SU1053218A1 - Upper-harmonic filter control device - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ФИЛЬТРОМ ВЫСШИХ ГАРМОНИК, содержащее датчик напр жени , датчик тока , включенный в цепь фильтра, блок изменени  индуктивности фильтра, вход которого подключен к выходу фазового дискриминатора , соединенного с датчиком напр жени , блок синхронизации, вход которого соединен с выходом датчика тока, а выход через фазосдвигающий элемент - с вторым входом фазового дискриминатора, блок защиты фильтра от перегрузок, содержащий релейный элемент,. соединенный с выходом датчика тока, элемент измере ни  частоты управл емого генератора блока синхронизации , вь1ход которого подключен к элементу пам ти, соединенному с элементом умноже-. НИЯ, выход которого соединен с вторым входом фазосдвигающего элемента, отличающеес  тем, что, с целью повыщени  качества напр жени  электрической сети с нелинейными потребител ми, оно снабжено анализатором спектра, блоком выделени  амплитуды превалирующей гармоники спектра, блоком определени  и запоминани  частоты превалирующей гармоники, преобразователем частоты в посто нный ток, преобразователем частоты в напр жение посто нного тока и суммирующим блоком, причем вход анализатора спектра соединен с выходом датчика напр жени , а его выходы - с блоком определени  и запоминани , частоты превалирующей гармоники спектра через блок выделени  амплитуды превалирующей гармоники спектра и непосредственно выходы блока определени  и запоминани  частоты превалирующей гармоники спектра через преобразователь частоты в напр жение посто нного тока соединень с блоком синхронизации и через преобразователь частоты в посто нный ток с суммирующим блоком, второй вход которого соединен с блоком изменени  индуктивности фильтра, а выход - с регулируемой индуктивностью фильтра.A DEVICE FOR CONTROLLING A SUPPLIER OF HIGHER HARMONICS, containing a voltage sensor, a current sensor connected to a filter circuit, a filter inductance change unit whose input is connected to an output of a phase discriminator connected to a voltage sensor, a synchronization unit whose input is connected to an output of a current sensor and the output through the phase-shifting element - with the second input of the phase discriminator, the filter overload protection unit containing the relay element. connected to the output of the current sensor, the element of measurement of the frequency of the controlled oscillator of the synchronization unit, whose input is connected to the memory element connected to the element very simply. The NII whose output is connected to the second input of the phase-shifting element, characterized in that, in order to increase the quality of the voltage of the electric network with nonlinear consumers, it is equipped with a spectrum analyzer, an amplitude selection unit of the prevailing harmonic of the spectrum, the prevailing harmonic frequency, a converter frequency to direct current, frequency converter to direct current voltage and summing unit, the input of the spectrum analyzer connected to the output of the voltage sensor and its outputs are with the detection and storage unit, the frequency of the prevailing spectrum harmonics through the amplitude selection unit of the prevailing harmonics of the spectrum and directly the outputs of the detection and memorization frequency of the prevailing spectrum harmonics through the frequency converter into the DC voltage connected to the synchronization unit and through the frequency converter to direct current with a summing unit, the second input of which is connected to the filter inductance changing unit, and the output with adjustable inductance f iltra

Description

Изобретение относитс  к электроэнергетике , а именно к устройствам регулировани  спектра напр жени  в электрических сет х путем подавлени  высших гармонических составл ющих.The invention relates to electric power industry, namely, voltage spectrum control devices in electric networks by suppressing higher harmonic components.

Известны устройства -дл  подавлени  высших гармоник в электрических сет х, состо щие из последовательно соединенных индуктивности и емкости, называемые фильтрами высших гармоник, настройка которых в резонанс на одной частоте производитс  независимо от дрейфа частоты тока сети (50 Гц), а также при отклонении емкости конденсаторов от требуемых значений 1.Devices for suppressing higher harmonics in electrical networks are known, consisting of series-connected inductances and capacitances, called higher harmonics filters, which are tuned to resonance at one frequency independently of the current frequency drift (50 Hz), as well as when the capacitance deviates capacitors from the required values 1.

Однако в этих устройствах не ограничиваетс  величина тока, протекающего через линейный фильтр, котора  может быть выше допустимой.However, these devices do not limit the amount of current flowing through the linear filter, which may be higher than acceptable.

