Стабилизированная трехфазная система питания

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,"К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(72) В.В.Брайко и О.М,Мирфайзиев (71) Институт электродинамики АН Украинской ССР(53) 621,3 16,722 . 1(088 .8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР В 849165, кл. С 05 Р /44, 1978. (54)(57) 1. СТАБИЛИЗИРОВАННАЯ ТРЕХФАЗНАЯ СИСТЕМА ПИТАНИЯ по авт. св.1 э 849165, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения возможности формирования симметричной трехфазной системы токов, в нее введены три идентичных канала стабилизации тока, причем питающий вход каждого из указанных каналов соединен с выходом регулируемого делителя выходного напряжения соответствующего канала стабилизации напряжения, установочный вход - с выходом общего опорного элемента постоянного напряжения, а выход - с клеммами для подключения токовой нагрузки.2. Система по п.1, о т л и ч а ю - щ а я с я тем, что каждый канал дш С 05 Р 1/44; Н 02 3 3/26 стабилизации тока выполнен в виде силового тракта, включающего последовательно соединенные первый регулируемый делитель напряжения, вход которого подключен к выходу регулируемого делителя напряжения соответ- ствующего канала стабилизации напряжения, канальный усилитель с переменным коэффициентом передачи, транс.форматор, вторичная обмотка которого через шунт соединена с клеммами для подключения токовой нагрузки и тракта обратной связи, включающего согласующий усилитель, дифференциаль" ные входы которого подключены к вывоР дам шунта, второй регулируемый дели тель напряжения, вход которого соединен с выходом согласующего усилителя, узел прерывания, установочный вход которого подключен к выходу общего опорного элемента постоянного Фнапряжения, а управляющий вход - к выходу согласующего усилителя, избирательный узел сравнения, сигнальные входы которого соединены с выходами второго регулируемого делителя нарряжения и узла прерывания, управляющий вход - с выходом согласующего усилителя, а выход - с управляющим входом канального усилителя.1104 45 50 Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования при реализации образцовых трехфаэных источников напряжения и тока с высокой степенью симметрии,По основному авт. св. У 849165 известна стабилизированная трехфазная система питания, содержащая преобразователь однофазного напряжения в трехфазное, три канала стабилизации 10 напряжения со стабилизаторами переменного напряжения, один из- которыхподключен к выходу упомянутого преобразователя непосредственно, а двадругих - через индивидуальные фазовращатели, и трансформаторами, первичные обмотки которых соединены свыходами соответствующих стабилизаторов переменного напряжения, а вторичные - с входами узла индикациисимметрии, состоящего из последовательно соединенных сумматора, избирательного усилителя и индикатора,и с клеммами для подключения потенциальных нагрузок, общий опорныйэлемент постоянного напряжения,в контуре обратной связи каждогоканала стабилизации напряжения - регулируемый делитель выходного напря"жения, вход которого подключен к вторичной обмотке трансформатора, узелпрерывания, включающий в свой составпрерыватель установочный вход кото"рого подключен к выходу общАго опорного элемента постоянного напряжения,ограничитель, вход которого соединен З 5со вторичной обмоткой трансформатора, а выход - с управляющим входомпрерывателя, и вспомогательный регулируемый делитель напряжения, входкоторого подключен к выходу прерыва 40теля, избирательный узел сравнения,включающий в свой состав последовательно соединенные вычитающий элемент,входы которого подключены к выходамрегулируемого делителя выходного напряжения и вспомогательного регулируемого делителя напряжения узла прерывания, избирательный усилитель,синхронный детектор, управляющийвход которого соединен с вторичной обмоткой трансформатора, и сглаживающий фильтр, выход которого подключен к управляющему входу стабилизатора переменного напряжения 1 .