Устройство для синхронизации автономного инвертора

 

Сущность изобретения: формируют в каждом периоде частоты инвертора импульс несинфазности, равный по длительности величине угла разности фаз синхронизируемых напряжений, определяют последний импульс несинфазности после команды на параллельную работу и по этому факту устанавливают достижение синфазности синхронизируемых напряжений и производят подключение выходных цепей инвертора к соответствующим шинам . 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 02 М 7/48

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4678471/07 (22) 14.04.89 (46) 15.12.92. Бюл. ¹ 46 (71) Филиал Всесоюзного научно-исследовательского института электромеханики (72) Н.М.Канашев и Н,А.Болдырева (56) Патент США ¹ 431077 1, кл, Н 02 J 9/06, 1981, Авторское свидетельство СССР

¹ 741372, кл. Н 02 J 3/42, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИНХРОНИЗАЦИИ

АВТОНОМНОГО ИНВВЕРТОРА

Изобретение относится к электротехнике. к преобразовательной технике. Преимущественно оно предназначено для использования в системах гарантировайнос0 питания саь омными инверторами.

Известно -устройство для- сийхронизации, содержаШфе два"формирователя пря- моугольных импульcоe с входами для подключенйя синхронизируемых напряжений, первый логйческий элемент И, первый вход которого подключен к выходу-одного иэ формирователей прямоугольных импульсов, а второй — инвертирующий — к выходу второго формирователя импульсов, одновибратор, вход которого подключен квыходу первого логического элемента И, а выход — к первому входу второго логического элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого логического элемента И. Недостатком указанного устройства является то, что точность контроля угла расхождения . фаз синхронизируемых напряжений к моменту включения не может быть выше величины заданного угла опереженйя, соответствующего величине скольжения и

„„ Ж,, 1781802 А1

2 (57) Сущность изобретения:. формируют в каждом периоде частоты инвертора импульс несинфазности, равный по длительности величине угла разйости фаз синхронизируемйх напряжений, определяют последний импульс несинфазности. после команды на параллельную работу.и по этому факту устанавливают достижение синфазности синхронизируемых напряжений и производят подключение выходных цепей инвертора к соответствующим шинам. 1 ил, l

Ф

l времени срабатывания автомата, а допустимая область, в которой разрешается включение, определяется из расчета выдачи сигнала на включение с заданным упреждением в расчете йа to, что к моменту сраба-: тывания автомата величина угла разности фаз будет близка к оптимальной.

Известно также устройство для синхронизации преобразователей; включаемых на 0© параллельную работу, содержащее блоки для определения разности фаз.синхронизи- Q0 руемых напряжений и определения (пред- (..) сказания момента, предшествующего синфазности по факту обнаружения тенденции к снижению величины разности фаз.

Недостаток указанного устройства в сложности его технической реализации..

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство для синхронизации инвертора, включаемого на. параллельную работу, содержащее блок.. для измерения разности фаз, скорости и ускорения измененйя разности фаз и предсказания нулевой разности фаз для опреде1781802

20 формирования выходного сигнала выполнен в виде элемента И, выход которого сое- 25 динен с выходом соответствующего блока, первый вход — с его первым входом, а второй вход подключен ко второму входу соот- ветствующего блока через одновибратор с перезапуском, каждый из фазовых детекто- 30

40 мирования команды на подключение .инвертора к сборным шинам, первые входы подключены соответственно к цепи форми- 45

55 лений момента подключения инвертора к шинам сети переменного тока с определенным упреждением, Недостаток указанного устройства в сложности технической реали"зации его и с невозможностью с его помощью определения момента установления синфазности синхронизируемых напряжений.

Целью изобретения является упрощение устройства и расширение его функциойальных возможностей путем .обеспечения синхронизации в различных режимах.

Осуществлени6указанной цели обеспечивается устройством; содержащим фазовый детектор и блок регулирования частоты задающего генератора автономного инвертора, в которое введены два формирователя импульсов, три элемента И, два блока формированйя выходного сигнала, второй фазовый детектор, причем в качестве блока регулирования частоты задающего генератора использован блок фазовой автоподстройкй частоты, каждый из блоков ров выполнен в виде элемента И-НЕ, выход которого подключен к выходу соответствующего фазового детектора, первый вход соединен с первыми входами элемента И-НЕ и элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого подключен ко второму входу элемента И-НЕ, а второй вход — ко второму входу фазового детектора, при этом выходы первого и второго блоков формирования выходных сигналов подключены соответственно к цепи формирования-команды на подключение инвертора к шинам сети и к цепи форрования команды на включение инвертора на параллельную работу с сетью и к цепи формирования команды на включение ин. вертора на параллельйую работу с ведущим инвертором, вторые входы подключены соответственно ко вторым входам первого и втордгд элементов И, выходы которых соединены со входами блока фазовой автоподстройки частоты, а первые входы подключены соответственно к цепи разрешения синхронизации с сетью и к цепи разрешения синхронизации с ведущим инвертором, второй вход первого фазового детектора через первый формирователь импульсов соединен со входом подключения

