Устройство для автоматического регулирования конденсаторной батареи Советский патент 1990 года по МПК G05F1/70 

Фиг.1

Изобретение относится к чпектро- техш|ке, а именно к устройствам уп- рявления емкостмыми компенсаторами в сетях переменного тока с активно- индуктивной нагрузкой,.

ЦЈлью изобретения является повышение точности компенсации реактивной мощности.

На фигЛ приведена структурнаь схема устройства; на фиг. 2 ,- схема преобразователя амплитуды в количество импульсов; на фиг. 3 - схема бло к а вычисления фазового сдвига; на

4 - временные диаграммы преобра-

фиг.

зова|теля ам шитуды в количество импульсов.

Устройство содержит датчики переменного напряжения и тока 2„фильтры 3 и А первык гармоник, автогенераторные формирователи 5 и 6, тактовый генератор 7, преобразователи 8 но9 амплитуды в количество импульсов, счетчики 10 и И импульсов, блок 12 вычисления фазового сдвига, блок 13 умножения;, блок 14 деления, блок 15 управления, блок 16 тиристоров,фильтр 17 верхних частот, выпрямитель 18, фильтр 19 нижних частот, пороговый элемент 20s схему 21 совпадения,схему 22 выделения переднего фронта, 23 выделения заднего фронта j НЯ триггер 24, схему 25 совпадения, счетчик 26 импульсов, сумматор 27, сх4му 28 вычитания.

Принцип работы устройства основан .на введении автогенераторных преоб- ра ователей, представляющих собой операционные усилители с небольшой нелинейной положительной обратной связью. Если входное напряжение превышает некоторое фиксированное поро- говое напряжение ± MJпо„ (фиг, 4) уйилитель находится в насыщении; #с- ли | UB)(|ij&Unop I , он переходит в режим высокочастотной генерацми,прй- чйм частота генерации довольно стаа

бильна, так же как и величина ЬПпои ЕСЛИ принять что входной сигнал при переходе через ноль изменяется линейно со скоростью V,1 справедливо сле- дующее уравнение.

V &t 2&Unop ,(П

где &t - время генерации формирователя,

Если при этим частота генерации , количество импульсов за время at N trut. Тогда из (1)

7.UU

пор Г г

-у.,

()

т.е. количество импульсов автогене- раторкого формирователя обратно пропорционально производной входного сигнала в 1то свойство формирователя позволяет исключи,ь из уравнения для оптимальной емкости компенсатора вычисление производной и другие нелинейные операции, что существенно повышает точность вычисления и повышает быстродействие,

Действительно, пусть на входе фор мирователя синусоидальное входное напряжение

U.BXU) U-nintot. Тогда время &t, генерации из ()

At г. ПЛ°Р-- - ягг-in

,-,НГЬоЛПГ

и ft}ыи

вн(3)

При заполнении этого интервала импульсами стабильной частоты гг от внешнего генератора количество импульсов для тока и напряжения соответственно

2 fr (О

arcsin

пор .

т,

(А)

Nu ....arcsin .. (5)

Поскольку значения &ППОр невелики t приближенно можно считать arcsin т, х , тогда из выражений («) и (5)

2&U r

СО NJ;

2 &JJjio( f|- COrN7

(6)

(7)

Запитем теперь выражения для реак- 45 тивной мощности нагрузки Q () и конденсаторной батареи Q k

QK Ulsinft i

cu сиЪ,

(Я) (9)

где btf - фазовый сдвиг между первыми гармониками тока и напряжения ;

С - емкость батареи, Если фазовый сдвиг Д(|) , количество импульсов частоты ft, при этом

Гг. 2 О

Alf

(10)

I

Г. учгтпм того, чтп гигтгм-ч компгн- снру«ч г реактивную мопн тть, Mf мл- лп, ч то. примерно СООТПРТГ твует ftCf ГИПМр.

Тигля и1 формулы (Ю)

ninftlj

2t- N(f. (J

При компенсации реактивной мопносги

К Оч,(12)

откудп ппдг.тлплпл ВМРСТОИ, Т,sin ulp

их выражения in ffil, (7)и (П),получим

Сошп -Ifji К, --Ми-. (,3 U CJ сN j

Пырлжсние (13) и реализуется в предложенном.изобретении.

Устройство работает следующим образом.

С выходов датчиков напряжения 1 и токл 2 выделяются первые гармоники фильтрами Ли 4, которые с помощью автогеиераторных формирователей 5 и 6 преобразуются к виду,показанному на Лиг.4 а (для наглядност высокочастотная генерация покачана условно). Высокочастотные импульсы выделяются фильтром 17 (фиг. 4б)5 выпрямляются детектором 18 (фиг. 4в) сглаживаютс я фильтром 19 (фиг.4г) и преобразуются пороговым элементом 20 (фиг. 4д) и импульсы, длительность которых At определяется выражением (3). С помощью схемы 21 совпадения длительность преобразуется в количестве импулксов в соответствии с выражениями (4) и (5).

