Устройство для автоматического управления установкой поперечной емкостной компенсации Советский патент 1982 года по МПК H02J3/18 

1

Изобретение относится к электротехч нике и предназначено для использования Б промышленных сетях с целью повыше- i ; кия коэффициентов мощности в узлах питания, содежащих мощные нелинейные нагрузки.

Известны устройства для управления установками поперечной емкостной кок пенсации, содержащее датчик напряжения, датчик тока, блок суммирования и исполнительный элемент, изменяющий емкость конденсаторной установки.

Переключение секций конденсаторной установки осуществляется в зависимости от величины напряжения в узле нагрузки и реактивного тока питающей сети или нагрузки.. При синусоидальных токах и напряжени51х и соответствующей настройке такие устройства обеспечивают повышение коэффициента мощности до зна- . чения ,1 LI .

Однако при нелинейных искажениях формы тока и напряжения, характерных

ДЛЯ систем электроснабжения совремев: ных промышленных предприятий, содержащих вентильные преобразователи, дуговые сталеплавильные печи, сварочные агрегаты и др., известные устройств не позволяют получить максимально возможного при заданных характериствк&х нагрузок коэффициента мощности, так как алгоритм управления не учитывают высших гармонических составляющих.

10

Следовательно, недостаток известшлх устройств состоит в том, что они не обеспечивают высокой точности регулирония экстремального-Значения коэффицие 15та мощности в узле нагрузки.