Известно устройство, в котором производитс  настройка линейного филътра в резонанс независимо от дрейфа частоты тока в сети и отклонени  емкости конденсаторов от требуемых значений, а также защита его от перегрузки по току путем плавной расстройки фильтра. Такое устройство дл  управлени  фильтром высших .гармоник содержит датчик напр жени , датчик тока, включенный в цепь фильтра, блокизменени  индуктивности фильтра, вход которого подключен к выходу фазового дискриминатора, соединенного с. датчиком напр жени , блок синхронизации , вход которого соединен с выходом датчика тока, а выход через фазосдвигающий элемент - с вторым входом фазового дискриминатора, блок защиты фильтра от перегрузок, содержащий релейный элемент, соединенный с выходом датчика тока, элемент измерени  частоты управл емого генератора блока синхронизации, выход которого подключен к элементу пам ти, соединенному с элементом умножени , выход которого соединен с вторым входом фазосдвигающего элемента 2.A device is known in which the adjustment of the linear filter to resonance is made regardless of the drift of the current frequency in the network and the capacitance deviation from the required values, as well as its protection against current overload by smoothly detuning the filter. Such a device for controlling a higher harmonic filter contains a voltage sensor, a current sensor connected to the filter circuit, blocking the inductance of the filter, the input of which is connected to the output of the phase discriminator connected to. a voltage sensor, a synchronization unit, the input of which is connected to the output of the current sensor, and an output through the phase shifting element to the second input of the phase discriminator, an overload filter protection unit containing a relay element connected to the output of the current sensor, a frequency measurement element of the controlled generator unit synchronization, the output of which is connected to the memory element connected to the multiplication element, the output of which is connected to the second input of the phase-shifting element 2.

Однако известное устройство оказываетс  не эффективным в электрических сет х, к которым подключены потребители электрической энергии с нелинейными характеристиками , моменты и продолжительность включени  которых не регламентированы. В этом случае мгновенный спектр высщих гармонических составл ющих в сети непрерывно измен етс  случайным образом, причем в различные моменты времени превалирующими  вл ютс  различные высщие гармоники .However, the known device is not effective in electrical networks to which consumers of electrical energy are connected with non-linear characteristics, the moments and duration of which are not regulated. In this case, the instantaneous spectrum of higher harmonic components in the network continuously varies randomly, with different higher harmonics prevailing at different times.

Цель изобретени  -- повышение качества напр жени  электрической сети с нелинейными потребител ми.The purpose of the invention is to improve the quality of the voltage of an electrical network with non-linear consumers.

Указанна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  управлени  фильтром высших гармоник, содержащее датчик напр жени , датчик -тока, включенный в цепь фильтра, блок изменени  индуктивности фильтра, вход которого подключен к выходу фазового дискриминатора, соединенного с датчиКОМ напр жени , блок синхронизации вход которого соединен с выходом датчика тока, а выход через фазосдвигающий элемент -/с вторым входом фазового дискриминатора, блок защиты фильтра от перегрузбк, содержащий релейный элемент, соединенный с выходом датчика тока, элемент измерени  частоты управл емого генератора блока синхронизации, выход которого подключен к элементу пам ти, соединенному с элементом умножени , выход которого соединен с вторым входом фазосдвигающего элемента, снабжено анализатором спектра, блоком выделени  амплитуды превалирующей гармоники спектра, блоком определени  и запоминани  частоты превалирующей гармоники , преобразователем частоты в посто нный ток, преобразователем частоть в напр жение прсто нного тока и суммирующим блоком, причем вход анализатора спектра соединен с выходом датчика напр жени , его выходы - с блоком определени  и запоминани  частоты превалирующей гармоники спектра через блок выделени  амплитуды превалирующей гармоники спектра и непосредственно выходы блока определени  и запоминани  частоты превалирующей гармоники спектра через преобразователь частоты в напр жение посто нного тока соедине ны с блоком синхронизации и через преобразователь частоты в посто нный ток с суммирующим блоком, второй вход которого соединен с блоком изменени  индуктивности фильтра, а выход - с регулируемой индуктивностью фильтра.This goal is achieved by having a device for controlling a high-harmonic filter containing a voltage sensor, a current sensor connected to a filter circuit, a filter inductance changing unit whose input is connected to the output of a phase discriminator connected to a voltage sensor, the input synchronization unit connected to the output of the current sensor, and the output through the phase-shifting element - / with the second input of the phase discriminator, the filter protection unit against overload, containing a relay element connected to the output of the current sensor, el The frequency measurement of the controlled oscillator of the synchronization unit, the output of which is connected to the memory element connected to the multiplication element, the output of which is connected to the second input of the phase-shifting element, is equipped with a spectrum analyzer, an amplitude selection unit of the prevailing harmonic of the spectrum, a prevailing harmonic frequency detection and storage unit, frequency converter to direct current, frequency converter to direct current voltage and summing unit, the input of the spectrum analyzer with the output of the voltage sensor, its outputs — with a unit for determining and storing the frequency of the prevailing harmonic of the spectrum through a block for selecting the amplitude of the prevailing harmonic of the spectrum and directly the outputs of the block for determining and memorizing the frequency of the prevailing harmonic of the spectrum through a frequency converter into the voltage synchronization and through a frequency converter to direct current with a summing unit, the second input of which is connected to the filter inductance change unit and the output to inductance of the filter.

