Способ управления компенсированным преобразователем

 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для управления выпрямительно-инверторным преобразователем . Целью изобретения является снижение потерь и повышение эффективности рекуперации. Б инверторном режиме напряжение, пропорциональное току генератора, снимается с датчика тока 6 и поступает на входы измерительных органов 8 и 9. Это напряжение суммируется с задающим ка3t что выпряжением управления U зывает пропорциональное току нагруз-. ки увеличение напряжения управления на выходе усилителя 10. В результаI (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (19) (11) (51) 4 Н 02 М 7 72

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг. Z

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3854545/24-07 (22) 12.12.84 (46) 15.12.86. Вюл. И 46 (7 1) Уральское отделение Всесоюзного ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (72) Г.А.Николаев (53) 621.314 ° 27 (088.8) (56) Шипилло В.П. и др. Электромагнитные процессы в быстродействующих реверсивных ионных преобразователях.

М.-Л.: Госэнергоиздат, 1963, с.5052.

Шипилло В.П. Системы сеточного управления ртутными выпрямителями для автоматических электроприводов.

М.-Л.: Госэнергоиздат, 1961, с.20. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ КОМПЕНСИРОВАННЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для управления выпрямительно-инверторным преобразователем. Целью изобретения является снижение потерь и повьппение эффективности рекуперации . В инверторном режиме напряжение, пропорциональное току генератора, снимается с датчика тока 6 и поступает на входы измерительных органов 8 и 9. Это напряжение суммируется с задающим напряжением управления П,, что вызывает пропорциональное току нагрузки увеличение напряжения управления на выходе усилителя 10. В результате блок фазового управления 12 обеспечивает увеличение угла управления по линейному закону. Одновременно сумма напряжений датчика тока

6 и Б, увеличиваясь с ростом тока инвертирования, вызывает изменение угла управления в сторону запаз1277325 дывания по линейному закону. В выпрямительном режиме разность напряжения на выходе датчика тока 7 и напряжения U уменьшается с увеличением тока нагрузки, обеспечивая изменение угла управления в сторону опережения. 2 ил.

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при построении систем управления выпрямительно-инверторными преобразователями, применяемыми в системе электротяги и электроприводе постоянного тока.

Целью изобретения является снижение потерь и повышение эффективности рекуперации.

На фиг. 1 изображена схема компенсированного двухкомплектного преобразователя; на фиг. 2 — схема устройства, реализующего способ.

Компенсированный преобразователь (фиг. 1) содержит преобразовательный трансформатор 1, вентильные группы 2 и 3, конденсаторы 4,вклю- ченные последовательно в общую трехфазную цепь переменного тока обеих вентильных групп, и ограничивающие реакторы 5, предназначенные для ограничения уравнительных токов между выпрямителем и инвертором.

Кроме того, на фиг. 2 показаны датчики 6 и 7 тока, измерительные органы 8 и 9, усилители 10 и 11, блоки 12 и 13 импульсно-фазового управления, разделительные диоды 14 и 15.

Компенсированные преобразователи (фиг. 1) применяются в качестве выпрямительно-инверторных агрегатов на тяговых подстанциях электрифицированных железных дорог. В условиях электротяги не требуется изменять полярность напряжения на выходе преобразователя. Поэтому каждая из вентильных групп 2 и 3 работает только в одном режиме: вентильная группа 2 в инверторном, а группа 3 — выпрямительном. Вентильные группы выпрямителя и инвертора подключены к

10 !

ЗО разным отводам вентильной обмотки трансформатора. Это вызвано необходимостью согласования ЭДС инвертора не только с ЭДС выпрямительной части данного преобразователя, но и с ЗДС других неуправляемых выпрямителей данной и смежных тяговых подстанций.

При совместном управлении двухкомплектным компенсированным преобразователем угол управления выпрямительной группы оС> при изменении режима нагрузки поддерживают равйым углу естественного отпирания М, а угол управления инверторной группы изменяют по линейному закону Ыи

+H ин + k Is в диапазо"e <и м н

< cC„6 О „. пропорционально изменениям инвертируемого тока . В результате снижаются потери электроэнергии вследствие ограничения уравнительных токов и повышения коэффициента мощности при одновременном упрощении схемы управления.

Кроме того, возрастает объем энергии рекуперации, выданной преобразователем в сеть вследствие сокращения непроизводительного простоя преобразователя после срабатываний защиты, вызванных аварийным возрастанием уравнительного тока.

Вследствие наличия конденсаторов в силовой цепи переменного тока преобразователя и ик влияния на уравнительное напряжение условие согласования вентильных групп 2 и

3 в компенсированном преобразова— теле зависит от режима нагрузки.

Взаимно связанное изменение углов и м и обеспечивает начально-непре рывную форму уравнительного тока с предельной длительностью Я =120 во всем диапазоне нагрузок.

1277325 4

При этом обеспечивается стабилизация среднего значения уравнительного тока I на минимальном уровне при всех значениях тока инвертирования Ig>. Для достижения этого угол 5 управления выпрямительной группы вентилей с увеличением тока инвертирования поддерживают равным углу естественного отпирания М,, а угол управления Ыи инверторной группы изменяют.

