188460. lajstromszámú szabadalom • Többcélú kapcsolási elrendezés áramköri paraméterek meghatározására

1

188 460

2

Ezekből a diszkrét paraméterekből a folytonos paramétereket a következőképpen származtatjuk:

R

L

In (—a)

(9)

5

J_ _ b . In (~a) L = T . (l+a)

(10)

Mivel a bemenőjel esetünkben nem egységugrás, hanem 10 szinuszos feszültségjel, ezért a becslésnek pl. 200 ms-os mintavételezési idő esetén 3—4%-os hibája van. A hiba előzetes számítógépes vizsgálatok alapján adott mintavételezési időnél előre meghatározható és automatikusan korrigálható. (A találmány szerinti kompenzálás a kor- 15 rekció nélkül is működik, de ekkor hosszabb idő szükséges a kompenzálást megvalósító induktivitás pontos beállításához.) Tekintsük az automatikus fázisjavítás folyamatát a 2. ábra alapján. Az Rj — Lj és Rj — tag induktív fogyasztót jelképez. Az L induktivitást tártál- 20 mazó ág a kompenzálást végrehajtó, automatikusan vezérelhető, tirisztorokat tartalmazó, tisztán induktív egység.

Az Lsz — Csz jelölést tartalmazó blokk a felharmonikus frekvenciákra hangolt soros, egymással párhuzamosan kapcsolt L—C szűrőtagokat jelképezi. Ezeket ideálisnak 25 tekintjük, ezért feltételezzük, hogy az I áram a felharmonikusokat termelő tirisztorok működése esetén is szinuszosnak tekinthető. A felharmonikus frekvenciára hangolt szűrőtagok alapharmonikus frekvencián kapacitívak.

A 2. ábra szerinti modell működését tárgyalva kezdetben 30 feltételezzük, hogy a tirisztoros kompenzáló szerv még nem működik, Kj kapcsoló be van kapcsolva, de az Rj — Lj induktív terheléshez képest alapharmonikus frekvencián a szürőtagok kapacitív jellege dominál. így kezdetben a mintavételezendő eredő I áram kapacitív jel- 35 legű lesz. Ennek kompenzálására szolgál a tirisztorokkal változtatható meddőáramú L induktivitás. A fázisjavítást a tirisztorok bekapcsolási szögének a változtatásával hajtjuk végre. A továbbiakban ismertetjük a találmánynak meddőkompenzálásra vonatkozó algoritmusát. A 2. 40 ábra U kapocsfeszültségéből és az I eredő áramból a már említett módon mintát véve az áramkört eredőben R—L körként identifikáljuk. (A 2. ábra áramkörét R—L körrel helyettesíthetjük.) Mivel a szűrő az áramkör kapacitív jellegű, ezért az identifikálás és a diszkrét transzformá- 45 ció eredményeként kapott induktivitás negatív lesz. Ez csak azt jelenti, hogy az áramkör egyenértékű soros R-C körrel (és nem R—L körrel) helyettesíthető az alapharmonikus frekvencián. A negatív induktivitás egyenértékű kapacitásként az alábbi képlet szerint értelmezhető: 50

1

Ebben az esetben az eredeti áramkörrel egyenértékű so- 55 ros R—C kör párhuzamos Lj’ induktivitással kompenzálható a következő képlet szerint:

C . R2

(12)

60

A 2. ábra szerinti áramkör kompenzált esetre érvényes helyettesítő képét a 3. ábra mutatja. Induktív fogyasztó bekapcsolásával, majd kikapcsolásával a 3. ábra szerinti kompenzált kör eredő impedanciája induktívra, majd ka- 65

pacitívra módosul, amihez a (12) egyenlet szerint ismét hozzárendelhető egy párhuzamos negatív, illetve pozitív Éj induktivitás. Az Lt az eredeti L( j induktivitással párhuzamosan kapcsolva az új kompenzáló induktivitás értékét adja:

Lt

A

(13)

ahol t 1 és t az időben egymást követő, két utolsó kompenzálás időpontjára utaló index.

Az aktuális induktivitás alapharmonikusra vonatkoztatott árama:

U

<jú . Lj

(14)

A mindenkori kompenzáláshoz szükséges 1^ alapharmonikus effektiv áramértékhez a következő összefüggés alapján rendelhető a 2. ábrán látható váltakozó áramú szaggató tirisztorának vezérlési szöge:

, 2 U 1

:7~'(,r-ßt2-sin2,J)

ß < n

(15)

A fenti hozzárendelés az 1. igénypont szerinti 5 programvezérlésű adatfeldolgozó és vezérlő egység (pl. mikroprocesszor) memóriájában előre felépített, I^-hez a ß-t hozzárendelő táblázatból kikereséssel egyszerűen megoldható. Az 1. ábra szerinti kapcsolási elrendezés ciklikus működését már ismertettük. Feltételezzük, hogy a 3 első és 4 második analóg-digitális átalakítók 12 bitesek. Ha az 5 programvezérlésű adatfeldolgozó és vezérlő egység elegendő számú adatpárt vételezett már be, akkor nem veszi figyelembe az űjabb megszakításkérést, hanem az (5)—(15) egyenleteknek megfelelően, valamint a p - f(I jj táblázat alkalmazásával meghatározza a kompenzáláshoz szükséges ß bekapcsolási szöget a 2. ábrán látható tirisztorok számára. A félvezető eszközöknek már a jelenlegi sebessége és hatékonysága is lehetővé teszi a 200 ms-os mintavételezési időközt, valamint azt, hogy a kb. 20 mintavételezett adatpárt a program szervezéstől függően kb. 5—10 ms alatt feldolgozzuk. Ennek az adatfeldolgozási sebességnek az eléréséhez a félvezetők jelenlegi szintjén az 5 programvezérlésű adatfeldolgozó és vezérlő egység aritmetikai és logikai részegységét az aritmetikai műveletek végrehajtásának gyorsítása végett aritmetika processzor alkalmazásával célszerű bővíteni. Ilyen aritmetikai processzor pl. az Am 9511 típusú gyártmány. A szimulált automatikus fázisjavító berendezés működésének szemléltetésére és hatásának az idő függvényében történő ábrázolására a 4. ábra szolgál. A

4. ábrán három koordinátarendszer látható. A legfelső az 50 Hz-es kapocsfeszültséget és az eredő áramot ábrázolja az idő függvényében. A középső koordinátarendszer az áramkör eredő impedanciájának képzetes, a legalsó pedig a valós részét ábrázolja. A valós és képzetes rész az a becsült érték, amellyel az adott pillanatban a kompenzálás történik. Ezek a becsült értékek a tranziens áram lecsengésével egyre pontosabbá válnak. Két egymást követő beavatkozási időpont közötti időtartam a következő részidőkből tevődik össze:- Mintavételezési részidő: ennyi idő szükséges a kívánt pontosságot biztosító kb. 20 adatpár mintavételezésé-9