Симметрокомпенсирующее устройство для произвольной изменяющейся несимметричной нагрузки Советский патент 1989 года по МПК H02J3/26 

1

(21)4241339/2А-07

(22)05.05.87

(46) 30.07.89. Бюл. № 28

(71)Институт электродинамики АН УССР

(72)А.К.Шидловский, В.Г.Кузнецов, А.С.Григорьев, А.Т.Лысенко и Э.А.Штейн- берг

(53) 621.311(088.8) (56) Милях А.Н., Шидловский А.К., Кузнецов В.Г. Схемы симметрирования однофазных нагрузок в трехфазных электрических цепях. Киев: Наук думка, 1973.

Авторское свидетельство СССР № 920959, кл. Н 02 J 3/26, 1982. .

(54) СИММЕТРОКОМПЕНСИРУЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОИЗВОЛЬНОЙ ИЗМЕНЯЮЩЕЙСЯ НЕСИММЕТРИЧНОЙ НАГРУЗКИ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в трехфазных системах электроснабжения с изолированной нейтралью для частичного симметрирования токов. Цель изобретения - снижение установленной мощности реактивных элементов блока симметрирования. Устройство содержит трехфазный источник 1, несимметричную нагрузку 2, блок 3 симметрирования, датчики 4 активной мощности фаз, дат чики 5 реактивной мощности фаз, квад31497681

ратичныГ датчик 6 напряжения, HJKIK 7 деления, операционные блоки 8 фор- мнрпваиия проводимостей yпpaвляe ьrx реактивных элементов, управляющие сумматоры 9, блок 10 формирования действительной и мнимой составляющих пульсирующей мощности трехфазной системы, блок 11 формирования модуля, блок 12 деления, логический блок 13 10 сравнения, трехполюсный ключевой элемент 14. При превышении модулем пуль- сирующе М01ЦНОСТИ допустимой ны логический блок 13 сравнения подключает с помощ,ю трехполюсного ключевого элемента 14 выходы операцион - ных блоков 8 к входам сумматоров 9. Осуществляется не полное симметрирование, а частичное только до заданной допустимой величины пульсирующей мощности, 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в трехфазных системах электроснабжения с изолированной нейтралью для частичного симметрирования токов. Цель изобретения - снижение установленной мощности реактивных элементов блока симметрирования. Устройство содержит трехфазный источник 1, несимметричную нагрузку 2, блок 3 симметрирования, датчики 4 активной мощности фаз, датчики 5 реактивной мощности фаз, квадратичный датчик 6 напряжения, блок 7 деления, операционные блоки 8 формирования проводимостей управляемых реактивных элементов, управляющие сумматоры 9, блок 10 формирования действительной и мнимой составляющих пульсирующей мощности трехфазной системы, блок 11 формирования модуля, блок 12 деления, логический блок 13 сравнения, трехполюсный ключевой элемент 14. При превышении модулем пульсирующей мощности допустимой величины логический блок 13 сравнения подключает с помощью трехполюсного ключевого элемента 14 выходы операционных блоков 8 к входам сумматоров 9. Осуществляется не полное симметрирование, а частичное только до заданной допустимой величины пульсирующей мощности. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в трехфазных системах электроснабжения с изолированной нейтралью для частич ног о симметрирования токов и обеспечения заданного оптимал.ного баланса реактивной мощности и в трехфазной системе при подключении к ней несим- метричных нагрузок с изменяющимися параметрами.

