UA121643C2 - ELECTRIC FILTER OF HIGH CURRENT HARMONICS WITH SMOOTHLY CONTROLLED INDUCTIVITY AND QUALITY - Google Patents

Abstract

Винахід належить до галузі електротехніки, зокрема стосується фільтрів гармонік струмів, призначених для обмеження вищих гармонік струмів у системах електропостачання споживачів електричної енергії і, таким чином, забезпечують зниження несинусоїдальності напруги у системах електропостачання та підвищують якість електричної енергії у місцях приєднання електричних споживачів. Електричний фільтр вищих гармонік струму з плавно регульованою індуктивністю та добротністю містить послідовно з'єднані джерело живлення, вимірювальний орган струму та нелінійне навантаження, паралельно до якого приєднані батарея конденсаторів та вимірювальний орган напруги, аналого-цифровий перетворювач напруги, блок аналізу частот напруги, блок визначення поточного значення коефіцієнта несинусоїдальності напруги, перший і другий блоки порівняння, блок задання коефіцієнта несинусоїдальності напруги, блок обчислення значення регульованої індуктивності електричного реактора, блок аналізу частот струму, аналого-цифровий перетворювач струму, блок задання інтервалу вимірювання напруги і струму. Фільтр додатково містить, блок виділення частоти напруги з найбільшою амплітудою, блок віднімання, блок виділення частоти струму з найбільшою амплітудою, блок запам'ятовування напруги, блок запам'ятовування струму, корпус електричного реактора, два полюси електричного реактора, основну обмотку електричного реактора, додаткову обмотку електричного реактора, ротор електричного реактора, вторинний вал зубчатого редуктора, зубчатий редуктор, кроковий електричний двигун, систему керування кроковим електричним двигуном. Технічним результатом винаходу є створення електричного фільтра вищих гармонік струму з можливістю одночасного регулювання частоти поглинання та добротності безпосередньо під напругою, у якому за рахунок уведення нових елементів досягається плавна зміна частоти настроювання фільтра вищих гармонік струму та розширення смуги поглинання частот, що забезпечує поглинання не лише гармонік, а й інтергармонік і, таким чином, зниження коефіцієнта гармонік напруги в системі електропостачання до значень, передбачених державними нормами на якість електричної енергії.The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to harmonic current filters designed to limit higher harmonic currents in power supply systems and thus reduce non-sinusoidal voltage in power supply systems and improve the quality of electricity at the connection points of electrical consumers. The electric filter of higher harmonics of current with smoothly regulated inductance and quality factor contains in series connected power supply, measuring body of current and nonlinear loading to which the capacitor bank and measuring body of voltage, analog-to-digital voltage converter, block of analysis of frequencies are connected. the current value of the non-sinusoidal voltage coefficient, the first and second comparison units, the unit for setting the non-sinusoidal voltage coefficient, the unit for calculating the adjustable inductance of the electric reactor, the current frequency analysis unit, analog-to-digital current converter, the voltage and current measurement interval The filter further comprises a voltage frequency allocation unit with the largest amplitude, a subtraction unit, a current frequency allocation unit with the largest amplitude, a voltage storage unit, a current storage unit, an electric reactor vessel, two poles of an electric reactor, a main reactor winding, an additional electric reactor winding, electric reactor rotor, secondary gear shaft, gear reducer, stepper electric motor, stepper electric motor control system. The technical result of the invention is to create an electric filter of higher harmonics with the possibility of simultaneous control of the absorption frequency and quality factor directly under voltage, in which the introduction of new elements achieves a smooth change in the tuning frequency of the filter , but also interharmonic and, thus, reduction of the coefficient of voltage harmonics in the power supply system to the values provided by state standards for the quality of electricity.

Description

двигуном. Технічним результатом винаходу є створення електричного фільтра вищих гармонік струму з можливістю одночасного регулювання частоти поглинання та добротності безпосередньо під напругою, у якому за рахунок уведення нових елементів досягається плавна зміна частоти настроювання фільтра вищих гармонік струму та розширення смуги поглинання частот, що забезпечує поглинання не лише гармонік, а й інтергармонік і, таким чином, зниження коефіцієнта гармонік напруги в системі електропостачання до значень, передбачених державними нормами на якість електричної енергії. х п ж пнengine The technical result of the invention is the creation of an electric current harmonic filter with the possibility of simultaneous adjustment of the absorption frequency and Q factor directly under voltage, in which, due to the introduction of new elements, a smooth change in the tuning frequency of the current higher harmonic filter and the expansion of the frequency absorption band are achieved, which ensures the absorption of not only harmonics , but also the interharmonic and, thus, reducing the coefficient of voltage harmonics in the power supply system to the values provided by state standards for the quality of electrical energy. x f f f mon

Мч шеMuch more

Сов шк са 18 ї З -ААСЬНОСЯ дог гону вні ЕТ В в оВ са шк а МА НИ ти ше ВИ -В ні бе ЧА -- г - 23 пишні й ще От 205 зSov shk sa 18 th Z -AAASNOSYA dog gonu vni ET V in oV sa shk a MA NI ti she VI -V ni be CHA -- r - 23 lush and more Ot 205 z

