Способ управления индуктивно-емкостным реактивным элементом

Способ управления индуктивно-емкостным реактивным элементом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к регулируемым с помощью ключей реактивным элементам, используемым в частности для компенсации реактивной мощности нагрузки преобразователей. Цель - расширение диапазона регулирования путем обеспечения возможности изменения характера эквивалентного сопротивления и компенсации третьей гармоники . Индуктивно-емкостным реактивным элементом в цепи переменного тока управляют путем его щунтирования ключами , при котором контролируют сдвиг по фазе между первыми гармониками тока и напряжения и в зависимости от этого сдвига управляют эквивалентным по первой гармонике сопротивлением реактивного элемента путем регулирования интервалов шунтирования. Контролируют амплитуду первой гармоники напряжения и тока, по которым получают измеренное сопротивление реактивного элемента. Контролируют знак амплитуды третьей гармоники напряжения , определяют разность между заданным и измеренным сопротивлением реактивного элемента, которую приводят к сопротивлению индуктивного элемента. Интервал щунтировання выбирают итерационным методом, прибавляя или отнимая приращение углов включения шунтирующих ключей в зависимости от приведенной разности и амплитуды третьей гармоники. 3 ил. с $ (Л 00 со (X) 4::: 4

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

744 А1 (19) (11) (5)) 4 Н 02 J 3/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4011710/24-07 (22) 22. 01. 86 (46) 23. 09. 87. Бюл. Р 35 (71) Научно-исследовательский институт по передаче электроэнергии постоянным током высокого напряжения (72) 1().Ф.Адамович, В.А.Андронов, В.С.Волосевич, В.А.Иванченко и К.К.Макаров (53) 621.316 (088.8)

I (56) Великов В. А. и др, Статические источники реактивной мощности в электрических сетях. — M.: Энергия, 1975, с. 136.

Моначези Л. Быстродействующая передача радиотелеграфических сигналов на весьма низких частотах. — Зарубежная радиоэлектроника, 1965, У 10, с . 3-22. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ИНДУКТИВНОЕМКОСТНЫМ PEAKTHBHbIM ЭЛЕМЕНТОМ (57) Изобретение относится к регулируемым с помощью ключей реактивным элементам, используемым в частности . для компенсации реактивной мощйости нагрузки преобразователей. Цель— расширение диапазона регулирования путем обеспечения возможности изменения характера эквивалентного сопротивления и компенсации третьей гармоники. Индуктивно-емкостным реактивным элементом в цепи переменного тока управляют путем его шунтирования ключами, при котором контролируют сдвиг по фазе между первыми гармониками тока и напряжения и в зависимости от этого сдвига управляют эквивалентным по первой гармонике сопротивлением реактивного элемента путем регулирования интервалов шунтирования. Контролируют амплитуду первой гармоники напряжения и тока, по которым получают измеренное сойротивление реактив- с ного элемента. Контролируют знак амф плитуды третьей гармоники напряжения, определяют разность между заданным и измеренным сопротивлением реак- C тивного элемента, которую приводят к сопротивлению индуктивного элемента.

Интервал шунтирования выбирают итерационным методом, прибавляя или отнимая приращение углов включения шунтирующих ключей в зависимости от приведенной разности и амплитуды третьей гармоники. 3 ил. (3) Условия изменения первой гармоники напряжения на КРЭ при компенсации третьей гармоники могут быть записаны в виде системы двух трансцендетных уравнений

А() + Aic = ()),(1I. (()() + К" к с (()(c)j (5) + к„ t„(.)), приведенного сопрбтивления КРЭ позволяет сформулировать следующие законы управления.

В интервале, когда отношение (6) составляет от единицы до трех, и в

А „+ А, = и 11 ((< (ы„) 1 1 (йС uL хс (6) хь где К„

Исследование системы (.5) в зависимости от отношения (6) и заданного

1339744 2

Изобретение относится к электро- мыкание ключей 3 и 5, шунтирующих интехнйке, а именно к регулируемым с дуктивный элемент 2 и емкостный элепомощью ключей реактивным элементам, мент 4, маркированы индексами P и 3 и может быть применено в устройствах соответственно. Полагают что клю5

° у компенсации реактивной мощности на- чи 3 и 5 срабатывают в момент начала грузки преобразователей, соответствующего импульса управления.

