MD1220Y - Procedeu de alimentare cu energie electrică a unei sarcini îndepărtate - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la electrotehnică şi este destinată pentru realizarea sistemelor de alimentare cu tensiune constantă a unei sarcini îndepărtatecu compensarea căderii de tensiune pe linia de alimentare de conectare, la linia de alimentare cu două fire, între sursa de alimentare şi sarcină, pot fi conectate şi alte dispozitive active sau pasive.Procedeul se bazează pe corecţia tensiunii de ieşire a sursei de alimentare conform curentului măsurat la intrarea liniei de alimentare, folosind proprietate invariantă ale liniei de alimentare, pentru trei selecţii de tensiune la ieşirea liniei de alimentare şi pentru selecţiile corespunzătoare de curent de intrare, în care una din selecţii de tensiune are valoarea curentă a tensiunii de sarcină, iar celelalte două sunt de testare şi au valori prestabilite.

Description

Invenţia se referă la electrotehnică şi este destinată pentru valorificarea sistemelor de alimentare cu tensiune constantă a unei sarcini îndepărtate cu compensarea căderii de tensiune pe linia de alimentare de conectare. Invenţia poate fi utilizată pentru crearea reţelelor „inteligente“ (smart grids), în cazul în care sarcinile sunt direct implicate în asigurarea regimului de lucru al reţelei. La linia de alimentare cu două fire între sursa de alimentare şi sarcină pot fi conectate şi alte dispozitive active sau pasive.

Este cunoscută metoda de alimentare cu energie electrică a unei sarcini îndepărtate bazată pe măsurarea directă de la distanţă (telemetrie) a tensiunii în sarcină [1].

Dar această metodă necesită o linie separată de măsurare, ceea ce conduce la creşterea preţului sistemului de alimentare cu energie.

Cea mai aproape de invenţia propusă este metoda de alimentare cu energie electrică a unei sarcini îndepărtate bazată pe aplicarea unui impuls de curent de testare la intrarea liniei de alimentare, evaluarea rezistenţei longitudinale a liniei de alimentare şi corecţia tensiunii de ieşire a sursei de alimentare pentru compensarea căderii de tensiune la rezistenţa longitudinală a liniei. Evaluarea sau calcularea rezistenţei liniei se face prin măsurarea amplitudinii impulsului de tensiune a rezistorului de măsurare introdus [2].

Un dezavantaj al acestei metode este eroarea de evaluare a rezistenţei longitudinale, atunci când este posibilă manifestarea rezistenţei laterale a liniei de alimentare sau este necesară stabilizarea tensiunii de sarcină cu precizie mare.

Sarcina tehnică pe care o rezolvă această invenţie este extinderea domeniului de aplicare şi asigurarea preciziei de stabilizare a tensiunii în sarcină.

Obiectivul este atins prin aceea, că metoda de alimentare cu energie electrică a unei sarcini îndepărtate, este bazată pe aplicarea unui impuls de curent la intrarea liniei de alimentare, corecţia tensiunii de ieşire a sursei de alimentare conform curentului de intrare măsurat, calcularea semnalului de corecţie (compensare), folosind proprietăţile invariante ale liniei de alimentare, pentru trei tensiuni (probele) selectate la ieşirea liniei de alimentare şi curenţii de intrare corespunzători, în care una dintre probele de tensiune are valoarea curentă (reală) a tensiunii în sarcină, iar celelalte două selectate (de testare) au valori date (fixate).

Esenţa invenţiei constă în faptul, că proprietatea invariantă a liniei de alimentare (schimbările reciproce ale curenţilor şi tensiunii la diferite părţi ale circuitului) se reduce la relaţia simplă (raportul a trei puncte) a valorilor acestor trei tensiuni şi curenţi selectaţi (probele) [Penin, A. Analysis of electrical circuits with variable load regime parameters: projective geometry method. 2nd edition, Springer International Publishing Switzerland, 2016, p. 118]. Prin urmare, valoarea raportului simplu nu depinde de parametrii liniei de alimentare. De aceea, în conformitate cu curentul de intrare măsurat, poate fi restabilită valoarea curentă a tensiunii în sarcină şi formarea semnalului de corecţie a tensiunii de ieşire a sursei de alimentare.

Invenţia se explică prin desenele tehnice din figurile 1 şi 2, în care:

- Fig.1 - diagrama funcţională a dispozitivului care valorifică această metodă;

- Fig.2 - diagramele tensiunilor şi curenţilor în părţile caracteristice ale circuitului.

Dispozitivul din Fig.1 conţine o sursă de tensiune reglabilă 1 cu un circuit de reacţie (de feedback) (stabilizare) cu amplificatorul de eroare 2 şi sursa de tensiune de referinţă 3. Sursa de tensiune 1 prin traductorul de curent 4 este conectat la intrarea liniei de alimentare 5. La ieşirea liniei 5 prin traductorul de curent 6 sunt conectate: sarcina 7, condensatorul de filtrare 8 cu diodă de decuplare şi stabilitroanele 9, 10 ale tensiuni de verificare (testare) cu generatorul de comandă 11. Ieşirea traductorului de curent 6 este conectat la intrarea generatorului 11.