Целью изобретения является снижение установленной MODIHOCTH реактивных элементов блока симметрирования

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит трехфазный симметричный источник I, произволь- нуто изменяющуюся несимметричную нагрузку 2, блок 3 симметрирования, датчики 4 активной мощности фаз, датчики 5 реактивной мощности фаз, квадратичный датчик 6 напряжения, блок 7 деления, операционные блоки 8 формирования проуодимостей управляемых реактивных элементов, управляющие сумматоры 9, блок 10 формирования действительной и мнимой составляющих пульсирующей мощности трехфазной системы блок 11 формирования модуля, второй блок 12 деления, логический блок 13 сравнения и трехполюсный ключевой элемент 14. Блок 3 симметрирования содержит три реактивных элемента, каждый из которых содержит управляющий орган, позволяющий перестраивать параметры (реактивные проводимости или мощности) этих элементов в лави- симости от требований частичного симметрирования и компенсации реактивной мощности. Элементы блока симметрирования сосдинеЕ{ы п Tijoyriijib0

5

0

5 0з Q ник и подключены на линейные напряжения сети. Датчики 4-6 соответствующим образом подключены к трехфазной цепи, при этом датчик 5 реактивной мощности является датчиком сигналов от всех фаз трехфазной системы. Выходы датчиков 4 активной мощности фаз и выходы датчиков 5 реактивной мощности фаз подключены к входам блока 10 формирования действительной и мнимой составляющих пульсирующей мощности трехфазной системы Выходы датчиков 5 реактивной мощности фаз и выход квадратичного датчика 6 напряжения подключены к входам блока 7 деления, выход которого подключен к первым входам трех управляющих сумматоров 9. Выходы блока 10 формирования действительной и мнимой составляющих пульсирующей мощности трехфазной системы подключены к первым двум входами трех операционных блоков 8 формирования проводимостей управляемых реактивных элементов и к входам блока 11 формирования модуля, выход которого подключен к входу блока 11 формирования модуля, выход которого подключен к входу блока 12 деления Вход логического блока 13 сравнения подключен к выходу блока 12 деления, а выход - к замыкающим контактам трехпогюсного ключевого элемента 14, Выход блока 12 деления и выход квадратичного датчика 6 напряжения подключены соответственно к третьим и четвертым входам трех операционных блоков 8 формирования проводимостей управляемых реактивных элементов, выходы которых через трЦхполюсной ключевой элемент 14 подключены к вторым входам трех управляющих сумматоров 9. Выходы сумматоров 9 подсое/и1нены к соответствующим

14

yiipafljiHjouiHM ()р -анлм блока J симметрирования .

Система для определения мс шностей реактивных элементов блока симметрирования имеет вид

Ч з 5 P

);

(1)

c«.

л(3о),

(,ВС,СА) - значение генерируе ее

Рр. + - (РПЙ+РСА

- де

) -Г (QAB-QCA);

1л1з

QBC -2 ()-2- (РАВ-РСА);

коэффициент характеризующий превьщ1ение допустимого уровня несимметрии в трехфазной системе, и таким образом, показывающий необходимую степень симметрирования

, ..дч

()б, (1 + SU)N

eU3°n ° Q , (.

г)

, N.p - допустимые значения коэффициента несимметрии - напряжений (ГОСТ 13109- 67) и пульсирующей мощности в рассматриваемом узле, мощность короткого замыкания для которого равна S,,, Sи - допустимее отклонение напряжения прямой по- следовательнрсти от номинального, ,

40

45

где bg ДЬ

,{ 4с Рbee у Ь„ +&Ьвс I + Р

ЬСА.,, ().

(6)

сАу О -CHU проводимость симметричной 55 Как видно из формулы (4) наличие дочасти;ubft,, , Л Ь.

АВм ВС1 сйц проводимости несимметричной части блока симметрирования.

пустимого положительного отклонения напряжения прямой последовательности несколько повышает требования к симметрированию, так как уменьшается тре

10

15

% - мой f потребляемо) устройством реактивной мощности, соответствующей заданному экономически оптимальному баланСУ Qopt

(2)

t, р

- действительная и мнимая со- составляющие пульсирующей мощности N трехфазной системы, определяемые через активные и реактивные мощности по выражениям

(3)

В выщеприведенных форму лах положительным значениям мощностей элементов

устройства соответствует индуктивный характер элемента, а отрицательным - емкостный.

