Регулятор реактивной мощности

Регулятор реактивной мощности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предполагаемое изобретение относится к электротехнике и может найти применение в устройствах электропитания технологического оборудования, в частности нагревателей прецизионных электропечей.

Известен регулятор реактивной мощности, содержащий подключенные параллельно сети энергоемкий регулируемый элемент дискретного действия, формирователь синхроимпульсов и схему управления, включающую реверсивный счетчик и трехпозиционный орган сравнения [Авторское свидетельство СССР №1624599, кл. H02J 3/18, 1991 г.].

Недостатком такого регулятора является низкая точность, обусловленная дискретностью регулирования.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному устройству является регулятор реактивной мощности, содержащий подключенные параллельно сети энергоемкий регулируемый элемент дискретного действия, энергоемкий регулируемый элемент непрерывного действия и формирователь синхроимпульсов, аналого-цифровой преобразователь, подключенный входом к управляющему входу регулятора реактивной мощности, а выходом - к управляющим входам энергоемкого регулируемого элемента дискретного действия, а также компаратор, выход которого соединен с управляющим входом энергоемкого регулируемого элемента непрерывного действия [Авторское свидетельство СССР №1501213, кл. H02J 3/18, 1989 г].

Недостатком такого регулятора реактивной мощности является также низкая точность, обусловленная дискретностью регулирования.

Техническим результатом предполагаемого изобретения является повышение точности регулирования.

Технический результат достигается тем, что в известный регулятор реактивной мощности, содержащий подключенные параллельно сети энергоемкий регулируемый элемент дискретного действия, энергоемкий регулируемый элемент непрерывного действия, формирователь синхроимпульсов, аналого-цифровой преобразователь, подключенный входом к управляющему входу регулятора реактивной мощности, а выходом - к управляющим входам энергоемкого регулируемого элемента дискретного действия, а также компаратор, выход которого соединен с управляющим входом энергоемкого регулируемого элемента непрерывного действия, введены: цифроаналоговый преобразователь, соединенный входами с выходами аналого-цифрового преобразователя, генератор опорного напряжения, соединенный входом с выходом формирователя синхроимпульсов, устройство вычитания, суммирующий вход которого подключен к управляющему входу регулятора реактивной мощности, вычитающий вход - к выходу цифроаналогового преобразователя, а выход - к суммирующему входу компаратора, инвертирующий вход которого подключен к выходу генератора опорного напряжения.

Схема предложенного регулятора переменного напряжения приведена на чертеже.

Регулятор реактивной мощности (фиг.) содержит подключенные параллельно сети энергоемкий регулируемый элемент дискретного действия 1 (ЭДД), энергоемкий регулируемый элемент непрерывного действия 2 (ЭНД) и формирователь синхроимпульсов (ФСИ) 3, а также аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 5, подключенный входом к управляющему входу х регулятора реактивной мощности, а выходом - к управляющим входам энергоемкого регулируемого элемента дискретного действия 2, а также компаратор (К) 6, цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) 7, генератор опорного напряжения (ГОН) 4 и устройство вычитания (УВ) 8.

Компаратор 6 осуществляет функцию преобразования

r = { 1 п р и h ≥ g 0 п р и h < g .

Выход его соединен с управляющим входом r энергоемкого регулируемого элемента непрерывного действия 2. Цифроаналоговый преобразователь 7 соединен входами с выходами аналого-цифрового преобразователя 5. Генератор опорного напряжения (ГОН) 4 соединен входом с выходом формирователя синхроимпульсов 3. Устройство вычитания (УВ) 8 подключено суммирующим входом к управляющему входу х регулятора реактивной мощности, а вычитающим входом - к выходу цифроаналогового преобразователя 7. Его выход соединен с суммирующим входом компаратора 6, инвертирующий вход которого подключен к выходу генератора опорного напряжения 4.

