Устройство для управления компенсатором реактивной мощности тиристорного электропривода Советский патент 1993 года по МПК H02J3/18 

Изобретение .относится к компенсации реактивной мощности в электрических сетях и может быть применено в промышлен- ных электрических сетях с выпрямительными установками, например, для системы тиристорного электропривода постоянного тока буровой установки.

Цель изобретения - повышение точности и эффективности управления регулируемым источником реактивной мощности в системе тиристорных электроприводов постоянного тока буровой установки и, следовательно, экономия электрической энергии.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство управления регулируемым источником реактивной мощности, предназначенным для компенсации реактивной

мощности в системе тиристорных электроприводов постоянного тока, содержащую источник реактивной мощности (ИРМ) и п датчиков тока, дополнительно введены п блоков реактивной мощности, блок суммирования мощностей, блок задающего сигнала, блок сравнения. На вход блока реактивной мощности поступают сигнал напряжения управления тиристорного преоб разователя Uy,сигналUu,

пропорциональный выпрямленному напряжению тиристорного преобразователя Ud и сигнал Ui, пропорциональный току нагрузки Id, при этом выход n-го блока реактивной мощности соединен соответственно с одним из входов блока суммирования мощностей, на другие п-1 входов которого

«.

ы

СА Ю W

ю

подключены сигналы с выходов п-1 блоков реактивных мощностей, выход блока суммирования мощностей соединен с входом блока сравнения, на второй вход его подключен выход блока задающего сигнала, выход блока сравнения соединен с блоком управления ИРМ. В свою очередь блок реактивной мощности состоит из датчика угла, вход которого подключен к входу системы импуль- сно-фазового управления (СИФУ) тиристорного преобразователя, а выход с входом датчика коэффициента мощности, второй вход которого соединен с выходом датчика тока нагрузки ТП, выход датчика коэффициента мощности подключен к входу датчика , выход его соединен с одним из входов датчика реактивной мощности, другие два входа подключены соответственно к выходу датчика выпрямленного напряжения ТП и к выходу датчика тока нагрузки, выход датчика реактивной мощности соединен с одним из входов блока суммирования мощностей.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства управления регулируемым источником реактивной мощности; на фиг. 2 - функциональная схема блока реактивной мощности.

Система тиристорных электроприводов постоянного тока буровой установки содержит п электродвигателей постоянного тока, подключенных к п тиристорным преобразователям, с системами импульсно-фазового регулирования. Устройство управления регулируемым источником реактивной мощности (фиг. Т) содержит п блоков реактивных мощностей 1-1.п.. п датчиков тока 2-2n, n датчиков напряжения 8-8п, блок суммирования 3, блок задающего сигнала 4, блок сравнения 5, источник реактивной мощности ИРМ 6 с блоком тиристорных ключей 7.

Блок реактивной мощности 1 состоит из последовательно включенных датчика угла

9,датчика коэффициента мощности 10, датчика tg p 11. датчика реактивной мощности 12. На вход датчика угла 9 подается сигнал Uy. Выход датчика угла 9 соединен с одним из входов датчика коэффициента мощности

10,на другой вход которого подается сигнал с датчика тока якоря 2 Ui. Выход датчика коэффициента мощности 10 соединен с входом датчика tg p 11. выход последнего сое- динен с одним из входов датчика реактивной мощности 12. На два других входа датчика реактивной мощности 12 подаются сигнал Uu с выхода датчика напряжения 8 и сигнал Ui с выхода датчика тока якоря 2.

0

5

0

5

0

Предлагаемое устройство реализовано на стандартных блоках УБСР-АИ и цифровых интегральных микросхемах.

Устройство управления источником реактивной мощности функционирует следующим образом.

В исходном положении, когда электроприводы всех технологических механизмов не работают, сигналы управления на входах СИФУ всех тиристорных преобразователей равны нулю. Пои пуске в ход одного из электроприводов или нескольких электроприводов на входах СИФУ появляется напряжение управления Uy. Напряжение управления Uy поступает на вход датчика угла 9 блока реактивной мощности 1. На выходе датчика угла 9 формируется сигнал, пропорциональный косинусу угла управления тиристорного преобразователя cosa и подается на один из входов датчика коэффициента мощности 10. Датчик угла 9 реализован в виде пропорционального звена, На другой вход датчика коэффициента мощности 10 подается сигнал Ut с датчика тока якоря 2. Датчик коэффициента мощности 10 есть сумматор с двумя входами: инвертирующим и неинвертирующим. В датчике коэффициента мощности 10 происходит вычисление следующего выражения (3)

cos Ф cos a -

JL

ld cos«-ald(1),

m tb l-ф EdM где m - число фаз преобразователя;

(Do - круговая частота питающего напряжения;

Lcj - индуктивность, учитывающая рассеяние реактора и индуктивность соединительных проводов;

Edm - максимальная выпрямленная ЭДС преобразователя, имеющая место при угле управления, равном нулю.

