Синтез измерительных преобразователей переменного тока для силовых преобразовательных устройств

• Автор: Белов, Аристарх Георгиевич
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 131 с.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Анализ характеристик ИБТ промышленного применения
1.1. ИБТ резистивные и косвенного действия
1.2. Индукционные ИБТ
1.3. Выводы по главе 1 23 Глава 2. Определение формы и параметров катушек ТР для измерения
тока в плоской шине
2.1. Требования к катушкам ТР
2.2. Магнитное поле тока прямолинейной плоской шины
2.3. Оптимизация размеров витка катушки ТР,
минимизирующая длину обмоточного провода
2.4. Оптимизация формы и размеров катушки ТР
при фиксированном периметре витка
2.4.1. Определение оптимальной формы витка
2.4.2. Влияние погрешности аппроксимации распределения магнитного поля на размеры витка катушки
2.4.3. Сравнительный анализ свойств катушек различной формы
2.5. Выводы по главе
Г лава 3. Синтез интегрирующих фильтров для ИБТ
3.1. Обоснование замены интегратора фильтрами
3.2. Анализ свойств фильтра первого пррядка
3.3. Исследование фильтров второго порядка
3.3.1. Фильтры, минимизирующие ошибку измерения гармонического сигнала
3.3.2. Реакция фильтров на помеху
3.3.3. Анализ способности фильтров воспроизводить гармонический сигнал
3.3.4. Работа фильтров в переходных режимах
3.4. Сопоставительное исследование ИБТ с фильтрами
первого и второго порядков
3.4.1. Анализ свойств ИБТ при измерении синусоидальных токов
3.4.2. Несинусоидальные токи в цепях с полупроводниковыми преобразователями
3.4.3. Анализ свойств ИБТ при прерывистых измеряемых токах
3.4.4. Измерение токов трапецеидальной формы
3.5. Выводы по главе
Глава 4. Цифровая реализация фильтра ИБТ
4.1. Анализ методов перехода к цифровой фильтрации
4.2. Сравнение г - форм преобразований по типу билинейного
4.3. Частотные характеристики и погрешности воспроизведения измеряемого тока цифровыми фильтрами с различными СФ
4.4. Выводы по главе
Г лава 5. Экспериментальное исследование ИБТ
5.1. Экспериментальный комплекс
5.2. Аналоговая реализация интегрирующего фильтра
5.3. ИБТ с цифровой фильтрацией
5.4. Результаты эксперимента
5.5. Выводы по главе
Заключение
Список использованной литературы

ВВЕДЕНИЕ
Практически вся промышленность является областью использования больших переменных и постоянных токов: от 50 А до 50-70 кА в стационарных и до 600-700 кА в переходных (ударных) режимах, причём более 50 % энергоресурсов приходится на долю крупных потребителей энергии. К установкам и технологическим процессам (ТП), работающим при больших токах (БТ), далеко отстоящих от нижней границы указанного диапазона, относятся:
электротермическое оборудование, электрофизокохимическая размерная обработка, электросварка, электролизная технология получения металлов и других веществ, ТП нанесения защитных и декоративных покрытий гальваническими методами, железнодорожный, шахтный и городской электрический транспорт, мощный электропривод в горнодобывающей, металлообрабатывающей и других отраслях промышленности, стационарные и автономные электростанции /1,2/. Расширяется и сфера применения информационных систем, работающих с БТ: измерительно-вычислительных, испытательных и исследовательских. Причём измерительно-вычислительные системы могут как включаться в состав аварийных регистраторов, систем автоматического управления и контроля, испытательных стендов, АСУ ТП и промышленными установками и в другое оборудование, так и действовать автономно как комплексы автоматического измерения, контроля, диагностики и распознавания /3,4/.
Измерение токов в таких объектах и системах необходимо для выполнения следующих функций: оперативный контроль режимов работы объектов в целом или их компонентов, управление элементами, установками, ТП или потоками энергии (например, распределение нагрузок между параллельно работающими источниками питания), учёт потребления энергии, выделения аварийных режимов и защита оборудования при перегрузках, решение задач диагностики, снятие экспериментальных данных и т.д.

где А], А2, а - подлежащие определению коэффициенты.
Аппроксимация (48), во-первых, делает возможным аналитическое решение вариационной задачи и, во-вторых, как будет показано ниже, обеспечивает необходимую точность аппроксимации у(х). Для интервала х от х = хо=0,12 до х = Х1=1,4 определим три аппроксимирующие Б(х) функции, имеющие одинаковые значения параметров А1=2,355и А2 =2,311. Две из них со значениями а = ан =1,08 и а = ав =1,112 образуют трубку, внутри которой лежат все значения аппроксимируемой функции Б(х). Относительные отклонения этих двух граничных аппроксимирующих функций от третьей, лежащей между ними аппроксимирующей функции, имеющей а = аср =1,09587, не превосходят ±1 %. Будем аппроксимировать
Р(х) этой третьей функцией, а после получения уравнения витка оптимальной формы у(х) оценим влияние отклонений ав и ан от асР на погрешность определения у(х).
Из (45), после замены в ней на сР(х), получаем
Знак « - » перед радикалом в (49) выбран потому, что только в этом случае в интервале х0 <х<х1 при монотонно возрастающей функции Р(х) знак у'(х) меняется с положительного на отрицательный (рис. 11).
Из условий трансверсальности /54
Подставив (51) и (52) в (49) и приняв х = х0+Лх, проинтегрируем (49) по дх /55/. Постоянную интегрирования найдём при правом граничном
(49)
(50)
следует, что у'(х0) = со, уХхД = -со, откуда
с1=-с(Р(х0) + Р(х1))/2; = С(Р(Х1) - Б(х0))/2.
(51)
(52)