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Erfindung
Russische Föderation Patent RU2292627

Eine Stromversorgung
Auf kompensieren Verzerrung des Versorgungsnetzes

Name des Erfinders: Tereshkov Vladimir (RU); Korchagin Alexander (RU); Vladimir Avanesov
Der Name des Patentinhabers: Staatliche Bildungs Hochschule "Taganrog State University" (Tsure)
Korrespondenzanschrift: 347928, Region Rostow, Taganrog, GSP-17A, Nekrasovskiy, 44, Tsure.
Startdatum des Patents: 2005.06.30

Die Erfindung bezieht sich auf Elektrotechnik und kann in der Konstruktion der sekundären Energiequelle verwendet werden, in Kapazitätsnetze AC-Versorgungsspannung mit der Last arbeiten entsprechend der Stromversorgung eines Leistungstransformators oder autonomen begrenzt Stromversorgungssysteme. Der Zweck der Erfindung - die Erweiterung der Funktionalität des Gerätes: inaktiv Kompensation (Blindleistung und Verzerrungsleistung) Komponente der Gesamtleistung in einem einphasigen Wechselstrombegrenzt, Verbesserung der Qualität der Versorgungsspannung, Stromausfall und Spannungs im Netz zu reduzieren. Das Ziel wird dadurch erreicht, daß in dem Sekundärstromversorgung für Verzerrungen in der Netz adaptiven Regler eingeführt zu kompensieren, die die Änderung der Eingangswellenform für solche Steuersysteme richtig durchführt, die in das Netz injizierte Oberschwingungsströme Verbrauch Verzerrung der Spannungskurve an dem Punkt der Verbindung zu minimieren, die beanspruchte Vorrichtung.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die angebliche Erfindung bezieht sich auf Elektrotechnik und kann in der Konstruktion der Sekundärenergiequelle verwendet werden, in Kapazitäten Netze AC Versorgungsspannung mit Last arbeiten entsprechend der Stromversorgung eines Leistungstransformators oder autonome begrenzt Stromversorgungssysteme.

A device "Quelle stabilisierte Spannung von der Niederfrequenz-Leistungsfaktorkorrektur" [RF-Patent No. 2187879, MPK7 H 02 M 7/12, veröffentlicht am 20.08.2002].

Die Vorrichtung umfaßt (1) eine Quelle von Sinusspannung; V Serie geschalteten Gleichrichter und dem Induktor L, der zwischen der Quelle und dem Ausgangs - Sinusspannungs - Kondensatorfilter mit einer Last von R n; Schema Schlüssel CK parallel Eingangsgleichrichter gekoppelt ist, die mit der Isolierung während des geöffneten Zustand der wichtigsten Energiespeicher in der Induktivität und Kondensator-Filter zur Verfügung stellt; SU Schlüsselsteuerschaltung, die mit den Eingangs- und Ausgangsspannungsquelle stabilisiert und die Zeitdauer von ON und offenen Schlüssel Zustand in der ersten Hälfte jedes Halbzyklus der Versorgungsspannung zu regeln; mit einem Schlüsselverwaltungsschema stabile Quelle von Gleichstrom - Bezugsspannung U und Stromsensor unterstützt Am zwischen dem Gleichrichterausgang verbunden ist und der Last, wobei einer der Leistungsklemmen Schlüssel mit dem Stromsensor Klemme kombiniert mit der Ausgangslast. Das technische Ergebnis ist die Quelle der Funktion der Regelung der Ausgangsspannung zu ergeben.

Nachteile dieses Gerät: die Fähigkeit, Leistungsfaktor-Korrektur in niedrigen Frequenzen zu verwenden, und auch dann nur in festen Lasten.

Hindernisse ein technisches Ergebnis zu erzielen, ist der Mangel an Management auf die Spannung im Lastsignal basiert.

Anzeichen von analog, mit den wesentlichen Merkmalen der beanspruchten Erfindung übereinstimmt: umfasst die Vorrichtung eine Einphasen-Brückengleichrichterdiode, ein Steuersystem, eine Drossel; parallel enthalten Kondensator eine Glättung der Last und eine Last in Reihe geschaltet - einen Stromsensor.

Ein Gerät "Elektronische Steuerung" [Berezin MY, Y. Kovalev, Gürtel AM Methoden der Leistungsfaktor-Steuergeräte zu verbessern. - Beleuchtung 1997 №2, C.6 ... 8]. Die Vorrichtung umfasst (2) zweistufigen einphasigen Leistungsfaktor-Korrektur und Kontrolle. Die erste Stufe einer einphasigen Brückengleichrichter zu bilden, die zweite Stufe - Pulsumrichter Aufwärtsgleichspannungstyp, dessen Ausgang mit der Last verbunden ist. Die Struktur eines Impulswandler mit konstantem Spannungserhöhungs-Typ umfaßt Reihe geschalteten Induktor L und die _andere abgeschnittene Diode VD, bis zu dem Punkt der Drosselverbindung und eine Diode mit dem Leistungstransistor VT verbunden. Parallel Last enthalten Kondensator C Glättung Die Zusammensetzung des Steuersystems umfasst einen Eingangsspannungssensor Nam, den Stromsensor DT, Komparator K. Koordination der Steuerung und der zweiten Stufe Leistungsfaktorkorrektursysteme (VT Gate des Leistungstransistorschaltung) mit der Hilfe von Dr. Treibereinheit durchgeführt, die Teil von zweite Stufe. Bildung Phasenstromwellenform i _n wird durch Vergleichen des Signals u Sensoren _dt durchgeführt und das Stromsignal DT u _Tage NAM Spannungssensor und bildet das Ausgangssignal des Komparators K s Schaltleistungstransistors VT.