ФО тр бив і г -97 - фа кс риFO tr biv and g -97 - fax

КУKU

Фіг.1Fig.1

Винахід належить до галузі електротехніки, зокрема стосується фільтрів гармонік струмів, призначених для обмеження вищих гармонік струмів у системах електропостачання споживачів електричної енергії і, таким чином, забезпечують зниження несинусоїдальності напруги. у системах електропостачання та підвищують якість електричної енергії у місцях приєднання електричних споживачів.The invention belongs to the field of electrical engineering, in particular, it relates to current harmonic filters designed to limit higher current harmonics in the power supply systems of electric energy consumers and, thus, provide a reduction in non-sinusoidal voltage. in power supply systems and improve the quality of electric energy at the points of connection of electric consumers.

Відома система електропостачання дугової електропечі імпульсного струму (Патент України на винахід Мо 101412 від 25.03.2013 р. бюл. Мо 6, МПК НОБВ 7/144, НОг) 3/18), яка призначена для живлення дугової електропечі імульсного струму і, за рахунок автоматичного настроювання пасивного фільтра гармонік струму на частоту гармоніки струму з найбільшою амплітудою, забезпечує електромагнітну сумісність цієї електропечі з системою електропостачання.There is a well-known power supply system for an electric arc furnace with impulse current (Patent of Ukraine for an invention Mo 101412 dated 25.03.2013, Bull. Mo 6, IPC NOBV 7/144, НОг) 3/18), which is intended for powering an electric arc furnace with impulse current and, at the expense of automatic adjustment of the passive filter of current harmonics to the frequency of current harmonics with the largest amplitude ensures the electromagnetic compatibility of this electric furnace with the power supply system.

Основним її недоліком є те, що вона не обмежує інтергармонік струму, які генерують електричні дуги, що призводять до погіршення умов роботи споживачів електричної енергії, чутливих до інтергармонік.Its main drawback is that it does not limit current interharmonics, which generate electric arcs, which lead to deterioration of the working conditions of electric energy consumers sensitive to interharmonics.

Із відомих технічних рішень найближчим за своєю суттю є система електропостачання дугової сталеварної електропечі (Патент України на винахід Мо 103353 від 25.03.2013 р. бюл. Мо 19, МПК НОБВ 7/144, НОБВ 7/00, НОгу 3/18, Б278В 33/08, Б27В 3/00), яка містить джерело живлення, до якого через вимірювальний орган струму приєднане нелінійне навантаження у вигляді дугової сталеварної електропечі, вимірювальний орган напруги і керований фільтр у вигляді послідовно сполученої конденсаторної батареї та реактора з додатковою обмоткою, до виводів якої приєднані регульована індуктивність та резистор. Ця система електропостачання призначена для автоматичного настроювання пасивного фільтра гармонік струму на резонансну частоту струму з найбільшою амплітудою. Однак суттєвим недоліком системи електропостачання дугової сталеварної електропечі є те, що внаслідок ступеневої зміни величини регульованої індуктивності та резистора, ефективність фільтрування гармонік струму залишається недостатньою.Of the known technical solutions, the closest in essence is the power supply system of the electric arc steel furnace (Patent of Ukraine for an invention No. 103353 dated 25.03.2013, Bull. /08, B27В 3/00), which contains a power source to which a non-linear load in the form of an electric arc steel furnace is connected via a current measuring device, a voltage measuring device and a controlled filter in the form of a serially connected capacitor bank and a reactor with an additional winding, to the terminals of which an adjustable inductance and a resistor are attached. This power supply system is designed to automatically tune the passive filter of current harmonics to the resonant frequency of the current with the largest amplitude. However, a significant drawback of the electric arc steel furnace power supply system is that due to the gradual change in the value of the adjustable inductance and resistor, the efficiency of current harmonic filtering remains insufficient.

В основу винаходу поставлено задачу створити електричний фільтр вищих гармонік струму з можливістю одночасного регулювання частоти поглинання та добротності безпосередньо під напругою, у якому за рахунок уведення нових елементів досягається плавна зміна частоти настроювання фільтра вищих гармонік струму та розширення смуги поглинання частот, щоThe invention is based on the task of creating an electric current harmonic filter with the possibility of simultaneous adjustment of the absorption frequency and Q factor directly under voltage, in which, due to the introduction of new elements, a smooth change in the tuning frequency of the current harmonic filter and an expansion of the frequency absorption band are achieved, which

Зо забезпечує поглинання не лише гармонік, а й інтергармонік і, таким чином, зниження коефіцієнта гармонік напруги в системі електропостачання до значень, передбачених державними нормами на якість електричної енергії.Zo ensures the absorption of not only harmonics, but also interharmonics and, thus, reducing the coefficient of voltage harmonics in the power supply system to the values provided by state regulations on the quality of electric energy.

