходе формируется сигнал, являющийся выходным для узла 25 (26, 27) коррекции. На выходе первого узла 25 коррекции формируется сигнал

-Qi.(n-i) ьь

ь

(см. фиг. 6, диаграмма Q на интервале от t(n) до t(n+1) прц

R

Ji 1) на выходе второго узла

рекции QL(-()r5О

И на выходе третьего узла коррекции

Q; (n)Q (n)Q; (n)-Q (n-1),

tA

CA

где R, и R,, величины сопротивления первого 30 и второго 31 резисторов узла коррекции.

Составляющие выходных сигналов в виде разности интегральных значений реактивной мощности первого узла коррекции 25 (п) - Q . (п-1) -,

R

поnf IXjo

второго узла коррекции 26 (п) - Q (п-1) и третьего узла кор30

R:

рекции 27 - lQ ,(n) - Qe, ( ,

о

величины которых зависят от соотношения сопротивлений резисторов 30 и

D

31 (в нашем примере ), обеспечи 30

вают коррекцию управления фазами ти- ристорно-реакторной группы 7 в динамических режимах потребления реактивной мощности нагрузкой 3 (дуговая электропечь), когда на точность регулирования значительное влияние оказывает запаздывание, обусловленное принципом работы тиристоров 9 и интеграторов 19-21. Однако при пре- вьппении максимально возможной скорор- ти изменения реактивной мощности, которая соответствует периоду расплава при потреблении дуговой печью мощности с частотой возмущений 10-12 Гц, величина коррекции ограничивается на постоянном уровне. Это обеспечивается тем, что параллельно второму резистору 31 в отрицательной обратной связи операционного усилителя 29 включен двухполярный ограничитель напряжения в виде, встречно-последовательно включенньпс стабилитронов 32 и 33. В результате исключается значительное перерегулирование при скачкообразных, не свойственных дуговой электропечи, изменениях реактивной мощности, которые возможны, например, при подключении силовых, фильтров к сети или их отключении. Принцип работы узла коррекции при управлении фазой АВ тиристорно-ре- акторной группы описан выше и иллюстрируется диаграммами на фиг. 6. Сигнал с выхода каясдого узла 25 (26, 27) коррекции поступает на вход Соответствующего функционального преобразователя 34 (35, 36), вьтолненно- го в виде кусочно-линейного аппрокси матора. Каждый функциональный преобразователь линеаризует передаточную функцию соответствующей фазы тирис

торно-реакторной группы 7, для которой связь между входным и выходным параметрами описывается в соответствии с уравнением (1). С выхода каждого функционального преобразователя 34 (35, 36) сигнал поступает на сигнальный вход соответствующего канала 38 (39, 40) узла 37 управления тиристорами, который преобразует входной сигнал в угол подачи управляющего импульса на тиристоры.

Работа канала АВ 38 узла 37 управления тиристорами (фиг. 3) иллюстрируется временными диаграммами напряжений на фиг,. 5.

На вход синхронизации канала АВ 38 Z выхода соответствующего датчика 11 напряжения поступает сигнал линейного напряжения Цд (фиг. 5), которьй фазовращателем 56, вьтолнен- ным аналогично фазовращателю 61 блока 57 синхронизации, сдвигается по фазе

на угол - (фиг. 5, Uj ) и затем

первым нуль-органом 54, вьтолненным на компараторе с общей точкой на инверсном входе, преобразуется в прямоугольные импульсы (фиг. 5, U.g ) , соответствующие положительным полуволнам входного сигнала Ugg ) . Сигнал линейного напряжения непосредственно преобразуется в прямоугольные импульсы вторым нуль-органом 55, вьтолненным на компараторе с общей точкой на неинвертирующем входе (фиг. 5, Ujg). Прямоугольные импульсы с выходов первого 54 и

второго 55 нуль-органов поступают на входы элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ШШ 53, на выходе которого формируются прямоугольные импульсы (фиг. 5, Ujj), соответствующие второй половине каждой полуволны линейного напряжения . Прямоугольные импульсы с выхода элемента ИСКЛЮЧАНЩЕЕ ИЛИ 53 запускают генератор 52 пилообразного напряжения, который формирует линейно изменяющееся напряжение от +11,

до -и в диапазоне от г до ТГ каждой полуволны линейного напряжения

и

g , а в диапазоне от О до - - нап

55

ряжение +и„ (фиг. 5, Ug Напряжение пилы с выхода генератора 52 пилообразного напряжения поступает на инвертирующий вход компаратора 51, на неинвертирующий вход которого с

5

выхода первого функционального преобразователя 34 через сигнальный вход канала АВ 38 блока 37 управлени тиристорами подается сигнал в виде напряжения Uc., которое в моменты превьшения напряжения пилы переключает компаратор 51 из состояния О в состояние 1 (фиг. 5, Uy моменты времени t-) . Если сигналы в виде 1 с выхода компаратора 51 и импульсы с выхода элемента ИСКЛЮЧА- ЩЕЕ ШШ 53, поступающие соответст- венно на второй и первый входы элемента И-НЕ 49, совпадают по времени, то моменты совпадения на выходе эле- мента И-НЕ 49 формируются сигналы из 1 в О, которые запускают формирователь 50 импульсов по спаду, формирующий прямоугольные импульсы (фиг. 5, USD) длительность которых определяет необходимую длительность импульсов управления для надежного управления тиристорами 9. Прямоуголь ные импульсы с выхода формирователя 50 импульсов по спаду поступают через третьи входы и выходы элементо И 47 и 48 на входы формирователей 41 и 42 импульсов. Причем на вход первого формирователя 41 импульсов импульс поступает в положительный полу период линейного напряжения U (фиг. 5, , момент t, ) , так как импульс с выхода второго нуль-органа 55 (фиг, 5, Us5) доблокирует первый элемент И 47, а на вход второго фор- мирователя 42 импульсов - в отрицательный полупериод (фиг. 5, U,g, мо- мент t ) , так как на первом инверсном входе второго элемента И 48 в это время отсутствует импульс с выхода второго нуль-органа 55. Импульсы на выходах элементов И 47 и 48 блокируются в

