Устройство для управления трехфазным параллельным инвертором тока

 

Изобретение позволяет обеспечить селективность защиты электропотребителей с защитой инвертора и уменьшение перенапряжений на выходе инвертора при несимметричных и симметричных коротких замыканиях путем введения трех датчиков выходного фазного тока 13, 14, 15, блока определения вида короткого замыкания (БОКЗ) 24, формирователя стробирующих.импульсов 45. При возникновении короткого замыкания с помощью БОКЗ и блока формирования отпирающих импульсов 17 инвертор переводится из трехфазного режима работы в однофазный путем с (Л ,7

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (д 4 Н 02 М 7/48

OllNCAHNE HSOEPETEHHR

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3738769/24-07 (22) 14.05.84 (46) 23.07.86 Бюл. у. 27 (71) Научно-исследовательский, про— ектно-конструкторский и технологический институт силовой полупроводниковой техники (72) B.Ф.Еряшев и В.N.Òðîøêèí (53) 621.3 16,727(088,8) (56) Ковалев Ф.И. и др. Стабилизированные автономные инверторы с синусоидальным выходным напряжением. М.:

Энергия, 1972, с. 93-96.

Чванов В,A. Динамика автономных инверторов с прямой коммутацией. М.:

Энергия, 1978, с. 148-149, 156-160.

ÄÄSUÄÄ 1246236 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЬИ ПАРАЛЛЕЛЪНЫМ HHBEPTOPON ТОКА (57) Изобретение позволяет обеспечить селективность защиты электропотребителей с защитой инвертора и уменьше- ние перенапряжений на выходе инвертора при несимметричных и симметричных коротких замыканиях путем введения трех датчиков выходного фазного тока 13, 14, 15, блока определения вида короткого замыкания (БОКЗ) 24, формирователя стробирующих.импульсов

45. При возникновении короткого замыкания с помощью БОКЗ и блока формирования отпирающих импульсов 17 инQ вертор переводится из трехфазного Ю режима работы в однофазный путем

1246236 запрещения подачи импульсов на два тиристора инверторного моста. Для увеличения кратности тока короткого замыкания в работе оставляют четыре тир истора, образующие однофазный мост, к диагонали которого подИзобретение относится к э.пектротехнике, а именно к устройствампреобразования постоянного напряжения в переменное с помощью инвертора тока. 5

Целью изобретения является обеспечение селективности защиты электропотребителей с защитой инвертора и уменьшение перенапряжений на выходе ипвертора при несимметричных и симметричных коротких замыканиях.

На чертеже представлена схема устройства для управления трехфазным параллельным инвертором тока.

Устройство содержит тирис.торы 1-6 15 инверторного моста, сглаживающий реактор 7, коммутирующие конденсаторы

8, индуктивно-вентильный комненсатор

9, блок управления компенсатором 10, последовательные реакторы 11 разде- 20 лительный трансформатор l?, датчики

13-15 выходного тока, блок 16 задат- ° чиков угла запаса, блок 17 формирования отпирающих импульсов, включающий в себя шесть отдельных блоков

18-23 по числу тиристоров., блок 24 определения вида короткого замыкания, элементы ИЛИ 25-27, элементы И 28-33, элементы ИЛИ-НЕ 34-35, компараторы

36-38, одновибраторы 39-41, тригге- 3G ры 42-44 и формирователь 45 стробирующих импульсов.

Входы компараторов 36-38 блока

24 определения вида короткого замыкания подключены к вьиаэдам соответствующих датчиков 13-15, а выходы— к входам одновибраторов 39-41 соответственно, прямые выходы которЫх подключены к первым входам элементов

И 30-32 соответственно и оцновременно к трем входам элемента И 33 и к трем входам элемента ИЛИ-HE 34. Вы1 ход элемента ИЛИ-HE 34 подключен к ключены короткозамкнутая цепь при двухфазном и трехфазном коротких замыканиях, последовательно соединенные короткозамкнутая и некороткозамкнутая фазы при однофазном коротком замыкании. 1 ил. входам сброса триггеров 42-44 и к вхоцу формирователя 45 стробирующего импульса, выход которого подключен к вторым входам элементов И 30-32.

