Регулятор конденсаторной батареи Советский патент 1991 года по МПК G05F1/70 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для повышения коэффициента мощности электроустановок с помощью конденсаторных батарей.

Целью изобретения является повышение точности регулирования при искажениях формы тока электрической сети.

На фиг,1 приведена функциональная схема регулятора конденсаторной батареи; на фиг,2 - временные диаграммы его работы.

Регулятор содержит первичный преобразователь 1 тока, первичный преобразователь 2 напряжения, перемножитель 3, релейный элемент 4, частотно-импульсный

преобразователь 5 синхронного типа, логический элемент НЕ 6, умножитель частоты, .первый 8 и второй 9 логические элементы И, суммирующий счетчик 10, реверсивный счетчик 11, сумматор 12 по модулю два, запоминающее устройство 13, буферный регистр 14, цифроаналоговый преобразователь 15, дешифратор 16, переключатель 17 секций конденсаторной батареи.

Регулятор конденсаторной батареи работает следующим образом.

Сигнал с выхода первичного преобразователя 2 напряжения,пропорциональный напряжению U электрической сети, поступает на вход релейного элемента 4, который

Os Ю XI О

Os

XJ

формирует последовательность прямоугольных импульсов U4 (фиг.2). Сигнал IJ4 поступает на вход умножителя 7 частоты, который формирует короткие импульсы U с частотой следования

,

где М - большое число, М 2000; f - частота сети, f

Число М определяется из условия М-2П, где п -число разрядов суммирующего счетчика 10.

Прямоугольные импульсы Щ с выхода релейного элемента 4 поступают на R-вход суммирующего счетчика 10 и С-вход буферного регистра 14. В моменты, соответствующие положительным фронтам импульсов LM, происходит запись содержимого реверсивного счетчика 11 в буферный регистр 14 и установка суммирующего счетчика 10 в исходное состояние, соответствующее записи в нем нуля.

Суммирующий счетчик 10 выполняет функции цифрового интегратора со сбросом в начале каждого периода. На его С-вход поступают импульсы с выхода умножителя 7 частоты, в результате чего число Мю, записанное в счетчике 10 в двоичном коде, линейно увеличивается.

В постоянном запоминающем устройстве 13 хранится код функции F(x)- |cosx|. При действии на входе постоянного запоминающего устройства 13 кода, соответствующего линейно изменяющемуся напряжению, с выхода суммирующего счетчика 10 на его выходе формируется цифровой код Ni3 icosx|. Код с выхода постоянного запоминающего устройства 13 поступает на вход цифроаналогового преобразователя 15, на выходе которого формируется квазигармонический сигнал |cos , где Do - масштабный коэффициент цифроаналогового преобразователя, имеющий размерность напряжения, При этом сигнал Ui5 строго синхронизирован с напряжением сети, а его частота а) равна частоте питающей сети.

Сигналы с выходов двух старших разрядов суммирующего счетчика 10 Мю(п) и Nto(n-l) поступают на входы сумматора 12 по модулю два, на выходе которого формируется сигнал Ui2 частоты, равной частоте питающей сети и сдвигнутой по фазе относительно напряжения U на четверть периода, т.е. 90 эл.град. Импульсы Ui2 с выхода сумматора по модулю два поступают на вход логического элемента НЕ 6, на выходе которого формируются импульсы Ue.

Несинусоидальный ток

00

(п1йЛ-$п)

т 1

где т - номер гармоники;

iMm - амплитуда m-й гармоники тока; рт- фазовый сдвиг m-й гармоники тока, преобразуется с помощью первичного

Q преобразователя 1 тока в напряжение Ui. Сигналы Ui с выхода перзичного преобразователя тока и Uisc выхода цифроаналогового преобразователя поступают на входы перемножителя 3, на выходе которого фор5 мируется сигнал

U3 KiU0i|cos fot,

где Ki - коэффициент передачи первичного преобразователя тока.

