Способ управления группой @ статических преобразователей

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электротермии для управления преобразователями . Целью изобретения является повышение надежности. Включение преобразователей 1.1, 2.1, 3.1 на нагрузку 4 производится поочередно в (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) щ 4 Н 02 М 5/257

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHWTVN (21) 3801424/24-07 (22) 18. 10. 84 (46) 30 ° 11.86. Бюл. N - 44 (72) В.С. Чудновский, А.Я. Басенков, М.Г. Ахметов и А.Т. Гусев (53) 621 ° 316.727(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 706908, кл. Н 02 P 13/16, 1978.

Авторское свидетельство СССР

У 855897, кл. Н 02 P 13/16, 1979. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ГРУППОЙ N СТАТИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ (57} Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электротермии для управления преобразователями. Целью изобретения является повышение надежности. Включение преобразователей 1, 1, 2. 1, 3.1 на нагрузку 4 производится поочередно в

1274090

30

3S любой последовательности при заданном положении задатчика напряжения 5.

Если первым включен преобразователь

1.1, то на выходе датчика тока 1,4 появляется напряжение, пропорциональное току этого преобразователя, кото" рое сравнивается элементом сравнения

1.6 с напряжением на входе задатчика тока ограничения (ЗТО)1.8. Разность напряжений 3ТО 1.8 и датчика тока 1.4 через усилитель 1.5 прикладывается к катоду диода 1.7, который откроетИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электротермии для индукционного нагрева и плавки металлов, варки стекла, термообработки.

Целью изобретения является повышение. эксплуатационной надежности системы питания при управлении тиристорными преобразователями частоты путем оптимальной токовой загрузки каждого преобразователя, входящего в систему питания.

На чертеже представлена функциональная схема, реализующая предложенный способ управления на примере трехканальной системы питания, состо ящей иэ трех параллельно работающих статических преобразователей частоты. подключенных к одной нагрузке — индукционной плавильной установке.

Схема содержит три источника— идентичных канала питания 1,2,и 3,на. грузку — индукционную плавильную установку 4, содержащую индуктор 4.1 с тиглем 4.2 и компенсирующую емкость 4.3, и задатчик напряжения 5 на нагрузке.

Каналы питания содержат регулируемые самовозбуждающиеся статические преобразователи частоты 1.1,2.1,3.1, блоки управления 1.2,2.2, 3.2 преобразователей с элементами сравнения

1.3, 2.3, 3.3 на входе, датчики тока

1.4, 2.4, 3. 4, операционные усилители 1.5, 2.5, 3.5 с элементами сравнения 1,6, 2.6, 3.6 на входе, диоды

1.7, 2.7, 3.7 и эадатчики тока ограничения 1.8, 2.8, 3.8. ся и начнет проводить ток только в том случае, если. напряжение на выходе усилителя 1.5 будет отрицательным.

Это условие выполняется в том случае, если ток преобразователя превысит значение тока ограничения. Напряжение с выхода усилителя 1.5 подается на вычитающий вход элемента сравнения

1.3 и уменьшает управляющее напряжение на входе блока управления 1.2, поступающее от задатчика напряжения

5. 1 ил.

Диоды 1.7, 2.7 и 3.7 обеспечивают воздействие отрицательной обратной связи по току только в том случае если сигналы с датчиков тока 1.4, 5 .2.4, 3.4 превьппают по абсолютному значению сигналы соответствующих эадатчиков тока 1,8, 2.8 и 3.8.

Задатчик напряжения 5 предназначен для задания напряжения на нагрузке и изменения задания тока ограничения. Он подключен к входам всех блоков управления преобразователями и задает одинаковое для всех преобразователей выходное напряжение. Одновременно эадатчик напряжения 5 подключен к входам всех задатчиков тока ограничения 1.8, 2.8, 3.8.

Схема работает следующим образом.

Включение преобразователей 1.1, 20

2.1 и 3.1 на нагрузку 4 производится поочередно в любой последовательности при заданном положении задатчика напряжения 5.

