| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Каталог патентів / В розділ каталогу / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2088015
СПОСІБ УПРАВЛІННЯ статичного тиристорного компенсатора
реактивної потужності
Ім'я винахідника: Кузьменко В.А .; Тропін В.В.
Ім'я патентовласника: Всеросійський електротехнічний інститут им.В.И.Ленина
Адреса для листування:
Дата початку дії патенту: 1994.12.26
Винахід відноситься до засобів для компенсації або стабілізації реактивної потужності трифазних різкозмінних навантажень промислових підприємств, наприклад, дугових сталеплавильних печей, за допомогою статичних тиристорних компенсаторів, що містять три незалежних лінійних реактора, підключених до трифазної мережі трикутником, кожен - через пару зустрічно -параллельно з'єднаних тиристорів з відповідною системою імпульсно-фазового управління (СІФУ). Суть винаходу: фазовий стан імпульсу управління тиристором відповідної фази трикутника тиристорно-реакторної групи визначається не тільки необхідної в даний момент від цієї фази реактивної потужністю, але потужністю фази трикутника, випереджаючої дану фазу на 60 ел. град. Це дозволяє з великою точністю, і отже, швидкодією відреагувати на зміну реактивної потужності навантаження в лінійних проводах мережі живлення. Схемотехнічних врахувати потужність випереджаючої фази можна, встановивши між незалежними обчислювачами поточних значень необхідних реактивних потужностей і СІФУ суматори необхідного значення потужності "своєї" фази трикутника реакторів і приріст потужності випереджає фази за час від моменту її включення до моменту формування імпульсів управління "своєї" фази.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до електротехніки, конкретно до засобів для компенсації або стабілізації реактивної потужності трифазних різкозмінних навантажень промислових підприємств, наприклад дугових сталеплавильних печей, за допомогою статистичних тиристорних компенсаторів, що містять три незалежних лінійних реактора, підключених до трифазної мережі трикутника, кожен через пару зустрічно-паралельно з'єднаних тиристорів з відповідною системою імпульсно-фазового управління (СІФУ).
Відомі пристрої управління таким компенсатором, що містять три незалежних обчислювача поточних значень реактивних потужностей. Цим пристроїв відповідає відомий спосіб управління СТК-обчислення за певним алгоритмом, перетворюючи напруги мережі і лінійні струми навантаження, поточних значень реактивних потужностей зазначених лінійних реакторів і постановка їм у відповідність кутів управління тиристорами відповідних реакторів [1]
Відомі й пристрої управління СТК, що містять між кожним обчислювачем поточних значень необхідної реактивної потужності реакторів і відповідною системою імпульсно-фазового управління (СІФУ), пристрій корекції поточного значення необхідної реактивної потужності, що включає в себе акумулятор і дві схеми "вибірки-зберігання", що запам'ятовують необхідні значення реактивної потужності реакторів, обчислені для попередніх двох відкриттів тиристорів даного реактора, що визначає і спосіб управління СТК, що полягає в прогнозуванні необхідної величини реактивної потужності відповідного реактора за сумою поточного значення необхідної реактивної потужності і двох фіксованих значень цього ж сигналу, отриманих на попередніх двох тактах включення тиристора (в абсолютному часу два напівперіод мережевої лінійної напруги, що прикладається до тиристорам), і взятих з певними коефіцієнтами, знайденими в результаті статистичної обробки процесу зміни реактивної потужності навантаження [2]
