Фильтросимметрирующее устройство для трехфазных четырехпроводных сетей с нелинейными нестационарными нагрузками Советский патент 1990 года по МПК H02J3/26 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для безынерционной компенсации мгновенных значений тока в нулевом проводе трехфазной четырехпроводной сети при подключении к ней нелинейных однофазных нагрузок с быстроизменяющимися во времени параметрами (электродуговые сталеплавильные печи, вентильные преобразователи, асинхронные и синхронные двигатели, сварочные аппараты

и др.).

Целью изобретения является повышение точности компенсации тока в нулевом проводе.

На фиг.1 представлена структурная схема фильтросимметрирующего устройства; на фиг.2 - временная диаграмма работы основных узлов устройства; на фиг.З - транзисторный двухпознцион- ный силовой полупроводниковый ключ; на фиг.4 - усилитель тока.

Устройство содержит фазы 1-3 сети с нулевым проводом 0, нелинейную нестационарную нагрузку 4, источник 5 постоянного напряжения, двухпозицшш- ный силовой полупроводниковый ключ 6, дроссель 7, триггер 8 Шмидта, масштабирующий усилитель 9, измерительный шунт 10, усилитель 11 тока. Грлн

ЈЛ 1

ЈЛ

N3 0

сл

10

5

31575265

зисторный двухпрзиционный силовой полупроводниковый ключ 6 состоит из p-n-р транзистора 12 и транзис- тора 13, а также резисторов 14-17, необходимых для обеспечения ключевого режима работы транзисторов. Усилитель 11 тока состоит из транзистора 18., p-n-р транзистора 19, ограничивающего ток сопротивления 20, а также базового резистора 21.

Устройство работает следующим образом,

Источник 5 постоянного напряжения преобразует переменное трехфазное напряжение сети в постоянное двух- полярное напряжение относительно потенциала нулевого провода и не соержит емкостных сглаживающих фильтров, которые вносят высокочастотные искажения тока в сеть. Поэтому источник постоянного напряжения представляет собой трансформаторный преобразователь числа фаз, подключенный к трем фазным проводам сети, многофазный выпрямитель, что позволяет существенно снизить его нежелательное влияние на питающую сеть.

Двухпозиционный силовой проводниковый ключ 6, управляемый триггером 8 Шмидта, подсоединяет, дроссель 7 поочерёдно к разным полюсам источника постоянного напряжения таким образом, чтобы сумма тока дросселя iap и тока в нулевом проводе i ои не превы-

5 ч

20

25

30

ОН - - эЈ

шала некоторую величину i, определяемую шириной зоны нечувствительности триггера 8 ,Шмидта.

Уменьшить величину i,, т.е. ошибку компенсации, можно путем сужения зоны нечувствительности. Однако это приводит к повышению частоты переключений двухпозиционного силового полупроводникового ключа, что влечет за

40

Фильтросимм.етрирующее устройство для трехфазных четырехпроводных сетей с нелинейными нестационарными нагрузками, содержащее источник постоянного напряжения, входы которого подсоединены к зажимам трехфазной сети, а его выходные положительный и отрицательный полюсы соединены соответственно с первым и вторым входами . двухпозиционного силового полупроводникового ключа, третий вход которого подключен к. выходу триггера Шмидта, а выход - к одному из выводов дросселя, другой вывод последнего соединен с нулевым проводом сети, в рассечку которого на участке между нулевой точкой распределительного трансфер-

собой повышение-коммутационных потерь.Д5 матора и точкой подсоединения дроссеКроме того, частота переключений ограничена предельным временем выключения полупроводниковых вентилей. Использование усилителя 11 тока, предназначенного для компенсации 1д, а следовательно, небольшой мощности по сравнению с мощностью двухпозиционного силового полупроводникового ключа, позволяет полностью устранить ошибку компенсации 1 не прибегая к повышению частоты переключений.

На фиг.2 показаны диаграммы работы основных узлов устройства: а - нагрузочный ток в нулевом проводе iovl ;

SO

55

ля включен измерительный шунт, рый подключен к входу масштабирующего усилителя, вход которого соединен с входом триггера Шмидта, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности компенсации тока в нулевом проводе, дополнительно введен усилитель тока, два входа питания которого соединены .с положительным и отрицательным полюсами ист точника постоянного напряжения, а

вход подключен к выходу масштабирующего усилителя, причем выход упомянутого усилителя тока подключен к

б - ток дросселя i ; в - ошибка компенсации; 1д - ток, протекающий через измерительный шунт (алгебраи- ческая сумма i и i); г - ток усилителя тока д - сигнал с выхода триггера Шмидта, предназначенный для управления двухпозицйонным Шиловым полупроводниковым ключом.

4

Из диаграммы видно, что ошибка компенсации определяется выражением Йв Цр На вход триггера Шмидта поступает аналогичной формы сигнал с измерительного шунта, предварительно усиленный масштабирующим усилителем. Положительные значения сигнала на выходе триггера Шмидта инициируют подключение дросселя к положительному полюсу источника постоянного напряжения, отрицательные - к отрицательному полюсу. Аналогичную форму имеет напряжение на дросселе.

Формула изобретен и я

Фильтросимм.етрирующее устройство для трехфазных четырехпроводных сетей с нелинейными нестационарными нагрузками, содержащее источник постоянного напряжения, входы которого подсоединены к зажимам трехфазной сети, а его выходные положительный и отрицательный полюсы соединены соответственно с первым и вторым входами . двухпозиционного силового полупроводникового ключа, третий вход которого подключен к. выходу триггера Шмидта, а выход - к одному из выводов дросселя, другой вывод последнего соединен с нулевым проводом сети, в рассечку которого на участке между нулевой точкой распределительного трансфер-

матора и точкой подсоединения дроссе

ля включен измерительный шунт, рый подключен к входу масштабирующего усилителя, вход которого соединен с входом триггера Шмидта, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности компенсации тока в нулевом проводе, дополнительно введен усилитель тока, два входа питания которого соединены .с положительным и отрицательным полюсами ист точника постоянного напряжения, а

вход подключен к выходу масштабирующего усилителя, причем выход упомянутого усилителя тока подключен к

51575265

нулевому проводу на участке между трансформатора и местом подключения нулевой точкой распределительного измерительного шунта.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в трехфазных четырехпроводных системах электроснабжения общего и специального назначения при подключении к ним несимметричных, нелинейных и нестационарных нагрузок для компенсации тока в нулевом проводе. Целью изобретения является повышение точности компенсации токов в нулевом проводе. Устройство содержит источник 5 постоянного напряжения, двухпозиционный силовой полупроводниковый ключ 6, триггер 8 Шмидта, дроссель 7, измерительный шунт 10, масштабирующий усилитель 9 и усилитель 11 тока, причем в качестве источника постоянного напряжения используется трансформаторный преобразователь числа фаз с многофазным выпрямителем. Усилитель тока компенсирует ошибку компенсации, вызванную зоной нечувствительности триггера Шмидта. 4 ил.

10

о:

4i L-oor Z,

/;

f / Л тй

ъШ

/

х1 Ј

/

/

л

V

/S

А

Л

7

Л

w

Л

Л

у

/у

i

Л

t

t

Фиг.З

+vn

-Vfi

Фиг.4