Если первым включен преобразова- тель 1.1, то на выходе датчика тока

1.4 появляется напряжение, пропорциональное току этого преобразователя, которое сравнивается элементом сравнения 1.6 с напряжением на входе задатчика тока ограничения 1.8. Напряжение на выходе блока 1.8 зависит от уставки эадатчика i напряжения 5, которая устанавливается вручную оператором. Разность напряжений на выходе блоков 1.8, 1.4 поступает на вход усилителя 1.5, усиливается и прикладывается к катоду диода 1.7, который откроется и начнет проводить ток

1274 только в том случае, если напряжение на выходе усилителя 1.5 бупет отри( цательным. Это условие выполняется в том случае, если ток преобразователя превысит значение тока ограничения..Напряжение с выхода усилителя 1.5 подается на вычитающий вход элемента сравнения 1.3 и уменьшает управляющее напряжение на входе блока управления 1.2, поступающее от за- 10 датчика напряжения 5.

При этом напряжение на выходе преобразователя 1.1 и ток его, поступающий в нагрузку, уменьшаются по сравнению с заданием, установленным бло- 15 ком 5 до значения тока ограничения с некоторой погрешностью, определяемой коэффициентом усиления разомкнутого контура регулирования: 1.2,1.1, 1.4, 1.5. Если ток нагрузки меньше 20 тока ограничения одного преобразователя, диод 1.7 заперт, цепь обратной связи разомкнута и напряжение на выходе преобразователя 1.1 определяется уставкой задатчика 5. В этом случае 25 питание нагрузки 4 обеспечивается одним каналом питания, например каналом 1.

При необходимости подать в нагрузку ток больший, чем ток ограничения одного из преобразователей, включают второй канал питания, например канал

2. При этом ток, потреляемый нагрузкой 4, станет распределяться между двумя преобразователями 1. 1 и 2. 1. 3S

Ток первого преобразователя начнет уменьшаться, это приведет к уменьшению сигнала на выходе усилителя 1.5, к возрастанию напряжения на выходе преобразователя 1. 1 и к увеличению 40 его тока до тех пор, пока не установится новое равновесие в замкнутой системе 1.1,1.4,1.6,1.5,1.7,1.3,1.2.

Напряжение на выходе обоих преобразователей при этом установится рав.- 4> ным заданному напряжению на нагрузке, ток одного иэ преобразователей будет достигать значения тока ограничения, а ток другого установится .на уровне разности тока нагрузки и 50 тока первого преобразователя, причем заранее неизвестно, ток какого иэ преобразователей достигнет значения своего тока ограничения. Это зависит от нагрузочных и регулировочных И характеристик каналов питания 1 и 2.

Преобразователи 1. 1 и 2. 1 могут иметь . отличные друг от друга номинальные

090 4 мощности и номинальные токи. В этом случае уставки блоков 1,8 и 2.8 устанавливаются на соответствующие значения токов ограничения. Если токи обоих преобразователей достигнут значения своих токов ограничения, то напряжение на нагрузке начнет понижаться эа счет действия двух контуров обратной связи в каналах питания 1 и 2. Напряжение на выходе обоих преобразователей выравнивается эа счет баланса токов, так как снижение напряжения на одном из преобразователей по отношению к другому приводит к эапиранию его и прекращению тока через него, а это вызывает снижение сигнала обратной связи на выходе уси лителя 1.5 или 2.5 и возрастание напряжения на выходе соответствующего преобразователя. Таким образом в системе питания обеспечивается самовыравнивание напряжений параллельно включенных преобразователей. Иэменение напряжения на нагрузке, например, по технологическим соображениям производится изменением уставки блока задания напряжения 5. Одновременно с изменением напряжения на нагрузке пропорционально изменяются уставки задатчиков тока ограничения. Это необходимо для сохранения указанного распределения токов преобразователей при пониженных напряжениях на нагрузке. Например, при снижении напряжения на нагрузке в 2 раза по отношению к номинальному значению уставки токов ограничения также понижаются в 2 раза. При этом распределение токов между преобразователями сохраняется таким же, как при работе в номинальном режиме.

