вСЕГСОЮЗНАЯ т*;: 1АТ?^11г^9^-Т?ХЯ^ЧЕСШ*^!j'.{a.,^HQTgKA Советский патент 1973 года по МПК G01R29/16 

1

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для измерения симметричных составляющих многофазных систем, а также фазовых углов между ними IB лабораторных исследованиях при разложении несимметричных систем напряжений па симметричные составляющие, при контроле качества электрической энергии системы электропитания, при построении приборов для измерения асимметрии трехфазных сетей, в статических преобразователях при устранении влияния н1гсимметрии питающей сети на форму выходного напряжения и т. п.

Известные способы измерения симметричных составляющих путем выпрямления наиряжеиий с помощью выпрямителей и последующих измерений не дают возможности измерять амплитуды и фазы всех симметричных составляющих напряжений и тем самым коэффициентов несимметрии по этим составляющим.

Цель изобретения - обеспечение возможности измерения .ка;к амплитуд любой из симметричных составляющих, так и их фаз при линейной шкале измерительных приборов..

Возможность измерения амплитуд любой из симм-етричных составляющих многофазной системы позволяет определить и коэффициенты Несимметрии по этим составляющим и, таким образом, получить полную характеристику несимметрии много-фазной системы.

Для этого выходное напряжение управляемого (выпрямителя подают на прибор постоянного тока, устанавливают, например, с помощью переключателя одинаковый порядок чередования фаз импульсов управления и измеряемой симметричной составляющей, затем сдвигают систему импульсов управления по фазе до достижения максимального показа ния прибора и по величине постоянной составляющей и фазового сдвига определяют амплитуду симметричпой составляющей и ее фазу.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства

для осуществления описываемого способа; на фиг. 2 - векторная диаграмма несимметричной системы и ее симметричные составляющие; на фиг. 3-5 - коммутационные функции (а, б, в), эпюры напряжений каждой из фаз

после модуляции их соответствующими коммутационными функциями (г, д, е) и эпюры выходны-х напряжений (ж) .при выделении составляющих нулевой, прямой и обратной последовательностей соответственно.

Доказательство возможности указанных измерений проводится на примере щироко распространенной трехфазной системы напряжений. Напряжения отдельных фаз при наличии несимметрии могут быть представлены через

симметричные составляющие: f/A Ko«SinH + Te) + + -(0+ + V, Sin («3 + Т.), /в 1/о„8тИ + То) + Xsin(a)/+-f,+ ,.Sin(.+ -J+l,.,.+ J, Uc 1/.„8ШИ+То) (,+ ) +10 + И,. Sin .+,,+ -), где Vom, , V2m - ЗМПЛИТуДЫ СОСТЗВЛЯЮ-15 ЩЙХ нулевой, прямой и обратной последователь(настей соответственно; -частота системы; ш частота системы; 7о, Vb Y2 - фазовые углы составляю-20 1ЩИХ нулевой, Прямой и обратной последо1вательностей соответственно. Эти напряжения мо-дулируются трехфазной25 системой коммутационных функций той же частоты (О типа меандр. Для измерения составляющих нулевой иоследовательности трехфазная система коммутационных функций превращается в однофаз-30 (f) fВ.(О fС, (О (2S-l)(W + a), (2)35 где , 2,..., оо; а - угол регулирования. При указанной мадуляуции производится перемножение коммутационной функции дан-40 ной фазы на соответствующее фазное напряжение и для получения выходного напряжения результаты суммируются: /вых„-/л„()()- в+/Со( 45 ±V1Sin(25-l)((i) + a)X - 2S-1М -Г 1/ с, /УО. ч . 4 VI 1,, ,sin() + - 2g X X (25-1) (ш + a). 1/,„ sin (o) + (,)+55 ОС + + X XK,SinK + T) + Y / X Xsin(25-l)K-fa). + -r,)+ 65 (1) 60 4 1 + T.S + xV..sin(.. + T. + ) X - (2S - 1)И + а)-1/,„ X X( + T) + . /OQ lUm 4- a1 l Sin fo)i 4- т - )(«г sm (o)i + TW + °° -|- -Visin (2S - 1) (шг + a) X и 25 - 1 од х Vim sin f « + Ti + - ) + 7 X 3 / и ji v (2S - l)(u) +а)-1/ X 2S - 1f п /4л X sin f «)г+ fa Ч-- д определения основных гармоник предложим, что . Тогда и : ш-3sin (со -f а). sin (ш + т.) + +Al/.sinH + a).sinH + ,0 + (o) +a)-sin (ш + Та) + ,±у .sinM+a).sin Го)+т, + - W я i/ у . / 27с N sin (« + а) sin ( -у Н-г) + 4/2. + im-sinH + a)-sin(«) + Ti + ) + 4/4к J.V.Sin().Sin(( + ,,SinH + a).Sin(a. + T.V+ +-K,.Sin(W + a) + f,) + +Sin(W-f Тг + -) + 2 M 4 +sin(u.+T. + 4)l+-V..X V3 yj jt sinH+a)Sin(a)/-f-(.) + Sin (a)+T,+ у) + /A 1 ( oTn / u) J - | -Tis-r 3JJВыражения в квадратных скобках представляют собой сумму симметричных векторов с одинаковыми амплитудами, равными единИЦе. Такие векторы образуют замкнутые треугольники и, следавательно, сумма их равна нулю, Поэтому