На схеме (фиг.3 1 представлены

Цель изобретения — расширение диа- трансформатор 6 тока, мостовые выпряпазона регулирования путем обеспече- 10 мители 7 и 8, транзисторные ключи 9 ния возможности изменения характера и 10, импульсные усилители ll и 12 с эквивалентного сопротивления и ком- оптическим входом, делители 13 и 14 пенсации третьей гармоники. напряжения, электронно-оптические пеНа фиг.l представлены эпюры токов редающий и приемный блоки 15 и 16, и напряжений на управляемом устройст 15 блок 17 полосовых фильтров, регистраве управления и ключевом реактивном тор 18 фазовых сдвигов, блок 19 амэлементе (КРЭ); на фиг.2 — схема уст- плитудных детекторов, блок 20 аналоройства, реализующего способ; на го-цифрового .преобразования, блок 21 фиг.3 " функциональная схема Устрои- выходных усилителей, блок 22 програмства. 20 мируемых таймеров, блок 23 управления

Устройство содержит источник 1 и синхронизации, микро-ЭВМ 24, адапсинусоидального тока, индуктивный тер 25 внешнего интерфейса с буферэлемент 2, эквивалентное сопротивле- ным накопителем информации и системние которого регулируется ключом 3, . ная шина 26. емкостный элемент 4, эквивалентное 25 При отсутствии разрывов тока в инсопротивление которого регулируется дуктивном элементе 2 и напряжения на ключом 5. емкостном элементе 4 имеют две управНа фиг.l обозначены: i — ток ис- ляемые величины: угол для ключа 3, точника 1; Ul — напряжение на индук- шунтирующего индуктивный элемент 2, тивном элементе 2; U — напРЯжение 30 и Угол ус длЯ ключа 5, шУнтиРУющего на емкостном элементе 4; а(— ток емкостный элемент 4 (фиг.1), Приничерез ключ 3, ток через емкость (го- мая условие синусоидальности тока в ризонтальная штриховка); U„ — напря- цепи,.получают, что ряды Фурье, соотжение на ключевом реактивном элемен- ветствующие напряжению на индуктивном те (вертикальная штриховка) 1), — элементе 2 и напряжению на емкости

Э-. первая гармоника напряжения на ключе- содержат только нечетные косинусные вом реактивном элементе (пунктирная составляющие, формулы для амплитуд

1 линия). Импульсы на размыкание и за- которых имеют. вид

А,„= (з?. Т =-(2 + sin2

1 1

А „= (д Т L —;-(з1п2сс,+ -- sin4()(„) = уТ Х Е,, (().<); (2) 7)

А = — — — -(sin2s — 2 ) = — — ° f (oc ) (c c) C (с с т 1 ° 1 . T

А = — — "- — — (-sin2()(, + — sin4()c ) = — "- f (с(. ) . (4) с (g 3((с 2 с cvI: Bc интервале, когда оно MBHblLå единицы, но заданное значение эквивалентного приведенноro сопротивления заключено в пределах от единицы до значения равного разности единицы и отношения или в пределах от нуля до значения равного отношению, взятому со знаком минус, в зависимости от знака плюс или минус разности соответственно отнимают или прибавляют положительное приращение к углу cL включения ключа 5, шунтирующего емкостный элемент 4, а в зависимости от знака плюс или минус амплитуды третьей гармоники при необходимости иметь угол включения ключа 3, шунтирующего индуктивный элемент 2, больше Т/6, со- ответственно прибавляют или отнимают приращение, а при необходимости иметь угол м включения ключа 3, шунтирующего индуктивный элемент 2, меньше

Т/6, соответственно отнимают или прибавляют приращение.

В интервале, когда отношение (6) больше трех, определяют значения эквивалентных приведенных сопротивлений, соответствующих минимуму или максимуму.

В случае, если заданное значение эквивалентного приведенного сопротивления должно располагаться в интервале,.где возможно изменение заданного значения сопротивления от значения эквивалентного приведенного сопротивления, соответствующего минимуму, до единицы, в зависимости от знака плюс или минус амплитуды третьей гармоники соответственно прибавляют или отнимают положительное приращение к углу включения ключа, шунтирующего емкостный элемент 4, а в зависимости от знака плюс или минус разности соответственно прибавляют или отнимают приращение к углу <„ включения клю-. ча 3, шунтирующего индуктивный элемент 2.

