Регулятор источника реактивной мощности

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикОщиалистическикРеспублик(61) Дополнительное (22) Заявлено 04,03.77 2457643/27-07Но прис осударствеииый комитет СССР по дедам изобретений и открытий23) Приоритет 53) УДК 621. 316, ,921 (088.8) убликоваио 0506,79, Бюллетень М 2 та опубликования описания 050679(54) РЕГУЛЯТОР ИСТОЧНИКА РЕАКТИВНОЙ М вующий мощнос Изобретение относится к области промышленной электроники и может быть использовано в тиристорных компенсаторах реактивной мощности, которые обеспечивают поддержание на заранее заданном уровне коэффициента мощности в питающей сети.Известны устройства регулирования коэффициента мощности, состоящие из фазочувствительного двухполупериодного выпрямителя, источника эталонного сигнала и компаратора, предназначенные для автоматического регулирования реактивной мощности. Однако эти устройства обладают низким быстро действием 11 .Наиболее близким по технической сущности является устройство регулирования коэффициента мощности генератора, состоящее из датчика фазы, 20 формирователя Фазового рассогласования, задатчика фазового рассогласования, Формирователя заданного фазового рассогласования, блока подачи усиленного сигнала на автоматический регулятор напряжения (АРН) генератора. Сигнал фазового .рассогласования между током и напряжением, соответст-.действительному коэффициентути, вырабатывается формировате лем фазового рассогласования, выполненным на полупроводниковых элементах;на его вход поступают прямоугольныеимпульсы, соответствующие отрицательному полупериоду входных синусоидальных сигналов. После блока усилениясигнал Фазового рассогласования поступает на нагрузочное сопротивление иемкость интегратора, одновременно нанагрузочное сопротивление поступаетсигнал от задатчика Фазового рассогласования, Выходной импульс Формирователя заданного Фазового рассогласования поступает на выходной усилитель 2),Недостатком этого устройстйа является невозможность обеспечениязаданного характера коэффициентамощности, потребляемой из питающейсети вне зависимости от коэффициентамощности нагрузки. Кроме того, устройство также обладает недостаточнымбыстродействием.Целью изобретения является увеличение быстродействия регулятора и обеспечение задания коэффициента мощности,потребляемой из питающей сети.Поставленная цель достигается тем,что в регулятор источника реактивноймощности, содержащий датчик фазы с фчувствительными элементами тока инапряжения, Формирователь фазовогорассогласования, включенный на выходедатчика фазы, эадатчик Фазового рассогласования, формирователь заданного фазового рассогласования, интегратор и включенный на его выход 5силовой регулирующий блок, дополнительно введен переключатель,а в датчикФазы введены две цепи Формированиясинхроимпульсов, связанные соответственно с чувствительным элементомфазы тока и чувствительным элементом фазы напряжения и подключенныек двум соответствующим входам формирователя заданного фазового рассогласования непосредственно,а к 15третьему " через переключатель иэадатчик фазового рассогласования,причем к четвертаку входу формиро"вателя заданного фазового рассогласования подключен выход формироватля фазового рассогласования, авыход формирователя заданного фазового рассогласования подключен квходу интегратора.Кроме того, в регуляторе источника реактивной мощности формироваталь заданного фазового рассогласования содержит четыре схемы совпадения, два триггера и нять инверторов,причем один иэ входов триггеровчерез первую и вторую схему совпаде- ЗОния соответственно подключен к выхадай датчика фазы, вторые входы первой и второй схем совпадения, второйвход первого триггера и вход первогоинвертора соединены с выходом форэмрователя фазового рассагласования,выход первого инвертора через первыйвход третьей схемы совпадения соединен с вторым входом второго триггера,выход первого триггера через второй 40инвертар, четвертую схему совпаденияи третий инвертар соединен с входоминтегратора, выход второго триггерачерез четвертый и пятый инверторыподключен к входу интегратора, а вторые входы третьей и четвертойсхем 45совпадения соединены с выходом задатчика Фазового рассогласования,На Фиг.1 представлена блок-схемаустройства; на Фиг.2 - один из возможных вариантов принципиальной схемыустройства,Регулятор содержит трансформаторытока и напряжения 1, связанные с питающей сетью, к которым подсоединендатчик Фазы 2. Выход датчика 2 подклю 55чен к формирователю Фазового рассогласования 3, соединенному с одним иэвходов формирователя заданного фазового рассогласования 4. Два другихвхода последнего соединены с датчиком фазы 2, а четвертый посредствомпереключателя 5, имеющего два положения 6 и 7, с эадатчиком фазовогорассогласования 8, К выходу формирователя 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 точностивыполнен на двух операционных уси-лителях, соединенных с цепямиформирования синхроимпульсов, состоящими из дифференцирующих цепочек,подключенных к базам соответствующихтранзисторов 12,13, и инверторами 14,15, выходы которых подключены к формирователю фазового рассогласования,3, состоящему из схем совпадения 16,17 и схемы совпадения 18, обеспечиваюих логическую функцию сигнала рассогласования, Выход формирователяистинного фазового рассогласования3 подсоединен к формирователю заданного фазового рассогласования 4.Последний содержит две параллельныеветви, каждая иэ которых включаетсяв работу в зависимости от положения вектора, тока относительно вектора напряжения. Каждая ветвь состоитиз схем запуска триггеров,выполненных на элементах 19 и 20 соответственно, входы которых подсоединенык цепям формирования еинхраимпульсав и выходу формирователя фазового рассогласования 3, а выходы -к триггерам 21, 22.