Инвертирующий выход одновибратора 40 подключен к третьему входу элемента

И 30, .инвертирующий выход одновибратора 41 подключен к третьему входу элемента И 31, инвертирующий выход одновибратора 39 подключен к первому входу элемента ИЛИ 27, к второму входу которого подключен выход элемента

И 33, а к выходу — третий вход элемента И 32. Выходы элементов И 30-32 подключены к прямым входам триггеров

42-44 соответственно, выходы которых подключены к трем входам элемента

ИЛИ-HE 35 и одновременно выход триггера 42 подключен к первым входам элементов И 29 блоков 18 и 21, выход триггера 43 подключен к первым входам элементов И 29 блоков 20-23, выход триггера 44 подключен к первым входам элементов И 29 каналов 19-22 блока 17. Вторые входы элементов

И 29 блоков 18-23 (1-6) подключены к соответствующим выходам блока задатчиков углов запаса, выходы элементов И 29 каждого из блоков 18-22 подкпючены к первым входам элементов

ИЛИ 26 данного блока и к,вторым входйм элементов ИЛИ 26 последующего по номеру канала, а выход элемента

И 29 блока 23 подключен к первому входу элемента ИЛИ 26 блока 23 и к второму входу элемента ИЛИ 26 блока

18. Выходы элементов ИЛИ 26 блоков

18-23 подключены к управляющим электродам тиристоров 1-6 инверторного моста, а третьи входы — к выходам элементов И 28 соответствующих блоков. Первые входы элементов И 28 блоксв 18-23 подключены к выходу

3 1246 элемента ИЛИ-НЕ 35, а вторые входы— к выходам элементов И 25 соответствующих блоков. Первые входы элементов KIN 25 подключены к соответствующим выходам блока 16 задатчиков угла запаса. Вторые входы элементов

ИЛИ 25 блоков 18-22 подключены к последующим по номеру выходам блока задатчиков угла запаса, а второй вход элемента ИЛИ 25 блока 23 подклю- 10 чен к первому выходу блока задатчиков угла запаса.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии, пока сигналы15 на выходах задатчиков 13-15 тока, пропорциональные токам в выходных шинах инвертора, не превышают величин, задаваемых уставками компараторов 36-38, на выходах последних, а 2р соответственно и на прямых выходах одновибраторов 39-41 устанавливаются сигналы "логический 0". Эти сигналы инвертируются элементом ИЛИ-HE 34 и в виде сигнала "логическая 1 пос- 25 тупают на входы сброса ("0") триггеров 42-44, устанавливая на их выходах сигнала 1логический 01, которые поступают на входы логического элемента ИЛИ-HE 35 и на первые входы эле- ЗО ментов И 29 блоков 18-23 блока 17 формирования отпирающих импульсов инвертора, запрещая прохождение импульсов управления с блока задатчиков угла запаса через второй вход элеменЗ5 тов И 29 и на элементы ИЛИ 26 и далее на управляющие электроды тиристоров 1-6. Сигнал "Логическая 1" с выхода элемента ИЛИ-HE 35 поступает на первые входы элементов И 28 всех блоков 18-23 и разрешает прохождение импульсов управления, поступающих на вторые входы элементов И 28 с блока

16 задатчиков угла запаса после их сдваивания на элементах ИЛИ 25, через элементы ИЛИ 26 на управляющие электроды тиристоров 1-6. Таким образом, в исходном состоянии на все шесть тиристоров поступают последовательно сдвоенные импульсы управления; инвертор работает в обычном трехфазном режиме.

"логическая 1" с выхода триггера 42 поступает на первые входы элементов

И 29 блоков 18 и 21, блока 17 и разрешает прохождение импульсов управления из блока задатчиков угла запаса через второй вход элемента И 29 блока 18 на элементы ИЛИ 26 блоков

18 и 19 и далее на управляющие электроды тиристоров 1 и 2 соответственно, а также разрешает прохождение импульсов управления из блока 16 задатчика угла запаса через второй вход элемента И 29 блока 21 на элементы ИЛИ 26 блоков 21 и 22 и далее на управляющие электроды тиристоров

4 и 5 соответственно. В течение времени протекания тока короткого замыкания состояние одновибратора 39 (а соответственно и всего блока 24) остается неизменным благодаря тому, что длительность выходных импульсов одновибраторов 39-41 выбирается не

Рассмотрим работу устройства в режиме внешнего несимметричного корот-. кого замыкания. 55

Для определения будем считать, что короткое замыкание возникло в фазе А. При этом сигнал с выхода

236 4. датчика 13 тока превышает величину, задаваемую уставкой компаратора 36.

