[go: up one dir, main page]

RU2001486C1 - Method of compensation of interchange power and gear to implement it - Google Patents

Method of compensation of interchange power and gear to implement it

Info

Publication number
RU2001486C1
RU2001486C1 SU5027653A RU2001486C1 RU 2001486 C1 RU2001486 C1 RU 2001486C1 SU 5027653 A SU5027653 A SU 5027653A RU 2001486 C1 RU2001486 C1 RU 2001486C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
resonant
power
exchange
exchange power
load
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
н Камо Серопович Демирч
Феликс Петрович Жарков
Игорь Петрович Воротников
Виталий Юрьевич Егоров
Сергей Борисович Авдеев
Original Assignee
Московский энергетический институт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Московский энергетический институт filed Critical Московский энергетический институт
Priority to SU5027653 priority Critical patent/RU2001486C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2001486C1 publication Critical patent/RU2001486C1/en

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/30Reactive power compensation

Landscapes

  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Abstract

Использование: в устройствах обеспечивающих улучшение качества электроэнергии в сет х с мощными нелинейными нагрузками. Сущность изобретени  устройство компенсации обменной мощности содержит силовую часть в состав которой введены коммутируемые резонансные Ю-це- лочки, подключенные параллельно к нелинейной нагрузке и состо щие из реактора с регулировочными ответвлени ми и конденсаторов, подключенных одними выводами через коммутационные ключи к реактору , а другими выводами к питающей сети, и блок управлени  Микропроцессор, вход щий в блок управлени  решает оптимизационную задачу, целевой функцией которой  вл етс  минимум обменной мощности, а переменным параметром - угол включени  тиристоров участвующей в работе резонансной цепочки относительно сигнала питающего напр жени  сети. Таким образом, за счет коммутации резонансных Ю-цепочек с частотами, равными их собственным резонансным частотам, происходит генераци  высших гармоник, которые поступают в питающую сеть и оптимизируют режим энергопередачи пугем сведени  к минимуму величины обменной мощности, участвующей в энергообмене между источником питани  и нелинейной нагрузкой 4 ил.Usage: in devices providing improved quality of electricity in networks with powerful non-linear loads. SUMMARY OF THE INVENTION An exchange power compensation device comprises a power unit which includes switched resonant U-cells connected in parallel to a non-linear load and consisting of a reactor with control branches and capacitors connected by one terminal through the switching keys to the reactor and other terminals to the mains supply, and the control unit The microprocessor included in the control unit solves the optimization problem, the target function of which is the minimum exchange power, and The parameter used is the turn-on angle of the thyristors of the resonant circuit involved in the operation relative to the supply voltage signal. Thus, due to the switching of resonant U-chains with frequencies equal to their own resonant frequencies, higher harmonics are generated that enter the supply network and optimize the energy transfer mode by minimizing the amount of exchange power involved in the energy exchange between the power source and non-linear load 4 ill.

Description

Изобретение относитс  к электротехнике и электроэнергетике, в частности к способам и устройствам, обеспечивающим улучшение качества электроэнергии в сет х с мощными нелинейными нагрузками.The invention relates to electrical engineering and the electric power industry, in particular to methods and devices for improving the quality of electric power in networks with powerful non-linear loads.

Известны устройства, близкие по технической сущности к за вленному, с использованием фильтрокомпенсирующих цепей (ФКЦ). ФКЦсодержит набор цепочек, состо щих из последовательно включенных конденсаторов и реакторов, настроенных на частоты, подлежащие компенсации и подключаемых параллельно к нагрузке 1. При наличии высших гармоник в напр жении таких цепочек обеспечиваетс  фильтраци  токов питающей линии.Devices are known that are close in technical essence to the claimed using filter-compensating circuits (FCC). The FCC contains a set of circuits consisting of series-connected capacitors and reactors tuned to frequencies to be compensated and connected in parallel to load 1. In the presence of higher harmonics in the voltage of such circuits, the supply line currents are filtered.

Недостатком ФКЦ  вл етс  то, что при помощи таких устройств принципиально невозможно фильтровать гармонику, не создающую напр жени  на фильтре. Кроме того, работоспособность устройства определ етс  соотношением собственного сопротивлени  и сопротивлений генератора и передающей линии, что ограничивает функциональные возможности устройств такого типа.A drawback of FCC is that it is fundamentally impossible with such devices to filter out harmonics that do not create voltage across the filter. In addition, the operability of the device is determined by the ratio of its own resistance and the resistances of the generator and the transmission line, which limits the functionality of devices of this type.

Известны способы дл  компенсации обменной мощности 2, при которых производитс  измерение мгновенных значений тока и напр жени  нагрузки, выдел етс  ортогональна  составл юща  тока - мгновенное значение, сравниваетс  напр жение сети и напр жение на силовом элементе (резонансном контуре) и в зависимости от знака сравнени  осуществл етс  коммутаци  контура к нагрузке. При этом ортогональна  составл юща  тока аппроксимируетс  по мгновенным значени м отрицательным током силового устройства.Known methods for compensating the exchange power 2, in which the instantaneous values of the current and load voltage are measured, the orthogonal component of the current is extracted - the instantaneous value, the mains voltage and the voltage on the power element (resonant circuit) are compared and depending on the sign of comparison the circuit is switched to the load. In this case, the orthogonal component of the current is approximated by the instantaneous values of the negative current of the power device.