Поставлене задача вирішується тим, що керований фільтр вищих гармонік струму з плавно регульованою частотою поглинання та добротністю, який містить послідовно з'єднані джерело живлення 1, вимірювальний орган струму 2 та нелінійне навантаження 3, паралельно до якого приєднані батарея конденсаторів 4 та вимірювальний орган напруги 5, додатково містить аналого-цдифровий перетворювач 6, блок запам'ятовування напруги 7, блок виділення частоти напруги з найбільшою амплітудою 12, блок віднімання 13, блок виділення частоти з найбільшою амплітудою струму 16, блок запам'ятовування струму 19, корпус електричного реактора 20, два полюси електричного реактора 21, основну обмотку електричного реактора 22, ротор електричного реактора 23, вторинний вал зубчатого редуктора 24, зубчатий редуктор 25, кроковий електричний двигун 26, систему керування кроковим електричним двигуном 27, блок задання інтервалу вимірювання напруги і струму 28, додаткову обмотку електричного реактора 29, резистор 30, транзистор 31, систему керування транзистором 32, при цьому вихід вимірювального органу напруги 5 приєднаний до першого входу блока запам'ятовування напруги 6, другий вхід якого з'єднаний з першим виходом блока задання інтервалу вимірювання напруги і струму 28, до третього входу блока запам'ятовування напруги 6 приєднаний другий вихід першого блока порівняння 10, вихід блока запам'ятовування напруги 6 приєднаний до входу аналого-дифрового перетворювача напруги 7, вихід якого приєднаний до входу блока аналізу частот напруги 8, перший вихід якого приєднаний до входу блока визначення поточного значення коефіцієнта несинусоїдальності напруги живлення 9, вихід якого приєднаний до першого входу першого блока порівняння 10 до другого входу якого приєднаний вихід блока задання коефіцієнта несинусоїдальності напруги 11, другий вихід першого блока порівняння 10 приєднаний до третього входу блока запам'ятовування напруги 6, перший вихід першого блока порівняння 10 приєднаний до першого входу блока виділення частоти напруги з найбільшою амплітудою 12, перший вихід якого приєднаний до першого входу блока віднімання 13, до другого входу якого приєднаний другий вихід блока аналізу частот напруги 8, до третього входу блока віднімання 13 приєднаний вихід блока виділення частоти з найбільшою амплітудою струму 16, вхід якого з'єднаний з виходом блока аналізу частот струму 17, вхід блока аналізу бо частот струму 17 приєднаний до виходу аналого-дифрового перетворювача струму 18, вхід якого приєднаний до виходу блока запам'ятовування струму 19, перший вхід якого приєднаний до виходу вимірювального органу струму 2, а другий вхід блока запам'ятовування струму 19 приєднаний до другого виходу блока задання інтервалу вимірювання напруги і струму 28, вихід блока віднімання 13 приєднаний до входу другого блока порівняння 14, другий вихід якого приєднаний до входу системи керування транзистором 32, вихід якого приєднаний до бази транзистора 31, емітер якого приєднаний до першого виводу резистора 30, другий вивід якого приєднаний до першого виводу додаткової обмотки електричного реактора 29, а її другий вивід приєднаний до колектора транзистора 31, перший вихід другого блока порівняння 14 приєднаний до першого входу блоку визначення індуктивності реактора 15, до другого входу якого приєднаний другий вихід блока виділення частоти напруги з найбільшою амплітудою 12, вихід блока визначення індуктивності реактора 15 приєднаний до входу системи керування кроковим електричним двигуном 27, вихід якої приєднаний до входу крокового електричного двигуна 26, вал якого механічно з'єднаний з первинним валом зубчатого редуктора 25, на вихідному валу 24 якого розміщений ротор крокового електричного двигуна 23, який розміщений між полюсами регульованого електричного реактора 21, на яких розміщена основна обмотка електричного реактора 22, вхід якої з'єднаний з виходом батареї конденсаторів 4, а вихід обмотки електричного реактора 22 з'єднаний з пристроєм заземлення. На кресленні 1 наведено керований пасивний фільтр вищих гармонік струму, де до джерела живлення 1 через вимірювальний орган струму 2 приєднане нелінійне навантаження З, паралельно до якого увімкнена батарея конденсаторів 4, до виходів якої приєднано вхід основної обмотки електричного реактора 22, які розміщені на полюсах електричного реактора 21, котрі закріплені на циліндричному корпусі електричного реактора 20. Між полюсами електричного реактора 21 розміщений якір електричного реактора 23, що розміщений на вторинному валу 24 зубчатого редуктора 25, первинний вал якого з'єднаний з валом крокового електричного двигуна 26. До входу крокового електричного двигуна 26 приєднаний вихід системи керування кроковим двигуном 27, до входу якого приєднано вихід блока вибору індуктивності реактора 15, вхід якого є з'єднаний з першим виходом другого блока порівняння 14. Другий вихід другого блока порівняння 14 приєднаний до входу системи керування транзистором 32, вихід якої приєднаний до бази транзистора 31, емітер якого приєднаний до першого виводу резистора 30, другий вивідThe task is solved by the controlled filter of higher current harmonics with smoothly adjustable absorption frequency and Q factor, which contains a series-connected power source 1, current measuring device 2 and non-linear load 3, to which a battery of capacitors 4 and a voltage measuring device 5 are connected in parallel , additionally contains an analog-to-digital converter 6, a voltage storage unit 7, a voltage frequency selection unit with the largest amplitude 12, a subtraction unit 13, a frequency selection unit with the largest current amplitude 16, a current storage unit 19, an electric reactor housing 20, two poles of the electric reactor 21, the main winding of the electric reactor 22, the rotor of the electric reactor 23, the secondary shaft of the gear reducer 24, the gear reducer 25, the stepper electric motor 26, the control system of the stepper electric motor 27, the unit for setting the voltage and current measurement interval 28, the additional winding electric reactor 29, resistor 30, transistor 31, the transistor control system 32, while the output of the voltage measuring body 5 is connected to the first input of the voltage storage unit 6, the second input of which is connected to the first output of the unit for setting the voltage and current measurement interval 28, to the third input of the storage unit voltage 6, the second output of the first comparison unit 10 is connected, the output of the voltage storage unit 6 is connected to the input of the analog-to-digital voltage converter 7, the output of which is connected to the input of the voltage frequency analysis unit 8, the first output of which is connected to the input of the unit for determining the current value of the non-sinusoidal coefficient supply voltage 9, the output of which is connected to the first input of the first comparison unit 10, the second input of which is connected to the output of the voltage non-sinusoidal coefficient setting unit 11, the second output of the first comparison unit 10 is connected to the third input of the voltage storage unit 6, the first output of the first comparison unit 10 connected to the first input of the allocation block voltage frequency with the largest amplitude 12, the first output of which is connected to the first input of the subtraction block 13, to the second input of which the second output of the voltage frequency analysis block 8 is connected, to the third input of the subtraction block 13 the output of the frequency selection block with the largest current amplitude is connected 16, input which is connected to the output of the current frequency analysis unit 17, the input of the current frequency analysis unit 17 is connected to the output of the current analog-to-digital converter 18, the input of which is connected to the output of the current storage unit 19, the first input of which is connected to the output of the current measuring body 2, and the second input of the current storage unit 19 is connected to the second output of the unit for setting the voltage and current measurement interval 28, the output of the subtraction unit 13 is connected to the input of the second comparison unit 14, the second output of which is connected to the input of the transistor control system 32, the output of which is connected to the base of the transistor 31, the emitter of which is connected to the first terminal of the resistor 30, the second and the output of which is connected to the first output of the additional winding of the electric reactor 29, and its second output is connected to the collector of the transistor 31, the first output of the second comparison unit 14 is connected to the first input of the unit for determining the inductance of the reactor 15, to the second input of which the second output of the voltage frequency selection unit is connected with the largest amplitude 12, the output of the reactor inductance determination unit 15 is connected to the input of the stepper electric motor control system 27, the output of which is connected to the input of the stepper electric motor 26, the shaft of which is mechanically connected to the primary shaft of the gear reducer 25, on the output shaft of which 24 is placed the rotor of the stepping electric motor 23, which is placed between the poles of the adjustable electric reactor 21, on which the main winding of the electric reactor 22 is placed, the input of which is connected to the output of the capacitor bank 4, and the output of the winding of the electric reactor 22 is connected to the grounding device. Drawing 1 shows a controlled passive filter of higher current harmonics, where a non-linear load C is connected to the power source 1 through the current measuring body 2, parallel to which is connected a battery of capacitors 4, the outputs of which are connected to the input of the main winding of the electric reactor 22, which are placed on the poles of the electric of the reactor 21, which are fixed on the cylindrical body of the electric reactor 20. Between the poles of the electric reactor 21 is placed the anchor of the electric reactor 23, which is placed on the secondary shaft 24 of the gear reducer 25, the primary shaft of which is connected to the shaft of the stepper electric motor 26. To the entrance of the stepper electric engine 26 is connected to the output of the stepper motor control system 27, to the input of which is connected the output of the reactor inductance selection unit 15, the input of which is connected to the first output of the second comparison unit 14. The second output of the second comparison unit 14 is connected to the input of the transistor control system 32, the output which is connected to the tran base resistor 31, the emitter of which is connected to the first terminal of the resistor 30, the second terminal