При необходимости может быть учтено ограничение неотрицательности суммарной генерируемой реактивной мощности компенсирующего устройства, которое записьшается в виде

|геи -Q

i О, (5)

и таким образом, в случае Q „ ген О принимается Qu О,

Очевидно, что при полном симметрировании , так как

-г

Разделив выралй нагрузка симметричная, то (, ВС, СА)

О

женив (1) на Зи (U - фазное напряжение сети), получим аналогичную систему для проводимостей устройства:

(6)

пустимого положительного отклонения напряжения прямой последовательности несколько повышает требования к симметрированию, так как уменьшается требуемая остаточная пульсирующая мощность. При этом несимметричный режим полагается допустимым при выполнении

неравенства N т Г; К 5; 1 , в

I + о и

этом случае контакты трехполюсного ключевого элемента разомкнуты и элементы блока симметрирования Подключаются симметрично и выполняют только требования баланса реактивной мощности, т.е. , .

Несимметричный режим недопустим,

-, N аол

когда N -т сГГ что соответствует 1 + о и

К ; 1 . В этом случае контакты трехполюсного ключевого элемента замкнуты и к элементам блока симметрирования поступают сигналы, пропорциональные соответствующим корректирующим величинам параметров согласно системе (6), и, таким образом, производится частичное симметрирование токов в трехфазной системе. При этом во всех режимах симметрирования соблюдается заданный режим по реактивной мощности, поскольку 21 ,0, Qmu-0 W W

и очевидно

м

.QmfQvjУсловие , следовательно, определяет необходимость снижения несимметрии до допустимого уровня путем несимметричного подключения реактивных элементов устройства к трехфазной системе

Устройство работает следующим образом.

На выходе каждого из трех датчиков 4 и 5 формируется сигнал, пропор циональньй активной и реактивной мощностям всех фаз, а выходной сигнал квадратичного датчика 6 напряжения пропорционален квадрату действующего значения либо фазного, либо линейног напряжения. Блоком 7 деления по пост пившим сигналам с датчиков 5 и 6 производится определение симметричной части реактивных элементов блока симметрирования и формируется соответствующий сигнал, пропорциональный b , который поступает на первые входы трех управляющих сумматоров 9. По поступившим сигналам с датчиков 4 и 5 блоком 10 формируются два сигнала, пропорциональные действительной и мнимой составляющим пульсирующей мощности трехфазной системы оСи и , которые поступают на первые два входа трехоперационных блоков 8 фор0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

миронания нр(5нодимогтей управляемых реактивных элементов и на входы блока И формироиания модуля. С выхода блока I1 формирования модуля сигнал, пропорциональный пульсирующей мощности трехфазной системы N, поступает на вход блока 12 деления, в котором определяется коэффициент К.

С выхода блока 12 деления сигнал, пропорциональный коэффициенту К, поступает на вход логического блока 13 сравнения и на третьи входы операционных блоков 8 формирования проводи- мостей управляемых реактивных элементов, на четвертые входы которых подается сигнал с выхода квадратичного датчика 6 напряжения.

Операционными блоками 8 формирования проводимостей управляемых реактивных элементов по поступившим сигналам производится определение приращений несимметричных частей соответствующих реактивных элементов блока симметрирования 3 согласно системе (6), а сигналы пропорциональные этим приращениям, поступают на вторые входы соответствующих управляю щих сумматоров 9 только в том случае, когда замкнуты контакты трехполюсного ключевого элемента 14, что может иметь место только при наличии сигнала с логического блока 13 сравнения. С выхода логического блока 13 сравнения сигнал на замыкание контактов трехполюсного ключевого элемента 14 поступает в случае, если несимметричный режим недопустим, что соответствует выполнению неравенства . В противном случае ()-несимметричный режим полагается допустимым и считается возможной симметричная компенсация реактивной мощности, при этом контакты трехполюсного ключевого элемента разомкнуты, а на управляющие сумматоры 9 поступает только сигнал с блока 7 деления, определяющий симметричное подключение реактивных элементов блока 3 симметрирования

В управляющих сумматорах 9. исходя из определениых приращений параметров соответствующих реактивных элементов блока 3 симметрирования, формируются управляющие воздействия, поступающие на управляющие органы реактивных элементов блока симметрирования.