7Т

диапазоне О - - каждой полуволны

линейного напряжения U

Ь

так как

45

на вторых их входах отсутствуют им- пуйьсы с выхода элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ШШ 53 (фиг. 5, Uj и и момент tj). Каждый формирователь 41 и 42 импульсов преобразует входные импульсы в 50 пачки мощных разнополярньпс импульсов высокой частоты (фиг. 5, U, и U, ) , которые поступают через импульсный трансформатор 43 (44), изолирующий низковольтные цепи регулятора 10 от 55 силовых цепей тиристорно-реакторной группы 7, затем выпрямителем 45 (46) преобразуются в однополярные импуль044

16

5 О 5 20 - 30 35 0

5

0 5

сы (фиг. 5, и и и ), которые подаются на управляющие переходы соответствующих тиристоров 9, подключа- а1щих соответствующий шунтовый реактор 8 на линейное напряжение U . Преобразование импульсов в пачки разнополярных импульсов высокой частоты для передачи их через импульс- ньй трансформатор с последующим выпрямлением позволяет передавать импульсы любой длительности при поирм- лемых габаритах импульсного трансформатора При изменении сигнала на с.игнальном входе канала АВ 38 блока 37 управления тиристорами от -f-U до -и„ (размах напряжения пилы генератора 52 пилообразного напряжения) на его выходе формируются импульсы для соответствующих тиристоров 9, углы управления которыми

Ио1 изменяются от - дотт относительно линейного напряжения Пдд, на которое подключается шунтовый реактор 8, потребляющий реактивную мощ/1 и tv л 6 ность по выражению (1), от o-jr ДО

нуля. Аналогично работают каналь ВС 39 и СА 40 узла 37 управления тиристорами. На вход синхронизации канала ВС 39 узла 37 управления тиристорами с выхода соответствующего датчика 11 напряжения подается сигнал линейного напряжения U., на сигнальный вход с выхода второго функционального преобразователя 35 - сигнал который преобразуется в углысу в(. подачи управляющих импульсов с выходов канала ВС 39 на управляющие переходы соответствующих тиристоров 9, подключающих соответствующий шунтовый реактор 8 на линейное напряжение . На вход синхронизации канала СА 40 узла 37 управления тиристорами с выхода соответствующего датчика 1I напряжения подается сигнал линейного напряжения Uj, , а на сигнальный вход с выхода третьего функционального преобразователя 36 - сигнал UQ(CA который преобразуется в углыо/сА подачи управляющих импульсов с выходов канала СА 40 на управляющие переходы соответствующих тиристоров 9, подключающих соответствующий шунтовый реактор 8 на линейное напряжение сд .

17 Формула изобретения

Устройство для компенсации реак-- тивной мощности нагрузки и симметрирования трехфазной сети, содержащее подключённые к шинам питающей сети параллельно нагрузке силовые фильтры, состоящие из конденсаторов и фильтровых реакторов, и тиристорно-реактор- ную группу, состоящую из цепочек, соединенных в треугольник и образо- ванных из последовательно соединенных шунтовых реакторов и встречно- параллельно включенных тиристоров, снабженных узлом управления, умножители, первый, второй и третий сумматоры, первый, второй и третий интеграторы с установкой в О, первый, второй и третий элемент выборки и

хранения, датчики тока и датчики нап- 20 вертирующий вход операционного усилиряжения сети, выходами соединенные через умножители с входами сумматоров, выход каждого из которых через соответствующий интегратор с установкой в О соединен с входом соот- ветствующего элемента выборки и хранения, узел синхронизации, входами подключенн11й к Датчикам напряжения сети, а выходами к входам установки в О интеграторов и входам управления элементов выборки и хранения, первый, второй и третий функциональные преобразователи, выходами подключенные к узлу управления тиристорами, отличающееся тем, что, с целью

, ,

26104418

повышения точности при одновременном упрощении и повышении надежности при резкопеременной нагрузке, в него введены первый, второй и третий узлы

5 коррекции, каждый из которых вьшолнен в виде операционного усилителя с первым резистором и параллельно включенными вторьм резистором и двухпо- лярным ограничителем напряжения в

10 отрицательной обратной связи и дополнительного элемента выборки и хранения, выходом подключенного через первый резистор к инвертирующему входу операционного усилителя, выход

15 которого является выходом узла коррекции, причем вход дополнительного элемента выборки и хранения, управляющий вход которого является управляющим входом узла коррекции, и неинтеля соединены между собой и образует вход узла коррекции, причем вход каждого узла коррекции соединен с выходом соответствующего зле- мента выборки и хранения, выход каждого узла коррекции - с входом соответствующего функционального преобразователя, а управляющий вход каждого узла коррекции - с соответствующим выходом узла синхронизации, при этом датчики тока подключены к общим шинам пи- тания параллельно соединенных нагрузки и указанных силовых филров . .

72777Ш71 7; ff« SS SS Z

Vat.f

фигЛ

9,0,i

Составитель И, Мирошников Редактор л. Веселояская Техред М.Ход&нкч Корректор Л. Патай

Тираж 612

Подпис

5240/54

V

вшили Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Подписное