Недостатком такого способа  вл етс  прив зка метода к мгновенным величинам, что не обеспечивает оптимальность интегральных величин (мощностей, действующих значений). Кроме того, устройство управлени  и силова  часть оказываютс  достаточно сложными, что уменьшает их надежность.The disadvantage of this method is that the method is tied to instantaneous values, which does not ensure the optimality of integral values (powers, effective values). In addition, the control device and the power unit are quite complex, which reduces their reliability.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  устройство коррекции коэффициента мощности при нелинейных нагрузках с микропроцессорной системой управлени , содержащее реактор, коммутируемый последовательно включенными с ним встречно-параллельными тири- сторными ключами и подключаемый параллельно к нелинейной нагрузке, конденсатор посто нной емкости, подключаемый через катушку индуктивности параллельно к зажимам нелинейной нагрузки , блок управлени , входы которого соединены с выходами датчика тока нагрузки и датчика напр жени  питающей сети, а выходы с управл ющими электродами тиристоров , коммутирующих реактор. РаботаThe closest in technical essence to the proposed one is a power factor correction device for non-linear loads with a microprocessor control system, which contains a reactor switched in series with opposite parallel-thyristor switches and connected in parallel to a non-linear load, a constant capacitor connected through inductor in parallel to the terminals of the nonlinear load, a control unit whose inputs are connected to the outputs of the load current sensor and a voltage sensor of the supply network, and outputs with control electrodes of the thyristors switching the reactor. Job

устройства основана на управлении углами включени  встречно-параллельных тиристоров , которые подключают к питающей сети реактора и, в зависимости от величины углов включени  тиристоров, обеспечиваетс the device is based on controlling the switching angles of counter-parallel thyristors, which are connected to the reactor power network and, depending on the magnitude of the turning angles of the thyristors, is provided

требуема  величина коэффициента мощности при работе переменной нелинейной нагрузки (2).the required value of the power factor during the operation of the variable nonlinear load (2).

Недостатком этого устройства  вл етс  принципиальна  невозможность обеспечить качественную форму тока, потребл емого нелинейной нагрузкой из питающей сети, особенно при сопротивлении сети, стрем щемс  к нулю.The disadvantage of this device is the fundamental inability to provide a high-quality form of the current consumed by the non-linear load from the supply network, especially when the network resistance tends to zero.

Задача, решаема  изобретением, состоит в повышении качества компенсации за счет сведени  к минимуму величины обменной мощности, генерируемой нелинейной нагрузкой, и расширени  функциональных возможностей элементов силовой части устройства .The problem solved by the invention is to improve the quality of compensation by minimizing the amount of exchange power generated by the nonlinear load and expanding the functionality of the elements of the power part of the device.

Поставленна  задача решаетс  тем, что в способе компенсации обменной мощности с помощью резонансного контура, подключенного к нагрузке через тиристорныйThe problem is solved in that in the method of compensating the exchange power using a resonant circuit connected to the load through a thyristor

коммутатор, основанном на измерении мгновенных значений тока и напр жени  на нагрузке, резонансный контур выполнен из нескольких резонансных контуров, включающих секционированную коммутируемуюa switch based on measuring instantaneous values of current and voltage at a load, the resonant circuit is made of several resonant circuits, including a partitioned switched

емкость и индуктор с отпайками, вычисл ют обменную мощность, удовлетвор ющую условиюcapacitance and inductor with tap, calculate the exchange power satisfying the condition

j Ipto Uc(t)dt - Оj Ipto Uc (t) dt - O

по формулеaccording to the formula

Робм(х) - Рн(х) - Рнопт(х), где РноптМ Рн(1 - cos2 tutu;Robm (x) - Rn (x) - Rnopt (x), where RnoptM Rn (1 - cos2 tutu;

Рн - средн   мощность нагрузки;Rn - average load power;

ш - углова  частота;w is the angular frequency;

хи - текущее врем  измерений; и формируют сигнал управлени , регулирующий фазу включени  тиристорного ключа с частотой, синхронизированной с частотойhi - current measurement time; and form a control signal that regulates the turn-on phase of the thyristor switch with a frequency synchronized with the frequency

сети и равной резонансной частоте данного резонансного контура, вновь вычисл ют обменную мощность, сравнивают с ее значением на предыдущем такте регулировани  и при уменьшении обменной мощности измен ют фазу включени  тиристорного ключа в следующем такте в том же направлении, при увеличении обменной мощности - в обратном .network and equal to the resonant frequency of a given resonant circuit, the exchange power is again calculated, compared with its value at the previous control cycle, and when the exchange power decreases, the phase of switching on of the thyristor switch in the next cycle in the same direction, with an increase in the exchange power, in the opposite direction.

