Стабилизированная трехфазная система питания

; (21) (22) (46) (71) (72) .фай (56) ЬЬ 1 4704296 4.06.89 3.11,92 Институт В;В,Бра иев Авторск 317412,Бюл. Ь 43электроди намийко, А,В.Кошеле АН УССРи О.М,Мире свидетельство С л. 6 05 Р 1/44, 19 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(54) СТАБИЛИЗИРОВАННАЯ ТРЕХФАЗНАЯ СИСТЕМА ПИТАНИЯ(57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение точности воспроизведения параметров качества электроэнергии. В предложенном устройстве выходные напряжения каждой из фаэ поочередно сравнивают с опорным напряжением и в соответствии с полученным сигналом рассогласования корректируют напряжения кажИзобретение относится к электротехние и может быть использовано для создания образцовых источников параметров качества промышленной сети. Известна стабилизированная трехфазная система питания, содержащая преобразователь однофаэного напряжения в трехфазное с нулевым проводом. в цепь каждой фазы которой включен стабилизатор первой гармоники с избирательным узлом сравнения, опорным элементом, основным регулируемым делителем, выходом, подключенным к выходному выходу соответствующей фазы, и выходным трансформатором, при этом к выходам фаз преобразователя подключены входы соотдой из фаэ. Для формирования опорного сигнала сигналы с выхода трехфазного генератора 1 через кодоуправляемые фазовращатели подаются на второй коммутатор, который при помощи сигналов с нулевого, первого и второго выходов счетчика дешифратора подключает к входу опорного элемента сигнал требуемой фазы. Фазовый сдвиг, возникающий между выходным и опорным напряжением, преобразуется в компенсирующий сигнал последовательно соединенными фазосдвигающим звеном, перемножителем, интегратором и блоком компараторов. Использование для формирования опорного сигнала упомянутых элементов позволяет исключить погрешность воспроизведения симметричной трехфазной системы, эа счет чего достигается поставленная цель, 1 ил. ветствующего фазовращателя и узел индикации симметрии,Недостатком этого устройства является невысокая точность воспроизведения нормирования параметров качества электроэнергии, а также ручная установка фазовой симметрии.Другим аналогом является устройство, содержащее преобразователь однофазного напряжения в трехфазное с нулевым проводЬм, в цепь каждой фазы которого включены последовательно соединенные регулируемые фазовращатели, дополнительные регулируемые делители напряжения, стабилизаторы первой гармоники переменного напряжения с трансформаторным выходом и основные регулируемые делителинапряжений, входы и выходы которых через переключатель подключаются к узлу индикации симметрии, а также избирательный узел сравнения, один вход которого соединен с выходом опорного элемента, содержащий усилитель-ограничители, выход которого подключен к управляющему входу прерывателя, и источник опорного напряжения, выход которого соединен с входом прерывателя, выход прерывателя является выходом опорного элемента.Недостатком этого устройства является ручная установка фазовой симметрии, а также наличие в устройстве трех независимых опорных элементов, определяющих уровень амплитуд выходных напряжений и трех избирательных узлов сравнения, определяющих коэффициент стабилизации. переменного напряжения, что приводит к большим сложностям при установке высокой степени идентичности амплитуд опор. ных напряжений.Наиболее близким аналогом данного .устройства является стабилизированная трехфаэная система питания, содержащая преобразователь однофазного напряжения в трехфаэнае с нулевым проводом, в цепь каждой фазы которого включены последовательно соединенные регулируемые фазовращатели, дополнительные регулируемые делители напряжения, стабилизаторы первой гармоники переменного напряжения с трансформаторным выходом и основные регулируемые делители напряжения, Устройство автоматически устанавлявзет .;, Фазовую симметрию. Наличие в устройстве одного опорного элемента и одного избирательного узла сравнения позволило значительно уменьшить погрешность установки фазовой симметрии системы,Однако выходное напряжение стабилизированной трехфазной системы питания не является строго синусоидальным, что в конечном счете оказывает влияние на точность поддержания его на номинальном уровне. Наличие высших гармоник в выходном напряжении обусловлено нелинейно- стью мощных активных элементов схемы и выходных трансформаторов, широким диапазоном номинальных выходных напряжений -57, 100, 220, 380 В и пульсациями питающего напряжения.