Устройство для комбинированного управления автономным инвертором тока

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в авто/ .f г теГУг-/ номных инверторах тока. Цель изобретения - noBhinieiuic гочиости регулирования. На выходе первого сумматора 27 по.чучают сигнал, пропорциональный потребляемому фазному реак швному току, который поступает на нoжитeльныi блок 19. На выходе получают сигна.1, пропорциональный фазной потребляемой реактивной .мощности, который поступает па вход второго сумматора 28, на два остальных входа которого поступают апа,1огичные сигналы остав1иихся фаз. Выходной сигнал, пропорциональный потребляемой реактивной мощности, через формирователь 7 воздействует на б/юк управления компенсатором, изменяя угол регулирования , а значит и величину потреб.тяемой компенсатором реактивной .мощности таким образом, чтобы баланс реакт1 впоГ1 мощности в системе не нарун1а. 1ся. 2 ил. ( (Л 4;;ik о оо о:) о ю

СОЮЗ СОНЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

«51) 4 Н 02 М 7,!51;) Й

4 g

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

@@4А@з

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4064456/24-07 (22) 05.03.86 (46) 15.06.88. Бюл. № 22 (71) Харьковский политехнический институт им. В. И. Ленина (72) В. П. Шипилло, В. Н. Кондратюк, А. А. Масалов и С. И. )«рейслер (53) 621.316.727 (088.8) (56) Ковалев Ф. И., Мосткова Г. П., Иванов В. А. и др. Стабилизированные автономные инверторы с синусоидальным выходным напряжением. М.: Энергия, 1972.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1050070, кл. Н 02 М 7/515, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМБИНИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ АВТОНОМНЪ|М ИНВЕРТОРОМ ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в авто„„SU„„1403302 А1 номHblx инвертора тока. Цель изобрстенпя — — повышение го iliocти регулирования.

На выходе псрвого сумматора 27 получа«от сигнал, пропорцпопальныи потребляемому фазпому реакт«l«>«ioму току, который поступает на множительныи блок !9. На выходе получают сигнал, пропорциональный фазной потребляемой реактивной мощности, который поступает на вход второго сумматора 28, на два остальных входа которого поступают ана.«огичпые сигналы оставшихся фаз. Выходной сигнал, пропорциональный потребляемой реактивной мо«цности, «орез формирователь 7 воздействует на о,н)к управления компенсатором, изменяя угол регулирования, а значит,и величину потреблясмой компенсатором реактивной мощ«югги т;«кнм образом, чтобы баланс реактив«н)й iolll,ности в системе не «арушался. " ил.

1403302

Изобретение относится к электротехнике, а именно к силовой преобразовательной технике, и может быть использовано для автоматической стабилизации фазы и частоты выходного напряжения трехфазного автономного инвертора тока.

Цель изобретения — повышение точности регулирования автономного инвертора тока в !инамических режимах при стабилизации фазы и частоты выходного напряжения ннвертора.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства комбинированного регулирования; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство для комбинированного управления автономным инвертором тока 1, к выходам переменного тока которого подключены батарея конденсаторов 2 и компенсатор реактивной мощности 3, содержит блок управления инвертором тока 4., входы которого подключены к выходам переменного тока,

55 инвертора, поступающего с датчика 9 фазы соответствующего напряжения задающего генератора 8. Выходное напряжение задающего генератора 8 для трехфазного инвертора составляет строго симметричную трехфазную систему напряжений. Каждой фазой компенсатора мощности управляет свой сумматор, в котором вырабатывается напряжение, пропорциональное угловому отклонению напряжения инвертора от соответствующего рой вход которого подключен к выходу блока задержки 31, вход которого подключен к выходу первого нуль-органа 16, вход второго выпрямителя подключен к выходу трансформатора фазного тока 14, а выход-к первому входу. третьего 21 и второго 20 блоков выборки и запоминания, первый вход второго блока 20 выборки и запоминания подключен к выходу первого нуль-органа

l6, а выход подключен к первому входу

1О первого сумматора 27, первый выход трансформатора линейного напряжения 32 подключен к входам второго нуль-органа 24 и четвертого 22 блока выборки и запомина«ия, второй вход которого подключен к выходу блока управления инвертором 4, а выход подключен к первому входу делителя 29, второй вход которого подключен к выходу пятого блока выборки и запоминания 23, выход делителя 29 подключен ко второму входу второго множительного блока последующей фазы 12, второй вход множительного блока 30 подключен к выходу делителя предыдущей !3 фазы датчика, а выход ко второму входу первого сумматора 27, выход которого подключен ко второму входу первого множительного блока !