Сигнал Уз поступает на вход частотно0 импульсного преобразователя 5 и преобразуется в частоту fs следования импульсов.

Выходные импульсы частотно-импульсного преобразователя 5 поступают на первые входы первого 8 и второго 9 логических

5 элементов И, вторые входы которых подключены к выходам соответственно сумматора 12 по модулю два и логического элемента НЕ 6, а выходы соединены с суммирующим и вычитающим входами ревер0 сивного счетчика 11. В течение интервала времени 0 t Т/4 на втором входе первого логического элемента И 8 действует сигнал логического О с выхода сумматора 12 по модулю два, а на втором входе второго

5 логического элемента И 9 действует сигнал логической 1 с выхода логического элемента НЕ 6. Следовательно, импульсы Us с выхода частотно-импульсного преобразователя 5 через второй лошческий элемент И 9

0 поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 11, где происходит обратный счет импульсов, В результате в момент времени в реверсивном счетчике 11 в двоично-дополнительном коде записывает5 ся число

Nln N11(0)- k к/ т/

- 4 KiU0cosftA2 MmSin(mcyt - ч/ь) +

т

гг, 1

+ ,

где Nn(0) - число, записанное в счетчике в момент времени

Ks - коэффициент передачи частотно- импульсного преобразователя;

UCM - напряжение смещения.

При этом знак записанного числа определяется значением старшего разряда двоичного реверсивного счетчика 11; О соответствует положительному значению записанного числа, а 1 -отрицательному.

В течение интервала времени на втором входе первого логического элемента И 8 действует сигна логической 1 с выхода сумматора 12 по модулю два, а на втором входе второго ло- гического элемента И 9 действует сигнал логического О с выхода логического элемента НЕ 6. Следовательно, импульсы Us с выхода частотно-импульсного преобразователя 5 через первый логический элемент И 8 поступают на суммируюищй вход реверсивного счетчика 11, где происходит прямой счет импульсов. За время прямого счета содержимое реверсивного счетчика 11 изменяется на величину;

ЗТ/4

Ny1 . Jh iU0cos«t

т т/5

со

11 2 lMmSin(ma;t - VW) .

m 1

В течение интервала времени ЗТ/4 t ЗТ/4 на втором входе первого логического элемента И 8 действует сигнал логического О, а на втором входе второго логического эле- мента И 9 действует сигнал логической 1. Следовательно, импульсы с выхода частотно-импульсного преобразователя 5 через второй логический элемент И 9 поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 11, где происходит обратный счет импульсов. За время обратного счета в интервале ЗТ/4Т t Т содержимое реверсивного счетчика 11 изменяется на величину

N /1 КбМ

JlKlUoCOSfWt ЗТ/4

00

45

2 lMmSin(murt-t/hi).

m 1

Таким образом, в момент времени , 40 т.е. в конце периода измерения, в реверсивном счетчике 11 в двоично-десятичном коде записывается число

Nii Nii(0)+ N11 +N ii +N11 Nn(0)+ -| KiKsUoMlmisin (0)+Klmis n 1 . где KiKsUoM - коэффициент передачи.

Знак числа определяется значением старшего разряда двоичного реверсивного 50 счетчика. При отстающем токе (недоком- пенсации, ) в старшем разряде записывается 1, при опережающем (перекомпенсации, ) записывается О,55

В момент времени передним фронтом импульса с выхода релейного элемента 4 производится запись содержимого реверсивного счетчика 11 в буферный регистр 14.

0 5

0

5

5

0

0 5

Б течение последующего периода в буферном регистре 14 хранится число

N11 Nii(1)+Klmisln

Так как реверсивный счетчик 11 не сбрасывается в процессе рзботы регулятора, го, следовательно, число Nn, записанное в нем и переписываемое в конце каждого периода в буферный регистр 14, пропорционально интегралу от квадратурной составляющей основной гармоники переменного тока.