Недостаток известной системы связан с ограниченными функциональными возможностями, Как известно, мощностьна электрических станциях и подстан 485 1 циях измеряется путем подключения измерительной мощности к выходамизмерительных трансформаторов напря"жения с номинальным значением выходных напряжений - 100 В и к выходамизмерительных трансформаторов токас номинальным значением тока черезшунт 0,2-0,5 Ом, равным 1 или 5 АВ соответствии с этим измерительноеустройство должно иметь три дополнительных трансформатора тока, обеспечивающих ток через нагрузку с сопротивлением 0,2-0,5 Ом, равный 1или 5 А, Однако подключение дополнительных трансформаторов тока к стабильной трехфазной системе напряжений не позволяет получить достоверные результаты измерения из-за нестабильности параметров трансформаторов и неидентичности их коэффициентов передачи. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения возможности формирования симметричной трехфазной системы токов.Поставленная цель достигается тем, что в стабилизированную трехфазную систему питания, содержащую преобразователь однофазного напряжения в трехфазное, три канала стабилизации напряжения со стабилизаторами переменного напряжения, один из которых подключен к выходу упомянутого преобразователя непосредственно, а два других - через индивидуальные фазовращатели, и трансформаторами, первичные обмотки которых соединены с выходами соответствующих стабилизаторов переменного напряжения, а вторичные - с клеммами для подключения потенциальных нагрузок, узел индикации симметрии, входы которого подключены к выходным цепям каналов стабилизации напряжения, общий опорный элемент постоянного напряжения, в контуре обратной связи каждого канала стабилизации напряжения - регулируемый делитель выходного напряжения, вход которого подключен к вторичной обмотке трансформатора, узел прерывания, установочный вход которого соединен с выходом общего опорного элемента постоянного напряжения, а управляющий вход - с вторичной обмоткой трансформатора, избирательный узел сравнения, входы которого подключены к выходам регули40 Э 1 104руемого делителя выходного напряженияи узла прерывания, а выход - к управляющему входу стабилизатора переменного напряжения, введены три идентичных канала стабилизации тока,причем питающий вход каждого из указанных каналов соединен с выходом регулируемого делителя выходного напряжения соответствующего канала стабилизации напряжения, установочныйвход - с выходом общего опорного элемента постоянного напряжения, а вы ход - с клеммами для подключениятоковой нагрузки.Каждый канал стабилизации тока выполнен в виде силового тракта, включающего последовательно соединенныепервый регулируемый делитель напряжения, вход которого подключенк выходу регулируемого делителя напряжения соответствующего каналастабилизации напряжения, канальныйусилитель с переменным коэффициентом передачи, трансформатор, вторичная обмотка которого через шунтсоединена с клеммами для подключения токовой нагрузки и тракта обратной связи, включающего согласующийусилитель, дифференциальные входыкоторого подключены к выводам шун 30та, второй регулируемый делительнапряжения, вход которого соединенс выходом согласующего усилителя,узел прерывания, установочный входкоторого подключен к выходу общегоопорного элемента постоянного напряжения, а управляющий вход - к выходу согласующего усилителя, избирательный усилитель сравнения, сигнальные входы которого соединеныс выходами второго регулируемогоделителя напряжения и узла прерывания, управляющий вход - с выходомсогласующего усилителя, а выход -с управляющим входом канального усилителя.45На чертеже представлена функциональная схема предложенной стабилизированной трехфазной системы питания,Система содержит преобразователь 1 однофазного напряженияв трехфазное, фазовращатели 2 и 3, .