Кроме того, поставленна  цель достигаетс  тем, что в состав устройства компенсации обменной мощности, содержащего силовую часть, подключаемую параллельно к нелинейной нагрузке, блок управлени , состо щий из цепи синхронизации, усилител  импульсов, задающего генератора, и подключенного , своими входами к датчикам тока нагрузки и напр жени  сети, а выходами к управл ющим электродам коммутационных аппаратов силовой части, введены коммутируемые резонансные LC-цепочки, подключаемые параллельно к нелинейной нагрузке и состо щие из реактора с регулировочными ответвлени ми, конденсаторов, подключаемых одними выводами через коммутационные ключи к реактору, а другими выводами к питающей сети. Причем блок управлени  содержит аналого-цифровые преобразователи, входы которых подключаютс  к выходам датчиков тока нагрузки и напр жени  сети, а выходы - к входным портам микропроцессора, информационные выходы которого соединены с шинами данных формирователей задержки включени  тиристоров, выходы которых соедин ютс  с входами усилителей импульсов управлени , а выходы усилителей соединены с управл ющими электродами коммутационных аппаратов, а в состав цепи синхронизации введены управл емые задающие генераторы и фазовые компараторы, выходы которых подключены к управл ющим входам задающих генераторов, выходы управл ющих задающих генераторов соедин ютс  с входами делителей частоты и тактовыми входами формирователей задержки включени  тиристоров, выходы делителей частоты подключены к первым входам фазовых компараторов, вторые входы фазовых компараторов соединены с выходом инвертора, вход которого подключен к выходу формировател  синхроимпульсов сети, вход формировател  подключен к выходу датчика напр жени  сети.In addition, the goal is achieved by the fact that the composition of the compensation device for exchange power, comprising a power part connected in parallel to a non-linear load, a control unit consisting of a synchronization circuit, a pulse amplifier, a master oscillator, and connected, with its inputs to the load current sensors and voltage of the network, and the outputs to the control electrodes of the switching devices of the power unit, introduced switched resonant LC circuits connected in parallel to a non-linear load and consisting of reactors with regulating branches, capacitors connected by one terminal through the switching keys to the reactor, and other terminals to the mains. Moreover, the control unit contains analog-to-digital converters, the inputs of which are connected to the outputs of the load current and voltage sensors of the network, and the outputs are connected to the input ports of the microprocessor, the information outputs of which are connected to the data buses of the thyristor on-delay delays, the outputs of which are connected to the inputs of the pulse amplifiers control, and the outputs of the amplifiers are connected to the control electrodes of the switching devices, and the controlled timing oscillators and phase compars are introduced into the synchronization circuit oors, the outputs of which are connected to the control inputs of the master oscillators, the outputs of the control master oscillators are connected to the inputs of the frequency dividers and the clock inputs of the thyristor on-delay delays, the outputs of the frequency dividers are connected to the first inputs of the phase comparators, the second inputs of the phase comparators are connected to the output of the inverter, the input of which is connected to the output of the driver of the network clock, the input of the driver is connected to the output of the voltage sensor of the network.

На фиг. 1 приведен график зависимости обменной мощности от угла отпирани  тиристоров; на фиг. 2 - структурна  схема предлагаемого устройства; на фиг. 3 - схема , по сн юща  соединение конденсаторов и реактора одной резонансной цепочки; на фиг. 4 - структурна  схема управлени  устройством компенсации обменной мощности .In FIG. 1 shows a graph of the dependence of the exchange power on the unlock angle of the thyristors; in FIG. 2 - structural diagram of the proposed device; in FIG. 3 is a diagram for explaining the connection of capacitors and a reactor of one resonant circuit; in FIG. 4 is a block diagram of the control of an exchange power compensation device.

Процесс оптимизации (компенсации) происходит поэтапно с шагом At при изменении угла р отпирани  тиристоров резо- нансных  чеек. При этом значение обменной мощности измен етс , потери в генераторе и линии уменьшаютс , возрастает КПД и коэффициент мощности, уменьшаетс  обменна  мощность всей системы (фиг. 1). Система регулировани  поддерживает режим в окрестности 0обмМин (Уопг). Устройство компенсации обменнойThe optimization (compensation) process occurs in stages with a step At when the angle p of unlocking the thyristors of the resonance cells changes. In this case, the exchange power value changes, the losses in the generator and the line decrease, the efficiency and power factor increase, and the exchange power of the entire system decreases (Fig. 1). The control system maintains a mode in the vicinity of 0 rpm (Woop). Exchange compensation device

мощности (фиг. 2) содержит резонансные LC-цепочки 1-3, подключаемые при помощи тиристорных ключей 4 к питающей сети параллельно к нелинейной нагрузке 5, конденсатор 6 посто нной емкости, подключаемыйpower (Fig. 2) contains resonant LC circuits 1-3, connected with thyristor switches 4 to the mains in parallel with a non-linear load 5, a constant capacitor 6, connected

через катушку 7 индуктивности также параллельно к нелинейной нагрузке 5. датчик 8 тока, датчик 9 напр жени , подключенные к входам блока 10 управлени , выходы блока 10 управлени  подключены к управл ющим электродам коммутирующих тиристоров 4.through the inductor 7 also parallel to the non-linear load 5. current sensor 8, voltage sensor 9 connected to the inputs of the control unit 10, the outputs of the control unit 10 are connected to the control electrodes of the switching thyristors 4.

Кажда  из резонансных LC-цепочек (фиг. 3) состоит из набора конденсаторов 11 посто нной емкости, один из выводов которых подключаетс  к питающей сети, а вторые выводы через коммутационные ключи 12 подключаютс  к реактору 13, имеющего регулировочные ответвлени .Each of the resonant LC circuits (Fig. 3) consists of a set of capacitors 11 of constant capacitance, one of the terminals of which is connected to the supply network, and the second terminals are connected via switching switches 12 to a reactor 13 having control branches.

