Способ комбинированного регулирования автономного инвертора тока с компенсатором реактивной мощности

 

СПОСОБ КОМБИНИРОВАННОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ АВТОНОМНОГО ИНВЕРТОРА ТОКА С КОМПЕНСАТОРОМ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ, заключающийся в том, что амплитуду выходного напряжения инвертора регулируют с помощью изменения угла запирания тиристоров ав .тономного инвертора, частоту и фазу выходного напряжения инвертора регулируют в функции отклонения фазы выходного напряжения от фазы эталонного сигнала изменением , угла управления компенсатором реактивной мощности, :отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия регулирования , определяют изменение величины потребляемой инвертором и нагрузкой реактивной мощности и в функции этого возмущения дополнительно осуществляют регулирование угла управления компенсато (Л ра. ел о о 8

„,Я0„„1050070 A

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСГИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН з(я> Н 02 М 7/515 Н 02 P 13/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3462635/24-07 (22) 05.07.82 (46) 23.10.83. Бюл. № 39 (72) В. П. Шипилло, А. А, Масалов, А. И. Гладков, С. И. Дрейслер и А. П. Мотыль (71) Харьковский ордена Ленина политехнический институт им.. В.И; Ленина (53) 621.314.572 (088.8) (56) 1. Ковалев Ф. И.; Мосткова Г. П., Иванов В. А., Толкачев А. И. Стабилизи- рованные автономные инверторы с синусоидальным выходным напряжением. М., «Энергия», 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 576645, кл. Н 02 М 7/515, 197?.

3. Авторское свидетельство СССР № 387486, кл. Н 02 М 7/48, 1973. (54) (57) СПОСОБ КОМБИНИРОВАННОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ АВТОНОМНОГО

ИНВЕРТОРА ТОКА С КОМПЕНСАТОРОМ

РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ, заключающийся в том, что амплитуду выходного-напряжения инвертора регулируют с помощью изменения угла запирания тиристоров ав.тономного инвертора, частоту и фазу выходного напряжения инвертора регулируют в функции отклонения фазы выходного напряжения от фазы эталонного сигнала изменением. угла управления компенсатором реактивной мощности, .отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия регулирования, определяют изменение величины потребляемой инвертором и нагрузкой реактивной мощности и в функции этого возмущения дополнительно осуществляют регулирование угла управления компенсатора.

1050070

1

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может быть использовано для автоматической стабилизации фазы и частоты выходного напряжения однофазного или трехфазного автономного

5 инвертора тока, применяемого в качестве регулируемого источника в установках широкого класса, в частности, в установках гарантированного электроснабжения ответственных потребителей.

Известен способ регулирования автоном- 10 ного инвертора тока, на стороне переменного тока которого подключен компенсатор реактивной мощности..Способ характеризуется тем, что импульсы управления коммутатором инвертора синхронизированы выход- 15 ным напряжением инвертора, а частота следования,импульсов управления компенсатором реактивной мощности определяется задающим генератором (1) и (2).

Однако при таком способе регулирования при изменении параметров нагрузки фаза 20 и частота выходного напряжения существенно изменяются.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является способ регулирования автономного инвертора тока, на стороне переменного тока которого подключен компенсатор реактивной мощности. Импульсы управления коммутатором инвертора синхронизированы выходным напряжением инвертора, а компенсатор инвертора синхронизирован регулятором фазы.

В установившемя режиме работы инвертора фаза его выходного напряжения совпадает с соответствующей фазой напряжения задающего генератора, т.е. осуществляется стабилизация фазы и частоты выходного напряжения инвертора за счет фазового pery- 35 лирования компенсатора реактивной мощности — задания угла управления тиристорами компенсатора в функции отклонения фазы выходного напряжения инвертора от фазы соответствующего ему напряжения задающего генератора (3) .

В динамических режимах работы инвертора сказывается низкое быстродействие системы регулирования, обусловленное тем, что угол управления тиристорами компенсатора может изменяться только после из- 45 менения фазы напряжения инвертора, причем сигнал на изменение этого угла управления вырабатывается регулятором фазы интегрального типа, вносящего дополнительное запаздывание изменения угла управления относительно изменения фазы выходного на50 пряжения инвертора.