На выходе компаратора и соответственно на прямом выходе одновибратора

39 устанавливается сигнал "Логическая

1", который поступает одновременно на первые входы элементов И 30, 33 и ИЛИ вЂ  34. С выхода последнего сигнал "Логический 0" поступает одновременно на вход Установка 0 тригге ров 42-44, подготавлйвая их к переключению, и на вход формирователя

45 стробирующего имлульса, который

Формирует импульс "Логическая 1" с фронтом, задержанным относительно фронта входного сигнала на время достаточное для нарастания тока во всех короткозамкнутых фазах до величин уставок компараторов 36-38, что необходимо для однозначного определения вида короткого замыкания. Сигнал с выхода формирователя 45 стробирующего импульса поступает на второй вход элемента И 30, на третий вход которого поступает сигнал ."Логическая

1" с инверсного выхода одновибратора

40. На выходе элемента И 30 формируется единичный импульс, который устанавливает на выходе триггера 42

I сигнал "Логическая 1". Последний инвертируется элементом ИЛИ-HE 35, и, поступая на входы элементов И 28 всех блоков 18-23, запрещает прохо кдение сдвоенных импульсов управления на управляющие электроды тиристоров

1-6 инвертора. Одновременно сигнал

12 6236 менее полупериода тока короткого за— мыкания, т. е. при коротком зам!.!ка!гии в фазе "Л поо тередно работают тиристо-ры первой с вторым и четвертый с пятым, После отключения короткозамкнутол цепи защитным аппаратом нагрузки ток на выходе инвертора уменьшается. 13еличина сигнала с выхода датчика 13 тока становится ниже величины устав-. ки компаратора 36 . Ь результате на выходе последнего устанавливается сигнал "Логический 0", Через время, определяемое длительностью выходного импульса одновибратора 39 и достаточное для восстановления правилг.!!Ости чередования фаз на вь!ходе инвертора, на прямом выходе одновибратора 39 устанавливается сигнал "Логический

0, который поступает на первь!й вход элемента И 30 и на первый вход элемента ИЛИ-ПЕ 34, устана!зливая на его выходе сигнал Логическая который устанавливает триггер 42 в 2s исходное состояние. Тем самым схема переходит в исходный трехфазныи режим работы.

При симметричном коротком замыкании возрас тает ток во всех фазах и на прямых выходах всех одповибраторов 39-4 1 устанавливается сигнап

Логическая 1, который поступает на все три входа элемента И 33 и через элемент ИЛИ 27 поступает на второй вход элемента И 32, на первый и в третий входы которого поступают сигналы "Логическая 1", с вьглодов одновибратора 41 и формирователя 45 стробирующегo импул!.са соответственно. Иа выходе элемента И 32 устанавливается сигпал "логическая 1", который устанавливает в единичное состояние григгер,4 и пере зодит схему в режим pHGoTl: аналогичный режиму боты при коротком замыкании в фазе 0.

Таким образом, при возникновении короткого за!tt-.-:ания с помощью блока

24 определения вида короткого замыI u кания и Олока 17 управления инвертора, ин,Op!op переводится из трехфазногo режима рабсть. в однофазный путем запрсще!и:я подачи импульсов управления на два тг!ристора инверторного моста, Причем, для увеличения кратности тока короткого замь!кания, в работе оставляются :етыре тиристора, образующие однофазный мОст> к циагонаг!и которого подключены: Ko— роткозамкнутая цепь при двухфазном и трехфазном коротких замык:аниях, последовательно соединенные корстко замкнутая и одна некоротко замкнутая фаза при однофазном коротком замыкании,, Для обеспечения гарантированного угла запаса в режиме короткого замыкания изменяется характер сдваивания импульсов. Если в стационарном режиме сдваивание осуществляется с канала отстающего (IIQ очередности включения) тиристора на канал опережающего, то в режиме короткого замыкания наоборот. При этом не только в стационарном режиме, но и в режиме короткого замыкания в нагрузке коммутирующим и формирующим угол запаса каждого тиристора явггяется напряжение одной и той же фазы. Это позволяет как в процессе короткого замыкания,, так и непосредственно после его Око.нчания устойчиво поддерживать достаточно высокое значение коммугирующего напряжения на тиристорах, исключить пропуски коммутации. Кроме того, работа в однофазном режиме прои 31зодится с постояннымг! -глами запаса и маг!Ым входным током, %70 обусловливает малые перенапряжения. По

Окончании короткого замыкания, через время, достаточное для восстановления

I правильного чередования фаз, устрой-. ство !7ереводится и в трехфаз-;btA режим работы.

