Способ управления симметризатором трехфазной четырехпроводной сети

(19 233 1)5 К ТРИ- ПРОтехни- мметтвах, ия тостям (или токам я сим- оводивных ены в аклю- ормаьных ентов имает Изрующи томат провод затора равляю етрив ав-, ании етрих уп- ьных. сое- игна ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОбРЕТЕНИЯМИ ОТКРЫТИРИ ГКНТ СССР РСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ(56) Авторское свидетельство СССРМ 905941, кл. Н 02,3 3/26, 1980,Авторское свидетельство СССРМ 1037377, кл. Н 02 3 3/26, 1982.Авторское свидетельство СССРВ 961043, кл. Н 02 Л 3/26, 1981.Авторское свидетельство СССРФ 1259408, кл. Н 02 3 3/26, 1983.(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СИММЗАТОРОМ ТРЕХФАЗНОЙ ЧЕТЫРЕВОДНОЙ СЕТИ(57) Изобретение относится к электроке и может быть использовано в сирично-компенсирующих устройспредназначенных для симметрирован Изобретение относится к электротехни ке и может быть использовано в симметрокомпенсирующих устройствах (СКУ) предназначенных для симметрирования то ков и компенсации реактивной мощности, в общем случае несимметричной нагрузки че тырехпроводной трехфазной сети. естен способ управления симм м устройством, заключающийся ческом регул и ров имостей трехзлементного симм путем воздействия на него тре щих сигналов, пропорционал 1714746 А 1 ков и компенсации реактивной мощности, в общем случае несимметричной нагрузки четырехпроводной трехфазной сети. Цель изобретения - обеспечение минимальной суммарной установленной реактивной мощности симметризатора, На выходах датчика 1 приращений проводимостей образуются шесть напряжений, уровни которых определяют проводимости элементов симметризатора 19, необходимые для симметрирования токов нагрузки, Компаратор 11 производит сравнение уровней входных сигналов и формирует на выходе сигнал в интервале между третьим и четвертым уровнями входных сигналов, С помощью сумматоров 2-10 и усилителей 13 - 18 производится окончательное формирование сиг. налов управления симметризатора для симметрирования и компенсации реактивной мощности. 1 ил. активным проводимзок всех трех фаз,Известен также. метризатором трехной сети, состоящиэлементов, три иззвезду, а три другихчающийся в формиртивных сигналовприращениям просимметризаторазначения А,В,С),(индекс 1 принимаетдиненных в треугол способуправлени фазной четырехпр м из шести реакт которых соедин- в треугольник, 3 овании шести ийф, пропорционал водимостей элем Ь.Ь 1(индЕкСприн соединенных в звезду, и значение АВ,ВС,СА ьник, а также трехлов, пропорциональных проводимостямщ= 3 Л Ьк + Ьо, где Ьо - заданная проводимость симметричной части симметризатора, при этом информативные сигналыформируют по активным и реактивным 5мощностям фаз,Однако этот способ не обеспечиваетминимальной суммарной установленнойреактивной мощности симметризатора, чтоприводит к неоптимальным эксплуатационным режимам работы СКУ, а все это связанос дополнительными экономическими поте-,рями.К прототипам могут быть отнесены любые другие способы управления симметризатором трехфазной четырехпроводнойсети, в которых общим признаком являетсяоперация формирования шести управляющих сигналов, пропорциональных приращениям проводимостей симметриээторэ, 20независимо от того, по каким первичныминформативным параметрам оно осуществляется (токам, симметричным составляющим токов или мощностям трехфэзнойсети). 25Цель изобретения - обеспечение минимальной суммарной установленной реактивной мощности симметризатора,Сущность предлагаемого способа заключается в следующем, 30Запишем выражение для суммарной помодулю реактивной мощности симметриэатора.С - О (3:Ь Ь + Ьо+ЗЛ Ь+ Зьо ), (1)где О - действующее значение фазного напряжения;иЬо, Ьо - проводимости симметричнойчасти симметризатора, соединенные в звезду и треугольник соответственно;ЬЬ 1, ЬЬ - приращения указанных проводимостей, при этом индекспринимаетзначения А, ВС, а индекс к - значения АВ,ВС, СА,Проводимости симметризатораЬ 1 ЬЬ+Ьо Ь= ЛЬ+ Ьо. (2) 45Задача оптимизации сводится к опреде/ 6лению величин Ьо и Ьо, обеспечивающихминимум величине 0 при дополнительныхусловияхжль-ЛЬ =0;т, кЬо =Ь, +ЗЬо = (ц 0 - Щ У) (3)3 Огде Р - активная мощность трехфазной се-.ти;О - действующее значение фазного на-пряжения;сов р, соз О - действительный и заданный коэффициенты мощности трехфазной сети.(б) Ец =ЗЬок Задачу оптимизации решим для двухвозможных случаев:1. Параметры нагрузки, а следовательно, величины. ф, д известны,2. Параметры нагрузки неизвестны, нозаданы интервалы их изменения, т.