На чертеже представлено устройство дл  управлени  фильтром высших гармоник.The drawing shows a device for controlling a harmonic filter.

Устройство содержит электрическую сеть 1, выключатель 2, служаший дл  подключени  к сети фильтра высших гармоник, собранного из последовательно соединенных емкости 3 и регулируемой индуктивности 4, датчик 5 тока, включенный в цепь фильтра, блок 6 синхронизации, вход которого подключен к выходу датчика тока, состо щий из фазового дискриминатора 7, интегратора 8 и управл емого генератора 9, датчик 10 напр жени , вход которого подключен к электрической сети, фазовый дискриминатор 11, один вход которого подключен к датчику 10 напр жени , блок 12 изменени  индуктивности . фильтра, вход которого соединен с выходом фазового дискриминатора 11, состо щий из интегратора 13 и усилител  14 фазосдвигающий элемент 15, выход которого соединен с фазовым дискриминатором 11, а один вход - с выходом управл емого генератора 9 блока синхронизации 6, реле иный элемент 16, вход которого соединен с датчиком 5 тока, элемент 17 умножени , выход которого соединен с вторым входом фазосдвигающего элемента 15, а оДин вход - с выходом релейного элемента 16, элемент 18 пам ти, выход которого соединен с вторым входом элемента 17 умножени , элемент 19The device contains an electrical network 1, a switch 2, which serves to connect to the network a high-harmonic filter assembled from a series-connected capacitance 3 and an adjustable inductance 4, a current sensor 5 connected to the filter circuit, a synchronization unit 6 whose input is connected to a current sensor output, consisting of a phase discriminator 7, an integrator 8 and a controlled generator 9, a voltage sensor 10 whose input is connected to an electrical network, a phase discriminator 11, one input of which is connected to a voltage sensor 10, unit 12 of eneni inductance. filter, the input of which is connected to the output of the phase discriminator 11, consisting of the integrator 13 and the amplifier 14 phase shifting element 15, the output of which is connected to the phase discriminator 11, and one input to the output of the controlled generator 9 of the synchronization unit 6, the relay other element 16, the input of which is connected to the current sensor 5, the multiplication element 17, the output of which is connected to the second input of the phase-shifting element 15, and the ONE input - to the output of the relay element 16, the memory element 18, the output of which is connected to the second input of the multiplication element 17, element nineteen

измерени -, выход которого соединен с вхо дом элемента 18 пам ти, один вход соединен с выходом управл емого генератора 9 блока синхронизации б, а второй - с выходбм фазосдвигающего элемента 15, анализатор 20 спектра, вход которого соединен с выходом датчика 10 напр жени , блок 21 выделени  амплитуды превалирующей высшей гармонической составл ющей спектра напр жени , вход которого соединен с выходом анализатора 20 спектра, блок 22 определени  и запоминани  частоты превалирующей высшей гармон.ики 22, один вход которого соединен с анализатором 20 спектра , а второй - с блоком 21 выделени  амплитуды превалирующей гармоники, преобразователь 23 частота - посто нный ток, вход которого соединен с выходом блочка 22 определени  и запоминани  частоты превалирующей высшей гармоники, преобразователь 24 «частота - напр жение посто нного тока, выход которого соединен с. входом перестройки параметров управл емого генератора 9 блока б синхронизации, а вход - с выходом блока 22 определени  и запоминани  частоты превалирующей высшей гармоники, суммирующий блок 25, выход которого соединен с входом перестройки параметров регулируемой индуктивности 4 фильтра, один вход соединен с органом 12 изменени  индуктивности фильтра, а второй - с выходом преобразовател  23 частота - посто нный ток.measurement, the output of which is connected to the input of the memory element 18, one input is connected to the output of the controlled generator 9 of the synchronization unit b, and the second to the outputs of the phase-shifting element 15, the spectrum analyzer 20, the input of which is connected to the output of the voltage sensor 10, an amplitude allocation unit 21 of the prevailing highest harmonic component of the voltage spectrum, the input of which is connected to the output of the spectrum analyzer 20, a unit 22 for determining and storing the frequency of the prevailing highest harmonic 22, one input of which is connected to the analyzer 20 the second, with the amplitude amplitude 21 unit of the prevailing harmonic, the frequency converter 23 is a direct current, the input of which is connected to the output of the block 22 for determining and storing the frequency of the prevailing harmonic, the frequency converter 24 is the voltage of the direct current, the output of which is connected with. the input of the tuning parameters of the controlled generator 9 of the synchronization block b, and the input with the output of the prevailing harmonic frequency detecting and storing unit 22, the summing unit 25 whose output is connected to the tuning input of the adjustable inductance 4 of the filter, one input connected to the inductance changing unit 12 filter, and the second - with the output of the converter frequency 23 - direct current.