Die Nachteile einer solchen Vorrichtung: die Möglichkeit des Anwendens nur für feste Lasten und in Anwendungen , bei denen keine hohen Anforderungen an die Ausgangsspannung U _n zu _{stabilisieren.}

Hindernisse ein technisches Ergebnis zu erzielen, ist das Fehlen von Feedback (Kontrolle auf der Grundlage der Spannung im Lastsignal).

Symptome, die mit wesentlichen Merkmale der beanspruchten Erfindung übereinstimmen Analog: die Vorrichtung umfasst einen zweistufigen einphasigen Leistungsfaktorkorrektur und Steuerung; Die erste Stufe bildet eine einphasige Diodenbrückengleichrichter, die zweite Stufe - gepulste DC Aufwärtswandler-Typ, dessen Ausgang mit einer Last verbunden ist; des Impulswandler DC Aufwärts Art umfasst Induktor L Reihe geschaltet , und die _andere Diode VD cut-off bis zu dem Punkt der Drosselverbindung und eine Diode mit dem Leistungstransistor VT verbunden ist ; parallel zur Last Glättungskondensator C; des Steuerungssystems umfasst Detektor Nam eine Eingangsspannung, der Stromsensor DT, der Komparator K; Harmonisierung des Steuersystems und der zweiten Stufe der Leistungsfaktor-Korrekturschaltung (die Gateschaltung des Leistungstransistors VT) wird mit Hilfe von Dr. Treibereinheit durchgeführt, die Teil der zweiten Stufe ist.

Ein Gerät - ein Prototyp des "Wandler DC-DC-Fahren auf, zur Leistungsfaktorkorrektur verwendet" [SN Florentsev Aktive Leistungsfaktorkorrektur-Wandler mit Einphasen-Gleichrichter am Eingang. - Elektrotechnik, 1992, №3, S.28 ... 32]. Die Vorrichtung umfasst (3) einen zweistufigen einphasigen Leistungsfaktor-Korrektur und Kontrolle. Die erste Stufe einer einphasigen Brückengleichrichter-Diode zu bilden, die zweite Stufe - Pulsumrichter Aufwärtsgleichspannungstyp, dessen Ausgang mit der Last verbunden ist. Die Struktur eines Impulswandler mit konstantem Spannungserhöhungs-Typ umfaßt Reihe geschalteten Induktor L und die _andere abgeschnittene Diode VD, bis zu dem Punkt der Drosselverbindung und eine Diode mit dem Leistungstransistor VT verbunden. Parallel zu der Last einen Glättungskondensator C enthalten Die Struktur des Steuersystems umfasst Sensoren Spannung DN1, DN2, DT Stromsensor, einen Komparator K, der Multiplikator P, P Steuerübertragungsfunktion F (p), einen Addierer . Koordination und Verwaltung der zweiten Stufe Leistungsfaktorkorrektursysteme (VT Leistungstransistor-Steuerschaltung) mit der Hilfe von Dr. Treibereinheit durchgeführt, die einen Teil der zweiten Stufe ist. Bildung der Phasenstromverlauf i _n durchgeführt wird , indem die Signale von den Stromsensoren zu vergleichen DT u _dt und das Antriebssignal u vom Ausgang des Multiplizierers P und bildet das Komparatorausgangssignal s _{an den} Leistungstransistor VT zu wechseln. Das Antriebssignal u _ass wird durch Multiplizieren des Signals mit der Ausgangsspannung des Sensors DN1 u _Rin (Eingangsversorgungsspannung) und die Ausgangssteuersignal U _{p gebildet.} Die Ausgangsspannung des Reglers wird auf dem Fehlersignal, gebildet aus _O u DN2 zwischen der Ausgangsspannung des Sensorsignals (Lastspannung) und gegeben ein Stabilisierungssignal u _st. Das Fehlersignal wird auf dem Ausgangssignal des Addierers gebildet .

Der Nachteil des Gerätes sollte eine begrenzte Funktionalität umfassen: Das Gerät nicht kompensiert für die reaktive Komponente der Scheinleistung und Leistungsverzerrung.

Hindernisse das technische Ergebnis ist die Bildung eines gemeinsamen Takteingangsspannung zu erreichen. Eingangsstromwellenform folgt der Form der Versorgungsspannung _U und das Gerät nicht für die reaktive Komponente der Scheinleistung und Leistungs Verzerrungen kompensieren , die entstehen , wenn parallel nichtlinearen Lasten (Hauptquellen von Sekundärstromgleichrichter am Eingang und kapazitiven Speicher) arbeiten. Somit ist der Wandler "transparent" an das Netz nur dann, wenn der Strom seine eigene Last ist, und nicht die Netzqualität an der Verbindungsstelle die Leistung auswirken, die den Leistungsfaktor bei der Arbeit nonunit benachbarten nichtlineare Verbraucher und Nutzer (mit reaktiven Komponente) kann sich verschlechtern.