е. известна только область, в которой находятся параметрыВидак: 4 а 1; 1 д - Ь, аи,причем величины а 1 и а 2 определяются, каквидно из соотношений (2) и (5), несимметрией в проводимостях нагрузки; а 1 == аахЛЬ; э 2 = ЗаахЛЬ . При симметричной нагрузке а 1 = а 2 = О.Решение задачи оптимизации для первого слчая сводится к определению значения Ьо, при котором функция у имеетминимум, т.е. к нахождению упь. Анализ(выражения(4) и производной бу/бЬо показывает, что упав достигается, когда значениеЬо находится между третьей и четвертой впорядке возрастания величинами ф,1. Вэтом интервале можно взять любое значение Ьо, в том числе и на границах интервалаб причем если выбрать Ьо совпадающим. 1с одной из граничных точек Ьо =ф илиЬо = дк ), то обратится в нуль один иэ элементов симметризатора (звезды или треугольника соответственно) и симметризаторможет быть выполнен пятиэлементным,Решение задачи оптимизации для второго случая сводится к минимизации установленной реактивной мощностисимметризатора для наиболее неблагоприятного сочетания нагрузок. Для ее решениянеобходимо вначале определить максимумфункцйи у (гпах у) при фиксированном зна/чении Ьо и меняющихся величинах ф, д вуказанных выше пределах. Затем полученную функцию аах у минизировать по параметру Ьо, т.е, определитьУолт= аи аах У= ап(Е 1+2.2), (7)мум величине 21+ 22) при заданных значениях величин а 1, а 2 и Ьо; определяемых параметрами нагрузки. Так как функции 21; 72 и, следовательно, их суммарная функция Е. - .)производная бЕИЬ 0 - кусочно-постоянная функция. Поэтому оптимальное значение параметра Ь 0 определяется либо точкой; в которой производная бЕЙЬьо меняет знак с отрицательного на положительный; либо 10 областью, в которой производная равна нулю. Окончательные выражения, позволяющие определить оптимальные значения величин Ь 00 П,и уопт для различных интервалов измерения параметра Ь, приведены 15 в таблице.В случае меняющейся нагрузки требуется шестиэлементная схема симметризатора, причем оптимальный симметризатор с однородными проводимостями, индуктив ными или емкостными, можно получить только при условииЬ 0а 1+ а 2, а именно при Ь 0О получают число индуктивный симметризатор, а при ЬО - чисто емкостный симметризатор. 25 Таким образом, основным отличиемизобретения от протипа является то, что в) Пнем проводимости Ьо и Ь 0 выбираются оптимальным образом (в прототипе ими зада ются произвольно, но так, чтобы1 Увыполнялось условие Ь 0 + ЗЬ 0 = Ьо, что не обеспечивает минимазации суммарной установленной реактивной мощности симметризатора). Для этого в изобретении шесть 35 управляющих сигналов ф и ь формируемых аналогично прототипу, ранжируют по возрастанию уровней этих сигналов и по ним находят оптимальное значение проводимости Ь симметричной части симметри затора, соединенной в звезду, а по этому значению проводимости Ь и суммарной проводимости Ь, определяемой заданным коэффициентом мощности трехфазной сети по формуле (3), находят значение проводимости Ь 0 симметричной части симметризатора, соединенной в треугольник; изП 1выражения Ьо = Ьо - Ьо /3. Затем по сигналам проводимостей Ь и Ь и сигналам приращений проводимостей ЬЬь ЬЬкфор мируют шесть управляющих сигналов элементами симметризатора в соответствии с равенствами (2).На чертеже изображена структурная схема устройства, реализующего предлага емый способ.Устройство содержит датчик 1 приращений проводимостей, блоки 2 - 10 суммирования, компаратор 11, блок 12 разности,линейные усилители 13 - 18 и симметриэатор19,Датчик 1 приращений проводимостей подключен к трехфазной сети, три его выхода, первый, второй и третий, соединены с первыми входами блоков 2 - 4 суммирования, вторые входы которых объединены между собой и с входом суммирования блока 12 разности в одну точку, на которую подается постоянное напряжение 00, пропорциональное проводимости Ьо, определяемой по формуле (4) по заданному коэффициенту мощности сети. Выходы блоков 2 - 4 суммирования подключены к трем точкам, каждая из которых обьединяет соответственно первый, второй и третий входы компаратора 11 и первые входы блоков 5-7 суммирования, вторые входы которых обьединены между собой и подключены к выходу блока 12 разности. Три других выхода датчика 1, четвертый, пятый и шестой, подключены к трем точкам, каждая из которых обьединяет соответственно четвертый, пятый и шестой входы компаратора 1,1 и первые входы блоков 8-10 суммирования, вторые входы которых обьединены между собой и с входом вычитания блока 12 разности в одну точку, подключенную к выходу компаратора 11, Выходы блоков 5-10 суммирования соединены через линейные усилители 13 - 18 с входами симметризатора 19.