Одновременно передним фронтом импульса (фиг, 4д) от преобразователя 8 (второй выход) через дифференцирую- пгую цепочку и диод схемы 22 выделения переднего Лронта триггер 24 устанавливается в единицу, схема 25 совпадения открывается, и через нее на вход счетчика 26 поступают импульсы тактовой частоты. Задним фронтом импульса от преобразователя 9 через схему 23 выделения заднего Дронта триггер 2А закрывается. После з того счетчик 26 зафиксирует количество импульсов

NtyW N4 +

NI + Nu

(14)

Формула (l4) имеет следующий см,1сл: кроме желаемого числа N,i, которое по5

71% 76

лучлотгч мр-ч-ду МПМРКТЯМН примени про- напряжения и токл через ноль, учнтыплртгя допслимтрльнпе яремя меж-1 ду началом срабатывания формирователя 5 и концом срабатыплния формирователя 6 , Прохо чдет1е через ноль напряжения (токл) соотпртствует середине пачки высокочастотной генерации

10 (Лчг.Аб), я ее можно определить толь- ко после окончания пачки. Для того, чтобы исключить второй член в выражении (14), определяющий погрешность, достаточно просуммировать все импуль15 см N сум и отдельно подсчитать N и Ng, после чего вычесть половину суммы NJ + Ми из Nc,jM.

Тнлчснчс fj - J ,, подсчитывается сумматором /7. ЧтпГ-м пзять полу

20 сумьгу, достаточно сместить п.5 разряд вправо полученную п«глнчнну. Схема пьГ читания производит окончательное вычисление :

(ОCU М

t(

2

С помощь 1 13 умножения осуществляется пычиспрнне произведения .,, я схемы делсмшя 14 - оконча- тельное, вычисление оггтни.-шмюго значения емкости п соответствии с выражением (13). Полученное значение Сопт служит для управления чг-ррз схему 15 . блоком тиристоров, который изменяет емкость.

Формула изобретения

1. Устройство для автоматического регулирования конденсаторной бата- 40 реи, содержащее подключенные к сети переменного тока датчики тока и напряжения с присоединенными к их выходам фильтрами первых гармоник, блок умножения, выход которого связан с 5 первым входом блока деления, рьгход которого через блок управления тиристорами и блок тиристоров соединен с входом регулирования рмкосгн конденсаторной батарои, о т л и ч я ю 0 Ш е е с я тем, что, с целью повышения точности компенсации, оно снабжено первым и вторьгм автогенераторными формирователями, первым и вторым преобразователями амплитуды в 5 количество импульсов, двумя счетчи- , ками импульсов, бпоком вычисления фазового сдвига и тактовым генератором, причем выход гЬильтрл первой гармоники тока СОРТИНСН через перпь и

а в т о генераторный формирователь с neflBtiFw входом первого преоРрлзават ля амплитуды в количество имиульслч, первый выход которого через первый счетчик импульсов соединен с первым входом блока вычисления фагового сдвига, второй его выход связан с вторым входом последнегоt выход фнНьтра первой гармЬники напряжения присоединен через второй автогенера- тоЬный формирователь с первым входом второго преобразователя амплитуды в количество импульсов, первый вход которого через второй счетчик импуль сов подключен к третьему входу блока вычисления фазового сдвига, второй erjo выход соединен с четвертым входо последнего, выход первого счетчика импульсов соединен с первым входо - блока умножения 9 а выход второго сметчика с вторым входом блока г.е- , выход блока вычислетшя фазового сдвига подключен к второму входу блока умножения9 причем выход тактового генератора присоединен г вторым входам первого и второго преобразователей амплитуды в количество импульсов и к пятому вкоду блоса

вычисления фазового сдвига,

I

2, Устройство по п„1 о т л и - Цающеес я тем, что преобра- йователь амплитуды в количество им- пупьсов состоит из последовательно

Q 5

35

0

соединенных (Ънпьтрл верхних частот выпрямителя, фильтра нижттих частот и порогового тлрмемт.ч, выход которого подключен к порпопу входу схемы совпадении, причем вход Липьтра верхних частот и второй вход еопп.чдеиия являются соответственно первым и вторым входами преобразователя, выход схемы совпадения и выход порогового элемента - соответственно первым и вторым выходами преобразователя,

3„ Устройство по п,1 , о т л и - чающееся тем, что блок вычисления Фазового сдвига содержит схему выделения переднего фронта, подключенную к Я-вхпду триггера, схему выделения заднего фронта, связанную с R-входом триггера, выход последнего соединен с перпым входом схемы совпадения, выход которой через счгт- чик импульсов присоединен к первому пходу cxer-fbi вычитании, второй вход которой подключен к выходу схемы сложения 5 причем вход схемы выделения переднего фронта, первый вход схемы сложения, вход схемы выделения заднего фронта, второй вход схемы сложения н второй вход схемы совпадения явлнются соответственно первым(вто- оым„ третьим, четвертым и пятым вхо дами блока вычисления фазового -сдвига, а выход схемы вычитания - выходом вышеупомянутого блока.

Г

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для автоматического управления емкостными компенсаторами в сетях переменного тока. Цель - повышение точности компенсации реактивной мощности. Это достигается за счет введения двух автогенераторных преобразователей 5, 6 и двух преобразователей амплитуды в количество импульсов 8, 9, где осуществляется преобразование амплитуды первых гармоник напряжения и тока сети в количество импульсов, а в блоке 12 вычисления фазового сдвига - аналогичное преобразование в цифровой код сдвига фаз между первыми гармониками напряжения и тока. С помощью блоков умножения 13, деления 14 и управления 15 определяется оптимальное значение емкости и формируется управление блоком тиристоров 16, которые устанавливают соответствующую емкость конденсаторных батарей. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

r-f

4,LH.J

A.

9

h

Z&Unop

A

Ш

ФиеЛ