Zeichen des Prototyps mit den wesentlichen Merkmalen der beanspruchten Erfindung übereinstimmt: umfasst die Vorrichtung einen Eingangsspannungssensor, einphasige Diodenbrückengleichrichter, einen Stromsensor, der die Ausgangsspannung des Sensors, Lastmanagement als Teil des Komparatorsystem, den Multiplizierer, der Steuerung und der Addierer, Impulswandler DC-Boost-Typ Spannung Drossel enthält Zerhacken Diode Leistungstransistor, einen Glättungskondensator und die Treibereinheit und die Eingangsbrücke einphasige Diodengleichrichter der Eingang der Sekundärstromquelle für Verzerrung in das Versorgungsnetz zu kompensieren, und zu diesem Eintrag mit dem Eingangsspannungssensor verbunden ist, verbunden ist der obere Ausgang der Brücke einphasige Diodengleichrichter mit dem oberen Eingangsimpulswandler DC Aufwärtsspannungstyp und unten - durch den Stromsensor zur unteren Eingangsimpulswandler DC-Spannungsverstärkungstyp verbunden ist, und die Ausgänge der letzten um die Ausgangsspannung des Sensors verbunden ist, und Stromsensorausgänge und die Ausgangsspannung des Sensors zu laden sind jeweils mit dem zweiten verbunden ist, und dritte Steuereingängen des Systems; eine erste Steuersystemeingang mit dem ersten Eingang eines Multiplizierers verbunden, dessen Ausgang mit dem nichtinvertierenden Eingang des Vergleichers verbunden ist, Eingang ein zweites Steuersystem mit dem invertierenden Eingang des Komparators verbunden ist, der Komparator den Ausgang des Steuersystems ist, und führt eine Schaltimpulswandler DC-Boost-Spannungstyp, die dritten und vierten Eingänge des Steuersystems sind jeweils mit dem Subtrahierer und dem Addierer verbunden Eingänge durch den Ausgang der letzten in Reihe geschalteten Reglers mit dem zweiten Eingang des Multiplizierers summiert; einen vierten Eingang des Steuersystems wird Antriebssignal zugeführt.

Das Ziel der beanspruchten Erfindung ist es, die Funktionalität der Vorrichtung zu erweitern: inaktiv Kompensation (Blindleistung und Verzerrungsleistung) -Komponente der Gesamtleistung in einem einphasigen Wechselstrombegrenzten, Verbesserung der Qualität der Versorgungsspannung und die Verringerung der Verlustleistung und der Spannung in dem Stromnetz.

Das technische Ergebnis ist, dass in der aktiven Leistungsfaktor-Korrektur-Einrichtung erreicht ist ein Single-Phasen-Gleichrichter-Transformatoren mit Einlass eingeführt adaptive Regler. Der adaptive Regler führt die Änderung der Eingangswellenform, um das System zu steuern, so dass inzhektirumye in den Netzeingangsstromharmonischen Verzerrung der Spannungsverlauf am Verbindungspunkt der Sekundärenergiequelle zu minimieren, um Verzerrungen in dem Versorgungssystem zu kompensieren.

Um das zu erreichen technische Ergebnis in der Vorrichtung mit einem Eingangsspannungssensor Brücke einphasigen Diodengleichrichter, einen Stromsensor, der die Ausgangsspannung Sensor, einen Laststeuerung aus Komparator-System, den Multiplikator, den Controller und den Addierer, Puls DC-Wandler-Boost-Typ Spannung enthält Drossel cut-off-Diode, Leistungstransistor, einen Glättungskondensator und die Treibereinheit und die Eingangsbrücke einphasige Diodengleichrichter ist, der Eingang der Sekundärstromquelle für Verzerrung im Versorgungsnetz und auf diesen Eintrag Eingangsspannungssensors zu kompensieren, wird der obere Ausgang der Brücke einphasige Diodengleichrichter ist mit dem oberen Eingangsimpuls verbunden Inverter DC Spannungserhöhungs-Typ, und der Boden - über einen Stromsensor mit dem unteren Eingangsimpulswandler DC-Boost-Typ Spannung, und die Ausgänge der letzteren sind die Ausgangsspannungssensor und der Laststrom der Sensorausgänge verbunden ist, und Ausgangsspannungssensoren jeweils mit den zweiten und dritten Eingänge des Steuersystems und erste Steuersystemeingang mit dem ersten Eingang des Multiplizierers verbunden ist, dessen Ausgang mit dem nichtinvertierenden Eingang des Vergleichers verbunden ist, ein zweites Steuersystemeingang mit dem invertierenden Eingang des Komparators verbunden ist, der Komparator den Ausgang des Steuersystems ist, und führt eine Schaltimpulswandler DC up-Typ, die dritten und vierten Eingänge Steuersystem jeweils zu einer Subtraktion und Addition Addierers Eingängen verbunden ist mit dem Ausgang des letzten über in Reihe verbunden Regler mit dem zweiten Eingang des Multiplizierers verbunden ist, und dem vierten Eingang des Steuersystems von einem Antriebssignal angelegt, es zusätzlich adaptive Steuerung des adaptiven Filters, eine Vollwellen-Gleichrichter, der Rechner zusammengesetzt eingeführt wird, Messer der Koeffizient bilden die Netzspannung und den Summierknoten, wobei die erste adaptive Steuereingang mit einem Punkt verbunden, der die adaptive Filtereingang verbindet, wobei der erste Eingang des Rechners und eine Eingangszählerfaktor der Spannungsversorgung und der adaptiven Filterausgabe über eine Serie einen Vollwellengleichrichter mit dem ersten Eingang des Steuersystems gekoppelt verbunden ist, Subtrahieren Eingangsknoten Summieren eines Ausgangsseitenverhältnis meter Versorgungsspannung gekoppelt und der Summationssignal eingegeben Faktor Referenzspannung bilden, und das Ausgangs Summierknoten an einem zweiten Eingang des Rechners verbunden ist, dem Bus der Ausgang, der mit einem Eingangsbus des adaptiven Filters verbunden ist.

4 ist ein Funktionsblockdiagramm einer Stromversorgung für die Verzerrung in dem Versorgungssystem zu kompensieren.