каналы 4-6 стабилизации напряжениясо стабилизаторами 7 переменногонапряжения, один из которых подключен к выходу преобразователя 1 непосредственно, а два других - черезфазовращатели 2 и 3 с трансформато 4854рами 8, первичные обмотки которых соединены с выходами соответствующих стабилизаторов 7 переменного напряжения, а вторичные - с клеммами для подключения потенциальных нагрузок, узел 9 индикации симметрии, общий опорный элемент 10 постоянного напряжения. В контуре обратной связи каждого из каналов 4-6 стабилизации напряжения имеется регулируемый делитель 11 выходного напряжения, вход которого подключен к вторичной обмотке трансформатора 8, узел 12 прерывания, установочный вход которого соединен с выходом общего опорного ,элемента 10 постоянного напряжения, а управляющий вход - с вторичной ,обмоткой трансформатора 8, избирательный узел 13 сравнения, входы которого подключены к выходам регулируемого делителя 11 выходного напряжения и узла 12 прерывания, а выход - к управляющему входу стабилизатора 7 переменного напряжения. Входы узла 9 индикации симметрии подключены к выходным цепям каналов 4-6 стабилизации напряжения, в частности к выходам регулируемых делителей 11 выходных напряжений. Система содержит также каналы 14-16 стабилизации тока, питающий вход каждого из которых соединен с выходом регулируемого делителя 11 выходного напряжения соответствующего канала стибилизации напряжения, установочный вход - с выходом общего опорного элемента 10 постоянного напряжения, а выход - с клеммами для подключения токовой нагрузки. Каждый из каналов 14-16 стабилизации тока выполнен в виде силового тракта и тракта обратной связи.Силовой тракт включает последовательно соединенные регулируемый делитель 17 напряжения, вход которого подключен к выходу регулируемого делителя 11 выходного напряжения соответствующего канала стибилизации на" пряжения, канальный усилитель 18 с переменным коэффициентом передачи, трансформатор 19, вторичная обмотка которого через шунт 20 соединена с клеммами для подключения токовой нагрузки. Тракт обратной связи включает согласующий усилитель 21, дифференциальные входы которого подключены к выводам шунта 20, регулируемый делитель 22 напряжения, вход которого соединен с выходом согласующего усилителя 2 1, узел 23 прерывания,Ф4851104 установочный вход которого подключен к выходу общего опорного элемента 10постоянного напряжения, а управляющий вход - к выходу согласующего усилителя 21, избирательный узел 24 сравнения, сигнальные входы которого соединены с выходами регулируемого делителя 22 напряжения и узла 23 прерывания, управляющий вход - с выходом согласующего усилителя 21, а 1 О выход - с управляющим входом канального усилителя 18.Система работает следующим образомВыходные сигналы преобразователя 1 15 однофазного напряжения в трехфазное в одной фазе (А) непосредственно, а в двух других фазах (В,С) через фазовращатели 2 и 3 поступают на стабилизаторы 7 переменного напряжения (амплитуды первой гармоники) и далее - на трансформаторы 8. Напряжение на вторичной обмотке каждого из трансформаторов 8 поддерживается на требуемом уровне путем непре-р 5 рывного сравнения и уравнивания по первой гармонике напряжения с выхода регулируемого делителя 11 выходного напряжения и сигналов с выхода узла 12 прерывания, преобразующего постоянное напряжение с выхода общего опорного элемента 10 в неизменное по амплитуде прямоугольное напряжение. Регулирующее воздействие на стабилизатор 7 переменного напряжения осуществляется сигналами с выхо 35 да избирательного узла 13 сравнения. Какие бы изменения выходных напряжений П, Б и Ус трехфазной системы питания не происходили (например, при задании параметра качества), амплитуды первых гармоник напряжений на выходах регулируемых делителей 11 устанавливаются в процессе регулирования на неизменном уровне, равном45 амлитуде первой гармоники прямоугольного напряжения, Поскольку уровни амлитуд первых гармоник прямоугольного напряжения на выходах узлов 12 прерывания всех каналов 4-6 стабилизации напряжения равны. между собои50 (узлы 12 питаются от одного общего опорного элемента 10), уровни амплитуд первых гармоник на выходах регулируемых делителей 11 выходных напряжений также будут одинаковы. Следовательно, показания узла 9 индикации симметрии, на входы которого поступают эти напряжения, будут зависеть только от начальной фазы напряжений с выходов регулируемых делителей 11. Путем