12

К„„ Sin (шг -f а) - sin ((в + f о)

t-выл -

- 1/в„ cos (а - f о) - COS (2шг + а + Тв)1Таким образом, в выходном напряжении присутствует постоянная составляющая, пропорциональная амплитуде нулевой последовательности. I/O - 1/, COS (а - 1,). Если смещать импульсы системы управления (менять а), то равенство (4) достигнет максимума при cos (а - 7о) 1 или а - 0 0; а 7о, т. е. максимальное показание вольтметра постоянного тока в масштабе - равно амплитуде нулевой лоследовательяости, а СДВИГ ручки потенциометра, опре(деляющего угол регулирования а, - .фазовому углу этой составляющей. Для измерения составляющих прямой и обратной последовательностей порядок чередования фаз в системе управления должен быть одинаковый с порядком чередования фаз составляющих прямой и обратной .последовательностей соответственно. (-TSl5br() X (ш + а) Х(ш + « + ) оо c.(()X Х(со; + а + -) ч3 /

-() Tll-2lb ()X

X ( + «)

U(t}

sIn(2S-l)X

25 1

(6)

, , . 2я;

+ + -

X 6 с. W sin (2S - 1)Х , , .4т; «2 + а + - Производя аналогичные преобразования, получаютбвых, - - УШ cos (а - Ti) -l/,cos(2u) + a + T.)lЗдесь при прибор постоянного тока покажет амплитуду напряжения прямой последовательности Vim в масштабе - f/вых. - iy,m COS (а - ),) -l/.COS(2u) + a + T,). Пр.и в том же масштабе - прибор покажет амплитуду напряжения обратной последовательности. В блок-схему устройства для осуществления описываемого способа измерений входят: многофазная система напряжений У, задающий генератор 2, фазосд;вигающее устройство 3 и его ВХОД, пересчетная цепь 4, переключатель оторядка чередования фаз импульсов управления 5 и его -вход, реверсивный полностью управляемый выпрямитель 6 и прибор 1постоя«ного тока 7. Векторы А, В, С к эпюры напряжений несимметричной трехфазной системы показаны на фи.г. 2, где - векторы составляющих нулевой (последовательности; AiBiCi - векторы составляющих прямой последовательности; AzBzCz - векторы составляющих обратной последовательности. Работа блок-схемы происходит следующим образом. Задающий генератор 2 вырабатывает однофазную последовательность импульсов, которая через фазосдвигающее устройство 3 подается на пересчетную цепь 4, на выходе которой формируются п однофазных последователвностей имяульсов включения и выключения Вентилей полностью управляемото вьшрямителя 6. С помощью регулирования входа фазосдвигающего устройства 3 можно сдвигать импульсы задающего генератора «а угол а, соответствующий фазе измеряемой в данный момент симметричной Составляющей. Через вход переключателя порядка чередования фаз импзльсов управления 5 МОЖБО выбрать для измерения составляющую необходимой последовательности. Прибор постоянного тока 7 фиксирует уровень этой составляющей. Таким образом, согласно описываемому способу можно измерять амплитуду и фазу любой из симметричных состаеляющих многофазной системы, производить разложение последней на составляющие. Причем Шкала прибора как для измерения амплитуд, так и для измерения фаз остается линейной, 5 10 15 20 Предмет изобретения Способ измерения симметричных составляющих многофазной системы .переменных напряжений путем выпрямления этих напряжений с помощью реверсивного многофазного полностью управляемого выпрямителя, отличающийся тем, что, с целью обеспечееия возможности измерения как амплитуд, таК и фаз симметричных составляющих, выходное напряжение выпрямителя подают на прибор постоянного тока, устанавливают, например, с ПОмощью переключателя одинаковый порядок чередования фаз им1пульсов управления выпрямителем и измеряемой симметричной составляющей, затем сдвигают систему имиульсов управления по фазе до достижения МЗКсимального показания прибора и по величине этого показания и фазового сдвига импульCOS управления определяют амплитуду симметричной составляющей и ее фазу.

flwi

2,

л

а 1ft)

s yt)

S fc(t

Иш, ° fA.(ty l Jfc/X Фиг.Л