Устройство дл  управлени  фильтром высших гармоник работает следующим образом .The device for controlling the harmonic filter works as follows.

Анализатор 20 спектра раскладывает сигнал, поступающий с датчика 10 напр жени  сети, в р д Фурье с частотами, кратными основной частоте тока в сети, равной 50 Гц.The spectrum analyzer 20 decomposes the signal from the network voltage sensor 10 in a Fourier series with frequencies that are multiples of the fundamental frequency of the current in the network equal to 50 Hz.

Полученный ра выходе анализатора 20 саёктр напр жени  сети поступает на входы блока 21 выделени  амплитуды превалирующей высшей гармоники и блока 22 опреДелени  и запоминани  частоты превалирующей высшей гармоники. В блоке 21 путем попарного сравнени  амплитуд определ бтс  амплитуда превалирующей высшей гар- МОНИКИ, а в блоке 22 по разрешающему сигналу с блока 21 фиксируетс  частота превалирующей высщей гармоники.The resulting output of the analyzer 20 of the mains voltage network is fed to the inputs of the amplitude block 21 for the prevailing higher harmonics and the block 22 for determining and memorizing the frequency of the prevailing harmonics. In block 21, by pairwise comparison of the amplitudes, the amplitude of the prevailing higher harmonics is determined by the BTS, and in block 22, the frequency of the prevailing higher harmonics is recorded by the enable signal from block 21.

Выходной сигнал блока 22, несущий информацию о 4adTOTe превалирующей высщей гармоники, преобразуетс  преобразователем 23 в ток, который, поступа  в обмотку подмагничивани  индуктивности 4 фильтра, измен ет ее параметры таким образом, чтобы фильтр оказалс  настроенным в резонанс на частоту выделенной превалирующей высшей гармоники.The output of block 22, carrying information about 4adTOTe of the prevailing harmonic, is converted by the converter 23 into a current, which, entering the bias winding of the inductance 4 of the filter, changes its parameters so that the filter is tuned to resonate at the frequency of the selected prevailing highest harmonic.

Одновременно выходной сигнал блока 22 преобразуетс  преобразователем 24 в напр жение , поступающее на управл емый генератор 9 блока б синхронизации и перестраивающее параметры генератора, а значит , и весь блок синхронизации на частоту превалирующей гармоники.At the same time, the output signal of block 22 is converted by the converter 24 into a voltage supplied to the controlled generator 9 of the synchronization block b and rebuilding the parameters of the generator, and hence the entire synchronization unit, to the prevailing harmonic frequency.

При небольщих расстройках резонанса на частоте превалирующей высщей гармоники за счёт отклонени  частоты тока в сети от 50 Гц или за счёт изменени  параметров конденсаторов фильтра вступают в действие все блоки схемы управлени  известного устройства, незначительно измен ющие ток в обмотке подмагничивани  индуктивности 4 фильтра за счет составл ющей, поступающей на эту обмотку через суммирующий блок 25 от органа 12 изменени  индуктивности фильтра.In case of small detuning of the resonance at the frequency of the prevailing high harmonic due to a deviation of the frequency of the current in the network from 50 Hz or due to a change in the parameters of the filter capacitors, all blocks of the control circuit of the known device, which slightly change the current in the bias winding 4 of the filter inductance 4, come into play coming to this winding through the summing block 25 from the body 12 of the change in inductance of the filter.