Таким образом, при вычислении коэффициента мощности тиристормого преобразователя учитывается угол коммутации, зависящий от тока нагрузки. С выхода датчика коэффициента мощности 10 сигнал, пропорциональный cosy поступает на датчик tg f. В этом датчике происходит вычисление tgy по формуле

tg р

cos2 у

(2)

С выхода датчика tg/ сигнал, пропорциональный tgy , поступает на один из входов датчика реактивной мощности 12. на второй вход которого поступает сигнал Uu, пропорциональный ud тиристорного преобразователя, а на третий вход поступает сигнал Ui, пропорциональный току якоря двигателя Id.

В датчике реактивной мощности происходит вычисление величины реактивной мощности по формуле (4):

Q Udldtgy,...(3)

Таким образом, на выходе датчика реактивной мощности 12, также на выходе каждого блока реактивной мощности 1-1п формируются сигналы, пропорциональные величинам реактивных мощностей, потребляемых каждым из тиристорных преобразователей.

Все эти сигналы поступают на блок суммирования 3, в котором все они складываются и в результате имеем сигнал, пропорциональный величине суммарной реактивной мощности, потребляемой всеми тиристбрными преобразователями системы электроприводов:

Qsrn Ql+.,.+Qn(4)

С выхода блока суммирования 3 сигнал, пропорциональный суммарной реактивной мощности dun системы тиристорных электроприводов поступает на вход блока сравнения 5, на другой вход которого поступает сигнал Оз от блока задающего сигнала 4. В блоке сравнения 5 сигналы Огтп и Оз сравниваются и вырабатывается сигнал управления Ууирм. поступающий на блок тиристорных ключей 7 ИРМ 6.

Если О.™ Оз. то на выходе блока сравнения сигнал 11уирм будет равен нулю. При превышении Опп Оз. формируется сигнал Ууирм, пропорциональный величине избыточной реактивной мощности.

В зависимости от величины сигнала Куирм в блоке управления ИРМ формируются команды управления тиристорным ключом ИРМ.

Достижение положительного эффекта определяется тем, что в предложенном техническом решении угол коммутации тири- сторного преобразователя учитывается при определении коэффициента мощности ТП в датчике коэффициента мощности, сигнал с датчика напряжения учитывает нелинейность регулировочной характеристики ТП и вычисление величины реактивной мощности производится по формуле Ото UdldtQ p. Указанные существенные отличия позволяют повысить эффективность управления регулируемым источником реактивной мощности, так как учитываются все факторы, значительно влияющие на величину реактивной мощности ТП.

Формула изобретения

Устройство для управления компенсатором реактивной мощности тиристорного электропривода постоянного тока, содержащее датчик тока, умножитель, функциональный преобразователь, вход которого соединен с выходом источника сигнала управления тиристорным электроприводом, отличающееся тем. что, с целью повышения эффективности управления

регулируемого источника реактивной мощности и экономии электроэнергии, в него дополнительного введены преобразователь коэффициента реактивной мощности, два сумматора, источник сигнала задания реактивной мощности и датчик напряжения, при этом выход функционального преобразователя соединен с первым входом первого сумматора, второй вход которого соединен с датчиком тока, а выход первого сумматора

- с первым входом умножителя, к второму и третьему входу умножителя подключены соответственно датчики напряжения и тока, а выход умножителя соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого соединен с источником сигнала задания реактивной мощности, а выход - с управляющим входом регулируемого источника реактивной мощности.

Едок реактив- ной мопн, ности

I Ечок суммирования Нпсок сравнения

Область использования: системы тири- сторного электропривода постоянного тока, например буровые установки. Сущность 2 изобретения: устройство снабжено датчиком напряжения, преобразователем коэффициента реактивной мощности и двумя сумматорами. Сигнал управления тиристорного привода через функциональный преобразователь поступает на первый вход первого сумматора, на второй вход которого приходит сигнал с датчика тока, с выхода первого сумматора сигнал пропорционально коэффициенту мощности поступает на преобразователь коэффициента реактивной мощности, далее сигнал, пропорциональный коэффициенту реактивной мощности, поступает на умножитель, куда также поступают сигналы с датчиков тока и напряжения. На выходе умножителя формируется сигнал, пропорциональный реактивной мощности, потребляемой тиристорным преобразователем, который подается на управляющий вход источника реактивной мощности. 2 ил.

Елок

ведающего сигнала

tb

l ;

Фиг. 2