Блок управлени  (фиг. 4) состоит из аналого-цифровых преобразователей (АЦП) 14, входы которых подключены к датчикам 8 и 9 тока нагрузки и напр жени  сети. Выходы АЦП соедин ютс  с входами входных портов центрального процессора 15. Информационные выходы центрального процессора 15 подключаютс  к шине данных формирователей 16 задержки включени  тиристоров , выходы которых подключаютс  к входам усилителей 17 импульсов, выходыThe control unit (Fig. 4) consists of analog-to-digital converters (ADCs) 14, the inputs of which are connected to the sensors 8 and 9 of the load current and mains voltage. The ADC outputs are connected to the inputs of the input ports of the central processor 15. The information outputs of the central processor 15 are connected to the data bus of the thyristor turn-on delay drivers 16, the outputs of which are connected to the inputs of the pulse amplifiers 17, the outputs

которых соедин ютс  с управл ющими электродами тиристорных ключей 4. Управл емые задающие генераторы 18 цепи синхронизации блока управлени  входами управлени  подключены к выходам фазовыхwhich are connected to the control electrodes of the thyristor switches 4. Controlled master oscillators 18 of the synchronization circuit of the control unit of the control inputs are connected to the phase outputs

компараторов 19, а выходами - к входам управлени  формирователей 16 задержки включени  тиристоров и делителей 20 частоты , выходы делителей частоты соединены с первыми входами фазовых компараторовcomparators 19, and the outputs to the control inputs of the formers 16 of the delay of the thyristors and frequency dividers 20, the outputs of the frequency dividers are connected to the first inputs of the phase comparators

19, а вторые входы фазовых компараторов соединены с выходом инвертора 21, вход которого соединен с выходом формировател  22 синхроимпульсов сети, а вход которого подключен к выходу датчика 919, and the second inputs of the phase comparators are connected to the output of the inverter 21, the input of which is connected to the output of the driver 22 of the network clock, and the input of which is connected to the output of the sensor 9

напр жени  сети.mains voltage.

Устройство компенсации обменной мощности работает следующим образом.The exchange power compensation device operates as follows.

При коммутации резонансных цепочек 1-3 тиристорными ключами 4 с частотами,When switching resonant circuits 1-3 thyristor keys 4 with frequencies,

равными собственным резонансным частотам последовательных 1 С-контуровequal to the natural resonant frequencies of consecutive 1 C-loops

иы .(1)s. (1)

VLi -CiVli-ci

где U - индуктивность 1-го резонансного контура;where U is the inductance of the 1st resonant circuit;

Ci - емкость 1-го резонансного контура, в колебательных контурах возникают незатухающие периодические колебани  тока собственной резонансной частоты шы. Причем параметры резонансных цепочек выбираютс  так, чтобы их резонансные частоты были равны частотам гармонических составл ющих , содержащихс  в токе нагрузки , подлежащем компенсации. Количество резонансных цепочек, вход щих в состав устройства компенсации обменной мощности определ етс  числом преобладающих гармонических составл ющих, содержащихс  в токе нагрузки, подлежащем компенсации , и требовани м, предъ вл емым к точности компенсации. Спектральный состав тока нагрузки определ етс  путем предварительного гармонического анализа.Ci is the capacitance of the 1st resonant circuit; undamped periodic oscillations of the current of the natural resonant frequency of the circuit appear in the oscillatory circuits. Moreover, the parameters of the resonant chains are selected so that their resonant frequencies are equal to the frequencies of the harmonic components contained in the load current to be compensated. The number of resonant circuits included in the exchange power compensation device is determined by the number of predominant harmonic components contained in the load current to be compensated and the requirements for compensation accuracy. The spectral composition of the load current is determined by a preliminary harmonic analysis.

Таким образом, за счет коммутации резонансных LC-цепочек с частотами, равными их собственным резонансным частотам, происходит генераци  высших гармоник, которые поступают в питающую сеть и оптимизируют режим энергопередачи путем сведени  к минимуму величины обменной мощности, участвующей в энергообмене между источником питани  и нелинейной нагрузкой.Thus, due to the switching of resonant LC chains with frequencies equal to their own resonant frequencies, higher harmonics are generated that enter the supply network and optimize the energy transfer mode by minimizing the amount of exchange power involved in the energy exchange between the power source and non-linear load .

Конденсатор 6 используетс  дл  компенсации тока нагрузки по основной гармо- нической составл ющей, катушка 7. имеюща  небольшую величину индуктивности , исключает возможность возникновени  резонансных  влений в параллельных цеп х силовой части устройства. Датчики 8 и 9 тока и напр жени  служат дл  сбора информации о величинах тока нагрузки и напр жени  сети, поступающую в блок 10 управлени .The capacitor 6 is used to compensate for the load current along the main harmonic component, the coil 7. having a small inductance, eliminates the possibility of resonant phenomena in parallel circuits of the power part of the device. The current and voltage sensors 8 and 9 are used to collect information about the values of the load current and the mains voltage supplied to the control unit 10.