Энергоемкий регулируемый элемент дискретного действия 1 может быть выполнен на основе компактных компенсаторов реактивной мощности КРМ-К-0,4-20-2-10У3, регулируемый элемент непрерывного действия 2 может быть реализован на основе статического тиристорного компенсатора СТК-6/5,0. Генератор опорного напряжения 4 может быть реализован на микросхеме ICL8038. Функцию компаратора 6 выполняет микросхема КР554СА3. Формирователь синхроимпульсов 3 также может быть реализован на микросхеме КР554СА3. Для аналогово-цифрового преобразования может быть использована микросхема К572ПВ1, а для реализации ЦАП 7 - микросхема К572ПА1.

Работа регулятора реактивной мощности происходит следующим образом.

Аналого-цифровой преобразователь 5 управляющего напряжения х формирует цифровой код Х=[x₁,х₂,…,x_n].

Формирователь 3 преобразует напряжение сети e(t) в последовательность импульсов z(t), соответствующих моментам перехода им нулевого уровня.

Генератор опорного напряжения 4, синхронизируемый этой последовательностью, формирует пилообразное убывающее напряжение

g ( t ) = Δ x { 1 − 2 t T } ,

где Т - период сети, Δх - уровень напряжения, соответствующий единице младшего разряда аналого-цифрового преобразователя.

Цифроаналоговый преобразователь 7 осуществляет обратное преобразование

x D = Δ x ∑ k = 1 n 2 k − 1 x k .

Устройство вычитания (8) формирует разностный сигнал

h=x-x_D,

который компаратором 6 сравнивается с напряжением g(f) генератора 4. В результате на выходе компаратора формируется последовательность импульсов r(f), длительность τ которых зависит от уровня разностного сигнала

τ ( h ) = T h 2 Δ x .

Из этой зависимости следует, что с увеличением разностного сигнала в диапазоне h∈[0,Δх] длительность возрастает, изменяясь в диапазоне τ∈[0,Т/2].

Величина реактивной мощности q в нагрузке определяется суммой двух компонентов:

q=q_D+q_C,

где q_D и q_C - соответственно мощности дискретного и непрерывного регулируемых элементов.

Мощность дискретного регулируемого элемента определяется минимальным дискретным уровнем ее приращения Δq и двоичным управляющим кодом Х

q D = Δ q ∑ k = 1 n 2 k − 1 x k .

Мощность непрерывного регулируемого элемента определяется длительностью интервала τ его включенного состояния

q C = Δ q 2 τ T

Выражение для реактивной мощности регулятора имеет вид

q=Δq(DX+χ),

где D=(2^n-1…2¹2⁰) - двоичный код управления дискретным регулируемым элементом, χ=2τ/T - относительная длительность интервала включения регулируемым элементом непрерывного действия.

Таким образом, в отличие от известного устройства, погрешность которого не может меньше дискретного уровня изменения мощности, предложенный регулятор реактивной мощности обеспечивает непрерывное регулирование, что обеспечивает достижение поставленной цели.

Регулятор реактивной мощности, содержащий подключенные параллельно сети энергоемкий регулируемый элемент дискретного действия, энергоемкий регулируемый элемент непрерывного действия и формирователь синхроимпульсов, аналого-цифровой преобразователь, подключенный входом к управляющему входу регулятора реактивной мощности, а выходом - к управляющим входам энергоемкого регулируемого элемента дискретного действия, а также компаратор, выход которого соединен с управляющим входом энергоемкого регулируемого элемента непрерывного действия, отличающийся тем, что в него введены цифро-аналоговый преобразователь, соединенный входами с выходами аналого-цифрового преобразователя, генератор опорного напряжения, соединенный входом с выходом формирователя синхроимпульсов, устройство вычитания, суммирующий вход которого подключен к управляющему входу регулятора реактивной мощности, вычитающий вход - к выходу цифро-аналогового преобразователя, а выход - к суммирующему входу компаратора, инвертирующий вход которого подключен к выходу генератора опорного напряжения.