Зо якого приєднаний до першого виводу додаткової обмотки електричного реактора 29, другий вивід якої приєднаний до колектора транзистора 31. До входу другого блока порівняння 14 приєднаний вихід блока віднімання 13, до першого входу якого приєднаний вихід блока виділення частоти напруги з найбільшою амплітудою 12, перший вхід якого з'єднаний із виходом першого блока порівняння 10, до другого входу якого приєднаний вихід блока задання коефіцієнта несинусоїдальності напруги 11, а до першого входу першого блока порівняння 10 приєднаний вихід блока визначення поточного значення коефіцієнта несинусоїдальності напруги 9, до входу якого приєднано вихід аналізатора частот напруги 8, другий вихід якого приєднаний до другого входу блока віднімання 13. До входу аналізатора частот 8 приєднаний вихід аналого-дифрового перетворювача 7, вхід якого з'єднаний 3 виходом блока запам'ятовування 6, перший вхід якого з'єднаний з виходом вимірювального органу наруги 5.From which is connected to the first output of the additional winding of the electric reactor 29, the second output of which is connected to the collector of the transistor 31. The output of the subtraction block 13 is connected to the input of the second comparison block 14, the output of the voltage frequency selection block with the largest amplitude 12 is connected to the first input, the first input which is connected to the output of the first comparison unit 10, to the second input of which is connected the output of the voltage non-sinusoidal coefficient setting unit 11, and to the first input of the first comparison unit 10 is connected the output of the unit for determining the current value of the voltage non-sinusoidal coefficient 9, to the input of which the output of the frequency analyzer is connected voltage 8, the second output of which is connected to the second input of the subtraction unit 13. The output of the analog-to-digital converter 7 is connected to the input of the frequency analyzer 8, the input of which is connected to the 3rd output of the memory unit 6, the first input of which is connected to the output of the measuring body insults 5.