Формула изобретения

Симметрокомпенсирующее устройство для произвол1 иой изменяницейся несимметричной нагрузки, содержащее блок симметрирования, в состав которого входят три управляемых реактивных элемента, подключенных на линейные напряжения трехфазной системы, датчики активной мощности фаз, датчик реактивной мощности трехфазной системы, квадратичный датчик на-- пряжения, блок деления, три операционных блока формирования проводи- мостей управляемых реактивных элементов и три управляющих сумматора, причем выход датчика реактивной мощности подключен к первому входу блока деления, второй вход которого подключен к выходу квадратичного датчика напряжения, а выход блока деления и выходы операционньгх блоков формирования проводимостей управляемых реактивных элементов подключены соответст-25 щей мощности трехфазной системы, вывенно к первым и вторым входам трех управляющих сумматоров, выходы которых подсоединены к соответствующим управляющим органам блока симметрирования, отличающееся ТЕМ, что, с целью снижения установленной мощности реактивних элементов блока симметрирования, оно дополнительно содержит блок формирования действительной и мнимой составляющих пульсирующей мощности трехфазной системы, блок формирования модуля, второй блок деления, логический блок сравнения и трехполюсный ключевой элемент,

ходы последнего подключены к первым двум входам операционных блоков формирования проводимостей управляемых реактивных элементов и к входам блока

30 формирования модуля, выход которого подключен к входу второго блока деления, вход второго блока деления подключен к входу логического блока сравнения, выход которого подключен

г к замыкающим контактам трехполюсного ключевого элемента, выход второго блока деления и выход квадратичного датчика напряжения подключены соответственно к третьим и четвертым вхопричем датчик реактивной мощности вы- дО дам операционных блоков формироваполнен с пофазными выводами сигналов реактивной мощности, а каждый из

трех операционных блоков формирова- i

ния проводимостей управляемых реактивных элементов имеет четыре входа и

Составитель И.Кирощников Редактор Т.Лазоренко Техред И.ДидыкКорректор Э.Лончакова

Заказ 4452/52

Тираж 607

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

in03S, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

я

еи-нитиея10

20

10

состоит из двух сумматоров с постоянными коэффициентами по каждому входу, умножителя и делителя, причем . входы первого сумматора являются первым и вторым входами операционньгх блоков формирования проводимостей управляемых реактивных элементов, выход первого сумматора подключен к первому входу умножителя, второй вход умножителя подключен к выходу второго сумматора, вход которого является третьим входом операционньсх. блоков формирования проводимостей управляе мых реактивных элементов, выход умножителя подключен к первому входу делителя, второй вход которого является четвертым входом операционных блоков формирования проводимостей управляе- 1ых реактивных элементов, выходы дат- | чиков активной мощности фаз и реактивной мощности фаз подключены к входам блока формирования действительной и мнимой составляющих пульсируюходы последнего подключены к первым двум входам операционных блоков формирования проводимостей управляемых реактивных элементов и к входам блока

формирования модуля, выход которого подключен к входу второго блока деления, вход второго блока деления подключен к входу логического блока сравнения, выход которого подключен

к замыкающим контактам трехполюсного ключевого элемента, выход второго блока деления и выход квадратичного датчика напряжения подключены соответственно к третьим и четвертым вхония проводимостей управляемых реактивных элементов, выходы которых подключены к вторым входам трех управ - ляющих сумматоров, через трехполюс- 45 ный ключевой элемент.

Подписное