Der Aufbau einer Stromversorgung für die Verzerrung in dem Netzeingang Sensor 1 Eingangsspannung, überbrücken einphasige Diodengleichrichter 2, 3 ein Stromsensor, ein Impulsübertrager 4 DC Aufwärtstyp (mit in seiner Zusammensetzung Drossel 5, Begrenzungsdiode 6, den Leistungstransistor 7 zu kompensieren, einen Glättungskondensator 8 und Treibereinheit 9), der Sensor 10 die Ausgangsspannung, die Last 11, die adaptive Steuereinrichtung 12 (mit einem adaptiven Filter 13, einen Vollwellengleichrichter 14, den Rechner 15, den Zähler 16 bildet Spannungskoeffizienten und Summierknoten 17) und das System 18 Steuernetz (es besteht aus einem Komparator 19, einen Multiplizierer 20, dem Regler 21 und dem Addierer 22).

Log Brücke einphasige Diodengleichrichter 2 ist der Eingang der Sekundärstromquelle für Verzerrung in dem Versorgungssystem zu kompensieren. Von der Eingangsquelle von Sekundärenergie für Verzerrung in den Netzsensor 1 Eingangsspannung zu kompensieren, dessen Ausgang mit dem ersten Eingang des adaptiven Reglers 12. Der obere Ausgang der Diode einphasiger Brückengleichrichter 2 verbunden ist mit dem oberen Eingangsimpulswandler 4 verbunden ist DC Spannungserhöhungs-Typ und der Unterseite - durch 3 Stromsensor mit dem unteren Eingangsimpulswandler angeschlossen 4 DC Step-up-Typ. Oberen Eingangsimpulswandler 4 DC Aufwärtstyp durch die Drossel 5 ist mit einem Punkt verbunden, der mit der Anode der Begrenzungsdiode 6 und den Drain des Leistungstransistors 7. Der Kathodenbegrenzungsdiode 6 ist mit dem Punkt verbunden ist, um die obere Platte des Kondensators 8 und die obere Ausgangsimpulswandler 4 DC Verbindungs Step-up-Typ. Niedrigere Eingangsimpulswandler 4 DC-Boost-Typ Spannungsquelle kombiniert der Leistungstransistor 7, die Bodenplatte des Kondensators 8 und unteren Ausgangsimpulswandler 4 DC-Step-up-Typ. Mit den Ausgängen des letzten Sensors 10, der Ausgangsspannung und der Last 11. Die Source und das Gate des Leistungstransistors 7 sind mit dem Ausgang der Treibereinrichtung verbunden ist 9 ein Eingang mit einem Ausgabeverwaltungssystem 18 verbunden ist. Ausgänge der Stromsensor 3 und dem Ausgangsspannungssensor 10 sind jeweils mit dem zweiten und dritten Eingangssteuersystem 18.

Das erste Steuereingabesystem 18 mit einem ersten Eingang eines 20-Multiplizierers verbunden ist, dessen Ausgang mit dem nichtinvertierenden Eingang des Komparators 19 verbunden ist, wird das zweite Steuereingangssystem 18 mit dem invertierenden Eingang des Komparators 19 verbunden ist, der letzte Ausgang der Ausgang des Steuersystems 18 und mit dem Eingang der Treibereinheit 9 verbunden Die dritte und ein viertes Steuersystem 18 Eingänge jeweils an den Subtrahierer und den Addierer Sollwertsummierung 22, durch den Ausgang der letzten in Reihe geschalteten Controller 21 verbunden ist mit dem zweiten Eingang des Multiplizierers 20 verbunden ist in der vierten Steuereingang 18 durch ein Ansteuersignal s _nzad versorgt _werden.

Der erste Eingang des adaptiven Reglers 12 ist mit dem Punkt verbunden zu kombinieren adaptive Filtereingang 13, den ersten Eingang des Rechners 15 und der Eingang 16 Meter Formfaktor Versorgungsspannung. Ausgabe des adaptiven Filters 13 über die in Reihe geschalteten Vollwellen-Gleichrichter 14 ist mit dem ersten Eingang des Steuersystems 18. Subtrahiert den Summierknoten 17 Eingang mit dem Ausgang Messer 16 Formfaktor Versorgungsspannung gekoppelt ist , und das Summensignal ist Eingangsbelegung Form _kfzad s _{Spannungskoeffizienten.} Summieren der Ausgangsknoten 17 ist mit dem zweiten Eingang des Rechners 15, dem Ausgangsbus, der an den Eingangsbus 13 des adaptiven Filters verbunden ist.

Sekundärstromquelle für Verzerrung zu kompensieren, in das Versorgungsnetz arbeitet wie folgt.

ИСТОЧНИК ВТОРИЧНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ С КОМПЕНСАЦИЕЙ ИСКАЖЕНИЙ В ПИТАЮЩЕЙ СЕТИ
РАБОТАЕТ СЛЕДУЮЩИМ ОБРАЗОМ

Входное переменное однофазное напряжение U c поступает на вход датчика 1 входного напряжения и вход мостового однофазного диодного выпрямителя 2. На выходе датчика 1 входного напряжения формируется сигнал S c (здесь и далее функция времени не показана), поступающий на первый вход адаптивного регулятора 12. Выходное выпрямленное напряжение |U c | (модуль входного сигнала) выпрямителя через датчик 3 тока подается на вход преобразователя 4 постоянного напряжения повышающего типа. При переключении силового транзистора 7 в проводящее (открытое) состояние к дросселю 5 прикладывается выпрямленное напряжение |U c | и ток через дроссель i и начинает нарастать (интервал времени t A ...t B , фиг.5): где i и (t) - ток источника стабилизированного напряжения с компенсацией мощности искажений в однофазной сети переменного тока; L - индуктивность дросселя 5; t A и t B - соответственно моменты времени открывания и закрывания силового транзистора 7.

