Устройство для симметрирования трехфазных сетей Советский патент 1987 года по МПК H02J3/26 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для автоматического симметрирования токов и компенсации реактивной мощности в трехпроводной трехфазной сети при подключении к ней несимметричной трехфазной: нагрузки с переменными во времени параметрами,

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем компенсации реактивной мощности сети,

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Устройство содержит источник 1 пи- 15 независимо от симметрирования токов

тания и трёхфазную переменную нагрузку 2, фазочувствительные выпрямители 3, блоки 4 суммирования ,j датчик 5 действующего значения напряжения, Измерители 6 отношения двух напряже- НИИ, линейные усилители 7 и исполнительный орган 8,

Входы напряжения каждой пары фа- зочувствительных выпрямителей 3 объединены и подключены на определен ные линейные напряжения трехфазной Сети, Токовые обмотки фазочувстви- тельных выпрямителей 3 соединены попарно последовательно и каждая из трех пар включена в соответствующую фазу сети. Выходы фазочувствитель- ных выпрямителей 3 подключены попарно к двум входам трех блоков 4 суммирования, выходы которых соединены с однрм из входов каждого из трех измерителей 6 отношения двух напряже- н-ий, подключенных вторыми входами к выхору датчика 5 действующего значения напряжения, подключенного на фазное напряжение сети. Выходы изме- рителей 6 отношения двух напряжений через линейные усилители 7 соединены с тремя входами испольнительного органа 85 подключенного к фазам сети.

Для симметрирования токов в трех- фазной сети необходимо управлять приводимостью симметризатора согласно выражениям

-

зУз

2

3V3 и

2 3 и

и decosc g- Ij cost/),

(ipCOSlfp - V/,)s

(Тдеоз л

Igcos 4. (1)

Эти выражения описывают алгоритм управления приращениями параметров

реактивных элементов исполнительного органа и положены в основу работы известного устройства.

Данный метод сшуметрирования имеет свойствог которое состоит в том, что при указанньк приращениях параметров симметризатора реактивная мощность, а следовательноJ и коэффициент мощности сети не изменяются.

Это свойство позволяет поддерживать коэффициент мощности заданным

путем изменения параметров симметричной части симметризатора, что, в . свою очередь, не нарушает симметрии токов. Получим условие стабилизации заданного коэффициента мощности.

Запишем выражение для реактивной мощности, вносимой симметричной частью симметризатора,

-(2)

проводимость элемента сим-, метричной части симметри- затора исполнительного органа.,

Обозначая через cos tf исходный, через cos б требуемый коэффициент мощности, получаем

Ьо

9U2

- Q) где Р, Q (t-e - t cf) „(Ptge

(3)

активная и реактивная мощности нагрузки.

Соотношение (3) позволяет получить любые коэффициенты мощности (cos 9 .6

ь1), (cos 0

в т,ч. максимальное значение 1), для которого tg 0 О

и

Ьл Q

9U2

(4)

Равенство (4) определяет выбор симметричной части симметризатора для обеспечения полной компенсации реактивной мощности, а следовательно, cos if 1 , Это же . равенство совместно с выражениями (1) определяет суммарные приращения параметров симметризатора (его симметричной и несимметричной частей) для осуществления как симметрирования токов, так и компенсации реактивной мощности

6С

Ч, Ь, и Ш (Ic °S4VJ

9U

.Ч

31f

.Q 1

)-gy-J ,

AB - I.COSfi) ...1

IT о тЛэ

Перейдем от комплексов к действиЛЬ.„ + Ьд 77- (IgCOSi - тельным значениям токов и напряжеНИИ. Здесь, возможны два варианта

-g-j-(5) алгоритмов управления симметризато- ром исполнительного органа.

Первый вариант получим, если фаВ этих соотношениях выразим Q через токи с учетом того, что 1. + f- ig+ ij. О, получим

Q QA+ QB + QC +

зовые сдвиги Lf (.f , q токов i ., Ig , i(- измерять относительно соответствующих фазных напряжений и , Ug, UJ.. Например, примем за опор ную фазу А, .

+ u,ig + u.icl

Кроме того, первые составляющие (в круглых скобках) выражений (5) преобразуем с учетом того, что при симметричной системе напряжений

л UB

с

Подробные преобразования привед для первого соотношения. Находим

1 - I cosVc- I cosLf - ReCUj, 1

- lrO

Re(jU

ЛВ .c

1

I.(U.. I. -J J CA B) c -исЛв Подставляя равенства (6) и (7) в формулу для системы (5) получим

1„( + 2и,Л

вс 9U2

6

-USA S - ) gi Imt(2Uc,-UM IS - (2U,)c.

В этом выражении

2UcA- U6A 2U,-2U - Ug + ид

2UC - йд - Ug 3Uci

+ UCA 2U, - 2UB -ь U - и. -(2U - и. - йс) -3U(,.

Тогда

Bc

(UclB Ug.I,). (8)

10

Перейдем от комплексов к действизовые сдвиги Lf (.f , q токов i ., Ig , i(- измерять относительно соответствующих фазных напряжений и , Ug, UJ.. Например, примем за опорную фазу А, .

Тогда ид и, l)g и.- , Uc

м

и 20° i т ; ().