Недоліком відомих пристроїв і способів управління СТК є невисока швидкодія, т. Е. Низька динамічна точність формування трьох вихідних струмів виконавчого органу СТК, які утворюються в результаті підсумовування відповідних фазних струмів тиристорно-реакторного "трикутника". Т. е. Кожен вихідний струм СТК формується з струмів двох сусідніх фаз тиристорно-реакторного "трикутника", зсунутих по початковій фазі щодо вектора лінійного реактивного струму даної фази (A, або B, або C) мережі або на тридцять електричних градусів з випередженням, або на тридцять електричних градусів з відставанням. Звідси випливає, що реактор, вектор струму якого йде з випередженням, сформує свою незмінних полперіода фазної напруги частку реактивного лінійного струму мережі раніше, ніж допускає відповідне фазна напруга мережі. А сусідній реактор, вектор струму якого йде із запізненням, сформує свою незмінних полперіода фазної напруги частку реактивного лінійного струму мережі, більш відповідну бажаному лінійного струму в цей момент. Але оскільки при цьому реактивний струм попередньої фази "трикутника" незмінний (в сенсі амплітудного значення), вихідний лінійний струм СТК буде відрізнятися від розрахункового, в чому і полягає основна причина невисокої швидкодії відомих способів і пристроїв управління. Що ж стосується пропозиції про прогнозування сигналів управління тиристорами СТК, тобто передбачення "необхідних в майбутньому" поточних значень реактивних потужностей лінійних реакторів за допомогою статистичних регресійних моделей навантаження, то можна тільки засумніватися в такій можливості в принципі, так як добре відомо, що резкопеременной навантаження, такі як дугові сталеплавильні печі, мають нестаціонарними характеристиками і математичного очікування , і дисперсії, і початкової фази струмів прямої і зворотної послідовностей, різко мінливих протягом 1.2 періодів напруги, та до того ж залежать від безлічі різних технологічних особливостей: часу процесу плавки, сировини, динаміки електроприводу електродів печі і т.п.
Найбільш близьким до пропонованого по технічній сутності є пристрій керування СТК, що містить три незалежних обчислювача поточних значень необхідних реактивних потужностей трьох незалежних лінійних реакторів, підключених до трифазної мережі трикутником, кожен через пару зустрічно-паралельно з'єднаних тиристорів з відповідною системою імпульсно-фазового управління, що структурно визначає спосіб управління СТК незалежне обчислення за певним алгоритмом, перетворюючи напруги мережі і лінійні струми навантаження, поточних значень необхідних реактивних потужностей кожного реактора з подальшим їх перетворенням за допомогою СІФУ в кути управління відповідними тиристорами [3]
Однак Цей пристрій і способу управління СТК притаманні зазначені вище недоліки, які полягають в дискретизації відгуку тиристорно-реакторної ланцюга, що призводить до відмінності амплітуди реактивного вихідного лінійного струму СТК від розрахункового значення в динамічному режимі через передчасної фіксації на весь напівперіод амплітуди реактивного струму реактора тієї фази, вектор напруги якої випереджає по початковому куті вектор напруги прилеглої фази мережі. (Наприклад, вектор напруги AB випереджає на 30 ел. Град. Вектор напруги фази А).
Мета пропонованого винаходу підвищення швидкодії СТК.