Устройство работает следующим образом,На выходах датчика 1 приращений проводимостей образуется шесть постоянных напряжений, уровни которых пропорциональны приращениям проводимостей Ь Ьк и Л Ьь Напряжения, пропорциональные приращениям проводимостей Ь Ь, с первого, второго и третьего выходов датчика 1 поступают на первые входы блоков 2-4 суммирования соответственно. На вторые входы этих блоков суммирования и вход суммирования блока 12 разности подается постоянное, строго заданное напряжение 00, пропорциональное проводимости Ь 0, за-. ранее рассчитанной по требуемому коэффициенту мощности соз р. На выходах блоков 2 - 4 суммирования образуются постоянные напряжения, пропорциональные проводимостям. д = 3 ЬЬк+ Ьо, которые поступают/на компаратор 11 по первому, второму и ., третьему его входам и на первые входы блоков 5 - 7 суммирования.Напряжения, пропорциональные проводимостям Ь Ьь с четвертого, пятого и шестого выходов датчика 1 приращений проводимостей подаются соответственно на четвертый, пятый и шестой входы компа1714746 Значению ЬэЗначение уот опт Зьачение Ь ОЬ аз ас Ьа.Ь о +(а, + а)Ь + 2(а + а) 0ЬО,т Ьо 0 Ьэ с.а(1Ьэ - а ЬОвт 1 а1а,с Ь аь - ад аЬ са + а. Ь + 2(а + а) ЗЬ Ь,а + а ратора 11 и на первые входы блоков 8. 10 суммирования.Компарзтор 11 по сигналу "Пуск", задаваемому либо от внешнего, либо от внутреннего тактового генератора, производит 5 сравнение уровней входных сигналов, пропорциональных проводимостям ф, ц и, формирует на своем выходе постоянное напряжение, пропорциональное проводимости Ьо, Это напряжение подается на вход 10 вычитания блока 12 разности и на объединенные вторые входы блоков 8-10 суммирования, На выходе блока 12 разности образуется напряжение, пропорциональФ )ное проводимости Ьо (Ьо - . Ьо)/3, которое 15 поступзет на вторые входы блоков 5-7 суммирования. На выходах блоков 5;7 суммиро- вания образуотся напряжения, пройорциональные проводимостям Ь= ЬЬ+Ьо, а на выходах блоков 8-10 суммирования - напряже ния; пропорциональные проводимостям Ьь Ь Ь + Ьо. Напряжения с выходов блоков 5-10 суммирования подаются через линейные усилители 13-18 на симметризэтор 19, в котором производится изменение пара метров реактивных элементов, обеспечивающее симметрирование токов и поддержание требуемого коэффициента мощности, в том числе воз р,т,е. полную компенсацию реактивной мощности. 30 Формула изобретенияСпособ управления симметризатором трехфазной четырехпроводной сети, состоящим из шести реактивных элементов, три 35 из которых соединены в.звезду, а три другихв треугольник, заключающийся в формировании шести информативным сигналов, пропорциональных приращениям прОводимостей элементов симметризатора Ь Ь (индекспринимает значения А, В, С, соединенных в звезду, и Ь Ьк (индекс 1 принимает значения АВ, ВС, СА), соединенных в треугольник, а также трех сигналов, пропорциональных проводимостямд= 3 ЬЬк+ Ьо,где Ь - заданная проводимость симметричной части симметризатора, определяемая требуемым коэффициентом мощности сети, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что. с целью обеспечения минимальной суммарной установленной реактивной мощности симметризаторз, указанные шесть сигналов д = - ЬЬ 1, д сравнивают между собой по уровню и располагают их в порядке возрастания уровней, выделяют интервал между третьим и четвертым уровнями сигналов и в качестве значения проводимости Ьо симметричной части симметризатора, соединенной в звезду, выбирают любое из значений, расположенных в укаэанном интервале, включая оба граничных значения, по сигналам, пропорциональным проводимостям Ьо и Юоформируя сигнал, пропорциональный . проводимости . Ьо симметричной части симметризаторз, соединенной в треугольник, в соответствии с равенством Ьо (Ьо - Ьо)/3, а затем формируют шесть управляющих сигналов элементами симметризаторэ, пропорциональных проводимостямЬ = АЬ+Ьо.лЬ ЬЬ + Ьо,1714746 Составитель ВЧинков эктор Т.Иванова Техред М.Моргентал Корректор Н,КоролПроизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 1 Заказ 701 ВНИИПИ Госу Тираж Подписноественного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5