Если заданное значение эквивалентного приведенного сопротивления должно располагаться в интервале, где возможно изменение заданного значения сопротивления от значения эквивалентного приведенного сопротивления, соответствующего минимуму, до нуля, в зависимости от знака плюс или минус амплитуды третьей гармоники соответственно прибавляют или отнимают приращение к углу с, включения ключа 5, 39744 шунтирующего емкостный элемент 4, а в зависимости от знака плюс или минус разности. соответственно отнимают или прибавляют приращение к углу ь включения влюча 3, шунтирующего индуктивный элемент 2.

Если заданное значение эквивалентного приведенного сопротивления долж1п но располагаться в интервале, где возможно изменение заданного значения сопротивления от эквивалентного приведенного сопротивления, соответствующего максимуму, до значения, 15 равно-го разности единицы и отношения, ° в зависимости от знака плюс или минус амплитуды третьей гармоники соответственно отнимают или прибавляют положительное приращение к углу a .

20 включения ключа 5, шунтирующего емкостный элемент 4, а в зависимости от знака плюс или минус разности соответственно отнимают или прибавляют приращение к углу включения клюL ча 3, шунтирующего индуктивный элемент 2.

Если заданное значение эквивалентного приведенного сопротивления должно располагаться в интервале, где

30 возможно изменение заданного значения сопротивления от значения эквивалентного приведенного сопротивления, соответствукицего максимуму„ до значения, равного отношению, взятому со знаком минус, в зависимости от знака плюс или минус амплитуды третьей гармоники соответственно отнимают или прибавляют положительное приращение к углу oL включения ключа 5, шунти4q рующего емкостный элемент 4, а в зависимости от знака плюс или минус разности соответственно прибавляют или отнимают приращения к углу оС< включения ключа 3, шунтирующего ин45 дуктивный элемент 2.

Устройство (фиг.2) предназначено для цифрового управления шунтирующими ключами 3 и 5. В качестве управляемых силовых шунтирующих ключей применены мостовые выпрямители 7 и 8 с включенными в их диагонали силовыми транзисторными ключами 9 и 10. Возможны также применение полностью управляемых тиристоров или установка

55 встречно-параллельных тиристоров с элементами искусственной коммутации.

Входной информацией для микро-ЭВМ в режиме автоматического регулирования являются сигналы, поступающие от

5 133974 трансформатора 6 тока и делителей 13 и 14 напряжения. Один из делителей подключен параллельно реактивному элементу, а второй параллельно индуктивному элементу. 2. Эти сигналы поступают на вход электронно-оптического передающего блока 15 и по трем светоканалам передаются на входы электронно-оптического приемного бло- )p ка 16. Оба блока линейной оптической передачи сигналов работают в двух режимах: передачи сигналов и калибровки. Переключение в режим калибровки производится по сигналу от блока 23 15 управления и синхронизации. Этот сигнал передается по четвертому каналу оптической связи в оптико -электронный передающий блок 15 и переключает его входы на выходы стабилизированного Zp по амплитуде и частоте внутреннего генератора. Результат измерения сигналов в этом режиме заносится в опе" ративную память микро-ЭВИ 24 и учитывается в циклической программе управ- 25 ления при вычислении величины углов и о, шунтирования индуктивного элемента 2 и емкостного элемента 4.

В блоке 17 фильтров установлено четыре полосовых фильтра. Фильтры ЗО обеспечивают выделение основной и третьей гармоник входных сигналов.

Сигналы первой гармоники тока и напряжения на реактивном элементе выпрямляются в двухканальном блоке 19 амплитудных детекторов, и полученная величина преобразуется в цифровой код в блоке 2О аналого-цифрового преобразования. Значения напряжения и, тока по системной шине 26 устройства 40 заносятся в оперативную память микроЭВМ 24 и могут быть выведены через буферный накопитель информации адаптера 25 на внешнюю интерфейсную шину устройства. Сигнал третьей гармоники напряжения на индуктивности поступает от блока 17 на вход регистратора 18 фазового совпадения. Амплитудные селекторы этого блока обеспечивают зону нечувствительности канала 5р регулирования по величине сигналов и их формирование для последующей обработки.

Алгебраическое суммирование сигналов дает возможность определить фазовый сдвиг сигналов относительно друг друга.