Влияние несинусоидальности выходного напряжения на точность его поддержания на номинальном уровне проявляется следующим образом.В опорном элементе прототипа усилителем-ограничителем формирователем напряжение прямоугольной формы из фазного выходного напряжения, Затем посредством прерывателя и источника опорного напряжения на выходе прерывателя формируется опорное прямоугольное напряжение, противофазное выходному, при чем фронты опорного прямоугольного напряжения соответствуют нуль-переходам выходного напряжения. Но из-за наличия в выходном напряжении высших гармоник нуль-переход его первой гармоники получа ется смещенным по отношению к нуль-переходу первой гармоники опорного прямоугольного напряжения, вследствие чего появляется ложный сигнал рассогласования сравниваемых напряжений, приводя щий к изменению номинального значения выходного напряжения, Относительная погрешность стабилизации амплитуды первой гармоники выходного напряжения в каждой фазе от указанной причины выражается 20 Формулой 2 П /2 соз р(1) где ф - начальный сдвиг фазы первой гармоники относительно нуль-перехода иска женной синусоиды.Из выражения (1) следует что при угле сдвига фаэ у) между нуль-переходом основной и искаженной синусоиды в 1 (соответствует коэффициенту несинусоидальности, 30 равному 5) погрешность стабилизации номинального уровня выходного напряжения составляет 0,1, что на порядок снижает возможности по точности данного устройства. Для удовлетворения требований ГОСТ 13109-87 точность воспроизведения параметров качества электроэнергии должна быть в пределах 0,03-0,05, что обуславливает стабилизации выходного напряжения каждой фазы с погрешностью, не превыша ющей 0.01.Целью изобретения является повышение точности воспроизведения параметров качества электроэнергии,Поставленная цель достигается тем, что 45 в стабилизированную трехфазную систему питания дополнительно введены первый, второй и третий управляемые Фазовращатели, соответствующие входы которых подключены к выходам трехфазного 50 генератора, а выходы через введенный коммутатор К 2 соединены. с входом опорного элемента, схема управления через введенные интегратор, перемножитель и фазосдвигающее звено соединена с выходом 55 избирательного усилителя, два выхода схемы управления подключены к соответствующим входам первого, второго и третьего управляемых фазовращателей, третий выход соединен с входом 7 блока стабилиэато 177712810 20 30 35 40 50 ров. управляющие входы трех управляемых фазовращателей, коммутатора К 2 и интегратора подключены к соответствующим выходам блока стабилизаторов, а второй вход перемножителя подключен к выходу 2 опорного элемента.Новым в предлагаемом устройстве является то, что в него введены три управляемых фазовращателя, коммутатор 2, фазосдвигающее звено, перемножитель, интегратор, схема управления и связи между ними.Данные устройства широко известны в измерительной технике, однако совместное использование этих устройств в совокупности с новыми связями не встречается в известной технической литературе и позволяет достигнуть поставленную цель - повышение точности воспроизведения параметров качества электроэнергии.На чертеже представлена блок-схема стабилизированной трехфазной системы питания.Устройство содержит трехфазный генератор основной гармоники 1, выходы которого подключены к соответствующим входам блока стабилизаторов 2, а выходы 01 дн, 01 вн, 01 сн блока стабилизаторов 3 через выходные трансформаторы и делители напряжения 3-5 подключены к входам коммутатора 6, выход которого через избирательный усилитель 7.1 и фазочувствительный выпрямитель 7,2, входящие в состав избирательного узла сравнения 7, соединен с входом 8 блока стабилизаторов 2, а управляющий вход фэзочувствительного выпрямителя 72 подключен к выходу 1 опорного элемента 8, Управляющие выходы блока стабилизаторов 2 подключены к соответствующим входам коммутатора 6 и управляющему входу опорного элемента 8, выход 1 которого соединен с вторым входом избирательного усилителя 7.1, а выход 2 - с входом 4 блока стабилизатора 2, вход 3 коммутатора 6 соединен с входом 5 блока стабилизаторов 2.