Устройство для автоматического регулирования частоты настройки силового резонансного фильтра Советский патент 1990 года по МПК H02J1/02 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам автоматизированного управления качеством электрической энергии, и может быть г использовано на предприятиях, имеющих мощные преобразовательные агрегаты.

Целью изобретения является повышение качества электроэнергии путем ю

уменьшения коэффициента несинусоидальности напряжения.

На фиг.1 изображена блок -схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - резонансная кривая фильтра (l) 15 и относительные значения гармоник тока () преобразователя; на фиг.З - алгоритм вычислительного процесса блока управления.

Устройство содержит два измеритель-20 ных трансформатора 1 м 2 тока, два измерительных трансформатора 3 и k напряжения, датчик 5 потерь активной мощности, блок 6 фильтров высших гармоник, два фильтра 7 и 8 основной 25 частоты, блок 9 преобразования аналоговых сигналов в цифровой код (АЦП), блок 10 управления, блок 11 предупреждающей сигнализации, исполнительный орган 12.30

Устройство работает следующим обра зом.

После включения устройства в работу (частота настройки фильтра установлена в соответствии с расчётной) 35 с измерительных трансформаторов 1 и 2 тока и 3 и Ц напряжения на входы блока 6 фильтров высших гармоник (от трансформатора тока 2), фильтров 7 и 8 основной частоты (от трансформа- 40 торов напряжения 3 и k) и датчика 5 потерь активной мощности (от трансформаторов тока 1 и напряжения 3) поступают аналоговые сигналы, пропорциональные фактическим значениям 45 токов и напряжений в первичной электрической сети.

На выходе датчика 5 потерь активной мощности формируется сигнал, пропорциональный величине мощности по- jo терь в конденсаторах фильтра

Via выходе блока фильтров высших гармоник 6 формируются сигналы (число сигналов определяется числом учитываемых гармоник), пропорциональные действующим значениям высших гармоник () тока преобразователя.

На входе фильтра 7 основной частоты формируется аналоговый сигнал, пропорциональный действующему значению напряжения основной частоты (UBM) на конденсаторах фильтра.

На выходе фильтра 8 основной частоты формируется аналоговый сигнал, пропорциональный действующему значению напряжения (ишя) основной частоты на шинах сети.

i

Полученные в блоках ,7 и 8 аналоговые сигналы поступают на соответствующие входы блока АЦП 9, с выхода которого эти сигналы, но уже в цифровой форме поступают в блок 10 управления, который выполнен на базе микропроцессора.

Обработка поступивших на вход сигналов производится следующим образом.

Определяется фактическая частота настройки фильтра:

fH, 50VHi 50 ,

Xci,

(2)

U1i

где xc1 U6|Ll/I -сопротивление конденсаторов фильтра на основной частоте.

U.

Х 1И Х

Ш1

Т-1 ф где х ,1 - реактивное

Фильтра на С учетом этого

50

и

1БК

uiu,-Ui6K

(3)

Относительная резонансная кривая фильтра вычисляется согласно выражению

1

J1+Q2S2(|TT)2

СО

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для автоматического управления качеством электрической энергии и может быть использовано на предприятиях, имеющих мощные преобразовательные агрегаты. Цель изобретения - повышение качества электроэнергии - достигается за счет уменьшения коэффициента несинусоидальности. Сигналы, пропорциональные току резонансного фильтра и напряжению на конденсаторных батареях, поступают на датчик потерь активной мощности 5 и фиксатор основной частоты 7, а сигналы, пропорциональные току преобразователя и напряжению на выводах сети, поступают на блок фильтров высших гармоник 6 и фильтр основной частоты 8. Аналоговые сигналы с блоков 5, 6, 7 и 8 поступают на блок преобразования аналогового сигнала в цифровой код 9, выход которого соединен с блоком управления 10. Блок управления 10 выполнен на базе микропроцессора, вычислительный процесс которого в случае недогрузки резонансного фильтра по потере активной мощности позволяет оптимизировать режим работы фильтра с точки зрения высших гармоник фильтрации. 3 ил.