9, выход которого подключен к первому входу второго сумматора 28, два других входа которого подключены соответственно к выходам первых множительных блоков двух других фаз 12 и 13 да — ÷èêà !О, а выход

О второго сумматора 28 подключен к входу формирователя 7 напряжения управления в функции величины реактивной мощности, два других выхода трансформатора линейного напряжения 32 подключены соответственно ко входам вторых нуль-органов и четвертых блоков выборки и запоминания двух других фаз датчика 10.

Устройство работает следующим образом.

Постоянное напряжение Ь,.> от источника постоянного тока поступает на вход автономного инвертора тока 1. Блок 4 управле40 ния инвертором синхронизируется выходным напряжением инвертора и путем поддержания постоянного угла. опережения обеспечивает стабильное по величине выходное напряжение при изменениях параметров нагрузки. Управление компенсатором реактивной мощности 3 осуществляется блоком 5 управления компенсатором, на один из входов которого поступает напряжение с выхода сумматора 6 фазы, определяемое разностью между фазой линейного напряжения

1403302

55 напряжения задаю)пего генератора, т.е. напряжение, пропорциональное фазовому сдвиг у между соответствующим напряжением инвертора и задающего генератора. На другой вход блока 5 управления компенсатором 3 реактивной мощности поступает напряжение с датчика 10 потребляемой реактивной мощности через формирователь 7, который преобразует напряжение, пропорциональное реактивной мощности, в напряжение, определяющее угол управления компенсатора реактивной мощности 3. В установившемся режиме частота и фаза выходного напряжения автономного инвертора тока соответствует частоте и фазе напряжения задаю(цего генератора 8 за счет поддержания с помо(цью компенсатора 3 реактивной мощности баланса реактивных x!0!(I,настей

Яс = Q«y+ Ри tg6+Q«= Ц «+Я „

+ 1/3> 1/2U;(I;sin(t;;+1,ñîs().; tg6) (1) где Qc — реактивная мощность параллельных конденсаторов;

Q — реактивная мощность нагрузки;

P. — активная мощность нагрузки; с,)н — реактивная мощность, потребляемая нагрузкой и инвертором; (.,)ку — реактивная мощность компенсирующего устройства;

О, — угол замирания j-го вентиля инвертора (j= 1,...,6); — угол сдвига между первой гармоникой тока и напряжения i-ой фазы; — максимальное значение фазного напряжения 1-ой фазы;

1; — максимальное значение тока i îé фазы.

При этом угол отпирания компенсатором реактивной мощности 3 определяется суммарным напряжением с выхода сумматора 6 и формирователя 7. Таким образом, в зоне регулирования автономного инвертора 1 тока его выходное напряжение по величине поддерживается на заданном уровне по первому контуру: блок 4 управления инвертором, автономный инвертор тока 1, его частота и фаза по второму контуру: датчик 9 фазы выходного напряжения, сумматор 6, блок 5 управления компенсатором 3, компенсатор 3 реактивной мощности. Изменение параметров нагрузки, например, пуск асинхронных двигателей, вызывает скачкообразное изменение тока нагрузки, приводящее к толчку потребляемой реактивной мощности ()., а значит, и к нарушению баланса реактивных мощностей. Как следствие, происходит изменение параметров выходного напряжения автономного инвертора, приводящее в конечном итоге к установлению нового баланса реактивных мощностей в системе. Необходимость поддержания параметров выходного напряжения инвертора неизменным требует компенсировать

50 этО изм(11(. ни(С),„ OOTI)(. T(тнх IOII(IIX! Ils),1(lf(нисм () у при помои(и компсисир) loll l(и) устройства.