Целью изобретения является увеличение быстродействия регулирования автономного инвертора тока в динамических режимах при стабилизации фазы и частоты выходного напряжения инвертора.

Поста вл ен н ая цел ь достигается тем, что согласно способу регулирования выходного напряжения автономного инвертора тока с компенсатором реактивной мощности, заключающемуся в том, что амплитуду выходного напряжения инвертора регулируют с помощью изменения угла запирания тиристоров автономного инвертора, а частоту и фазу выходного напряжения инвертора регулируют в функции отклонения фазы выходного напряжения от фазы эталонного сигнала изменением угла управления компенсатором реактивной мощности, определяют изменение величины потребляемой инвертором и нагрузкой реактивной моШности и в функции этого возмущения дополнительно осуществляют регулирование угла управления компенсатора.

На чертеже представлена блок-схема устройства управления, реализующего предложенный способ комбинированного регулирования автономного инвертора тока.

Постоянное напряжение Ud.,от источника постоянного тока поступает на вход коммутатора 1 автономного инвертора тока, на стороне переменного тока которого подключен компенсатор 2 реактивной мощности, батарея конденсаторов 3 и нагрузка 4. Система 5 управления коммутатором инвертора синхронизируется выходным напряжением инвертора и путем поддержания постоянного угла инвентирования обеспечивает стабильное по величине выходное напряжение при изменениях параметров нагрузки. Управление компенсатором 2 реактивной мощности осуществляется системой 6 управления компенсатором, на один из входов которого поступает сигнал с регулятора 7 фазы, определяемый разностным сигналом между фазой линейного напряжения инвертора, поступающего с датчика 8 фазы и фазой .соответствующего напряжения задающего генератора 9. Выходное напряжение задающего генератора для трехфазного инверто.ра составляет строго симметричную трехфазную систему напряжений. Каждой фазе компенсатора мощности соответствует свой регулятор фазы, в котором вырабатывается сигнал, пропорциональный угловому отклонению напряжения инвертора от соответствующего напряжения задающего генератора, т.е. сигнал, пропорциональный фазовому сдвигу между соответствующим напряжением инвертора и задающего генератора.

На другой вход системы 6 управления компенсатором 2 реактивной мощности поступает сигнал с датчика 10 потребляемой реактивной мощности, подключенного к выходу инвертора непосредственно перед нагрузкой, через нелинейный преобразователь 11, осуществляющий преобразование сигнала, пропорционального потребляемой реактивной MQIIIHocTH в сигнал, определяющий угол управления компенсатором реактивной мощности.

1050070

В установившемя режиме часотота и фаза выходного напряжения автономного инвертора тока соответствует частоте и фазе задающего генератора 9 за счет поддержания с помощью компенсатора реактивной мощности баланса реактивных мощностей

Qe.= Ян Рн ty + (Дку= Qa + Яку (11 где Qe — реактивная мощность параллельных конденсаторов;

Q„— ðåàêòèâíàÿ мощность нагрузки; — активная мощность нагрузки; 10

g„— активная мощность потребляемая нагрузкой и инвертором;

5 — угол запирания вентилей инвертора;

Яку- реактивная мощность компенсиру- „ ющего устройства.

При этом углы управления компенсатором реактивной мощности определяются суммарным сигналом с выхода регулятора 7 фазы и нелинейного преобразователя 1 1.

Таким образом, в зоне регулирования 20 автономного инвертора 1 тока его выходное напряжение по величине поддерживается на заданном уровне по первому контуру: система 5 управления инвертором, автономный инвертор 1 тока; а его частота и фаза — по второму контуру; датчик 8 фазы выходного напряжения, регулятор 7, система 6 управления компенсатором, компенсатор 2 реактивной мощности.

Изменение параметров нагрузки, например, пуск асинхронных двигателей, вызыва- З0 ет скачкообразное изменение тока нагрузки, приводящее к толчку потребляемой реактивной мощности Я,, а значит, и к нарушению баланса реактивных мощностей (1) .