Первый, второй и третий управляемые фазовращатели 9-11, соответствующие входы которых подключены к выходам трехфазного генератора 1, а выходы через введенный коммутатор 12 соединены с входом опорного элемента 8, схема управления 13 через введенные интегратор 14, пере- множитель 15 и фазосдвигающее звено 16 соединена с выходом избирательного усилителя 7.1, два выхода схемы управления 13 подключены к соответствующим входам первого, второго и третьего управляемых фазовращателей 9-11, третий выход соединен с входом 7 блока стабилизаторов 2, управляющие входы трех управляемых фазовращателей 9-11, коммутатора 12 и интегратора 14 подключены к соответствующим выходам блока стабилизаторов 2, а второй вход перемножителя 15 подключен к выходу 2 опорного элемента 8.Стабилизированная трехфазная система питания работает следующим образом.Трехфазный генератор 1 формирует симметричную трехфазную систему напряжений. Эти напряжения поступают на блок стабилизаторов 2, где усиливаются и стабилизируются. Совместная работа коммутатора 6, опорного элемента 8, избирательного узла сравнения 7, выходных трансформаторов Тр 1, Тр 2, Тр 3, делителей напряжения 3, 4 и 6, блока стабилизаторов 2. содержащего регулируемые фазовращатели и стабилизаторы переменного напряжения в каждой фазе, пороговые элементы, регистр, схему управления, блок синхронизации, счетчик- дешифратор, подробно описана в прототипе.Поскольку выходные напряжения стабилизированной трехфазной системы питания из-за значительной несинусоидэльности не могут быть использованы для формирования опорного прямоугольного напряжения, то для этой цели используется также не содержащие высших гармоник напряжения с выхода трехфазного генератора 1, которые подаются нэ управляемые фазовращэтели 9-11. Далее через коммутатор 12 требуемый выход управляемый фаэовращателей 9-11 подключается к входу опорного элемента В с помощью счетчика дешифраторэ, входящего в состав блока стабилизаторов 2.Фазовый сдвиг, который возникает между выходным напряжением и опорным прямоугольным напряжением, отрабатывается следующим образом.При включении устройства счетчик-дешифратор, входящий в состав блока стабилизаторов 2, устанавливает его нэ отработку номинального напряжения первой фазы,При этом выход делителя напряжения 3 посредством коммутатора 6 подключается к избирательному усилителю 7,1, активизируется управляемый фаэовращатель 9, а коммутатор 12 подключает его выход к опорному элементу 8.После отработки амплитуды первой фазы при наличии фазового сдвига между опорным прямоугольным напряжением и выходным напряжением на выходе избирательного усилителя 7,1 устанавливается сигнал ЬОО, пропорциональный фазовому сдвигу. Далее этот сигнал сдвигается нэ 9 Й фазосдвигающим звеном 16 и подается на перемножитель 15, где перемножэется ссигналом, приходящим с усилителя-ограничителя, входящего в состав опорного элемента 8Ох-ЬОу О:асораНа выходе интегратора 14 действует напряжение:1ОинтЛОусозвдс,огде Т - период синусоиды.Схема управления 13, которая можетбыть реализована на базе компараторов(см. Фиг.1), анализирует выходное напряжение интегратора 14 и в зависимости отполярности напряжения, вырабатываетуправляющие воздействия на управляемыйфззоврзщатель 9.Регулирование происходит до тех пор,пока на.выходе избирательного усилителя7,1, а значит на выходе перемножителя 15 иинтегратора 14, напряжение не приблизится к нулю. При этом схема управления 13формирует сигнал, поступающий на схемууправления блока стабилизаторов 2, который разрешает переключение счетчика-де-шифратора, входящего в состав блокастабилизаторов 2, на регулирование второйфазы. При этом к избирательному усилителю 7.1 подкл 1 очзется сигнал, приходящий навход 2 коммутатора 6, активизируется управляемый фазовращзтель 10, а коммутатор12 подключает его выход к опорному элементу 8,В соответствии с этим схема управления 13 работает по следующему алгоритму:1. Сигнал 1 на выходе+ р формируетсяпри Оинт 0;2. Сигнал 1 на выходе - р формируетсяпри Оин.0;3. Сигнал 1 на выходе +1 формируетсяпри Оинт.