1 Л Рбк

ПО л

(1)

пр о

U - мгновенное значение напряжения на выводах конденсаторов;55 i - мгновенное значение тока в конденсаторах;

ПР

- период промышленной частоты.

Q - добротность фильтра (определяется расчетным путем и принимается неизменной); 5 (.)/fHi - относительная расстройка частоты по отношению к резонансной частоте контура;

1„ - максимальное значение тока

высших гармоник (определяется расчетным путем и принимается неизменным).

Относительное значение токов высших гармоник преобразователя I.

пр т)

(5)

Из выражений (4) и (5) получаем действующее значение высших гармоник тока д1, которые не были поглощены силовым фильтром (см. фиг.2).

Величина допустимой мощности потерь в конденсаторах фильтра равна

UH.tgS

х х с, j

где UH и tgS - соответственно номинальное напряжение и тангенс угла потерь в конденсаторах (определяются по каталожным данным конденсаторов) .

йР.

дот

В соотвествии с полученными значениями ui и ДРдогп и по сигналу с блока 10 управления частота настройки фильтра посредством исполнительного органа 12 изменяется на величину +/5f.

В результате резонансная кривая фильтра также изменяется. Через определенный интервал времени, определяемый программным таймером, например мин, в блок 10 управления поступает информация с блока АЦП 9:

РбЦ1+1 1Ш

По указанному алгоритму в блоке 1C

управления определяются д.., иЛрдо„ которые сравниваются соответственно с ui и aP6kj-M в зависимости от результатов сравнения (см. фиг.З) происходит формирование сигнала на изменение частоты настройки фильтра на величину +дЈ либо -df.

Если фактические потери в конденсаторах превышают допустимое значе- ние, блок 10 управления формирует сигнал на работу блока 11 предупреждающей сигнализации. При длительной работе блока 11 предупреждающей сигнализации дежурный персонал (при отсутствии защиты от перегрузки) отключает фильтр.

5

0

5

5

0 5

Q

Изменение частоты настройки позволяет практически всегда обеспечить допустимую загрузку фильтра. Если загрузка фильтра ниже допустимой, предлагаемое устройство позволяет обеспечить оптимальный (максимально возможная фильтрация высших гармоник при допустимой загрузке конденсаторов фильтра) режим работы силового резонансного фильтра.

формула изобретения

Устройство для автоматического регулирования частоты настройки силового резонансного фильтра, содержащее измерительные трансформаторы тока и напряжения, предназначенные для включения в цепи фильтра, выходы которых соединены с соответствующими входами датчика потерь активной мощности, блок управления, выход которого соединен с исполнительным органом, отличающееся тем, что, с целью повышения качества электроэнергии путем уменьшения коэффициента несинусоидальности напряжения, в него введены второй измерительный трансформатор тока, включенный в цепь преобразователя, второй измерительный трансформатор напряжения, подключенный к выводам для подключения к сети, два фильтра основной частоты, блок фильтров высших гармоник, блок преобразования аналоговых сигналов в цифровой код, причем блок управления функционирует в соответствии с фиг.З, при этом выход второго измерительного трансформатора тока соединен с блоком фильтров высших гармоник, выход которого соединен с первым входом вышеупомянутого блока преобразования, выход первого измерительного трансформатора напряжения подключен к первому фильтру основной частоты, выход которого соединен с вторым входом блока преобразования, выход второго измерительного трансформатора напряжения соединен с вторым фильтром основной частоты, вььход которого подключен к третьему входу вышеупомянутого блока преобразования, четвертый вход которого соединен с выходом датчика потерь активной мощности, выход блока преобразования подключен к входу блока управления.

л

la

Фиг 3

Составитель В.Клещенко Редактор Л.Веселовская Техред М.Ходанич Корректор М.Демчик

Заказ 405

Тираж 417

ВНЙИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

15W91

lynp

фиг 2

Подписное