При неизменных уставках токов ограничения и необходимости глубокого регулирования мощности в нагрузке, например 1:100, возникает режим работы преобразователей, при котором на пониженном напряжении нагрузка потребляет ток, равный или несколько меньший номинального значения тока одного иэ преобразователей. В таком режиме ухудшается коммутация тиристоров в инверторе, входящем в состав тиристорных преобразователей частоты, снижается надежность пуска, имеют место срывы генерации, что приводит к снижению эксплуатационной надежности системы питания. При pery лируемой уставке тока ограничения

12740 указанные недостатки устраняются, так как при снижении напряжения на нагрузке одновременно снижается и допустимый ток через каждый преобразователь, В этом случае соотношение между током и напряжением сохраняется близким к номинальному значению во всех режимах работы преобразователей.

При изменении тока нагрузки и по- 1О стоянстве уставки эадатчика напряжения 5 распределение токов между каналами питания будет зависеть от величины тока нагрузки следующим образом.

Если ток нагрузки превысит суммар- 15 ное значение токов ограничения двух каналов питания системы, токоограничения обоих каналов снизят напряжение преобразователей и ограничат дальнейшее возрастание тока нагрузки,как 20 описано. При уменьшении тока нагруз1 ки до значения меньшего, чем сумма токов ограничения один из преобразователей выйдет из режима ограничения тока (заперт диод 1.7 или 2.7) и ток 25 его станет равным разности тока нагрузки и преобразователя, функционирующего в данный момент в режиме токоограничения. Все изменения тока нагрузки будут восприниматься этим пре- 30 обраэователем.

При изменении тока нагрузки до значения меньше тока ограничения одного иэ преобразователей другой преобразователь запрется и ток через не" го станет равным нулю. Причем в процессе работы под влиянием различных помех по управлению и из-эа нелинейности нагрузочных и регулировочных 40 характеристик каналы питания могут меняться местами, т.е. переходить из режима токоограниченим в режим свободно меняющегося тока нагрузки.

При необходимости, при наладке, из- 45 менением наклонов регулировочных характеристик блоков управления 1.2 и 2.2 можно обеспечить такой режим работы системы, при котором при изменениях тока чагрузки один из преобразователей будет входить в режим токоограничения раньше и выходить as него позже другого. Это уменьшает динамические нагрузки в системе за счет исключения самопроизвольных переходов каналов питания из режима токоограничения в режим свободно.меняющегося тока.

90 ь

При необходимости подать в нагрузку ток больший, чем суммарный ток ограничения двух каналов питания включают третий канал питания, В этом случае ток нагрузки распределяется между тремя преобразователями 1.1, 2.1,3,1. Причем два канала питания входят в режим токоограничения, как описано, а ток третьего канала ставится равным разности тока нагрузки и суммы токов ограничения первого и второго каналов питания. При изменении тока нагрузки в течение технологического процесса каналы питания автоматически запираются или отпираются в зависимости от величины тока, потребляемого нагрузкой, так же как при работе двух каналов питания.

Реализация предложенного способа позволяет повысить эксплуатационную надежность системы питания при управлении тиристорными преобразователями частоты за счет оптимальной токовой загрузки каждого преобразователя,входящего в систему питания.

В

Формула изобретения

Способ управления группой и статических преобразователей, подключенных параллельно к общей нагрузке, заключающийся в том, что токи п-1 преобразователей распределяются пропорционально их номинальным значениям, а ток п-го преобразователя устанавливают равным разности тока нагрузки и суммы токов и-1 преобразователей путем сравнения сигналов, пропорциональных токам каждого преобразователя с выбранным для каждого преобразователя сигналом уставки тока, усилением разностных сигналов, полученных после превышения первыми указанными сигналами над вторыми, вычитания каждого усиленного раэностного сигнала из сигнала уставки нагружения, пропорционального заданному напряжению на нагрузке, в результате чего получают сигнал регулирования выходного напряжения преобразователя, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности при управлении тиристорными преобразователями частоты путем оптимальной токовой загрузки каждого преобразователя, сигналы уставки така и напряжения каждого преобразователя регулируют пропорционально заданному напряжению по нагрузке.