Число Ni4, записанное в буферном регистре 14, поступает на дешифратор 16, который в зависимости от кода числа Мм и алгоритма коммутации включает нужное о- личество секций к онденсатооной Ьа гарен Включение секций конденсаторной батареи приводит к увеличению компенсирующего емкостного тока и, следовательно, уменьшению угла сдвига фаз между током и напряжением основной гармоники. Включение секций происходит до тех пор, пока регулируемая величина Imisin 1 но достигнет значения, меньшего зоны нечувствительности регулятора, Зона нечувствительности, необходимая при дискретном регулировании реактивного тока, реализуется дешиф- ратором 16.

Таким образом, в предлагаемом техническом решении регулирование конденсаторной батареи осуществляется в функции параметра Imisin tpi , те квздоатурной составляющей основной гармоники тока электрической сети Искажения формы тока пои измерении параметра регулирования путем интегрирования произведения тока на опорный квазигармонический сигнал не оказывают влияния на точность результата измерения.

Дополнительными достоинствами предлагаемого регулятора конденсаторной батареи являются повышенная точность регулирования при изменениях, частоты питающей сети, так как за счет использования умножителя 7 частоты для формирования тактовой частоты аналого-цифрового преобразователя параметра регулирования результат измерения не зависит от изменений частоты тока, высокое быстродействие: время измерения параметра регулирования равно периоду сети, т.е 20 мс, простота конструкции.

Использование предлагаемого регулятора конденсаторной батареи в промышленных электрических сетях позволит улучшить энергетические характеристики узлов нагрузки.

Формула изобретения

Регулятор конденсаторной батареи, содержащий первичный преобразователь напряжения, первичный преобразовател тока, выход которого подключен к первому входу перемножителя, логический элемент НЕ, дешифратор и подключенный к его выходу переключатель секций конден- саторной батареи, последовательно соединенные суммирующий счетчик, постоянное запоминающее устройство и цифроаналого- вый преобразователь, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регу- лирования при-искажениях формы тока электрической сети, он снабжен релейным элементом, умножителем частоты, сумматором по модулю два, частотно-импульсным преобразователем синхронного типа, двумя двухвходовыми логическими элементами И и последовательно соединенными реверсивным счетчиком и буферным регистром, выход которого подключен к входу дешифратора, а С-вход объединен с R-входом сум- мирующего счетчика и входом умножителя частоты и подключен к выходу релейного

элемента, вход которого соединен с выходом первичного преобразователя напряжения, выход умножителя частоты подключен к синхронизирующему входу частотно-импульсного преобразователя и С-входу суммирующего счетчика, второй вход перемножителя соединен с выходом цифро- аналогового преобразователя, а выход подключен к информационному входу частотно-импульсного преобразователя, выход которого подсоединен к объединенным входам первого и второго логических элементов И, входы сумматора по модулю два подключены к выходам двух старших разрядов суммирующего счетчика, а выход подключен к второму входу первого логического элемента И и через логический элемент НЕ к второму входу второго логического элемента И, выходы первого и второго логических элементов И подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчика.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для повышения коэффициента мощности электроустановок при искажениях формы тока электрической сети с помощью конденсаторных батарей. Цель изобретения - повышение точности регулирования при искажениях формы тока электрической сети. Это достигается тем, что регулирование осуществляется в зависимости от сигнала, пропорционального интегралу от квадратурной составляющей основного тока электрической сети. Измерение сигнала управления производится цифровым интегрированием произведения тока на опорный квазигармонический сигнал, сдвинутый по фазе относительно напряжения на 90 эл. град., с помощью частотно-импульсного преобразователя 5 синхронного типа и двоичного реверсивного счетчика 11. Результат интегрирования в конце каждого периода сетевого напряжения переписывается в буферный регистр 14, Переключение секций конденсаторной батареи осуществляется в зависимости от числа, записанного в буферном регистре 14 с помощью дешифратора 16 и коммутатора 17.2 ил.

tty. ИмИНИШПтПИИНЛМПМШ НИИ i M Ml

/Лиши...

о

M

V- J Ч

V/