Изменение мо(ц(ц)сти, потребляемой ком11(. llсир(к)lцl(<1 х (. Tpоиством 3 Осx 11((. ств.зя(T(. я т изменением фазы упрывляюи(их им пуль(он тиристоров компенсирующего устройств;1 Огиосительно фазы переменногo ныпряж(ч<1(я

II3 выходе и н всрторы o !of(I 5 уп ры в. I(I(if)f компснсатором 3 в соответствии с (у х)ч;)pIfhIxl напряжениеxl )ат(икы 10 потребляемой реактивной мощ)гости и сумматоры 6.

Напряжение с датчика 10 потребляемой реактивной мощности для трехфазного инвертора получается слсдук)(цим образом. Б фазс Л напряжение с измеряемой цепи 110ступа T через трансформатор !5 фазного 1гыпряжения, первый двухполупериодный выпрямитель 25, фиксатор экстремумы 18 ны первый блок вьц)орки и запоминания 7, глс фиксируется максимальное значение фаз)юго напряжения L, с последую(цей подачей ны первый вxод первого множитсльнOго блока !9, где псремножается с суммой слагаемых, одно из которыx является !зсактивиой COCT3 BTI Я10ц(ей фаз ного ТОк3 1<в!п(1,, и второе — произведение активной составля(ошей фазного тока !сов(1, 1га напряжение, пропорциональное тангенсу углы запирания вентилей иивсртора !д6;. Напряжение, пропорциональное фызному току, с вь)ходы второго двухполупериодно)о выпрямителя 26 поступает на третий блок выборки и запоминания 22, где фиксируется 13 момент прохождения через ноль линейного напряженияия оставшихся фаз, определяемого вгорым нуль-органом 24, снимаемого с трансфорxI3Topa линейного напряжения 32, и поступает на первый вход второго множительного блока 30. Это значение пропорционально активной составляю(цей фазного тока 1,cos(!.;.

На второй вход второго множительного блока 30 поступает напряжение, пропорциональное тангенсу угла запирания вентилей инвертора данной фазы, получаемое с выхода делителя 29 как частное от деления делимого, равного реактивной составляющей линейного напряжения соответствующего тиристора иHâåf)TOð3, снимаемогÎ с тр3нсформатора линейного напряжения 32 через четвертый блок выборки и запоминания 22, где фиксируется в момент подачи управляющего импульса на тиристор инвертора 1, и делителя активной составляющей фазного напряжения, фиксируемого в этот же момент пятым блоком выборки и запоминания 23, увеличенной в 3 раза.

L,(!) в)пол (7с со ((2) Выходное напряжение второго множительного блока 30 поступает на второй вход первого сумматора 27, выход которого поступает на второй вход первого множи! -403302 тельного блока 19. Iолученное при этом н3пряжение, пропорциональное потребляемой реактивной мощности фазы, C)ë=1/2(.)л (1лв)п<1л+ 1)

<>=) <31)<2Ue <Ьяorir+) сosr) r+

«> «1 ()>, 1 и 6

-)-))

x3U <сов6

15 (}< <в)п<

+)<2«., );Ю ° r)e ) ),ссв(),, srr <-)) =

;, 3(..}scos(1, =! /3(Ол+Яв+С)<:)

20 гле U», l.в, 1.: максимальное значение фазного напряжения;

1лв)17slll<113, I<:ля)п<1)с — — реактивная соста вл я ю)цая линейного напряже- 30 ния;

l <,сов(>в, (.}1>соь>с — — активная составляюю>цая фазного напряжения.

11ри этом значения величин и 2 фиксируется в момент перехода фазного напря- 35 кения через ноль (моменты времени

tf н» рис. 2, г), з)<ачения величины 3 в момент перехода линейного напряжения через ноль (iI(uici(TBI времени t.i, (в, t); на рис. 2, в), значеIIHB величины 4 — — в моменты по.(ячи 40 импульсов управления на тиристоры инверторы соответствующей фазы (моменты времени t-,, t),, t) на рис. 2, б). Таким образом, в течение 1/2 периоды напряжения коммутаторы имеется три момента получения Hll(t>()рмании о изменении фазнои )потребляем<)й 45 реактивной мощности (например, лля фазы Л в моменты вРемсни 1-,, 1), 13 ИЯ Рис. 2, б. в, г, т.е. шесть ряз зя licpèîë (рис. 2, ж). Получение сигнала о измеllPIIHH потребляемой реактивной мощности в системе возможно восемнадцать раз за период напряжения 50 инвертора (рис. 2, к), когда происходит изменение значений переменных, входящих в выражение (4).