На интервале времени t _A ...t _B отсекающий диод 6 находится в закрытом состоянии (|U _c |<U _H ) и питание нагрузки 11 обеспечивается заряженным сглаживающим конденсатором 8. На выходе датчика 3 тока формируется сигнал s _дт 5 пропорциональный входному току i _и :

где k _дт - коэффициент передачи датчика 3 тока.

При превышении выходного сигнала датчика 3 тока s _дт задающего сигнала s _зад с выхода перемножителя 20 на значение порогового сигнала (гистерезиса) компаратора 19 S _пор , т.е. при s _дт -s _зад >S _пор (точка А на фиг.5), компаратор 19 переключается и силовой транзистор 7 переходит в закрытое состояние. Ток дросселя 5 i _и протекает через открытый отсекающий диод 6, тем самым подзаряжая емкость сглаживающего конденсатора 8. Спадание тока на интервале времени t _B ...t _С (фиг.5) продолжается до точки С, в которой s _дт -s _зад <S _пор . В этот момент времени происходит переключение компаратора 19 в единичное состояние и силовой транзистор 7 открывается. Ток через дроссель 5 возрастает до точки D, в которой s _дт -s _зад >S _пор . На интервалах времени t _A ...t _B и t _C ...t _D отсекающий диод 6 закрыт, т.е. выполняется условие |U _c |<U _н . Таким образом формируется ток через дроссель 5 с огибающей в виде положительных полуволн, пропорциональных и повторяющих форму полуволн напряжения U _c на входе мостового однофазного диодного выпрямителя 2, а значит на входе источника вторичного электропитания с компенсацией искажений в питающей сети.

Выходной сигнал s _дт датчика 3 тока подается на инвертирующий вход компаратора 19, где производится сравнение с задающим сигналом s _зад (выход перемножителя 20). Выразим сигнал перемножителя 20 s _зад через сигнал ошибки регулирования =s _нзад -U _н k _дн2 на выходе сумматора 22 (k _дн2 - коэффициент передачи датчика 10 выходного напряжения):

где s _вх - входное напряжение системы 18 управления;

s _вых - сигнал выходного напряжения датчика 10 выходного напряжения устройства, s _вых =U _н k _дн2 ;

s _р - выходное напряжение регулятора 21;

- напряжение на выходе сумматора 22;

F(p) - передаточная функция регулятора 21.

Система 18 управления обеспечивает формирование входного тока i _и , амплитуда которого определяется значением сигнала задания s _нзад (выходного напряжения U _н ), а форма повторяет форму входного сигнала системы 18 управления s _вх (выходное напряжение адаптивного регулятора 12).

Betrachten wir den Prozess der Bildung der 18 _Rin Steuersystem s Eingangssignal (das Ausgangssignal des adaptiven Reglers). Das Ausgangssignal S _{von dem} Sensor 1 von der Eingangsspannung an den Eingang 16, der Zählerfaktor der Versorgungsspannung ausgegeben wird . Das Ausgangssignal s vor kurzem ^{_{CP gebildet:}}

wobei k _KF - 16 m Umrechnungsfaktor Verhältnis der Spannungsversorgung;

k _dn1 - Übertragungskoeffizient des Sensors 1 Eingangsspannung;

T - die Periode der Eingangsspannungsschwankungen.

In Summierknoten 17 empfängt Eingangssignale auf den aktuellen Wert des Formfaktors _Kf entspricht , s und die _kfzad Formfaktor s Referenzsignal an den unverzerrten Form der Eingangswechselspannung entspricht. Für eine unverfälschte Sinusspannung Formfaktor k _lb ist [Maße in Elektronik: Ein Handbuch / Ed. Kuznetsov VA . - M:. Energoatomisdat, 1987. - 512, S. 86] s _kfzad = 1.111:

Der adaptive Regler 12 ist eine algorithmische Einheit, die Umsetzung, die die Verwendung eines Mikroprozessors umfasst. Daher wird der Betriebsablauf zu den Zeitpunkten weiter in den diskreten Zeitabtastwerten diskutiert n-1, n, n + 1 ...

In einem Fall , in dem gemessene Koeffizient Spannung einen n-ten Zeit unterscheidet _Kf bilden s _(n) aus der Formfaktor für das unverzerrte Form der Versorgungsspannung, der Ausgangs Summierknoten 17 wird ein Fehlersignal gebildet , _n = s -s _{kfzadkp (n).} Das digitale Fehlersignal _n wird an den Rechner 15. Der Rechner Übertragungsanpassungsfaktoren implementiert (Matrix _W n) des adaptiven Filters nach der Methode der kleinsten Quadrate [B. Widrow, S. Stearns Adaptive Signal Processing. M: Radio and Communications, 1989. - 440, 101 ... S.94]..

wobei _{S c (n) = [s} c (n) s c (n - _{1) ... (c s^(nL)] T -} Vektorsignaleingang des adaptiven Filters 13;

L - die Ordnung des adaptiven Filters 13;

- Der Faktor die Geschwindigkeit der Adaption der Methode der kleinsten Quadrate bestimmt wird.