 |
 |
 |
Зазначена мета досягається тим, що фазовий стан імпульсів управління тиристорів фаз, певне необхідної в даний момент часу величиною реактивної потужності відповідної фази, коригується залежно від реактивної потужності фази, випереджаючої дану фазу на 60 ел. град. що дозволяє з більшою точністю і, отже, швидкодією відреагувати на зміну реактивної потужності навантаження в лінійних проводах мережі живлення. Для цього до кожного поточного значення необхідної реактивної потужності реактора додають приріст відповідного знака поточного обчисленого значення потужності реактора тієї фази, початковий кут вектора напруги якої випереджає на 60 ел. град. початковий кут вектора напруги фази зазначеного реактора, причому вказане прирощення визначають як різницю між поточним обчисленим значенням необхідної потужності реактора і її значенням, зафіксованим в момент останнього відкриття тиристора відповідного реактора. Для пояснення істоти запропонованого способу управління статичним тиристорним компенсатором на фіг. 1 приведена схема реалізує його пристрою управління СТК; на фіг. 2 і фіг. 3 тимчасові діаграми фазних і вихідного лінійного струму СТК, що пояснюють принцип роботи пристрою і спосіб управління. |
Пристрій управління СТК складається з трьох незалежних обчислювачів 1, 2, 3 поточних значень необхідних розрахункових потужностей лінійних реакторів 4, 5, 6, підключених до мережі живлення трикутником, кожен через пару зустрічно-паралельно з'єднаних тиристорів 7, 8, 9, мають відповідно СІФУ 10 , 11, 12, виконані за будь-якою відомою схемою, до входів, яких підключаються виходи відповідних суматорів 13, 14, 15, к інвертуючим входів яких підключені виходи відповідних блоків фіксації 16, 17, 18, кожен з яких виконує роль схеми вибірки та зберігання в протягом напівперіоду мережевої напруги того значення обчисленої реактивної потужності реактора відповідної фази, яке було зафіксовано в момент останнього відкриття тиристора в ланцюзі відповідного лінійного реактора. Блоки фіксації можуть бути виконані у вигляді пристрою вибірки і зберігання аналогових сигналів, наприклад, по книзі Ваніна В.К. Павлова Г.М. Релейний захист на елементах обчислювальної техніки. Л. Енергоіздат, 1991, с. 56. стробирующих сигнали для блоків фіксації 16, 17, 18 подаються відповідно з імпульсних входів СІФУ 12, 10, 11. На перший інвертіруемий вхід сумматоров 13, 14, 15 заводяться сигнали з виходів відповідних обчислювачів 1, 2, 3, а на другий неінвертіруемий вхід сумматоров 13, 14, 15 заводяться сигнали з виходів обчислювачів 3, 1, 2 відповідно, що забезпечує отримання на виході кожного з сумматоров 13, 14, 15, крім сигналу поточного обчислювального значення необхідної реактивної потужності реакторів, відповідно 7, 8, 9, додаткового сигналу-збільшення обчисленого значення реактивної потужності реактора тієї фази, початковий кут вектора напруги якої в системі декартових координат трифазної мережі випереджає на 60 ел. градусів початковий кут вектора напруги фази реактора однойменної обчислювачеві. Вхідними сигналами обчислювачів 1, 2, 3 є вихідні сигнали трансформаторів напруги мережі 19 і струму 20. Вимірюється струм резкопеременной навантаження 21 і зазвичай включається батареї конденсаторів 22 (або силових фільтрів СТК).
Принцип роботи пристрою управління СТК досить розглянути на прикладі формування одного вихідного лінійного струму СТК, наприклад фази А мережі. Розглянемо для цього фіг. 2. Нехай з виходів обчислювачів 1, 2, 3 надходять однакові безперервно наростаючі в часі сигнали i y1, i y2, i y3 відповідають за значенням необхідної величини реактивної потужності реакторів AB, BC, CA. (Реально це означає процес скидання реактивної потужності навантаження). У перший момент, коли блоки фіксації обнулені, на вхід СІФУ 2-го тиристора фази CA надійде сигнал i *y2 = i y2 + 
i y1 де i y1 приріст поточного значення необхідної потужності реактора AB, яке визначається як різниця між поточним вихідним сигналом обчислювача фази AB і цим же сигналом, але зафіксованим в момент останнього відкриття тиристора 1 фази AB, початковий кут вектора напруги якої на 60 ел. град. випереджає початковий кут вектора напруги фази AC, синхронизирующего роботу тиристора 2. Сигнал i *y2 порівнюється з імпульсним сигналом, що має обвідної функцію часу f ( 
), Лінеарізірующую статичну характеристику тиристорно-реакторної ланцюга по 1-й (основний) гармоніці. У момент збігу i *y2 і f ( ) Видається імпульс управління на тиристорну пару 2,5 з необхідним кутом управління AC ( CA кут управління тиристора 5). В результаті в реакторі фази AC буде сформований блок струму в формі вершини синусоїди з кутом відсічення 2 ( 
) Радий. імпульс управління AC використовується і для стробирования блоку фіксації 18, на виході якого фіксується значення сигналу i y2 
в момент останнього відкриття тиристора 2. Наступним вступає в роботу тиристор 3 фази BC, на вхід СІФУ 12 якого надійде сигнал i *y3 = i y3 + i y2, де i y2 = i y2 -i y2 Цей тиристор і відкриється раніше, ніж було б у влаштуванні прототипі, що добре видно з діаграми струму i BC суцільною лінією позначений графік струму пристрою-прототипу, а штриховий пропонованого пристрою.