В состав каждой из резонансных цепочек (фиг. 3) вход т реактор 13с регулировочными ответвлени ми, соединенный через ключи 12 с конденсаторами 11. Така  схема примен етс  дл  регулировани  по амплитуде колебаний, генерируемых резонансными цепочками. Параметры конденсаторов 11 и реактора 13 выбираютс  из услови  LIX xCi - const, что исключает возможность расстройки резонансного контура при переключении ответвлений реактора. Эффект регулировани  амплитуды генерируемых гармоник достигаетс  вследствие изменени  характеристического сопротивлени  резонансного контураEach of the resonant circuits (Fig. 3) includes an adjusting branch reactor 13 connected via keys 12 to the capacitors 11. This circuit is used to control the amplitude of the oscillations generated by the resonant chains. The parameters of the capacitors 11 and the reactor 13 are selected from the condition LIX xCi - const, which excludes the possibility of detuning the resonant circuit when switching the branches of the reactor. The effect of controlling the amplitude of the generated harmonics is achieved due to a change in the characteristic impedance of the resonant circuit

где Ц - индуктивность рабочей части резонансного контура;where C is the inductance of the working part of the resonant circuit;

Ci - емкость конденсатора, подключенного к работающей части реактора. 5Требуемое дл  работы характеристическое сопротивление резонансной цепочки 1-3. а следовательно, схема ее внутренней коммутации определ етс  путем предварительного гармонического анализа тока на- 10 грузки, подлежащего компенсации, и остаетс  неизменной в процессе генерации колебаний резонансными цепочками.Ci is the capacitance of the capacitor connected to the working part of the reactor. 5Required characteristic impedance of the resonance chain 1-3. therefore, the circuit of its internal switching is determined by preliminary harmonic analysis of the load current to be compensated, and remains unchanged in the process of oscillation generation by resonant chains.

Блок 10 управлени  работает следующим образом.The control unit 10 operates as follows.

15 По измеренным АЦП 14 мгновенным значени м тока и напр жени  центральным процессором 15 определ етс  закон изменени  активной мощности, передаваемой по линии15 Using the measured ADC 14, the instantaneous values of current and voltage by the central processor 15 determine the law of variation of the active power transmitted along the line

20 Pn(t) - Un(t) in(t) -mi mu.(3)20 Pn (t) - Un (t) in (t) -mi mu. (3)

где п - количество измеренных значений;where n is the number of measured values;

Un(t) - измеренные значени  напр жени ;Un (t) is the measured voltage value;

ln(t) - измеренные значени  тока; 25 mi - масштабный коэффициент по току;ln (t) is the measured current value; 25 mi - current scale factor;

mu - масштабный коэффициент по напр жению .mu is the voltage scale factor.

Закон изменени  оптимальной мощности , передаваемой по линии, представл ют- 30 с  в видеThe law of variation of the optimal power transmitted along the line is 30 s in the form

PnonrW - Рн(1 - COS2 О) tn)(4)PnonrW - Rn (1 - COS2 O) tn) (4)

где Рн - мощность нагрузки; со- углова  частота: Хи - текущее врем  измерений. 35 Причемwhere Rn is the load power; angular frequency: Chi - current measurement time. 35 Moreover

Рн - { / Un(t) ln(t)dt.(5)Pn - {/ Un (t) ln (t) dt. (5)

где in(t); Un(t) - мгновенные значени  тока и 40 напр жени  нагрузки.where in (t); Un (t) are instantaneous current values and 40 load voltages.

Выражение, описывающее закон изменени  обменной мощности определ етс  как разность выражений (3) и (4), т.е.The expression describing the law of change in the exchange power is defined as the difference between expressions (3) and (4), i.e.

Рпобм W Pn(t) - PnomW-(6)Pobom W Pn (t) - PnomW- (6)

45 величина средней обменной мощности за период определ етс  по обменной энергии45 the average exchange power per period is determined by the exchange energy

Q- f -W06-j(P+ -Г-Р- О. (7)Q- f -W06-j (P + -G-P- O. (7)

где Р - среднее за период значение поло- 50 жительной мгновенной мощности;where P is the average over the period of the value of the positive instantaneous power;

Р - среднее за период значение отрицательной мгновенной мощности;P is the average over the period the value of the negative instantaneous power;

t+ - сумма интегралов времени, на которых мгновенна  мощность положительна; 55 сумма интервалов времени, на которых мгновенна  мощность отрицательна;t + is the sum of time integrals on which the instantaneous power is positive; 55 is the sum of the time intervals at which the instantaneous power is negative;

Т - период кривой обменной мощности. ПричемT is the period of the exchange power curve. Moreover

t%ft% f

(8)(8)

Далее, запомина  вычисленное значение обменной мощности, учзст вующей в энергообмене между источником и нелинейной нагрузкой , в соответствии с заложенным алгоритмом. микроЭВМ решает оптимизационную задачу, целевой функцией которой  вл етс  минимум обменной мощности, а переменным параметром - угол включени  тиристоров участвующей в работе резонансной цепочки относительно сигнала питающего напр жени  сети.Further, the calculated value of the exchange power participating in the energy exchange between the source and the nonlinear load is stored in accordance with the algorithm. the microcomputer solves an optimization problem, the objective function of which is the minimum exchange power, and the variable parameter is the turn-on angle of the thyristors of the resonant circuit involved in the operation relative to the signal of the supply voltage of the network.