Änderung Transmissionskoeffizienten _W n führt zu der Tatsache , dass das Ausgangssignal u _f des adaptiven Filters 13 unterscheidet sich von dem sinusförmigen. Das Ausgangssignal u _f des adaptiven Filters 13 wird einem Vollwellengleichrichter 14, ein Modulsignal u _f die _Freigabe. Der Ausgang des Vollwellengleichrichter 14 wird dem Steuersystem 18. Einstellen der Koeffizienten _W n Übertragung bewirkt , dass die Form des verbrauchten Stroms aus einer Sinuswelle unterschiedlich wird. Als Ergebnis wird das Versorgungsnetz Harmonischen Stromaufnahme injiziert. Im nächsten Schritt des iterativen Prozesses Transmissionskoeffizienten des Einstellens wird wiederholt, was zu einer Änderung in der Kurve Netzspannungswellenform. Das Verfahren der adaptiven Abstimmung wird zur Minimierung des Fehlers zwischen dem tatsächlichen und dem gewünschten Verhältnis der Spannungsversorgungskurve richtet. Somit wird der Prozess durch die Wirkung der beanspruchten Vorrichtung in den Formfaktor der Versorgungsspannung beendet ist, und damit die Qualität der Leistung der Kraft. Im Zuge des Pegels der Harmonischen in das Versorgungsnetz eingespritzt Einstellung, ändert sich die Form und sucht den folgenden Fehler zu minimieren Formfaktor _n zwischen Soll- und Ist - _kfzad s _Kf s _(n) zum nächsten (n + 1) -ten Abstimmschritt. Lassen Sie uns den Korrekturprozess durch das Beispiel eines Netzes Fragment Spannungskurve Formfaktor AC (6) erklären.

Sie gilt als die Systemstromversorgung eines Leistungstransformators (oder einer anderen Quelle), zusammengesetzt mit der Phase emf E _Q und die aktiven und reaktiven Komponenten des Innenwiderstands R _ext und _ext X _{(k) = k} L _ext ( - Hauptnetzfrequenz-Kurve; k - Anzahl der Harmonischen), die Gesamtkapazität, die mit der Gesamtkapazität der Gesamtheit aller Kunden am Verknüpfungspunkt (TOP) angeschlossen ist vergleichbar ist. Es versteht sich, dass die Verzerrung am Ausgang der Phasenverzerrung der verfügbaren Leistung, das heißt die Amplitude der höheren Harmonischen sind Null. Mit der Verbindungsleitung zwischen dem Ausgang des Leistungstransformators und der oberen vereinfachen wird durch Widerstand R dargestellt _L. Die Verbraucher sind dargestellt (Pfeile die Richtung der Kraftübertragung darstellen):

- Linearlast , die Wirkleistung P _{L verbraucht;}

- Nicht-linearer Last, raubend aktiv P _n, Q _n Blindleistung und Verzerrung D _n;

- Gas-Typ Lampen und verbraucht _mit aktiven P und Blindleistung _Q c;

- Die beanspruchte Vorrichtung - eine Stromversorgung für Verzerrungen im Versorgungsnetz zu kompensieren, aktiv _in P aufwendig und erzeugt das Netz Blindleistung Q und D _{zuVerzerrungen;}

- Durch andere Verbraucher, in der Regel aktiv R _d, Q _d Blind- und Verzerrungsleistung D _{d verbrauchen.}

Lassen Sie uns die technischen und wirtschaftlichen Vorteile aus der Verwendung der Erfindung zu bewerten. Dazu definieren wir die Gesamtstromaufnahme I und _einen Verlust an aktiver P _eine Leistung bei der Arbeit in der Spitze aller Verbraucher vorgesehen ist , daß die beanspruchte Quelle Sekundärstromverzerrung in der Netzversorgung nur dann aktiv , den Stromverbrauch zu kompensieren, das heißt, Q _k = 0 und _k = 0 D:

Wir schreiben den Ausdruck für den Momentanwert der Spannung u TOP _TOP (t) als die Differenz zwischen den Momentanwerten der Phasenspannung E _p und Spannungsabfall der Gesamtstrom I verbraucht _ein Netzelemente:

wobei E _{die FM} - die Amplitude der harmonischen Komponente der Spannung in der Leistungsschaltung;

_I m (k) - K-Amplitude der harmonischen Komponente des Stroms in der Quellenschaltung.

In diesem Modus schließt die Spannung am Verknüpfungspunkt harmonischen Komponenten, die das Ergebnis der Arbeit des nichtlinearen Lasten sind. In diesem Fall wird das Seitenverhältnis der Spannungskurve am Verknüpfungspunkt von der für reine Sinuskurve ermittelte Wert unterschiedlich sein. Wir schätzen den Gesamtstrom I _k und Verlust an Aktiv _{Um die} Leistung P an der Spitze in allen Verbrauchern mit der Maßgabe , dass die beanspruchte stabilisierte Spannungsquelle mit Stromverzerrung einphasigen AC - Wirkstromverbrauch und Futterblindleistung Q _k erzeugt <0 und _eine Leistungsverzerrung D <0:

(9)

(10)

In diesem Fall nähert sich der Formfaktor der Versorgungsspannung den Wert der Kurve für die Sinuswelle. Das Verfahren der adaptiven Abstimmung wird in der Stromversorgung der höheren harmonischen Komponenten durch Injektion abgeschlossen und wird in Abbildung 7 veranschaulicht.