На фіг. 3 представлені розраховані струми фаз AB і BC і вихідний лінійний струм СТК i B за умови, що вихідні сигнали обчислювачів необхідних реактивних потужностей реакторів фаз AB і BC змінюються по гармонійному закону 
де 
= 2 
f f 20 Гц парциальная частота зміни обвідної реактивної потужності навантаження. Суцільною лінією побудовані криві, що відносяться до пристрою-прототипу, штриховий до пропонованого пристрою. Видно, що як при наростанні керуючого сигналу i yB, так і при його спаді вихідний лінійний струм СТК i B пропонованого пристрою в синусоїдальної формі майже на 30 ел. град. (В абсолютному часу приблизно 1,5 мс) випереджає аналогічний відгук пристрою-прототипу. Для частоти 20 Гц випередження становитиме 12 ел. град. або 0,2 рад. Що означатиме збільшення коефіцієнта придушення коливання реактивної потужності навантаження частотою 20 Гц на 20% Для частоти обвідної реактивної потужності 10 Гц (чисто використовуваної для порівняння різних СТК за коефіцієнтом придушення мерехтіння напруг) цей коефіцієнт буде на 10% вище у пропонованого пристрою в порівнянні з прототипом . Це відчутний результат, так як зазвичай потрібно від СТК пропускати в мережу тільки 20.40% реактивної потужності резкопеременной навантаження, що змінюється з частотою 10 Гц.
Таким чином, позитивний ефект запропонованого способу управління СТК, що полягає в збільшенні швидкодії, що реалізує його пристрою, досягається за рахунок нових конструктивних (схемних) ознак останнього - введення трьох блоків фіксації обчисленого необхідного значення реактивної потужності відповідних реакторів на кожному такті відкриття (включення) тиристорів, використання трехвходових сумматоров, включених між кожною СІФУ і відповідними обчислювачами необхідних поточних значень реактивної потужності реакторів, таким чином, що на виході кожного суматора формується сигнал управління СІФУ даної фази СТК, який дорівнює сумі вихідного поточного сигналу відповідного обчислювача, вихідного поточного сигналу обчислювача потужності реактора тієї фази СТК, початковий кут напруги якої випереджає на 60 ел. град. початковий кут напруги даної фази СТК і від'ємного значення цього ж сигналу, зафіксованого на виході блоку фіксації в момент останнього відкривання тиристора цієї ж фази СТК.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Спосіб управління статичним тиристорним компенсатором реактивної потужності, що містить три лінійних реактора, кожен з яких підключений до відповідних фазах мережі живлення через пару зустрічно-паралельно з'єднаних тиристорів з системою імпульсно-фазового управління, шляхом вимірювання тиску мережі і лінійних струмів навантаження, обчислення на їх основі необхідних значень реактивних потужностей реакторів і подальшого перетворення їх в кути управління відповідними тиристорами, що відрізняється тим, що в момент включення тиристора чергової фази запам'ятовують відповідну величину необхідної реактивної потужності даної фази і в момент формування сигналу управління тиристора наступної фази до обчисленого як потрібне її реактивної потужності додають різницю між запомненним і поточним значенням реактивної потужності попередньої фази і отримане значення реактивної потужності перетворять в кути управління відповідними тиристорами.
Версія для друку
Дата публікації 15.02.2007гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.