Блок синхронизации в этом режиме работает так же, как в известном устройстве, не измен етс  работа и блока защиты фильтра от недопустимых токов в случае возникновени  резонанса токов между фильтром и системой переменного тока.,The synchronization unit in this mode works in the same way as in the known device, the operation and the filter protection unit against unacceptable currents do not change in the event of a current resonance between the filter and the AC system.,

Предлагаемое устройство дает наибольший положительный эффект при еф использовании в электрических сет х систем электроснабжени  промышленных предпри тий радиоэлектронной промышленности, содержащих большое количество потребителей электроэнергии с нелинейными характеристиками и технологические установки, снижение качества напр жени  питани  которых по спектральному составу всегда приводит к массовому Ораку дорогосто щей продукции .The proposed device gives the greatest positive effect when used in electric networks of power supply systems of industrial enterprises of the radioelectronic industry, containing a large number of electricity consumers with nonlinear characteristics and technological installations, the decrease in the quality of the supply voltage of which by spectral composition always leads to massive oracle of expensive products .

Этот эффект достигаетс  за счет того, что подавив превалирующую высшую гармонику спектра напр жени  сети, улучшают качество напр жени , подаваемого на технологические установки.This effect is achieved due to the fact that by suppressing the prevailing higher harmonic of the voltage spectrum of the network, the quality of the voltage supplied to the process units is improved.

Claims (1)

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕ- НИЯ ФИЛЬТРОМ ВЫСШИХ ГАРМОНИК, содержащее датчик напряжения, датчик тока, включенный в цепь фильтра, блок изменения индуктивности фильтра, вход которого подключен к выходу фазового дискриминатора, соединенного с датчиком напряжения, блок синхронизации, вход которого ₍ соединен с выходом датчика тока, а выход через фазосдвигающий элемент — с вторым входом фазового дискриминатора, блок защиты фильтра от перегрузок, содержащий релейный элемент,. соединенный с выходом датчика тока, элемент измерения частоты* управляемого генератора блока синхронизации, выход которого подключен к элементу памяти, соединенному с элементом умноже- ния, выход которого соединен с вторым входом фазосдвигающего элемента, отличающееся тем, что, с целью повышения качества напряжения электрической сети с нелинейными потребителями, оно снабжено анализатором спектра, блоком выделения амплитуды превалирующей гармоники спектра, блоком определения и запоминания частоты превалирующей гармоники, преобразователем частоты в постоянный ток, преобразователем частоты в напряжение постоянного тока и суммирующим блоком, причем вход анализатора спектра соединен с выходом датчика напряжения, а его выходы — с блоком определения и запоминания частоты превалирующей гармоники спектра через блок выделения амплитуды превалирующей гармоники спектра и непосредственно выходы блока определения и запоминания частоты превалирующей гармоники спектра через преобразователь частоты в напряжение постоянного тока соединены с блоком синхронизации и через преобразователь частоты в постоянный ток с суммирующим блоком, второй вход которого соединен с блоком изменения индуктивности фильтра, а выход — с регулируемой индуктивностью фильтра.HIGH HARMONIC FILTER CONTROL DEVICE, comprising a voltage sensor, a current sensor included in the filter circuit, a filter inductance change unit, the input of which is connected to the output of a phase discriminator connected to the voltage sensor, a synchronization unit, the input of which ₍ connected to the output of the current sensor and the output through the phase-shifting element - with the second input of the phase discriminator, the filter overload protection unit containing the relay element. connected to the output of the current sensor, the frequency measurement element * is controllable second generator of the synchronization unit, the output of which is connected to a memory element connected to the multiplication element, the output of which is connected to the second input of the phase-shifting element, characterized in that, in order to improve the quality of the voltage of the electric network with non-linear consumers, it is equipped with a spectrum analyzer, a unit highlighting the amplitude of the prevailing harmonic of the spectrum, the unit for determining and storing the frequency of the prevailing harmonic, a frequency to DC converter, a frequency to voltage converter direct current and a summing unit, and the input of the spectrum analyzer is connected to the output of the voltage sensor, and its outputs are connected to the unit for determining and storing the frequency of the prevailing harmonic of the spectrum through the unit for extracting the amplitude of the prevailing harmonic of the spectrum and directly the outputs of the unit for determining and storing the frequency of the prevailing harmonic of the spectrum through the frequency converter the DC voltage connected to the synchronization unit and through a frequency converter to DC with a summing unit, the second input to It is connected to a filter inductance change unit, and the output is connected to an adjustable filter inductance. а» SU и» 1053218 >a "SU and" 1053218> ‘1'1