Использование новых элементов - управляемых Фазовращателей 9-И, коммутатора 12, фаэосдвигающего звена 16,перемножителя 15, интегратора 14 и схемыуправления 13, позволяет исключить влияние несинусоидзльности выходного напряжения на установку его номинальногозначения и достичь требуемую точность воспроизведения параметров качества электроэнергии 0,03-0,05 фб,Предлагаемые новые узлы могут бытьпостроены на базе стандартных микросхеми практически не требуют настройки,Формула изобретенияСтабилизированная трехфэзная система питания, содержащая трехфазный генератор, три цепи, в каждую из которыхвключены последовательно кодоуправляемый фазовращатель, кодоуправляемый стабилизатор первой гармоники, трансформатор и делитель напряжения, входы цепей соединены с соответствующими выходами трехфазного генератора, а выходы подклю чены к входам первого коммутатора, выходкоторого соединен с первым входом избирательного усилителя, входящего в состав избирательного узла сравнения, второй вход избирательного усилителя соединен с 10 первым выходом опорного элемента и параллельно с управляющим входом фазочувствительного выпрямителя избирательного узла сравнения, а выход избирательного усилителя через фазочувствительный вы прямитель соединен параллельно с входоманалогового запоминающего устройства, первым входом сумматора, входами первого и второго пороговых элементов, второй вход сумматора соединен с выходом анало гового запоминающего устройства, а выходподключен к входу третьего порогового элемента, выходы всех поршневых элементов.связаны с соответствующими входами формирователей сигналов управления с па мятью, выходы которого "+ 1" и "-1"соединены соответственно с входами "+1" и "-1" кодоуправляемых стабилизаторов первой гармоники и второго и третьего кодоуправляемых фззовращзтелей параллельно, 30 выход уИ соединен с входом О второго кодоуправляемого фазовращателя, выход ргс входом О третьего кодоуправляемого фазовращателя, э выход Сч - со счетным входом счетчика дешифратора, нулевой выход 35 которого соединен параллельно с входом Опервого кодоуправляемого стабилизатора первой гармоники и первым управляющим . входом первого коммутатора, первый выход - с входом О второго кодоуправляемого стз билизатора первой гармоники и вторым управляющим входом первого коммутатора, второй выход - с входом О третьего кодоуправляемого стабилизатора первой гармоники и третьим управляющим входом первого 45 коммутатора, третий выход - с четвертымуправляющим входом первого коммутатора, управляющим входом Формирователя сигналов управления памятью, управляющим входом опорного элемента и прямым и ин вербным управляющим входом логическойсхемы, первый информационный вход которой подключен к второму выходу опорного элемента, а информационный второй вход через усилитель-ограничитель связан с вы ходом одного из делителей напряжения, звыход подключен к синхронизирующему блоку, первый выход которого соединен с управляющим входом аналогового запоминающего устройства, а второй. третий и четЗаказ 4122 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Гагарина, 101 одственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгор вертый выходы соединены соответственно с первым, вторым и третьим синхронизирующими входами формирователя сигналов управления памятью, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности вос произведения параметров качества электроэнергии, введены четвертый, пятый и шестой кодоуправляемые фазовращатели, соответствующие входы которых соединены с выходами трехфазного генератора, а 10 выходы через введенный второй коммутатор соединены с входом опорного элемента, выход избирательного усилителя через введенную цепь последовательно соединенных фазосдвигающего звена, перемножителя и 15 интегратора подключен к входу блока компараторов, выходы которого "+1" и "-1" подключены соответственно к входам "+1" и"-1" четвертого, пятого и шестого кодоуправляемцх фазовращателей параллельно, а выход Сч подключен к входу О счетчика дешифратора, при этом вход 0 четвертого кодоуправляемого фазовращателя соединен с первым управляющим входом второго коммутатора и нулевым выходом счетчика дешифратора, вход 0 пятого кодоуправляемого фазовращателя соединен с вторым управляющим входом второго коммутатора и первым выходом счетчика дешифратора, вход 0 шестого кодоуправляемого фазовращателя соединен с третьим управляющим входом второго коммутатора и вторым выходом счетчика-дешифратора, а управляющие входы перемножителя и интегратора запараллелены и подключены к второму выходу опорного элемента.