Устройство для управления компенсирующей конденсаторной батареей Советский патент 1991 года по МПК G05F1/70 

1

(21)4719934/07

(22)27.03,89

(46) 07.35.91. Бюл. № 17

(71)Институт проблем энергоснабжения АН УССР

(72)В.Е.Тонкаль, С.П.Денисюк, Ю.А.Яценко и И.В.Самулевич

(53)621.365.22(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 1103215, кл. G 05 F 1/70, 1982.

Авторское свидетельство СССР У 603972, кл. G 05 F 1/70, 1978.

(54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ КОМПЕНСИРУЮЩЕЙ КОНДЕНСАТОРНОЙ БАТАРЕЕЙ

(57)Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для компенсации реактивных токов нагрузок при помощи компенсирующих конденсаторных батарей. Цепь изобретения повышение точности компенсации при не- синусоидальном напряжении и т око источника питания зл счет вычисления емкости конденсаторной оатареи из условия минимума токл источника -электропитания. Цля этого с помощью датчика 3 тока измеряют мгновенное значение тока, а датчик 1 напряжения и блок 7 вычиспения производной измеряют производную напряжения по времени и с помощью блоков 8, 9 умножения, интеграторон 10, 11 и блока 15 целения определяется значение емкости конденсаторной батареи. Сигнал, пропорциональный значению емкости конденсаторной батареи, поступает на вход системы 16 управления тирлстор- ными кпючами 17. 1 ил.

SS

С/)

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для компенсации реактивных токов нагрузок в общепромышленных и автономных электрических сетях при помощи компенсирующих конденсаторных батарей.

Целью изобретения является повышение точности компенсации при неси- нусоицальном напряжении и токе источника питания.

На чертеже приведена структурная схема устройства управления компенсирующей конденсаторной батареей.

Устройство содержит датчик 1 на- | пряжения, подсоединенный к зажимам

для подключения конденсаторной батареи 2, датчик 3 тока, включенный последовательно RL-нагрузке 4, 5, датчик 6 нуля напряжения, блок 7 вычисления первой производной напряжения по времени, два блока 8, 9 умно- ения, два интегратора 10, 11, линию задержки 12, два электронных ключа 13, 14, блок 15 целения и систему 16 управления тиристорными ключами 17. При этом датчик 6 нуля напряжения подключен к выходу датчика 1 напряжения, первый вход первого - блока 8 умножения подключен к датчи- ку 3 тока, а второй - к датчику 1 наО Ј Kj

СД

сл

пряжения через блок 7 вычисления первой производной напряжения по времени, второй выход которого соединен с двумя входами второго блока 9 умножения, выход первого блока 8 умножения связан через последовательно соединенные первый интегратор iu и первый электронный ключ 13.с первым входом блока 15 деления, второй вход которого через последовательно соединенные второй интегратор 11 и второй электронный ключ 14 связан с выходом второго блока 9 умножения, а выход - с системой 16 управления ти- ристорными ключами 17, выход датчика 6 нуля напряжения подключен к управляющим входам первого 13 и второго 14 электронных ключей и через линию задержки - к управляющим входам первого 10 и второго 11 интеграторов. Конденсаторная батарея 2 представляет собой набор конденсаторов, последовательно с каждым из которых включены встречно-параллельно два тиристора

Наиболее приемлемым критерием оценки эффективности энергопотребления при- наличии в системе электроснаб жения высших гармонических составляющих напряжения и тока источника является достижение минимально возможного значения действующего тока Тц источника электроснабжения за счет компенсации части реактивного тока нагрузки. При этом обеспечивается максимально возможная степень компенсации обменных энергетических процессов между источником питания и нагрузкой.

В соответствии с выбранным критерием значение емкости конденсаторной батареи определяется из выражения т

iH(t) Uu (t) dt

С

(О

j (U (t))2 dt о

где ii.(t) и U,,(t) - мгновенные значе и и

ния тока нагрузки и первая производная напряжение источника соответственно .

Устройство работает следующим образом.

С датчика 1 напряжения и датчика 3 тока, в которых осуществляются гальваническая рлзвятка и согласование уровней шгнапов силовых цепей и измеритетьнои части устройства, снимаются сигнапч, пропорциональные .