Ieşirea traductorului de curent 4 este conectată la una din intrările blocului de calcul al raportului simplu 12 care, la rândul său, este conectat la blocul de calcul 13 al tensiunii în sarcina 7. Stabilitroanele tensiunii de testare (verificare ) 14, 15 sunt, de asemenea, conectate la blocul de calcul 13. Generatorul de control 16 prin formatorul de impulsuri de lansare 17 este conectat la una dintre intrările sumatoare ale amplificatorului de eroare 2. De asemenea, generatorul de control 16 este conectat la cealaltă intrare a blocului de calcul 12. La rândul său, intrările „+“ şi „-“ ale elementului de scădere 18 sunt conectate respectiv la sursa de tensiune de referinţă 3 şi ieşirea blocului de calcul 13. Ieşirea elementului de scădere 18 este conectat la altă intrare sumatoare a amplificatorului de eroare 2.

Dispozitivul din Fig.1 funcţionează după cum urmează. De la sursa de tensiune 1 prin traductorul de curent 4 tensiunea ajunge în linia de alimentare 5. Să presupunem, că în starea iniţială, în intervalul de timp , aşa cum este prezentat în Fig.2, tensiunea nu se schimbă şi corespunde tensiunii de reglaj , care este egală cu tensiunea a sursei de tensiune de referinţă 3. De asemenea, fie că tensiunea sarcinii 7 , şi începe să scadă datorită creşterii curentului a acestei sarcini.

În momentul de timp generatorul de control 16 include formatorul de impulsuri de lansare 17, care emite un impuls scurt cu durata . Acest impuls de tensiune se adaugă la tensiunea sursei de tensiune de referinţă 3. De aceea, tensiunea va creşte cu aproximativ 10…20%.

Având în vedere capacitatea mare a condensatorului de filtrare 8, tensiunea a sarcinii 7, practic nu creşte. Prin urmare, prin traductorul de curent 6 va trece un impuls scurt de curent de lansare suficient de mare. Acest impuls de lansare porneşte generatorul de comandă 11. Impulsurile de ieşire ale generatorului 11, conectează pe rând stabilitroanele 9 şi 10 ale tensiunilor de testare pentru o perioadă scurtă de timp ( ) la ieşirea liniei 5. Prin traductorul de curent 6, vor trece curenţii . În acest caz, tensiunea în sarcina 7 nu se micşorează din cauza diodei de decuplare a condensatorului 8. Apoi, în intervalul de timp se stabileşte valoarea reală a tensiunii în sarcina 7 şi curentul corespunzător . Astfel, la ieşirea liniei vor fi trei probe ale tensiunii .

De la traductorul 4 curenţii corespunzători selectaţi vor ajunge la blocul 12 de calculare a raportul simplu. Semnalul de la generatorul 16 dă permisiunea de calculare a raportului simplău în formă de expresie matematică

.\tab(1)

Pe de altă parte, această valoare este pur şi simplu raportul pentru tensiunea în sarcină

.

De aceea, blocul de calcul 13, folosind aceleaşi valori ale tensiunii de control ale stalilitroanelor 14 şi, 15, calculează din ultima formulă valoarea tensiunii în sarcină, conform expresiei

.

Elementul de scădere 18 compară valoarea obţinută pentru tensiunea în sarcină şi valoarea nominală a tensiunii de referinţă. Diferenţa de tensiune obţinută în continuare va fi stocată la intrarea sumatoare a amplificatorului de eroare 2. De aceea, o nouă valoare a tensiunii de reglaj determină creşterea tensiunii în momentul . La rândul său, tensiunea în sarcina 7, de asemenea, începe să crească, în conformitate cu sarcina condensatorului 8. Conform perioadei de oscilaţie a generatorului 16, procesele se repetă în timp . De aceea, diferenţa dintre tensiunea în sarcină şi valoarea tensiunii de referinţă treptat va scădea până la precizia de stabilizare fixată.

Avantajele metodei propuse se datoresc faptului, că parametrii liniei de alimentare nu se calculează în mod direct, dar se determină valorile relative în care erorile multiplicative şi aditive ale măsurătorilor probelor curentului de intrare de conducţie se reduc reciproc în expresia (1). De aceea, un astfel de sistem de alimentare cu energie este mai puţin sensibil la inducţia electromagnetică, nu-s necesare cerinţe mari pentru precizia de măsurare a curentului de intrare, pentru caracteristicile tehnice ale parametrilor liniei de alimentare cu energie şi condiţiile de aplicare. Aceste avantaje împreună rezolvă obiectivele propuse.

1. Хек Т., Добкин Р. Решение проблемы длинной линии в источниках питания. Виртуальное дистанционное измерение. Компоненты и Технологии, №1, 2011, с.76-81

2. US 8754622 B2 2014.06.17

Claims (1)

1. Procedeu de alimentare cu energie electrică a unei sarcini îndepărtate, constă în aceea că se aplică un impuls de curent la intrarea liniei de alimentare, se corectează tensiunea de ieşire a sursei de alimentare conform curentului de intrare măsurat, se calculează semnalul de compensare, folosind proprietăţile invariante ale liniei de alimentare, pentru trei selecţii de tensiune la ieşirea liniei de alimentare şi selecţii corespunzătoare de curent de intrare, în care una din selecţii de tensiune are valoarea curentă a tensiunii de sarcină, iar celelalte două sunt de testare şi au valori prestabilite.