Регулятор источника реактивной мощности Советский патент 1979 года по МПК H02J3/18 

(54) РЕГУЛЯТОР ИСТОЧНИКА РЕАКТИВНОЙ МСЩНОСТИ

Изобретение относится к области промышленной электроники и может быт использовано в тиристс ных компенсаторах реактивной мсяаности, которые обеспечивают поддержание на заранее заданном уровне коэффициента мощности в питаивдей сети. Известны устройства регулирования коэффициента мощности, состоящие из фаэочувствительного двухполуперио ного выпрямителя, источника эталонно го сигнала и компаратора, предназначенные для автоматического регулиров НИН реактивной мощности. Однако эти устройства обладают низким быстродействием 1 , Наиболее близким по технической сущности является устройство регулирования коэффициента мощности генератора, состоящее из датчика фазы, формирователя фазового рассогласования, задатчика фазового рассогласования, формирователя заданного фазов го рассогласования, блока подачи усиленного сигнала на автоматический регулятор напряжения (АРН) генератор Сигнал фазового .рассогласования между током и напряжением, соответст вующий действительному коэффициенту мощности, вырабатывается формировате лем фазового рассогласования, выполненным на полупроводниковых элементах на его вход поступают прямоугольные импульсьа, соответствующие отрицательному полупериоду входных синусоидальных сигналов. После блока усиления сигнал фазового рассогласования поступает на нагрузочное сопротивление и емкость интегратора, одновременно на нагрузочное сопротивление поступает сигнал от задатчика фазового рассогасования. Выходной импульс формирователя заданного фазового рассогласования поступает на выходной усжлитель 2 , Недостатком этого устррйстйа является невозможность обеспечения заданного характера коэффициента мсвдности, потребляемой из питаиощей сети вне зависимости от коэффициента мощности нагрузки. Кроме того, устройство также обладает недостаточным быстродействием. Целью изобретения является увеличение быстродействия регулятора и обеспечение задания ко9ф 1Циента мощности, потребляемой из питающей сети. Поставленная цель достигается тем, что в регулятор источника реактивной мощности, содержащий датчик фазы с чувствительными элементами тока и напряжения, формирователь фазового рассогласования, включенный на выход датчика фазы, эадатчик фазового рассогласования, формирователь заданного фазового рассогласования, интегратор и включенный на его выход силовой регулирующий блок, дополнительно введен переключатель,а в датч фазы введены две цепи.формирования синхроимпульсов, связанные соответственно с чувствительным элементом фазы тока и чувствительным элементом фазы напряжения и подключенные к двум срответствующим входам формирователя заданного фазового рассогласования непосредственно,а к третьему - через переключатель и задатчик фазового рассогласования, причем к четвертому входу формирователя заданного фазоного рассогласования подключен выход Фopмиpoвaтf ля фазового рассогласования, а выход форкосрователя заданного фазового рассогласования подключен к входу интегратора. Кроме того, Е регуляторе источника реактивной мощности формирователь заданного фазового рассогласования содержит четыре схемы совпадения, два триггера и пять инверторов причем один из входов триггеров через первую и вторую схему совпадения соответственно подключен к выходам датчика фазы, вторые входы первой и второй схем совпадения, второй вход первого триггера и вход первого инвертора соединены с выходом формирователя фазового рассогласования,вы ход первого инвертора через первый вход третьей схемы совпадения соединен с вторым входом второго триггера выход первого триггера через второй инвертор, четвертую схему совпадени и третий инвертор соединен с входом интегратора, выход второго триггера через четвертый и пятый инверторы подключен t входу интегратора, а вт рые входы третьей и четвертой схем совпадения соединены с выходом зада чика фазового рассогласования. На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 - один из возм ных вариантов принципиальной схемы устройства. Регулятор содержит трансформатор тока и напряжения 1, связанные с пи тающей сетью, к которым подсоединен датчик фазы 2. Выход датчика 2 подк чен к формирователю фазового рассог сования 3, соединенному с одним из входов формирователя заданного фазо вого рассогласования 4. Два других входа последнего соединены с датчиком фазы 2, а четвертый посредством переключателя 5, имеклдего два положения 6 и 7, с задатчиком фазового рассогласования 8. К выходу формиро вателя заданного фазового рассогласования 4 подключен интегратор 9, выход которого подсоединен к силовому регулирующему блоку 10. Силовая часть блока 10 подключена к сети, от которой питается нагрузка 11. Датчик фазы 2 для повышения точности выполнен на двух операционных усилителях, соединенных с цепями формирования синхроимпульсрв, состоящими из дифференцирующих цепочек, подключенных к базам соответствующих транзисторов 12,13, и инверторами 14, 15, выходы которых подключены к формирователю фазового рассогласования, 3, состоящему из схем совпадения 16, 17 и схемы совпадения 18, обеспечиваюдих логическую функцию сигнала рассогласования. Выход формирователя истинного фазового рассогласования 3 подсоединен к формирователю заданного фазового рассогласования 4. Последний содержит две параллельные ветви, каждая из которых включается в работу в зависимости от положе- ния вектора тока относительно вектора напряжения. Каждая ветвь состоит из схем запуска триггеров,выполненных на элементах 19 и 20 соответственно, входы которых подсоединены к цепям формирования синхроимпуль-сов и выходу формиров-ателя фазового рассогласования 3, а выходы к триггерам 21, 