Анализиру  изменение величины вычисленной обменной мощности в зависимости от изменени  угла включени  тиристоров работающей резонансной цепочки , система управлени  определ ет местонахождение минимума, которое в дальнейшем уточн етс  до тех пор, пока не будет достигнута заданна  точность компенсации по данной гармонической составл ющей тока нагрузки. После определени  величины угла включени  тиристоров, соответствующей минимуму обменной мощности , участвующей в энергопередаче, обеспечиваетс  работа резонансной цепочки с углом задержки включени  тиристора, соответствующего оптимальному режиму, и осуществл етс  переход к оптимизации режима по следующей гармоническом составл ющей (в работу включаетс  следующа  резонансна  цепочка) по изложенному выше принципу.By analyzing the change in the magnitude of the calculated exchange power depending on the change in the turn-on angle of the thyristors of the working resonant circuit, the control system determines the location of the minimum, which is further refined until the desired accuracy of compensation for this harmonic component of the load current is reached. After determining the value of the thyristor turn-on angle corresponding to the minimum exchange power participating in the energy transfer, the resonant circuit is operated with the turn-on delay angle of the thyristor corresponding to the optimal mode, and the mode is optimized for the next harmonic component (the next resonant chain is included in the work) according to the above principle.

Завершив работу со всеми имеющимис  резонансными цепочками, микроЭВМ вновь обращаетс  к первой цепочке дл  уточнени  оптимальности режима энергопередачи . Далее циклы обращени  к резонансным цепочкам повтор ютс  в процессе работы устройства компенсации обменной мощности, чем обеспечиваетс  посто нное отслеживание процесса оптимизации.Having completed work with all available resonant chains, the microcomputer again turns to the first chain to clarify the optimality of the energy transfer mode. Further, the cycles of accessing the resonant circuits are repeated during the operation of the exchange power compensation device, which ensures constant monitoring of the optimization process.

Через информационные выходы микропроцессора 15 код угла задержки включени  тиристоров поступает на шину данных формирователей 16 задержки, которые обеспечивают отсчет угла включени  тиристора относительно сигнала питающего напр жени  и, по завершении отсчета. при помощи усилителей 17 импульсов происходит формирование отпирающих импульсов , которые поступают на управл ющие электроды коммутационных тиристоров 4.Through the information outputs of the microprocessor 15, the thyristor on delay angle code is supplied to the data bus of the delay formers 16, which provide a reference to the thyristor on angle relative to the supply voltage signal and, upon completion of the count. With the aid of amplifiers 17 pulses, the formation of unlocking pulses occurs, which are supplied to the control electrodes of switching thyristors 4.

Фоомироо тег-п 16 ..; л включени  кахдой резонансной LC-непочки работают по тактозсй последовательности импульсов, формируемой своими управл емыми задающими генераторами 18, причем частота импульсов тактовой последовательности генератора равна собственной резонансной частоте коммутируемых LC-цепочек 1-3. Дл  синхронизации импульсов задающих генераторов с питающей сетью в блоке управлени  предусмотрены делители 20 частоты, фазовые компараторы 19, формирователь 22 синхроимпульсов сети и инвертор 21. Делители 20 частоты снижают частоту импульсов задающих генераторов 18 до частоты питающей сети, Фазовь чомпараторы 19 провод т сравнение фаз последовательностей импульсов, поступающих от делителей 20 частоты и инвертирс .энных при помощи инвертора 21 синхроимпульсов сети, поступающих с выхода формировател  22, вход которого подключен к датчику 9 напр жени  сети. Управл ющие воздействи  с выходов фазовых компараторов 19 поступают на управл ющие входы задающих генераторов 18, и измен   их режим паботь, обеспечивают син рони эцию генерируемых тактовых им- пульсоч с питающей сетью.Foamiroo tag-n 16 ..; To turn on the resonant LC-cahde by the cadence, they operate according to the clock cycle of pulses generated by their controlled master oscillators 18, the pulse frequency of the generator clock sequence being equal to the natural resonant frequency of the switched LC circuits 1-3. To synchronize the pulses of the master oscillators with the mains supply, the control unit provides frequency dividers 20, phase comparators 19, the clock generator 22 and the inverter 21. Frequency dividers 20 reduce the frequency of the master oscillators 18 to the frequency of the mains, phase comparators 19 compare phase sequences pulses coming from the frequency dividers 20 and inverted. using the inverter 21 network clocks coming from the output of the driver 22, the input of which is connected to the sensor 9 n April Network. The control actions from the outputs of the phase comparators 19 are supplied to the control inputs of the master oscillators 18, and changing their operating mode ensures synchronization of the generated clock pulses with the supply network.

Ь силовой части устройства компенсации обменной мощности используютс  высокодобротные индуктивные реакторы и конденсаторы, имеющие высокую прочность по напр жению пробо . Силовые тиристоры , коммутирующие резонансные цепочки должны иметь защиту от перенапр жений .B of the power part of the exchange power compensation device, high-quality inductive reactors and capacitors having high breakdown voltage are used. Power thyristors switching resonant circuits must be protected against overvoltage.