Другий вхід блока запам'ятовування б з'єднаний з другим виходом першого блока порівняння 10.The second input of the memory block b is connected to the second output of the first comparison block 10.

Електричний фільтр вищих гармонік струму з плавно регульованою індуктивністю та добротністю працює наступним чином: від джерела живлення 1 через вимірювальний орган струму 2 приєднано нелінійне навантаження 3, яке генерує вищі гармоніки та інтергармоніки, які спотворюють форму напруги джерела живлення 1. Вимірювальний орган напруги 5 реєструє аналоговий сигнал напруги на заданому інтервалі часу і передає на вхід блока запам'ятовування напруги 6, де масштабується і зберігається до наступного поновлення. З виходу блока запам'ятовування напруги 6 запам'ятований аналоговий сигнал надходить на вхід аналого-цдцифрового перетворювача 7, де перетворюється у цифровий код. З виходу аналого- цифрового перетворювача 7 інформація у цифровому дискретному вигляді надходить до аналізатора частот напруги 8, де відбувається визначення частот напруги, які є вищі від основної, та їх амплітуди, які передаються у блок визначення поточного значення коефіцієнта несинусоїдальності напруги 9. З виходу блока 9 інформація про поточне значення коефіцієнта несинусоїдальності напруги живлення передається до першого блока порівняння 10, в якому порівнюється із заданим коефіцієнтом несинусоїдальності. Якщо поточне значення коефіцієнта несинусоїдальності напруги живлення не перевищує заданого, то з другого виходу першого блока порівняння 10 сигнал надходить на другий вхід блока запам'ятовування 6, який після заданого інтервалу часу передає наступну попередньо накопичену інформацію для 60 оброблення, яку отримує від вимірювального органу напруги 5, при цьому параметри електричного реактора не змінюються. Якщо поточне значення коефіцієнта несинусоїдальності напруги перевищує задане значення коефіцієнта несинусоїдальності напруги, то з першого виходу першого блока порівняння 10 сигнал передається на перший вхід блока виділення частоти напруги з найбільшою амплітудою 12, де визначається частота з найбільшою амплітудою напруги, яка відрізняється від основної, та значення її амплітуди і передається на перший вхід блока віднімання 13. Від аналізатора частот напруги 8 до блока віднімання 13 надходить значення не основної частоти напруги, яка відповідає максимальній амплітуді, а також від блока виділення частоти з найбільшою амплітудою струму 16 надходить частота струму, відмінна від основної, яка відповідає максимальній амплітуді струму навантаження. У блоці віднімання 13 визначається різниця цих частот, яка надходить на вхід другого блока порівняння 14. До блока виділення частоти з найбільшою амплітудою струму 16 надходить сигнал від аналізатора частот струму 17, який отримує значення струму у дискретній формі на заданому інтервалі часу від аналого-дифрового перетворювача 18, на вхід якого надходить аналогове значення струму від блока запам'ятовування струму 19, яке надходить від вимірювального органу струму 2. Перезаписування миттєвих значень у блоки запам'ятовування напруги 6 та струму 19 відбувається впродовж заданих інтервалів часу, які задаються блоком задання інтервалу вимірювання напруги і струму 28. Якщо різниця частот не дорівнює нулю, то з першого виходу другого блока порівняння 14 і від другого виходу блока виділення частоти напруги з найбільшою амплітудою 12, інформація передається до блока визначення індуктивності 15, де за виразом 1 папу 1 визначається значення індуктивності реактора фільтра, яке необхідно забезпечити, щоб керований пасивний фільтр гармонік струму був настроєний на дану частоту напруги.The electric filter of higher current harmonics with smoothly adjustable inductance and Q-factor works as follows: a nonlinear load 3 is connected from the power source 1 through the current measuring body 2, which generates higher harmonics and interharmonics, which distort the shape of the voltage of the power source 1. The voltage measuring body 5 registers an analog the voltage signal at a given time interval and transmits it to the input of the voltage storage unit 6, where it is scaled and stored until the next update. From the output of the voltage storage unit 6, the stored analog signal enters the input of the analog-to-digital converter 7, where it is converted into a digital code. From the output of the analog-to-digital converter 7, information in digital discrete form is sent to the voltage frequency analyzer 8, where the voltage frequencies that are higher than the main voltage and their amplitudes are determined, which are transmitted to the unit for determining the current value of the voltage non-sinusoidal coefficient 9. From the output of the unit 9, information about the current value of the coefficient of non-sinusoidality of the supply voltage is transmitted to the first comparison unit 10, in which it is compared with the specified coefficient of non-sinusoidality. If the current value of the non-sinusoidal coefficient of the supply voltage does not exceed the specified one, then from the second output of the first comparison unit 10, the signal is sent to the second input of the memory unit 6, which after a given time interval transmits the next pre-accumulated information for processing 60, which it receives from the voltage measuring body 5, while the parameters of the electric reactor do not change. If the current value of the voltage non-sinusoidal coefficient exceeds the specified value of the voltage non-sinusoidal coefficient, then from the first output of the first comparison block 10, the signal is transmitted to the first input of the voltage frequency selection block with the largest amplitude 12, where the frequency with the largest voltage amplitude, which is different from the main one, is determined, and the value its amplitude and is transmitted to the first input of the subtraction unit 13. From the voltage frequency analyzer 8 to the subtraction unit 13, the value of the non-main frequency of the voltage, which corresponds to the maximum amplitude, is received, and also from the frequency selection unit with the largest current amplitude 16, a current frequency different from the main one is received , which corresponds to the maximum amplitude of the load current. In the subtraction block 13, the difference of these frequencies is determined, which enters the input of the second comparison block 14. The frequency selection block with the largest current amplitude 16 receives a signal from the current frequency analyzer 17, which receives the current value in a discrete form at a given time interval from the analog-differential converter 18, the input of which receives an analog value of the current from the current storage unit 19, which comes from the current measuring body 2. The instantaneous values are overwritten in the voltage 6 and current storage units 19 during the specified time intervals, which are set by the interval setting unit voltage and current measurement 28. If the frequency difference is not equal to zero, then from the first output of the second comparison block 14 and from the second output of the voltage frequency selection block with the largest amplitude 12, information is transmitted to the inductance determination block 15, where the value is determined according to expression 1 of pap 1 inductance of the filter reactor, which must be provided and so that the controlled passive filter of current harmonics is tuned to a given voltage frequency.