Данный сигнал поступает на линейный преобразователь 14, в котором преобразуется в синфазное напряжение Users=((() ) таким образом, чтобы всякому изменению величины потреоляемой мощности (}„соответствова 70 с противоположным знаком измепение мо)цности потребляемой компенсирующим устройством. С цельio устранения погрешности определения максимального значения фазного напряжения при колебаниях напряжения Ilo амплиту 1(. перел кяжлым последующим измерением п<)еле фиксации максимального значения и!>Ои:5150лится обнуление значенп» и !Hei«13-)ьiHH.0 напряжения 15 момент p»)I LL)ст 53 «улк) фазногO напряжения с задержкой в б.)ок(зялержки 3! на время заряда заномин )к> 1 ))х элемент()B в блоках выборки и farioififif»IIHII.

При изменении 151>)холных парях)<т; Ов инвертора проис: <>,IHT изменение зн»чения вых07110f0 нян(1»ж(IIH 1 1»ТчИK3 10!IOÒI>(01»(\Iой P(;)I<),f)1 ill i% 15 15I fр3rKC I! Il(r (4 } .

Так как потребляемая р(. IKTHBII»» моп:)к>(ть

СКаЧКОМ ИЗМЕНИТЬСЯ и(МС>жЕТ, - < и:5 «Cr»ение значений сомно к)ггелей огряжы<т процесс изменения потребляемой реактивной мощности, что увеличивает точность Îiipcлеления угла х регулирования компепсатора, т.е. точность поллерживаемой lacTOTBI и фазы выходного напряжения инвертора. Оставшуюся неточность определения угла ч устраняет астатический регулятор 6 фазы. Изменение выходного напряжения латчика 10 потребляемой реактивнои мощности происхолит следующим образом. Пусть в момент времени (рис. 2, г) произошло резкое изменение параметров нагрузки фазы А инвертора. В резульгяте произойдет изменение параметров напряжения инвертора как по амплитуде, так и по фазе, 3 значение тока останется неизменным (рис. 2, в, г, . 1) . При этом произойл(.т сдвиг i HIfeйного напряжения инвертора, например (}вл по отношению к напряжению залаю)

t) щего генератора 8 ()вл (рис. 2, а) на угол у (рис. 2, в). Изменение выходного напряжения датчика 10 происхолит за с)ет изменения величин, входяших в выражение (4}, в слелуюшие моменты времени: в момент

1)<) (рис. 2, О), соответствую)ций момен у полачи импульса управления на тиристОр

VS 5 инвертора, значение 1 лсоМ, увеличится (рис. 2, г), что приведет к изменению значения (,}с (уменьц)ится) рис. 2, и; в момент t)) (рис. 2, б), соответствующий )моменту подачи импульса управления на тиристор VS 6 инвертора, значение

Ui5asii76B увеличится (рис. 2, В), что привелет к увеличению значения <,}в (рис. 2, з); в момент 1)) (рис. 2, г), соответствующий моменту перехода фазного напряжения (:< через ноль, значения 1лв)п(<(.+)>} хве7ичится (рис. 2, д) и значения (7увеличится рис. 2, е, что приведет к увеличению QA (рис. 2, ж); в момент 1)в (рис. 2, в), соответствующий моменту перехода линейного напдяжениЯ UB чеРез ноль, "íà÷åíèå Iccos<(r увеличится (рис. 2, л), что приведет к увеличению Qc (рис. 2, и); в момент t.i.f (рис 2, Al. соответствуloLLLHH моменту полачи импульса

14О3302 управления на тиристор VS инвертора, значение, ))Асз!и!!А увеличится (рис. 2, в), что приведет к увеличению QA (рис. 2, ж); в момент ti, (рис. 2, в), соответствующий моменту перехода линейного напряжения

1)лс через ноль, значение 1всов6в увеличится рис. 2, д), что приведет к увеличеникэ

Q!! (рис. 2, д) и т.д.