Блок управлени  устройством может быть выполнен на базе микропроцессораThe control unit of the device can be made on the basis of a microprocessor

к580ВМ80А логическа  часть блока управлени  выполн етс  с использовс -(нем базовых элементов ТТЛ-логики, например, серии к1Ь5, управл емые задающие генераторы выполн ютс  с применением микроедем типа к531ГГ1, аналого-цифровые преобразователи выполн ютс  на микро- Слемах типа кР572ПВ1.k580BM80A the logical part of the control unit is carried out using (the basic elements of TTL logic, for example, the k1b5 series, controlled master oscillators are performed using microelements of the type k531GG1, analog-to-digital converters are performed on microelements of the type kP572PV1.

(56) 1 Жежеленко И.В. Высшие гармоники в системал электроснабжени  предпри тий. - М.: Зиергоатомиздат, 1986. с. (60.(56) 1 Zhezhelenko I.V. Higher harmonics in the power supply system of enterprises. - M .: Ziergoatomizdat, 1986.p. (60.

2. Авторское свидетельство СССР N: 1494111, кл. Н 02 J 9/06, 1987.2. USSR author's certificate N: 1494111, cl. H 02 J 9/06, 1987.

Ф о р м у л а и э о б р ете н и  FORMULA AND E BROBETE N AND

СПОСОБ КОМПЕНСАЦИИ ОБМЕННОЙ МОЩНОСТИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯMETHOD FOR COMPENSATION OF EXCHANGE POWER AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

1. Способ компенсации обменной мощности , состо щий в том, что к нагрузке через тиристорный коммутатор подключают резонансный контур и измер ют мгновенные значени  тока и напр жени  на нагрузке, отличающийс  тем, что в качестве резонансного контура используют несколько реэо- нансных контуров, включающих в себ  секционированную коммутирующую емкость и индуктор с отпайками, вычисл ют обменную мощность по формуле1. A method of compensating the exchange power, which consists in connecting a resonant circuit to the load through a thyristor switch and measuring the instantaneous values of current and voltage across the load, characterized in that several resonance circuits are used as the resonant circuit, including a partitioned switching capacitance and a solder inductor, the exchange power is calculated by the formula

Робм -Рн -Ри-опт -Robm-Rn-Ri-opt -

где Рм.олЧ t )-Рн( 1 -со$2ш tu): РЙ - средн   мощность нагрузки; о - углова  частота; Хи - текущее врем  измерений, и формируют сигнал управлени , регулиру- ющий фазу включени  тиристорного коммутатора с частотой, синхронизированной с частотой сети и равной резонансной частоте данного резонансного контура, вновь вычисл ют обменную мощность, сравнива- ют с ее значением на предыдущем такте регулировани  и при уменьшении обменной мощности измен ют фазу включени  тиристорного коммутатора в следующем такте в том же направлении, а при увеличении обменной мощности - а обратном.where Рм.олЧ t) -Рн (1 - с $ 2ш tu): РЙ - average load power; o is the angular frequency; Chi is the current measurement time, and a control signal is generated that regulates the turn-on phase of the thyristor switch with a frequency synchronized with the mains frequency and equal to the resonant frequency of this resonant circuit, the exchange power is calculated again, compared with its value at the previous control cycle and when the exchange power decreases, the turn-on phase of the thyristor switch changes in the next cycle in the same direction, and when the exchange power increases, the reverse phase.

2. Устройство дл  компенсации обменной мощности, содержащее резонансный контур, подключенный к зажимам дл  подключени  к нагрузке через тиристорный коммутатор, управл ющие электроды которых соединены с входами блока управлени , входы которого подключены к датчикам тока нагрузки и напр жени  сети, блок управлени  состоит из цепи синхронизации , усилител  импульсов и задающего генератора, отличающеес  тем, что резонансный контур выполнен из несколь2. A device for compensating the exchange power, containing a resonant circuit connected to the terminals for connection to the load through a thyristor switch, the control electrodes of which are connected to the inputs of the control unit, the inputs of which are connected to the load current and voltage sensors of the network, the control unit consists of a circuit synchronization, pulse amplifier and master oscillator, characterized in that the resonant circuit is made of several