Наиболее .близким по технической сущности к предлагаемому яголяется устройство для автоматического управления установкой поперечной емкостной комцеог20сацией, содержащее датчик напряжения питающей сети и подключенные к его в выходу последовательно соединенные блок дифференцирования и квадратор. датчик тока нагрузки, блок перемножьния, входы которого соединены с выходами датчика тока нагрузки и блок9 дифференцирования, а выход через первь преобразователь действующих значений соединен с входом делимого блока aвne ния, вход делителя которого через второй преобразователь действующих значе ний соединен с выходом квадратора, а выход подключен ко входу исполнитель ного элемента, изменяющего емкость конденсаторной батареи. Принцип действия такого устройства Заключается в следующем. По измеренным значениям напряжения питающей сети и тока нагрузки вычисляется необходимая для достижения максимальнохю значения коэффициента мощности емкост конденсаторной батареи по формуле Г ДлКикЗк иУк -л , о. u)I ttti где К - номер гармоники; и - действующее значение К-той гармоники питающего напряже ния; j - действующее значение К-той гармоники тока нагрузки; Ф - сдвига фаз между К-мн гармониками тока нагрузки и питающего напряжения; Ш - частота питающей сети. Сигнал, пропорциональный необходимому значению емкости С, формируется на выходе блока деления и поступает на вход исполнительного элемента, который изменяет емкость конденсаторной , пропорционально входному сигналу 2 . Алгоритм работы устройства не предусматривйет контроля режима конденса торной батареи, поэтому при изменениях параметров ее секций, нарущениях нармальной работы коммутационной аппаратуры ила отклонениях частоть сети не происходит изменения сигнала управлени ковденсаторной батареей, и, следователь но, возможны отклонения коэффициента мощности в узле нагрузки от максимал но возможного. Следовательно, недостаток известног устройства - невысокая точность регулирования экстремального значения коэффшшента мощности в узле нагрузки. Цель изобретения - повыщение точно ти регулирования экстремального значения коэффициента мощности в узле нагрузки. Поставленная цель достигается тем, что устройство для автоматического управления установкой поперечной емкостной компенсации снабжено датчиком тока установки поперечной емкостной компенсации, третьим преобразователем действующего значения, вторым блоком перемножения и элементом сравнения, причем к вь1ходу датчика .тОка установки поперечной емкостной компенсации подключен третий преобразователь действующего значения, к выходу которого подключен вторюй блок перемножения, к входу которого подключен выход второго преобразователя действующего значения, выход блока перемножения - к элемевГту сравнения, включенному между первым преобразователем действующего значения и регулирующим исполнительным блоком, а ъхоа второго преобразователя действующего значения соединен с выходом блока.дифференцирования. На Чертеже приведена схема устройства, для автоматического управления установкой поперечной емкостной компенсации. Устройство содержит датчик 1 напряжения, питаклцей сети, датчик 2 тока нагрузки нагрузку 3, блок 4 дифференцирования, перЬый блок 5 перемножения, два прео азователя 6 и 7 действующего значения, второй блок 8 перемножения, элемент сравнения 9, регулятор Ю, третий преобразователь 11действующего значения, установка 12поперечной емкости компенсации, датчик 13 .; тока установки поперечной емкостной компенсации 13. Устройство работает следующим образом. Несннусойдальное напряжение сети и -Яик51И((с.), где 3 - начальная фаза К-той гармоники, измеряется с помощью датчика 1 напряжения и поступает на вход блока 4 дифференцирования, на выходе которого формируется сигнал О-4т- KViU...C-OS (KUJif4 K) Q t , ,(i Далее выходной сигнал блока 4 дифференцирования поступает на преобразователь 7 действующего значения на выходе которого формируется напряжение U..Wf Ki:-1 Измерение несинусридального тока нагрузки: 1-5 ) КЛ -1-/2рк.со5Нкб1иСки;ЬЧк)-Г Т/ Эк51иЧ С05() и производится датчиком тока 2.л Первый блок 5 перемещения произв дит иычиспение произведения выходны сигналов датчика тока нагрузки i и производной от напряжения питающей сети О , а 1фёофазователь 6 действу шего формирует сигнал, пропс ци(жальный среднеквадратическому значению этого произведения, которое равноI.. Ug SkU DKeinM-K Л... Ток конденсаторной батареи равен .Jll0&. ig-.C - -GrKU)(Ku;t+ . - Выходной сигнал датчика 13 тока установки поперечной емкости компен ции преобразуется с помощью третьег преобразователя 11 д йствующего зна чения, формирующего сигнал U,,Og OUC-/ K U Второй блок перемножения 8 вычи ляёт произведение Коэффициент мощности в узле нагр ки равен Р J.UuJKCO Hic 3с- - LPKCO NK)MU CciK- S1vi 4f действующее значение тока в питающе сети; ( действующее значение пряжения питающей сети. Определив из уравнения -Q условия, при которых коэффициент мопьности достигает максимального значения, получим . С- U;f Следовательно, если емкость установки поперечной емкостной компенсации уо тановлена такой, что выполняется nocne itf. нее уравнение, то коэффшшевт мошвостн в узле нагрузки имеет максимальное значение, а ток и, следовательно, поте ри мощности в питающей сети, минимальные.. Выполнение последнего равенства обеспечивается с помощью регулятора 10 установки 12 поперечной емкостей компенсации, на вход котсфого подается 7 выхода элемента сравнения 9 разность Мк-Ccu I КХ Регулятор изменяет емкость установки таким образом, чтобы свести Эту разность к нулю. Точность регулирозаання экстремального значения коэффициента мощности определяется точностью регулятора, который может быть любь1м: пропорциональным, пропорционально-интег ральным цифровым и др., и не зависит от измерений -параметров конденсаторов в частоты питающей сети. Изменение параметров установки поперечной емкосч ной компенсации или частоты питающей сети вызывает появление сигнала рассопласования на. выходе элемента сравнения 9, который поступает на peгyлятqp, осуществляющий изменение емкости установки йо устранения рассогласования. Таким образом, предлагаемое техввческое решение по сравнению с известным обеспечивает П(ьш1ённую точность регулирования экстремального значения коэффициента мощности в узле нагрузки, содержащем мощные нелинейные электроприемники. При этом ток и потери мощности в питающей сети имеют шшималь ное значение, благодаря чему улучаюются энергеа-ические характеристики системы электроснабжеийа. , Формул а изобре те н и я Устройство для .автоматического управления установкой поперечной емкостной компенсации, содержащее датчик н пряжения питающей сети и подключенный к его выходу блок дифференцировани блок перемножения, к входам которого подключены выходы блока дифференцирования и датчика тока нагрузки, а выход соединен с входом первого преобразователя действующего значения, второй преобразователь действующего значения и регулирующий исполнительный блок, отличающ.ееся тем, что, с целью повышения точности регулирования экстремального значения коэффициента мощности В узле нагрузки, оно снабжено датчиком тока установки поперечной емкостной компенсации, третьим преобразователем действующего значения, вторым блоком перемножения и элементом сравнения, причем к выходу датчика тока установки поперечной емкостной

компенсации подключен третий преобразователь действующего значения, к выходу которого подключен второй блок перемножения, к входу которого подключен выход второго преобразователя действующего значения, выход блока перемножения - к элементу сравнения, включенному между первым преобразователем действующего значения и регулирующим исполнительным блоком, а вхЬд второго преобразователя действующего значения соединен с. выходом блока дифференцирования.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 612342, кл. Н 02 J 3/18, 1975.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2944751/24-07,

кл. Н 02 J 3/18, 198О.