При изменении параметров нагрузки в одной из фаз инвертора происходит изменение семи значений величин, входящих в выражение (4) за 1/2 периода напряжения инвертора. В результате выходное напряжение датчика 6 изменит свое значение семь раз за 1/2 периода, что при воздействии на блок управления компенсатором реактивной мощности приведет к изменению угла регулирования тиристоров и восстановлению баланса реактивных мощностей.

Таким образом, изобретение позволяет уменьшить время переходных процессов в системе регулирования и повысить точность регулирования выходного напряжения автономного инвертора тока с компенсатором реактивном мощности.

Формула изобретения

Устройство для комбинированного управления автономным инвертором тока, к выходам переменного тока которого подключены батарея конденсаторов и компенсатор реактивной мощности, содержащее блок упавления инвертором тока, входы которого предназначены для подключения к выходам переменного тока, а выходы — к управляющим электродам тиристоров инвертора тока, блок управления компенсатором реактивной мощности, выходы которого предназначены для подключения к управляющим входам компенсатора, первый вход подключен к выходу сумматора, а второй вход к выходу формирователя напряжения управления в функции величины реактивной мощности, первый вход сумматора подключен к выходу задающего генератора, а второй вход к-выходу датчика фазы, входы которого подключены к выходам переменного тока инвертора, выход формирователя напряжения управления в функции величины реактивной мощности подключен к выходу датчика .потребляемой реактивной мощности, содержащего в каждой фазе трансформатор фазного тока, трансформатор фазного напряжения, вход которого подключен к соответствующей фазе инвертора, а выход к нульоргану, выход которого подключен к пер5 !

О

45 во 1 входу Dç0êà выборки н 32 пох! и нЯ н!15!, второй вход которого подключен к выходу фиксатора экстремума, а Bbfxo;l, к первому входу множительного блока, отличакицеее.ч тем, что, с целью повышения точности регулирования, датчик потребляемой реактивной мощности снабжен вторым, третьим, четвертым и пятым блоками выборки и запоминания, вторым нуль-органом, первым и вторым выпрямителями, вторым и третьим сумматорами, делителем, вторым множительным блоком, блоком задержки и трансформатором линейного напряжения, причем вход первого выпрямителя соединен с входом пятого блока выборки и запоминания и подключен к выходу трансформатора фазного напряжения, выход первого выпрямителя подключен к первому входу фиксатора экстремума, второй вход которого подключен к выходу блока задержки, вход которого подключен к выходу первого нуль-органа. вход второго выпрямителя подключен к выходу трансформатора тока, а выход к первому входу третьего и второго блоков выборки и запоминания, первый вход второго блока выборки и запоминания подключен к Bblxoду первого нуль-органа, а выход подключен к первому входу второго сумматора, первый выход трансформатора линейного напряжения подключен к входам второго нульоргана и четвертого блока выборки и запом и на ни я, второй вход которого подкл !очен к выходу блока управления инвертором тока. а выход подключен к первому входу делителя, второй вход которого подключен к выходу пятого блока выборки и запоминания, выход делителя подключен к второму входу второго множительного блока последующей фазы датчика, второй вход второго множитеlbHQIo блока подключен к выходу делителя предыдущей фазы датчика, а выход к второму входу второго сумматора, выход которого подключен к второму входу первого множительного блока, выход которого подключен к первому входу третьего сумматора, два других входа которого подклк>чены соответственно к входам первых множительных блоков двух других фаз датчика, а выход третьего сумматора подкл!очен к входу формирователя напряжения управления в функции величины реактивной мощности, два других выхода трансформатора линейного напряжения подключены соответственно к входам вторых нульорганов и четвертых блоков выборки и запоминания двух других фаз датчика.

l 4()3302

Р>> Г (.оставите,н, с., >.танкеви|I

Ре,>акт>>р И. (.ег»яни>с 1с: ред И H>"1»ñ Корректор А. Ряско

3»каз 2880152 1 >ир>>яс 665 !1одн >c> ñ>е

131! ИИ11И Гс>ссдарственнс>гс> ко >ill ñ г»1<Ð >I» .,он»> изобретении; > i ткр >гий ! 180 35, Мс>с>сва, k, — 85, Р» инская» Ë., д. -1, 5

1! роизво,сственно-ис>лиграфинеское яре,>н >ii» гие. г., >к> ирод, с.> 11роск; ная, - .