У виразі С . ємність батареї конденсаторів керованого пасивного фільтра гармонік струму, л - не основна частота гармоніки напруги з найбільшою амплітудою, яка найбільше спотворює синусоїдну форму напруги. Із блока визначення індуктивності 15 значення необхідної індуктивності надходить на вхід системи управління кроковим електричним двигуном 27, де відбувається вибір необхідного кута повороту ротора крокового електричного двигуна 26, який повертаючи свій вал, через редуктор 25 повертає ротор електричного реактора на відповіднийIn the expression S. the capacity of the battery of capacitors of the controlled passive filter of current harmonics, l is not the fundamental frequency of the voltage harmonic with the largest amplitude, which most distorts the sinusoidal voltage form. From the unit for determining the inductance 15, the value of the required inductance is supplied to the input of the control system of the stepper electric motor 27, where the required angle of rotation of the rotor of the stepper electric motor 26 is selected, which, turning its shaft, through the reducer 25 turns the rotor of the electric reactor to the appropriate

Зо кут відносно осі полюсів 21, на яких розміщена обмотка реактора 22. Це приводить до зміни величини магнітного потоку, який замикається через нерухомі полюси та ротор електричного реактора і, як наслідок, до зміни індуктивності основної обмотки реактора 22. Якщо, за умови поглинання гармоніки струму з найбільшою амплітудою, коефіцієнт гармонік напруги перевищує допустиме значення, то сигнал, який виходить з блока 14 надходить на вхід системи керування транзистором 32, при цьому транзистор 31 відкриваючись змінює сумарний опір резонансного . . К-К,кКе . . . контуру, який дорівнює у і, таким чином, змінює добротність фільтра, яка визначається за виразом р-7Z is the angle relative to the axis of the poles 21 on which the reactor winding 22 is placed. This leads to a change in the magnitude of the magnetic flux that is closed through the fixed poles and the rotor of the electric reactor and, as a result, to a change in the inductance of the main winding of the reactor 22. If, under the condition of absorption of harmonics current with the largest amplitude, the coefficient of voltage harmonics exceeds the permissible value, then the signal that comes from the block 14 enters the input of the control system of the transistor 32, while the transistor 31 opens and changes the total resistance of the resonant . . K-K, kKe. . . contour, which is equal to y and, thus, changes the Q factor of the filter, which is determined by the expression p-7

Кк з - І, рус В В де - хвильовий опір резонансного контуру, ? - активний опір резистора; "Р - . 1, с . опір транзистора. Величини. / "|і є пояснені вище.Kk z - I, rus V V where is the wave resistance of the resonant circuit, ? - active resistance of the resistor; "P - . 1, s . resistance of the transistor. Values. / "| and are explained above.