Закон изменения угла Ф, соответствующий стабилизации уравнительного тока Т„, определяется выражением

15 (1) л с а мин

Минимальное значение угла „ выбирается из условия согласования вентильных групп при холостом ходе преобразователя. Это условие, соответствующее равенству напряжений холостого хода выпрямителя и инвертора, может быть выражено следующим образом:

25

Ее

n = — -- = cosÝ

1- P

Еи (2) о еС 180 — arccos n . (3) Максимальное значение угла с „ма„, определяется, исходя из линейного характера его изменения по формуле

О4ма с = н мин + I> макс (4) где k — - коэффициент пропорциональности, определяющий значения уравнительного тока в контуре между выпрямительной и инверторной группами вентилей;

-I — наибольшее значение инверти"ма с руемого тока.

Устройство, реализующее способ, работает следующим образом.

Совместное управление вентильными группами 2 и 3 осуществляется по двум независимым каналам. Входными 55 сигналами управления являются задающие напряжения управления

U U z и ток преобразователя. где Е и Š— фазные ЭДС выпрямитео 30 ля и инвертора; =180 — Ы и — угол опережения отпирания инвертора.

Можно записать, что

Задающее напряжение U < обеспечивает установку минимального значения угла

Ы .при нулевом значении тока инИ мин вертора. Аналогично выбором напряжения U устанавливают начальное значение угла М = 0 при отсутствии тока нагрузки выпрямителя.

При появлении инверторной нагрузки напряжение, пропорциональное току инвертора, снимается с датчика 6 и поступает на входы измерительных органов 8 и 9. Это напряжение суммируется с задающим напряжением управления U <, что вызывает пропорциональное току нагрузки увеличение напряжения управления на выходе усилителя 10. В результате блок 12 фазового управления 12 обеспечивает увеличение угла оС по линейному закону.

Необходимый коэффициент пропорцио-. нальности К достигается выбором параметров датчика тока, измерительного органа 8 и коэффициента усиления усилителя 10.

Одновременно с этим сумма напряжений датчика 6 и U, увеличиваясь" с ростом тока инвертирования, вызывает изменение угла в сторону запаздывания по линейному закону сс > =cCo.

В выпрямительном режиме работы преобразователя напряжение на выходе датчика 6 снижается до небольшой величины, определяемой уравнительным током, а напряжение на выходе датчика 7 изменяется пропорционально току нагрузки выпрямителя 3. Разность напряжений U и датчика 7 уменьmaется с увеличением тока нагрузки преобразователя, обеспечивая пропор циональное изменение угла ф в сторону опережения по закону ас = о о и полное открытие вентилей компенсированного выпрямителя.

Связь между цепями датчиков 6 и

7 устраняется применением разделительных диодов 14 и 15.

Такое управление компенсированным преобразователем обеспечивает работу выпрямительной группы вентилей с ес- тественным углом отпирания о = ос, и допускает тем самым возможность применения выпрямительной группы на неуправляемых вентилях. В этом случае наряду с упрощением силовой схемы упрощается устройство для управления, так как из нее исключаются датчик 7 и канал управления вентилями выпрямителя.

1277325.

Увеличение угла управления по мере увеличения тока инвертирования не приводит к опрокидыванию компенсированного инвертора. В преобразователях с последовательно включенными конденсаторами напряжение на венти лях, и следовательно, величина угла погасания инвертора и обусловлены совокупным действием ЭДС системы переменного тока и напряжений на конденсаторах. С увеличением тока инвертирования напряжения на кон денсаторах возрастают пропорционально току, благодаря чему угол погасания инвертора при а и = const не уменьшается, а напротив, возрас тает. Вследствие этого становится возможной работа компенсированного инвертора не только с положительными, но и отрицательными углами а,„, т.е. в режиме генерирования реактивной мощности в питающую энергосистему.

Использование, предлагаемого способа управления преобразователем обеспечивает снижение потерь электроэнергии за счет ограничения: уравнительных токов между выпрямителем и инвертором, повьппение коэффициента мощности преобразователя вследствие работы вентилей инвертора с максимальными углами управления, а вентилей выпрямителя — с естественным углом отпирания с = Ыо, улучшение использования: типовой мощности преобразовательного трансформатора за счет полного открытия вентилей выпрямительной группы. Эта особенность позволяет, кроме того, получить существенное упрощение и удешевление силовой схемы преобразователя за счет использования в нем выпрямительной группы на неуправляемых вентилях, повышение эффективности рекуперативного торможения вследствие повьппения надежности и устойчивости

5 работы преобразователя, исключение случаев срабатывания его защиты изза аварийного увеличения уравнительных токов.

ОФормула.изобретения, Способ управления компенсированным преобразователем, содержащим выпрямительную и инверторную вентиль ные группы, подключенные к разным выводам обмотки преобразовательного трансформатора, заключающийся в том, что определяют углы управления выпрямительной и инверторной групп вентилей, в соответствии с которыми формируют импульсы управления вентилями каждой группы, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью снижед5 ния потерь и повьппения эффективности рекуперации энергии, определяют фазные ЗДС Е> выпрямительной и Еи инверторной групп вентилей, измеряют ток ?и инверторной группы вентилей, задают максимальный ток Хи „ „ инверторной группы вентилей, поддерживают угол управления выпрямительной группы. вентилей равным углу естественного отпирания, а угол в и инверторной группы вентилей меняют по

saKoHyMи =< »> + K ?и а пределах .и мин и-в и мин+ K Ig макс где о Ев

180 — arccos — -- где К— и Чин Е и

40 ккооээффффииццииееннт т ппррооппооррццииооннааллььннооссттии, определяющий значение уравнителЬного тока между группами вентилей.

12773? 5

Составитель В.Миронов

Редактор Л.Повхан Техред Л.Олейник Корректор Л.Пилипенко

Заказ 6756/53 Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãîðoä, ул.Проектная,4