Analyse Ausdrücke (7) und (9) zeigt, dass die Injektion des Speisenetzwerks Harmonischen von der beanspruchten Quelle Sekundärstromverzerrung in dem Versorgungsnetz zu kompensieren, ermöglicht im Vergleich zum Stand der Technik eine positive Wirkung zu erzielen:

- Um die aktiven Leistungsverluste im Stromversorgungssystem zu reduzieren: _Um P < _Und P;

- Um eine inaktive Kompensation (Blindleistung und Verzerrungsleistung) Komponente der Gesamtleistung zu erzeugen;

- Um die Stromqualitätsindikatoren [GOST 13109-97 verbessern. Elektrische Energie. Kompatibilität der technischen Ausrüstung. Normen der Qualität der elektrischen Energie in elektrischen Netzen, universell verwendbar. - Moskau: Verlag Standards, 1998. - 31] in Bezug auf die Steady-State-Spannungsabweichung.. _U c: verringert den Wert der Spannungsverlust aufgrund einer teilweisen Kompensation der Verzerrung und Blindleistung der Verbraucher;

- Um die Stromqualitätsindikatoren [GOST 13109-97 verbessern. Elektrische Energie. Kompatibilität der technischen Ausrüstung. Normen der Qualität der elektrischen Energie in elektrischen Netzen, universell verwendbar. - M:. Publishing House of Standards, 1998. - 31 s] in Bezug auf die Koeffizienten der Verzerrung sinusförmigen Spannungsverlauf.

TOP: Werte der höheren harmonischen Komponenten der Kurve der Versorgungsspannung aufgrund einer teilweisen Kompensation der Verzerrungsleistung der Verbraucher reduziert.

16 Meter Formfaktor Spannungskurve Algorithmus implementiert integrierte Signalverarbeitung und können auf einem analogen Elementbasis unter Verwendung von Multiplikatoren Signale [Popov BC, Zhelbakov IN durchgeführt werden Die Messung der Effektivspannung. - M: Energoatomisdat, 1987. - 120 S.,.. Alekseenko AG, Kolombet EA, Starodub GI Die Verwendung von hochpräzisen Analogschaltungen. - 2. Auflage, überarbeitet.. und dop.- M:.. Radio- und Communications, 1985. - 256] oder in der digitalen algorithmischen (Software) Einheit mit digitaler Signalverarbeitung [Gorlach AA Mints MY, VN Chinkov Digitale Signalverarbeitung in der Messtechnik. - Kiew: Tehnika, 1985, S. 62 ... 68].

Figur 8 zeigt ein Beispiel für die technische Realisierung des Zählers 16 Formfaktor der Versorgungsspannung auf der analogen Elementbasis. Es enthält Multiplikatoren 23, 24, 25 Signale ein Präzisions Vollweggleichrichter 26, Filter 27, 28, Tiefpaß-Operationsverstärker 29, 30.

Analysiert _mit dem Signal s, die den Formfaktor zu bestimmen , die erforderlich ist , 23 zu beiden Eingängen des Multiplizierers zugeführt , und der Vollwellen - Präzisionsgleichrichter 26 die Ausgangssignale s ^₂ und | s _c | Ausgänge aus den Stufen zu prüfen Tiefpaßfiltern 27 und 28 sind Eingänge geliefert, die Signale als konstante Komponente erzeugen:

wobei k ₁ - Übertragungs Koeffizientenmultiplizierer 23;

k ₃ - Durchgangskoeffizient von Vollweggleichrichter 26;

k _2, k ₄ - Transmissionskoeffizienten der Filter 27 und 28 jeweils von den niedrigeren Frequenzen.

In dem Operationsverstärker 29 und dem Multiplizierer 24 realisiert die Quadratwurzel des Systems zu extrahieren:

wobei k ₅ - Schaltung der Umrechnungsfaktor der Quadratwurzel - Extraktion auf der Basis des Operationsverstärkers 29 und dem Multiplizierer 24.

Die Signale, die von dem Operationsverstärker 29 und Tiefpaßfilter 28 empfängt auf Signal auf der Basis des Operationsverstärkers 30 und dem Multiplizierer 25, dem ein Signal erzeugt wird, proportional zum Längenverhältnis Teilerschaltung:

wobei k ₆ - Signale der Teilungsschema basiert auf einer Umrechnungsfaktor des Operationsverstärkers 30 und dem Multiplizierer 25.

Somit wird der Ausgang des Operationsverstärkers 30 durch das Signal s _kp proportional Seitenverhältnis der Versorgungsspannung der Kurve gebildet wird .

Die Ausführung der technischen Präzision Vollweggleichrichter 26 ist in der [U. Tietze, Schenk K. Halbleiterschaltung Referenzhandbuch gezeigt. Trans. mit ihm. - M:. Mir, 1982, 512, s.471] ..

Als Regler 21 kann ein Mitglied des Managementsystems 18 kann Proportional-Integration oder die Integration des Reglers verwendet, die eine Variante der Ausführung auf dem analogen Basiselement ist in [U. Tietze, Schenk K. Halbleiterschaltung Referenzhandbuch zur Verfügung gestellt. Trans. mit ihm. - M:. Mir, 1982, 512, 484 ... S.480] ..

Abbildung 9 zeigt die Ausführung des adaptiven Filters 13 und dem Rechner 15. Das adaptive Filter besteht aus [U. Tietze, Schenk K. Halbleiterschaltung Referenzhandbuch. Trans. mit ihm. . - M: Mir, 1982, 512, s.425 ;. Widrow B., C. Stearns Adaptive Signalverarbeitung. M:.. Radio- und Kommunikation, 1989 - 440, S.96] Filter 31 und 32 der Tiefpaß Vorrichtung 33 Abtast- und Halte, Analog-Digital-Wandler ADC 34, die Elemente 35 ... 37-Verzögerung um den Betrag der Bestellung bestimmt adaptive Filter L, Multiplizierer 38 ... 40, deren Zahl durch die Ordnung des adaptiven Filters L bestimmt wird, einen Addierer 41, einen Digital-analog-Wandler 42 DAC.