Залежно від величини опору резистора фільтр розширює смугу пропускання поблизу частоти струму з найбільшою амплітудою, чим забезпечується поглинання не лише частот струму, які є кратні до основної, а й неканонічних частот, які не є кратними до основної.Depending on the value of the resistance of the resistor, the filter expands the passband near the current frequency with the largest amplitude, which ensures the absorption of not only current frequencies that are multiples of the fundamental, but also non-canonical frequencies that are not multiples of the fundamental.

Таким чином керований пасивний фільтр гармонік струму настроєний на частоту напруги з найбільшою амплітудою і з широкою смугою поглинання частот струму, поглинаючи вказану гармоніку струму, яка зумовлює появу найбільшої амплітуди напруги та інтергармоніки поблизу вказаної гармоніки струму, знижує амплітуду цієї гармоніки у напрузі, а також значення коефіцієнта несинусоїдальності напруги в системі електропостачання нелінійного навантаження.In this way, the controlled passive filter of current harmonics is tuned to the voltage frequency with the largest amplitude and with a wide absorption band of current frequencies, absorbing the specified current harmonic, which causes the appearance of the largest voltage amplitude and interharmonics near the specified current harmonic, reduces the amplitude of this harmonic in the voltage, as well as the value coefficient of non-sinusoidal voltage in the power supply system of a non-linear load.