Ug А А (, 6 -j lL/c-I o )

25 1с 1с-е

Подставляя величины Ug, , Ig,

Ic в формулу (8), имеем 1

30

Чс зи - 120°) -н + I,sin(Vc + 120)

УЗ

2

1,1. V3

(- 2 IgSin t/g- - IjCOSCfB - ,

35

40

45

зи

1 V3 - 2 if + - IP cos t/-,). .

Проделав аналогичные преобразования выражений для системы (5), получим

Ьс 120°) н- + 1,51п(7д + 120)

1 1 т З

Зи I - - Iccosif 1V3

Т Л -2 );

А8

С1д31п(с/, - 120) +

+ IjSin( i/j + 120)

1 / 1 т т i 1 V3 - - Igsini/g + - I cosif-g). (9)

втором варианте фазовые сдвиги токов 1д, i, i(, измеряют относительно соответствующих линейных напряжений. В этом случае запишем

Ue

Ue j - илв

CJ

ll

.в

Тогда Ь

гс зи .iB + ((f,j. - i,/,. ) ;

ЬСА

+ 1дС08(ч,,й8 ViA ) :

Vis )

l.cosCVn

ел

) +

- IjCOsC If-, gc V,-8 ) ,

(10)

If - начальные фазы линейных нап- ряжений и фазшзгх токов обозначенных соответстзующшч и индексами.,

Сравнивая выражения (9) н (10), описывающие два алгоритма управления параметрами реактивных элементов сим метризатора исполнительного органа, видим, что первые из них несколько сложнее для аппаратурной реализации, поэтому в осн.ову работы предлагаемо- го устройства положены выражения (10), Они определяют состав функцио- нальньпс блоков, операции и порядок IIX выполнения в предлагаемом устройстве,,

Устройство работает следующт-. образ qM,

На каждьгй из фазочувствительных выпрямител ей 3 подаетсяс одна из шест

комбштаций линей 1ык напряжений и фазных токов, а на их выходсях образуются постоянные напряжения, пропорциональные соответственно величинам (отсчет выпря.еттелей принят слева направо)

), I

СОЕ

(V;,g

;s)

. ,.

- V- ) i 3 -

( ij/,,.

I cos(

Й ас

Эти напрялсения попарно, согласно выражениям (10), подаются на два входа каждого из трех блоков 4 суммирования на выходах которьЕ образуются с;, ммарные напряженияs пропор

циональные величинам в квадратных скобках выражений (10), С выходов блоков 4 суммирования постоянные напряжения поступают на первые входы измерителей 6 отношения двух напряжен ш, на вторые входы которых, обьёдршенные между собой, подается действующее значение фазного напряжения и с датчика 5, Выходные напряжения измерителей 6 отношения-двух напряжений пропорциональны, согласно выражениям (10), параметрам соответствующих реактивных элементов симметризатора исполнительного органа 8. Они усиливаются по мощности ли-- нейными усилителями 7 и поступак}т на исполнительный орган 8 в качестве управляющих воздействий коммутационными элементами симметризатора. Эти управляюигие воздействия являются функцией как несимметрии токов, так и реактивной мощности сети, причем они однозначно определяют знак и зна- - параметра соответствующего реактивного элемента. По этим воздействиям производится перестройка реактивных элементов симметризатора исполнительного органа 8 в соответствии с выражениями (14), .справедливыми для .гаобой трехпроводной трехфазной сети с изменяющейся во времени нагрузкой.

Формула

обретения

Устройство для симметрирования трехфазных сетей, содержащее три фазочувствительных выпрямителя, датчика действующего значения напряжения, подключенный на одну из фаз, и три идентичных канала,.состоящих из последовательно соединенных блока суммирования, один вход которого подключен к выходу соответствующего фазочувствительного вьтрямителя, измерителя отношения двух напряжений, вторые входы которых объединены мезкду собой и подключены к выходу датчика действующего значения напря- лсения, линейного усилителя и исполнительного oprafia, отличаю- щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет компенсации реактивной мощ- ости сети, в него дополнительно введены три фазоч вствительных выпрямителя, токовые обмотки каждого из которых включены последовательно с токовьми обмотками фазочувствителъ71328879

ных выпрямителей первой группы, вхо- линейных напряжений сети, а вы- ды напряжения всех шести фазрчувст- ходы трех введенных фазочувстви вительных выпрямителей попарно объе- тельных выпрямителей соединены динены и подключены к зажимам . с вторыми входами боков суммиро- для подключения иа каждое из вания.

Изобретение относится к области электротехники. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем компенсации реактивной мощности. На каждьй из фазочувстви- тельных выпрямителей 3 подается одна из шести комбинаций линейных напряжений и фазных толов. Напряжения с выходов фазочувствительных выпрямителей подаются на два входа каждого из трех блоков суммирова.ния. Измерители 6 отношения двух напряжений измеряют отношение напряжений, одно из которых поступает с сумматоров 4, а другое - с датчика 5. Выходные напряжения измерителей 6 пропорциональны параметрам соответствующих реактивных элементов симметризатора исполнительного органа 8 и использу- ются в качестве управляющих воздейст- ВИЙ. Эти управляющие воздействия являются функцией как несимметрии токов, так и реактивной мощности сети. 1 ил. 00 ю оо 00 со