22. В случае, когда вектор тока отстает от вектора напряжения, работает ветвь, соде1мса {ая триггер 21, выход которого через инвертор 23 подсоединен к схеме совпадения 24, выполненной на элементе ИЛИ-НЕ, один из входов которой соединен с выходом задатчика фазового рассогла,сования 8, а выход данного сумматора через инвертор 25 подключен ко входу интегратора 9. В случае, когда вектор тока one режает вектор напряжения работает ветвь, содержащая триггер 22, вход которого подсоединен к выходу схемы совпадения 26. На другой вход схемы совпадения 26 через инвертор 27 поступает сигнал с выхода формирователя фазового согласования 3, соответствующий истинномуфазовому рассогласованию. Выход триггера 22 через инвертор 28 соединен с инвертором 29, на выходе которого формируется импульс отрицательной полярности, соответствующий величине заданного фазового рассогласования. Импульс с выхода последнего поступает на вход интегратора 9, который соединен с силовым регулирующим устройством 10. Схема регулятора источника реактивной мощности работает следующим образом (рассматривается режим стабилизации индуктивного характера нагрузки - переключатель 5 в положении 6). На входы датчика фазы 2 от трансформаторов тока и напряжеНИИ 1 поступают -синусоидальные сигналы напряжения и тока д Преобразуемые операционными усили телями в прямоугольные импульсы, соответствующие входным синусоида ным сигналам по частоте и фазе/че элементы 14 и 15, осуществляющие инвертирование, сигналы поступают на вход формирователя фазового ра согласования 3, где происходит вы деление сигнала фазового рассогла вания между током и напряжением дважды за период. Схемы совпадени 16 и 17 формируют импульсы, длите ность которых соответствует велич фазового рассогласования при пере ходе входного тока и напряжения через нуль из положительного знач ния в отрицательное и наоборот. П этом осуществляется следующая лог ческая операция : N и-З; N U-J, где N - сигнал фазового рассогласов ния; вектор тока; вектор напряжения. Полученные сигналы суммируются схемой совпадения 18, которая осуществляет выделение сигнала рассог сования дважды за период. Данный сигнал, длительность которого соот ветствует истинному фазовому рассо сованию, поступает,на вход формиро вателя заданного фазового рассогла сования 4. При совпадении на элементе 19 передних фронтов, поступающих на его вход синхроимпульсов, соответствующих моментам перехода через ноль тока и напряжения, и импульсов, соответствующих истинному фазовому рассогласованию, на его выходе формируется импульс запуска триггера 21. С выхода триггера 21 сигнал истинного фазового рассогласования через инвертор 23 поступает на один из входов схемы совпадения 24. На второй ее вход поступает импульс с выхода задатчика величины фазового рассогласования 8, сформированный в момент прихода синхроимпульсов датчика фазы 2. Выделенный сигнал заданного фазового рассогласования с вы хода схемы совпадения 24 через инвертор 25 поступает на вход интегратора 9.Полученное на его выходе напряжение, пропорциональное по величине и знаку заданному фазовому рассогласованию, поступает на силовой регулирующий блок 10, изменяя угол управления его таким образом, чтобы обеспечивать заданное положение вектора тока относительно вектора напряжения, в случае изменения характера нагрузки с индуктивного на емкостный в схеме происходят аналогичные процессы. 08б но совпадение соответствующих передних фронтов импульсов происходит на схеме запуска 20, затем работает триггер 22, сум1Л1рование происходит на элементе 26 и через инвертор 28, импульс длитель-ность которого соответствует величине заданного фазового рассогласования, поступает на инвертор 29, на выходе которого формируется импульс отрицательной полярности, поступающий на вход интегратора 9. Выходное напряжение поступает на силовой регулирующий блок 10, изменяя его угол так, чтобы вектор тока отставал от вектора напряжения, то есть компенсируя емкостную реакцию нагрузки на сеть до индуктивной. В случае необходимости обеспечения опережения вектором тока вектора, напряжения (реакция емкостного характера) переключатель 5 ставится в положение 7; схема при этом работает аналогичным образом. Устройство использовано в системе управления и автоматического регулирования статического фильтрокомпенсирующего устройства в качестве регулятора коэффициента мощности, что дало возможность обеспечивать необходимую стабилизацию коэффициента мощности от 0,5 до 0,95 с точностью до 0,5 электрических градусов. Формула изобретения 1.Регулятор источника реактивной мощности, содержащий датчик фазы с чувствительными элементами тока и напряжения, форьлирователь фазового рассогласования, включенный на выходе датчика фазы, задачик фазового рассогласования, формирователь . заданного фазового рассогласования, интегратор и включенный на его выход силовой регулирующий блок, о т л и чающийс я тем, что, с целью увеличения быстродействия и обеспечения задания коэффициента мощности, потребляемой из питакнцей сети, в него дополнительно введен переключатель, а в датчик фазы введены две цепи формирования синхроимпульсов, связанные соответственно с чувствительным элементом фазы тока и чувствительным элементом фазы напряжения и подключенные к двум соответствующим.входам формирователя заданного фазового рассогласования непосредственно, а к третьему - через переключатель и задатчик фазового рассогласования, причем к четвертому входу формирователя заданного фазового рассогласования подключен выход формирователя фазового рассогласования, а выход формирователя заданного фазового рассогласования подключен к входу интегратора. 2.Регулятор источника реактивной мощности по П.1, о т л и чающийся тем,- что .формн