Таким образом., ;.стройство позволяет с помощью вновь введенных э 7ементов уменьшить перенапряже. ия на выходе инвертора, повысить его коммутационную устойчивость при влек!них симМЕтрИЧНЫХ И НЕСИММЕТРИЧНЫХ «ОрОтКИХ замыканиях, тем самым, Искг!!очив срывы инвертирования и обесг!ечив селективное отключение короз козамкнутых цепей зашитной аппаратурой нагрузки, повысить надежность питания этBE 7 cò венных потребителей электрической энергии.

Ф О г м у г! а и з О б р е т е н и я .ус". ройство для управления трехфа зHbtt- параллельным инвертором то к 7, состоящим из трехфазного мостового инвертора и выходного трансформатора, содержащее блок задатчиков уг.7а запа1246236

ВНИИПИ Заказ 4014/49 Тираж 631

Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 са и шесть блоков формирования отпирающих импульсов, каждый из которых включает в себя первый элемент

ИЛИ и первый элемент И о т л и ч аЭ 5 ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения селективности защиты электропотребителей с инвертором и уменьшения перенапряжений на выходе инвертора при несимметричных и симметрич- 1 ных коротких замыканиях, в него введены три датчика выходного фазного тока, второй элемент ИЛИ и второй элемент И в каждый блок формирования отпирающих импульсов, а также блок определения вида короткого замыкания, содержаний три компаратора, три одновибратора, четыре элемента И, элемент ИЛИ, три триггера, два элемента ИЛИ-НЕ и формирователь стробирующих импульсов, причем входы трех компараторов блока определения вида короткого замыкания подключены к гыходам соответствующих трех датчиков выходного фазного тока, а их выходы — 25 к входам соответствуюших трех одновибраторов, прямые выходы которых подключены соответственно к первым входам первых трех элементов И, а также к трем входам четвертого элемента И и трем входам первого элемен-, та ИЛИ-НЕ, выход которого подключен к входам сброса трех триггеров и к входу формирователя стробирующих импульсов выход которого подключен к вторым входам первых трех элементов И, третий вход первого элемента

И подключен к инверсному выходу второго одновибратора, третий вход второго элемента И " к инверсному вы40 ходу третьего одновибратора, третий вход третьего элемента И вЂ” к выходу элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к инверсному выходу первого одновибратора, а второй вход — к вы- 45 ходу четвертого элемента И, выходы первых трех элементов И подключены .к прямым входам трех соответствуюших триггеров, выходы которых прдключены к входам второго элемента ИЛИ-НЕ, выход первого триггера подключен к первым входам первых элементов И первого и четвертого блоков формирова ния отпирающих импульсов, выход второго триггера подключен к первым входам первых элементов И третьего и шестого блоков формирования отпирающих импульсов, выход третьего триггера подключен к первым входам первых элементов И второго и пятого блоков формирования отпирающих импульсов, вторые входы первых элементов И блоков формирования отпирающих импульсов поцкчючены к соответствующим выходам блока задатчиков угла запаса, выходы первых элементов И в каждом блоке формирования отпирающих импульсов подключены к первому вкоду первого элемента ИЛИ и к второму входу первого элемента ИЛИ последующего блока, при этом выход первого элемента И шестого блока формирования отпирающих импульсов подключен к второму входу первого элемента ИЛИ первого блока формирования отпирающих импульсов, выходы первых элементов ИЛИ блоков формирования отпирающих импульсов предназначены для подключения к управляющим электродам соответствующих тиристоров инвертора, а их третьи входы подключены к выходам вторых элементов И во, всех блоках формирования отпирающих импульсов, первые входы которых подключены к выходу второго элемента ИЛИНЕ блока определения вида короткого замыкания, вторые входы вторых элемснтоь И подключены к выходам вторых элементов ИЛИ в каждом блоке формирования отпирающих импульсов, первые входы которых подключены к соответствующим выходам блока задатчиков угла запаса, вторые входы вторых элементов ИЛИ блока формирования отпирающих импульсов подключены к последующему выходу блока задатчиков угла запаса, при этом второй выход второго элемента ИЛИ шестого блока формирования отпирающих импульсов подключен к первому выходу блока задатчиков угла запаса.