Claims (1)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Електричний фільтр вищих гармонік струму з плавно регульованою індуктивністю та добротністю, який містить послідовно з'єднані джерело живлення, вимірювальний орган струму та нелінійне навантаження, паралельно до якого приєднані батарея конденсаторів та вимірювальний орган напруги, аналого-дифровий перетворювач напруги, блок аналізу частот напруги, блок визначення поточного значення коефіцієнта несинусоїдальності напруги, перший і другий блоки порівняння, блок задання коефіцієнта несинусоїдальності напруги, блок обчислення значення регульованої індуктивності електричного реактора, блок аналізу частот струму, аналого-дцифровий перетворювач струму, блок задання інтервалу вимірювання напруги і струму, який відрізняється тим, що додатково містить, блок виділення частоти напруги з найбільшою амплітудою, блок віднімання, блок виділення частоти струму з найбільшою амплітудою, блок запам'ятовування напруги, блок запам'ятовування струму, корпус електричного реактора, два полюси електричного реактора, основну обмотку електричного реактора, додаткову обмотку електричного реактора, ротор електричного реактора, вторинний вал зубчатого редуктора, зубчатий редуктор, кроковий електричний двигун, систему керування кроковим електричним двигуном, причому вихід вимірювального органу напруги приєднаний до першого входу блока запам'ятовування напруги, другий вхід якого з'єднаний з першим виходом блока задання інтервалу вимірювання напруги і струму, до третього входу блока запам'ятовування напруги приєднаний другий вихід першого блока порівняння, вихід блока запам'ятовування напруги приєднаний до входу аналого-дифрового перетворювача напруги, вихід якого приєднаний до входу блока аналізу частот напруги, перший вихід якого приєднаний до входу блока визначення поточного значення коефіцієнта несинусоїдальності напруги живлення, вихід якого приєднаний до першого входу першого блока порівняння, до другого входу якого приєднаний вихід блока задання коефіцієнта несинусоїдальності напруги, другий вихід першого блока порівняння приєднаний до третього входу блока запам'ятовування напруги, перший вихід першого блока порівняння приєднаний до першого входу блока виділення частоти напруги з найбільшою амплітудою, перший вихід якого приєднаний до першого входу блока віднімання, до другого входу якого приєднаний другий вихід блока аналізу частот напруги, до третього входу блока віднімання приєднаний вихід блока виділення частоти струму з найбільшою амплітудою, вхід якого з'єднаний з виходом блока аналізу частот струму, вхід блока аналізу частот струму приєднаний до виходу аналого-дифрового перетворювача струму, вхід якого приєднаний до виходу блока запам'ятовування струму, перший вхід якого приєднаний до виходу вимірювального органу струму, а другий вхід блока запам'ятовування струму приєднаний до другого виходу блока задання інтервалу вимірювання напруги і струму, вихід блока віднімання приєднаний до входу другого блока порівняння, другий вихід якого приєднаний до входу системи керування транзистором, вихід якого приєднаний до бази транзистора, емітер якого приєднаний до першого виводу резистора, другий вивід якого приєднаний до першого виводу додаткової обмотки електричного реактора, а її другий вивід приєднаний до колектора транзистора, перший вихід другого блока порівняння приєднаний до першого входу блока визначення індуктивності реактора, до другого входу якого приєднаний другий вихід блока виділення частоти напруги з найбільшою амплітудою, вихід блока визначення індуктивності реактора приєднаний до входу системи керування кроковим електричним двигуном, вихід якої приєднаний до входу крокового електричного двигуна, вал якого механічно з'єднаний з первинним валом зубчатого редуктора, на вихідному валу якого розміщений ротор крокового електричного двигуна, який розміщений між полюсами регульованого електричного реактора, на яких розміщена обмотка електричного реактора, вхід якої з'єднаний з виходом батареї конденсаторів, а вихід обмотки електричного реактора з'єднаний з пристроєм заземлення.FORMULA OF THE INVENTION Electric filter of higher current harmonics with smoothly adjustable inductance and Q-factor, which contains a series-connected power source, a current measuring device and a non-linear load, to which a capacitor bank and a voltage measuring device are connected in parallel, an analog-to-differential voltage converter, a frequency analysis unit voltage, unit for determining the current value of the voltage non-sinusoidality coefficient, the first and second comparison units, the unit for setting the voltage non-sinusoidality coefficient, the unit for calculating the value of the adjustable inductance of the electric reactor, the current frequency analysis unit, the analog-to-digital current converter, the unit for setting the voltage and current measurement interval, which differs in that it additionally contains a voltage frequency selection unit with the largest amplitude, a subtraction unit, a current frequency selection unit with the largest amplitude, a voltage storage unit, a current storage unit, an electric reactor housing, two poles of the electric reactor, the main winding of the electric reactor, the secondary winding of the electric reactor, the rotor of the electric reactor, the secondary shaft of the gear reducer, the gear reducer, the stepper electric motor, the control system of the stepper electric motor, and the output of the voltage measuring body is connected to the first input of the voltage storage unit, the second input of which is connected to the first output of the unit for setting the voltage and current measurement interval, the second output of the first comparison unit is connected to the third input of the voltage storage unit, the output of the voltage storage unit is connected to the input of the analog-to-digital voltage converter, the output of which is connected to the input of the voltage frequency analysis unit, the first output of which is connected to the input of the unit for determining the current value of the non-sinusoidal coefficient of the supply voltage, the output of which is connected to the first input of the first comparison unit, the second input of which is connected to the output of the non-sinusoidal coefficient setting unit voltage, the second output of the first comparison unit is connected to the third input of the voltage storage unit, the first output of the first comparison unit is connected to the first input of the voltage frequency allocation unit with the largest amplitude, the first output of which is connected to the first input of the subtraction unit, to the second input of which the second is connected the output of the voltage frequency analysis unit, the output of the current frequency selection unit with the largest amplitude is connected to the third input of the subtraction unit, the input of which is connected to the output of the current frequency analysis unit, the input of the current frequency analysis unit is connected to the output of the analog-to-digital current converter, the input of which is connected to the output of the current storage unit, the first input of which is connected to the output of the current measuring device, and the second input of the current storage unit is connected to the second output of the unit for setting the voltage and current measurement interval, the output of the subtraction unit is connected to the input of the second comparison unit, the second output which is attached to the input of the transistor control system, the output of which is connected to the base of the transistor, the emitter of which is connected to the first terminal of the resistor, the second terminal of which is connected to the first terminal of the additional winding of the electric reactor, and its second terminal is connected to the collector of the transistor, the first output of the second comparison unit is connected to the first input reactor inductance detection unit, to the second input of which is connected the second output of the voltage frequency selection unit with the largest amplitude, the output of the reactor inductance detection unit is connected to the input of the stepper electric motor control system, the output of which is connected to the input of the stepper electric motor, the shaft of which is mechanically connected to the primary shaft of the gear reducer, on the output shaft of which the rotor of the stepper electric motor is placed, which is placed between the poles of the regulated electric reactor, on which the winding of the electric reactor is placed, the input of which is connected to the output of the capacitor bank, and the output of the winding of the electric of the reactor is connected to the grounding device. 7 "НИ п Бр | а в--г я ; -49 - й ЮА СТЬ ЖЖ: -ї ши ВИ ай нь -- вв В ние де, пс КАМИ пава ит ДАЧА, ! п шт ї, | реерів 255 леж 4 ж ри 2а вх ше ЧІ до ння «3 як 4 їх і ! а -37 й Фе--3 ча руш щ2-7 "NY p Br | a v--g y ; -49 - y ЮА ХХ ХЖ: -і ші VI ay н -- вv V nie de, ps KAMI pava it DACHA, ! p sht і, | reeriv 255 liej 4 Ж ры 2а вх ше ЧИ до ня "3 as 4 them and ! a -37 and Fe--3 cha rush sh2- Фіг.Fig.