Как следствие, происходит изменение параметров выходного напряжения автономного 35 инвертора, приводящее в конечном итоге к установлению нового баланса реактивных мощностей в системе. Необходимость поддержания параметров выходного напряжения инвертора незименными требует компенсировать это изменение Яп соответствующим

40 изменением Яку,при помощи компенсирующего устройства.

4 согласования регулятор 7 фазы формирует сигнал, воздействующий на систему 6 управления и изменяющий угол регулирования компенсатора реактивной мощности. Однако за счет астатического характера регулятора 7 фазы воздействие по данному каналу идет с существенным запаздыванием.

Устранить инерционность, вносимую регулятором 7 фазы, возможно, если ввести канал регулирования, применив в качествеконтролируемого параметра величину потреб ляемой реактивной мощности в системе.Для этого необходимо на стороне переменного тока инвертора непосредственно перед нагрузкой включить датчик 10 потребляемой мощности.

Принцип работы датчика 10 потребляемой мощности основан на измерении величины напряжения Ум siny,„соответствующего моменту прохождения тока фазы через нуль с последующим запоминанием и подачей на вход множительного устройства, который перемножает его с напряжением, пропорциональным максимальному току в соответствующей фазе К< - Лм.„Полученный сигнал пропорционален потребляемой реактивной мощности, Выходной сигнал датчика 10 потребляемой реактивной мощности, пропорциональный Qa, поступает на нелинейный преобразователь 11, в котором формируется синфазный сигнал 13аых „= f(gn) таким образом, чтобы всякому измейению. величины потребляемой мощности Япсоответствовало с противоположным знаком изменение мощности, потребляемой компенсирующим устройством

1д Яп .= + д Ян.у.

В таком случае общая зависимость между управляющим сигналом, определяющим угол регулирования компенсирующего устройства, и измеренной величиной потребляемой мощности будет линейной. Зная регулировочную характеристику компенсатора реактивной мощности, возможно спроектиройать безынерционный нелинейный преобразовател ь.

Изменение мощности, потребляемой компенсирующим устройством, осуществляется 45 изменением фазы управляющих импульсов тиристоров компенсирующего устройства относительно фазы переменного напряжения на выходе инвертора системой 6 управления компенсатором в соответствии с суммарным сигналом нелинейного преобразователя 11 50 и регулятора 7 фазы. В результате изменения частоты и фазы выходного напряжения от установившегося значения на входе регулятора 7 фазы появляется рассогласование между линейным напряжением инвер-: 5 тора, поступающим с датчика 8 фазы и 55 соответствующим напряжением фазы задающего генератора 9. В функции этого расТиристорные преобразователи, выполненные по базовой схеме автономного инвертора тока с тиристорно-дроссельным компенсирующим устройством, имеют время переходного процесса 200 мс. Предложенное тиристорно-дроссельное устройство обладает более высоким быстродействием, новое значение реактивной мощности Як.у. может установиться с максимальной задержкой после изменения сигнала управления, равной половине периода выходного напряжения инвертора, что при частоте 50 Гц составляет

10 мс.

Быстродействие датчиков потребляемой реактивной мощности не хуже 20 мс, поэ1050070

Составитель Г. Мыцык

Редактор Т. Кугрышева Техред И. Верес Корректор М. Шароши

Заказ 8448/54 Тираж 687 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР. по делам изобретений и открытий!

13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

S тому при точности регулирования, не превышающей 10%, общее время по каналу регулирования составит не более 20 мс.

Технико-экономический эффект от использования предлагаемого способа комбиниро5 ванного регулирования заключается в снижении установленной мощности элементов, входящих в состав автдномного инвертора тока типа ПТС-125 У4, принятого .за базовый объект, уменьшении его массы и.габаритов, а значит, и стоимости. Эффективность предлагаемого технического решения увеличивается с расширением диапазона изменения входного и выходного напряжений и параметров нагрузки, а также с увеличением выходной мощности инвертора тока. Кроме того, предлагаемое изобретение эффективно для инверторов тока с любым числом фаз.