В случае, когда вектор тока отстает от вектора напряжения, работает ветвь, содержащая триггер21, выход которого через инвертор23 подсоединен к схеме совпадения24, выполненной на элементе ИЛИ-НЕ,один из входов которой соединен свыходом эадатчика фазового рассогла,сования 8, а выход данного сумматора через инвертор 25 подключен кавходу интегратора 9,В случае, когда вектор тока опережает вектор напряжения работаетветвь, содержащая триггер 22, входкоторого подсоединен к выходу схемысовпадения 26. На другой вход схемысовпадения 26 через инвертор 27н сигнал с выхода Формирователя Фазового согласования 3, соответствующий истинному Фазовому рассогласованию, Выход триггера 22через инвертар 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, которыйсоединен с силовым регулирующимустройством 1 О,Схема регулятора источника реактивной мощности работает следующимобразом (рассматривается режим стабилизации индуктивного характеранагрузки " переключатель 5 в положении 6), На входы датчика Фазы 2от трансформаторов тока и напряжебббб 20 50 ния 1 поступают синусоидальныесигналы напряжения Од и тока 5, 3,Преобразуемые операционными усилителями в прямоугольные импульсы,соответствующие входным синусоидальным сигналам по частоте и фазе, черезэлементы 14 и 15, осуществляющие ихинвертирование, сигналы поступаютна вход формирователя фазового рассогласования 3, где происходит выделение сигнала Фазового рассогласования между током и напряжением 10дважды за период. Схемы совпадения,16 и 17 формируют импульсы, длительность которых соответствует величинефазового рассогласования при переходе входного тока и напряжения 15через нуль из положительного значения в отрицательное и наоборот. Приэтом осуществляется следующая логическая операция:Б =02; Б =цЭ,гдеИ - сигнал фазового рассогласова.ния;б - вектор тока;О - вектор напряжения. 25Полученные сигналы суммируютсясхемой совпадения 18, которая осуществляет выделение сигнала рассогласования дважды за период, Данныйсигнал, длительность которого соот- щветствует истинному фазовому рассогласованию, поступает,на вход формирователя заданного фазового рассогласования 4.При совпадении на элементе 1935передних фронтов, поступающих наего вход синхроимпульсов, соответствующих моментам перехода черезноль тока и напряжения, и импульсов, соответствующих истинному фазовому рассогласованию, на его выходе формируется импульс запускатриггера 21, С выхода триггера 21сигнал истинного фазового рассогласования через инвертор 23поступает на один из входов схемы 45совпадения 24. На второй ее входпоступает импульс с выхода задатчика величины фазового рассогласования 8, сформированный в моментприхода синхроимпульсов датчикафазы 2, Выделенный сигнал заданного фазового рассогласования с выхода схемы совпадения 24 черезинвертор 25 поступает на вход интегратора 9.Полученное на его выходе напряжение, пропорциональноепо величине и знаку заданному фазовому рассогласованию, поступаетна силовой регулирующий блок 10,изменяя угол управления его такимобразом, чтобы обеспечивать заданноеположение вектора тока относительно вектора напряжения, В случае изменения характера нагрузки синдуктивного на емкостный в схемепроисходят аналогичные процессы,08 . 6но совпадение соответствующих передних фронтов импульсов происходит на схеме з апуска 20, з ат ем работает триггер 22, сумьарование происходит на элементе 26 и через инвертор 28, импульс длительность которого соответствует величине заданного фазового рассогласования, поступает на инвертор 29, на выходе которого формируется импульс отрицательной полярности, поступающий на вход интегратора 9Выходное 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 изобретения1. Регулятор источника реактивной мощности, содержащий датчик Фазы с чувствительными элементами тока и напряжения, формирователь 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 - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения быстродействия и обеспечения задания коэффициента мощности, потребляемой из питающей сети, в него дополнительно введен переключатель, а в датчик фазы введены две цепи формирования синхроимпульсов, связанные соответственно с чувствительным элементом фазы тока и чувствительньаи 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 ч аю щи й с я тем, что,форжСеть Составитель Г,Дамскаяп ишвили Тех е Н. Баб рка Ко ек Вила кто Заказ 3203/42 Тираж 856 ПодписноеЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул. Проектная, 4 роват ель заданного фазовогорассогласования содержит четыресхемы совпадения, два триггера ипять инверторов, причем один из.входов триггеров через первую ивторую схему совпадения соответственно подключен к выходам датчикафазы, вторые входы первой и второйсхем совпадения, второй вход первоготриггера и вход первого инверторасоединены с выходом формирователяфазового рассогласования, выход пер"вого инвертора через первый входтретьей схемы совпадения соединенс вторым входом второго триггера,выход первого триггера через второй 66608 8инв ертор, четв ертую схему с ов падения и третий инвертор соединен свходом интегратора, выход второготриггера через четвертый и пятыйинверторы подключен к входу ин-.тегратора, а вторые входы третьей5 и четвертой схем совпадения соединены с выходом задатчика фазовогорассогласования. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Патент Великобритании 91168899, кл, С 3 В, 1967.2. Патент Великобритании 91062614, кл. 6 3 В,1964,