Der Rechner 15 besteht aus Verstärkern 43 ... 45 mit dem Übersetzungsverhältnis von 2 , Vervielfacher 48 und 46 ... 49 ... 51-Integratoren.

Die C _s Eingangssignal durch einen Eingangsfilter 31 gefiltert wird, wird ein Tiefpaß abgetastet und Probenaufbewahrungseinrichtung 33 gespeichert und umgewandelt in digitale Daten durch den ADC 34. Die Zeitverschiebung auf t Verzögerungselemente wird in Taktzeiten erzeugt, die von der Zeitsteuerimpuls-Eingang "Tact" bestimmt werden. Am Ausgang des ADC 34 und Elemente 35 ... 37 durch diskrete Zeit gebildet werden verzögert Signale _{s c (n), s c} (n - _{1), s c (nL),} an den Eingängen der Multiplizierer ankommen 38 ... 40, die weiteren Ausgangs - der Eingang des Addierers 41. das digitale Ausgangssignal des Addierers 41 wird in ein analoges Signal 42 umgewandelt DAC, im folgenden - der gefilterten Tiefpassfilter 32. Das Ausgangssignal _f s ist die letzte adaptive Filterausgangssignal.

15 Rechner, die Eingangssignale sind die Eingangsabtastwerte zu diskreten Zeitpunkten _{s c (n), s c} (n - _{1), s c (nL),} an den Eingängen der Verstärker ankommt 43 ... 45, und von ihnen - mit den Eingängen von Multiplizierern 46 ... 48. Integration der Ausgangssignale der Addierer 46 ... erfolgt 48 in den Integratoren 49 ... 51, deren Ausgänge die Ausgangsleitung des Rechners bilden, für einen Vektor von Gewichtungskoeffizienten bilden, n-SG Verfahrensschritt adaptive Anpassung des adaptiven Filters.

Strukturell das adaptive Filter und der Computer ist es ratsam, auf der Grundlage der Mikroprozessor ausgestattete Eingangs auszuführen Analog-Digital-Wandler.

FORDERUNGEN

Eine Stromversorgung für Verzerrung in das Versorgungsnetz, bestehend aus einer Eingangsspannungssensor, brücken einphasige Diodengleichrichter, einen Stromsensor, der die Ausgangsspannung des Sensors, Lastmanagement als Teil des Komparatorsystem, den Multiplizierer, der Steuerung und der Addierer, Impulswandler DC-Boost-Typ Spannung, mit in zu kompensieren Drossel enthält Zerhacken Diode Leistungstransistor, einen Glättungskondensator und die Treibereinheit und die Eingangsbrücke einphasige Diodengleichrichter ist, der Eingang der Sekundärstromquelle für Verzerrung in das Versorgungsnetz zu kompensieren, und zu diesem Eintrag mit dem Eingangsspannungssensor angeschlossen ist, wird der obere Ausgang der Brücke einphasige Diodengleichrichter mit dem Internet verbunden oberen Eingangsimpulswandler DC Aufwärtsspannungstyp, und der Boden durch den Stromsensor zur unteren Eingangsimpulswandler DC-Spannungsverstärkungstyp verbunden ist, und die Ausgänge der letzten verbunden, um die Ausgangsspannung des Sensors und der Laststromsensor Ausgänge und die Ausgangsspannung des Sensors jeweils mit zweiten und dritten Eingängen verbunden sind, ein Steuersystem, und die erste Steuersystemeingang mit dem ersten Eingang eines Multiplizierers verbunden, dessen Ausgang mit dem nichtinvertierenden Eingang des Vergleichers verbunden ist, Eingang ein zweites Steuersystem mit dem invertierenden Eingang des Komparators verbunden ist, der Komparator das Ausgangssignal des Steuersystems ist, und führt eine Schaltimpulswandler DC-Boost-Spannungstyp, die dritte und vierten Eingänge des Steuersystems sind jeweils mit einem Abzug verbunden ist, und Summieren Addierers Eingänge der Ausgang der über in Reihe verbunden Regler zuletzt mit dem zweiten Eingang des Multiplizierers verbunden ist und der vierte Steuereingang des Systems ein Antriebssignal zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen adaptiven Regler eingeführt, der adaptive Filter besteht, Vollwellengleichrichter, einen Taschenrechner, Verhältnis der Spannungsversorgung zu messen und Summierknoten, wobei der erste Eingang des adaptiven Reglers auf die Eingangsspannung des Sensorausgangssignals verbunden ist, wird der erste Eingang des adaptiven Reglers zu dem Punkt verbunden adaptiver Filtereingang kombiniert, wobei der erste Eingang des Rechners und Spannungsformfaktor Meßeingang Versorgungs Netzwerk und der Ausgang des adaptiven Filters über eine Reihe verbunden, um einen Vollweg-Gleichrichter mit dem ersten Eingang des Steuersystems gekoppelt, Summierung der Subtrahieren Eingangsknoten mit dem Ausgangszählerfaktor der Spannungsversorgungsschaltung verbunden ist, und ein Summieren Eingangsknoten des Summierens Belegungen Formkoeffizient Spannung signalisiert wird, die Ausgabe des Summierknotens verbunden mit einem zweiten Eingang des Rechners, der Bus-Ausgang, der mit einem Eingangsbus des adaptiven Filters verbunden ist.

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Erscheinungsdatum 15.02.2007gg

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