Если фазы сигналов совпадают, то на выходе регистратора 18 устанавли4

6 вается цифровой сигнал одиночного уровня, если сигналы находятся в противофазе, — сигнал нулевого уровня.

Если хотя б один из входных сигналов меньше порога срабатывания амплитудных селекторов, выход блока переводится в третье состояние.

Блок 22 программируемых таймеров обеспечивает формирование двух импульсных последовательностей импульсов управления транзисторами шунтирующих ключей 9 и 10. Непосредственно на базы транзисторов импульсы поступают с выходов импульсных усилителей 11 и 12.

Таймеры работают в режиме терминального счета, формируя на своем выходе единичный уровень напряжения в момент вычитания числа, помещенного счетчик.

Сигнал разрешения счета и тактовые счетные импульсы поступают к ним от блока 23 управления и синхронизации.

Передний фронт сигнала разрешения счета и первый тактовый счетный импульс синхронизированы между собой и совпадают с моментом перехода через ноль силовоro тока. Последовательная перезагрузка счетчиков таймеров блока 22 производится после окончания текущего счета параллельным побайтовым считыванием информации из буферноro регистра с накопителем. Вычисление величин углов регулирования производит микро-ЭВМ 24. Она обеспечивает загрузку информацИи о величине исходных углов „ и а шунтирования в накопителе блока 22 программируемых таймеров, калибровку через данный интервал времени цепей измерения параметров со считыванием информации и вычислением поправок, измерение параметров сигналов их считывания и вычисление углов регулирования оС и О с учетом заданного шага их изменения: загрузку с перезаписью информации в .накопители блока 22 программируемых таймеров, внешний обмен информацией через адаптер 25 внешнего интерфейса с буферным накопителем информации.

Например, для первого из описанных законов управления величина угла шунтирования емкостного элемента 4 с, уменьшается при увеличении величины расстройки приведенного к номинальному значению индуктивности со7 1339 про тивления двух з ве нно го ре ак тив но го элемента и увеличивается при уменьше-. нии величины растройки. Величина угла шунтирования к„ индуктивного элемента 2 при ес Т/6 увеличивается при совпадении азы напряжения третьей гармрники на реактивном элементе и фазы третьей гармоники напряжения на индуктивном элементе 2 и 10 уменьшается, если фазы этих сигналов не совпадают. При g< Т/6 угол шунтирования индуктивного элемента 2 уменьшается при совпадении фаз, а увеличивается при их несовпадении. 15

Изменение величины углов шунтирования производится дискретно по циклам через определенное число полупериодов силового тока с уменьшением вели-чины последующего отклонения на каж- 20 дом шаге одного цикла в два раза и прекращается при достижении заданной зоны нечувствительности или по окончании текущего цикла.

Приведенный алгоритм управления позволяет по командам оператора сигналами от общего пульта реализовать два основных режима: режим с постоянной, фиксированной величиной углов шунтирования „ и, и выводом инфор- ЗО мации о необходимой величине их коррекции и режим с дискретным автоматическим регулированием углов шунтирования о и м и выводом информации о произведенной манипуляции. Это расширяет возможности устройства при его . испоЛьзовании на стадиях наладки на744 грузки преобразователей с переменными параметрами.

Формула изобретения

Способ управления индуктивно-емкостным реактивным элементом в цепи переменного тока путем его шунтирования ключами, при котором контролируют сдвиг по фазе между первыми гармониками тока и напряжения и в зависимости от этого срвйга управляют эквивалентным по первой гармонике сопротивлением реактивного элемента путем регулирования интервалов шунтирования, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования путем обеспечения возможности изменения характера эквивалентного сопротивления и компенсации третьей гармоники, контролируют амплитуду первой гармоники напряжения и тока, по которым получают измеренное сопротивление реактивного элемента, контролируют знак амплитуды третьей гармоники напряжения, определяют разность между заданным и измеренным сопротивлением реактивного элемента, которую приводят к сопротивлению индуктивного элемента и выбирают интервалы шунтирования итерационным методом, прибавляя или отнимая приращение углов включения шунтирующих ключей в зависимости от знака

I приведенной разности и амплитуды третьей гармоники.

1339744

1339744

Составитель А.Михайлов

Редактор О.Юрковецкая Техред В.Кадар Корректор Н. Король

Заказ 4236/48 Тираж 617 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4