5 0 fifty

55

0 5 0 5

00

ких резонансных LC-цепочек, подключенных параллельно к зажимам дл  подключени  к нагрузке и состо щих из реактора с регулировочными ответвлени ми , конденсаторов, подключенных одними выводами через тиристорный коммутатор к реактору, а другими выводами - к зажимам дл  подключени  к питающей сети, блок управлени  снабжен аналого-цифровыми преобразовател ми, формировател ми задержки включени  тиристоров, управл емыми задающими генераторами, делител ми частоты, фазовыми компараторами , инвертором и формирователем синхроимпульсов сети, причем входы аналого-цифровых преобразователей подключены к выходам датчиков тока нагрузки и напр жени  сети, а выходы - к входным портам введенного микропроцессора, информационные выходы которого соединены с шинами данных формирователей задержки включени  тиристоров, выходы которых соединены с входами усилителей импульсов управлени , а выходы усилителей импульсов - с управл ющими электродами тиристорных коммутаторов, а в цепи синхронизации введены управл емые задающие генераторы и фазовые компараторы , входы которых подключены к управл ющим входам задающих генераторов , входы управл ющих задающих генераторов соединены с входами делителей частоты и тактовыми входами формирователей задержки включени  тиристоров, входы делителей частоты подключены к первым входам фазовых компараторов, вторые входы фазовых компараторов соединены с выходом инвертора, вход которого подключен к выходу формировател  синхроимпульсов сети, вход формировател  синхроимпульсов сети подключен к входу датчика напр жени  сети.resonant LC circuits connected in parallel to the terminals for connecting to the load and consisting of a reactor with control branches, capacitors connected by one terminal through the thyristor switch to the reactor, and other terminals to terminals for connecting to the mains, the control unit is equipped with analog-to-digital converters, thyristor on-delay delays, controlled by master oscillators, frequency dividers, phase comparators, an inverter and a network clock driver, moreover, the inputs of analog-to-digital converters are connected to the outputs of the load current and voltage sensors of the network, and the outputs are connected to the input ports of the introduced microprocessor, the information outputs of which are connected to the data buses of the thyristor on-delay delays, the outputs of which are connected to the inputs of the control pulse amplifiers, and the outputs of the amplifiers pulses - with control electrodes of thyristor switches, and in the synchronization circuit are introduced controlled oscillators and phase comparators, the inputs of which are connected to the control inputs of the master oscillators, the inputs of the control master oscillators are connected to the inputs of the frequency dividers and the clock inputs of the thyristor on-delay delays, the inputs of the frequency dividers are connected to the first inputs of the phase comparators, the second inputs of the phase comparators are connected to the output of the inverter, the input of which is connected to the output of the driver clock of the network, the input of the driver of the clock of the network is connected to the input of the voltage sensor of the network.

QoSn.QoSn.

пинpin

8 л В8 l in

ЕE

Уопт ФигЛWopt FL

99

II

иand

& && &

/.2/.2

  

ТT

С2C2

Я  I AM

::

в КЗ,in KZ

1Г.З1G.Z

SU5027653 1992-02-18 1992-02-18 Method of compensation of interchange power and gear to implement it RU2001486C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5027653 RU2001486C1 (en) 1992-02-18 1992-02-18 Method of compensation of interchange power and gear to implement it

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5027653 RU2001486C1 (en) 1992-02-18 1992-02-18 Method of compensation of interchange power and gear to implement it

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2001486C1 true RU2001486C1 (en) 1993-10-15

Family

ID=21597060

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5027653 RU2001486C1 (en) 1992-02-18 1992-02-18 Method of compensation of interchange power and gear to implement it

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2001486C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1146645A1 (en) * 1998-07-02 2001-10-17 Baoyun Yang A contactless intellectual switch
RU2677862C1 (en) * 2018-04-06 2019-01-22 Акционерное общество "Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского" (АО "ЭНИН") Method of management of thyristor-switched capacitor group and device for its implementation
RU2683964C1 (en) * 2018-04-06 2019-04-03 Акционерное общество "Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского" (АО "ЭНИН") Method of controlling of capacitance of controlled capacitor group and device for its implementation

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1146645A1 (en) * 1998-07-02 2001-10-17 Baoyun Yang A contactless intellectual switch
EP1146645A4 (en) * 1998-07-02 2002-10-02 Baoyun Yang A contactless intellectual switch
RU2677862C1 (en) * 2018-04-06 2019-01-22 Акционерное общество "Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского" (АО "ЭНИН") Method of management of thyristor-switched capacitor group and device for its implementation
RU2683964C1 (en) * 2018-04-06 2019-04-03 Акционерное общество "Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского" (АО "ЭНИН") Method of controlling of capacitance of controlled capacitor group and device for its implementation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH08507627A (en) Low cost active power line conditioner
CA2242368C (en) Switching control arrangement for multilevel convertor
RU2001486C1 (en) Method of compensation of interchange power and gear to implement it
MXPA99003330A (en) Improvements in or relating to the application of power-factor correction in ac power systems.
RU2144197C1 (en) Gear and method measuring electric energy
US5523937A (en) Frequency converter, procedure for controlling it and motor control using a frequency converter
US4502105A (en) Inverter firing control with pulse averaging error compensation
EP0083487A1 (en) Static VAR generator
US5508497A (en) Method for open-loop/closed-loop control of at least two parallel oscillating circuit inverters feeding induction furnaces
Ito et al. 3MHz multi sampling deadbeat control of single phase PWM inverter using FPGA based hardware controller
RU2187873C1 (en) Reactive power corrector
RU2231905C2 (en) Inductive heating device and its control process
SU1458926A1 (en) Arrangement for controlling a higher-harmonic filter in power supply system
RU2231904C2 (en) Inductive heating device and its control process
SU1690135A1 (en) Method of controlling a series chopper with isolating diodes
RU19614U1 (en) REACTIVE POWER COMPENSATOR
RU2156532C2 (en) Device to balance single-phase non-stationary load created by contact seam welder
SU1624599A1 (en) Reactive power regulator
RU2319282C1 (en) Method of adjusting output voltage of frequency converter
SU1436181A1 (en) Method of distributing active power flows in closed non-homogeneous electric network
SU738067A1 (en) Frequency divider by two for inductive load
KR20190085001A (en) Method and apparatus for determining the switching current of a converter of an inductive power transmission system, and control method
RU2242836C1 (en) Method for pararesonant control of current inverter
SU1617587A1 (en) Device for controlling d.c. to three-phase quasi-sine voltage converter
SU787900A1 (en) Apparatus for compensating reactive power in alternating current networks