поочередной регулировки фаз управляемых фазовращателей 2и 3 легко получить нулевое показание узла 9 индикации симметрии, которое свидетельствует о фаэовой симметрии трехфазной системы напряжений. Симметричная трехфазная система стабильных и равных по амплитуде первой гармоники напряжений с выходов регулируемых делителей 11 выходных напряжений каналов 4-6 стабилизации напряжения поступает на входы соответствующих каналов 14-16 стабилизации тока. Входное напряжение каждого иэ каналов 14-16 стабилизации тока через регулируемый делитель 17 напряжения поступает на сигнальный вход канального усилителя 18 с переменным коэффициентом передачи и далее на трансформатор 19, нагруз,кой которого является последовательно соединенные токовая нагрузка и шунт 20. Падение напряжения на шунте 20, пропорциональное току в контуре вторичной обмотки трансфор- матора 19, через нагрузку поступает на дифференциальные входы согласующего усилителя 2 1. Последний усиливает это напряжение до такого уровня, что выходное напряжение регулируемого делителя 22 напряжения, включенного последовательно с согласующим усилителем 21, становится равным по амплитуде напряжению на выходе регулируемого делителя 22 выходного напряжения в соответствующем из каналов стабилизации напряжения 4-6.В дальнейшем переменное напряжение с выхода регулируемого делителя 22 напряжения поступает на избирательный узел 24 сравнения, который не-, прерывно сравнивает это напряжение с неизменным по амплитуде опорным прямоугольным напряжением с выхода узла 23 прерывания. Выходной сигнал, пропорциональный разности первых гармоник сравниваемых напряжений с выхода избирательного узла 24 сравнения, направляется на управляющий вход усилителя 18, в результате чего его коэффициент передачи изменяется таким образом, что первая гармоника падения напряжения на шунте 20 и, следовательно, первая гармоника тока через нагрузку поддерживается с высокой точностью на требуемом уровне .7 1104Согласование уровней напряжения на входах всех избирательных узлов 13 и 24 сравнения каналов 4-6 и 14-16 позволяет осуществить питание всех узлов 12 и 23 прерывания от одного общего опорного элемента 10 постоянного напряжения, что, в свою очередь, дает возможность исключить погрешность, вызванную неидентичностью амплитуд опорного 1 О прямоугольного напряжения на выходах узлов 12 и 23 прерывания. Последовательное включение токовой нагрузки и шунта 20 позволяет изменять сопротивление нагрузки в пределах 1 0,5-0,2 Ом, иммитируя различные типы промышленных трансформаторов тока беэ дополнительных регулировок и изменений схемы устройства, а подключение шунта 20 к дифференциальным 2 б входам согласующего усилителя 21 исключить гальваническую связь между выходами каналов 4-6 стабилизации напряжения и выходами каналов 14-16 стабилизации тока, что полностью со ответствует схеме подключения измерительных трансформаторов тока и напряжения на электрических станциях и подстанциях.Для обеспечения неизменности но 30 минального коэффициента передачи усилителей 18 в режимах стабилизации 485 8номинального уровня первой гармоники переменного тока 1 и 5 А, т,е. при регулировке регулируемых деталей 22 напряжения, служат регулируемые делители 17 напряжения, которые конструктивно спарены между собой, а также с регулируемыми делителями 22 всех каналов 14-16 стабилизации тока. Подобное спаривание предусмотрено с целью исключения погрешности, возникающей при отработке коэффициента передачи делителей 22. Усили" тель 18 отрабатывает только температурные и временные уходы своего коэффициента передачи от номинального значения.Использование трех идентичных каналов стабилизации тока 14-16 выгодно отличает предложенное устройство от известного, так как позволяет ,с высокой, точностью (0,5 Е) воспроизводить трехфазную систему номиналь" ных токов, стабилизированную ло пер" вой гармонике .через нагрузку с сопротивлением 0,2-0,5 Ом, что, в свою очередь, дает возможность воспроизводить нормированные значения мощности трехфаэной системы в соответствии с требованиями, принятыми в электроэнергетике .