мгновенным значениям напряжения ис- , точника питания Uy(t) и тока нагрузки 1ц(1:). На выходе блока 7 вычисления пер вой производной напряжения по времени формируется сигнал U(t). В первом блоке 8 умножения производится перемножение сигналов, снимаемых с датчика 3 тока и блока 7 вычисления первой производной напряжения по времени. Сигнал на выходе первого блока умножения равен

Ug(t) uJ,(t).iM(t). (2)

Во втором ,блоке 9 умножения вычисляется квадрат мгновенного значения первой производной напряжения источника по времени. Сигнал на выходе блока 9 умножения равен

U,(t) ())2,

(3)

Сигналы с блоков 8 и 9 умножения поступают соответственно на входы интеграторов 10 и 11, где производится их интегрирование. Период интегрирования интеграторов 10 и 11 задается с помощью датчика 6 нуля напряжения, который регистрирует моменты изменения знака напряжения источника. В. эти моменты времени на его выходе формируются короткие импульсы, которые поступают на управляющие входы электронных ключей 13, 14 и отпирают

их, а также через линию задержки 12 поступают на управляющие входы интеграторов 10 и 11, обеспечивая их сброс в ноль.

К концу каждого периода интегрирования на выходе первого интегратора формируется сигнал

ik U,e(t«) - , f iM(t) Uu(t) dt,

„i

I/ i}

(4)

-к -i

где tk - tk Т - период интегрирования I

k - номер периода интегрирования . К этому же моменту времени сигнал на выходе второго интегратора

tk

и,,ьк) J (V0)2dt (5)

tit-i

В момент времени t подвоздействием управляющего импульсас датчика 6 нуля напряжения электронные клю- яв 13, 14 отпираются и выходы первого 10 и второго 11 интеграторов подключаются соответственно к первому и второму входам блока 15 деления, на выходе которого формируется сигнал Ц

U, (tK) -Ч-«

iH(t) Uu (t) dt

,(6)

tit

J (ui(O) dt

t-k-i

соответствующий требуемой величине емкости С конденсаторной батареи. Вычисленное значение емкости (6) поступает на вход системы 16 управления тиристорными ключами 17.

Отпирание электронных ключей 13,

14производится на время Ј , необходимое для вычисления значения емкости конденсаторной батареи в блоке

15деления и для передачи его в систему 16 управления тиристорными ключами. Требуемая длительность управляющего импульса формируется с помощью датчика 6 нуля напряжения. После вычисления емкости конденсаторной батареи происходит сброс интеграторов 10, 11 в ноль за счет временного сдвига управляющего импульса с помощью линии задержки 12. Затем процесс вычисления емкости конденсаторной батареи возобновляется на следующем периоде питающего напряжения.

Предлагаемое устройство позволяет повысить эффективность использования конденсаторной батареи в случае несинусоидальной формы напряжения и тока в системе электроснабжения электротехнологической установки. При этом обеспечивается более полная компенсация суммарного реактивного тока нагрузки, в результате чего уменьшаются потери в системе электроснаб164755Э

10

20

жения и потребляемая мощность, повышается коэффициент ее мощности, снижается установленная мощность электротехнического оборудования.

Формула изобретения

Устройство управления компенсирующей конденсаторной батареей, содержащее датчик напряжения, подсоединенный к зажимам для подключения конденсаторной батареи, выход которого связан с датчиком нуля напряжения,

с датчик тока, первый и второй электронные ключи и тиристорные ключи со схемой управления, отличаю. щ е е с я тем, что, с целью повышения точности компенсации при несинусоидальном напряжении и токе источника питания, оно снабжено блоком вычисления первой производной напряжения по времени, двумя блоками умножения, двумя интеграторами, линией задержки и блоком деления, причем первый вход первого блока умножения подключен к датчику тока, а второй - к датчику напряжения через блок вычисления первой производной напряжения по времени, второй выход которого соединен с двумя входами второго блока умножения, выход первого блока умножения связан через последовательно соединенные первый интегратор и первый электронный ключ с первым входом блока деления, второй вход которого через последовательно соединенные второй интегратор и второй электронный ключ связан с выходом второго блока умножения, а выход - со схемой управления тиристорными ключами, выход датчика нуля напряжения подключен к управляющим входам первого и второго электронных ключей и через линию задержки к управляющим входам первого и второго интеграторов.

25

30

35

40

45

Составитель В.Клещенко Редактор Т.Зубкова Техред М.Моргентал Корректор А.Обручар

Заказ 2423

Тираж 479

ВНИИПИ Государегвенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113015, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. Д/5

пг

Подписное