10 питающей сети, выход соединен со вторым входом первого элемента И, второй вход второго фазового детектора предназначен для соединения с выходной цепью второго формирователя импульсов аналогичного инвертора, включаемого в режим ведущего, выход соединен со вторым входом второго элемента И, вход второго формирователя импульсов предназначен для подключения к выходу распределителя импульсов инвертора, а выход соединен с первыми входами фазовых детекторов и третьего элемента И, являющегося упомянутой выходной цепью второго формирователя импульсов, второй вход третьего элемента И соединен с выходом цепи формирования команды на включение инвертора в-режим ведущего;

Введение указанных элементов и соединение их соответствующим образом позволяет более простыми средствами обеспечивать синхронизацию инвертора в различных режимах — с сетью и с аналогичным инвертором, включаемым в режим ведущего.

Использование устройства повышает эффективность использования инвертора в системе гарантированного питания и в этом заключается положительный технический эффект, который может обеспечить и экономический эффект, а также и социальный— при использдвании системы гарантированного питания в системе жизнеобеспечения.

Сущность изобретения в том, что в устройство для синхронизации инвертора, содержащее фазовый детектор и блок регулирования частоты задающего генератора введены два. формирователя им-. пульсов, три элемента И, два . блока формирования выходного сигнала и второй фазовый детектор, соединенные как указано при описании осуществления цели изобретения, В этом и заключаются отличительные признаки устройства от прототипа, позволяющие расширить функциональные воэможности, Сущность изобретения также иллюстрируется схемой, приведенной на чертеже (в первичных материалах заявки), Устройство для синхронизации инвертора, включаемого на параллельную работу с сетью или с аналогичным инвертором содержит задающий генератор 1 с блоком фазовой автоподстройки частоты 2, распределитель импульсов 3, соединенный с выходом задающего генератора, фазовые детектора 4 и 5, соединенные с блоком фазовой автоподстройки и состоящие из элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6, 7 и элементов 2И-НЕ 8 и 9 соответственно, первый формирователь импульсов 10, вход ко1781802 торого предназначен для подключения к од- уровня напряжения цепи 12 на вход элеменной фазе сетевого напряжения, а выход — та 14, через него могут проходить на вход соединен с одним входом элемента ИСК- блока фазовой автоподстройки 2 импульсы . ЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6, являющимся первым несинфазности, формируемые фазовым девходом фазового детектора 4, второй фор- 5 тектором 4 по результату сравнения фаз иммирователь импульсов 11, соединенный с пульсов формирователей 10 и 11. В каждом распределителем 3, цепи .формирования периоде частоты инвертора на вход блока разрешения синхронизации и команд на фазовой автоподстройки 2 проходит один включение инвертора с сетью 12 или с ана- импульс несинфазности, равный по длилогичным инвертором 13, первый элемент 10 тельности величине угла разности фаэ им2И(14), соединенный одним входом с цепью пульсов формирователей 10 и 11, пока разрешения синхронизации с сетью, а дру- воздействием этого блока на частоту задаю. гим — c выходом элемента 2И-НЕ(8), являю- щего генератора не установится синфазщимся выходом фазового детектОра 4, ность импульсов формирователя 11 с второй элемент 2И(15), соединенный одним 15 импульсами формирователя 10. При уставходом с цепью разрешения синхрониза- новлении этой синфазности будетдостигнуции с ведущим инвертором, а другим .— с та и синфазность выходного напряжения выходом элемента 2И-ГН(9), являющимся инвертора с напряжением сети, а фазовый выходом фазового детектора 5, третий эле- детектор прекращает формирование иммент 2И(16), соединенный одним входом с 20 пульсов несинфазности. Формирователь выходом формирователя 11. соединенным выходного сигнала 17 после воздействия на также с входами элементов ИСКЛЮЧАЮ- его вход последнего импульса несинфазноЩЕЕ ИЛИ 6 и 7, являющимися первыми сти после команды на параллельную работу входами фазовых детекторов 4 и 5, а выход выдает сигнал в виде перепада логического третьего элемента 2И(1 6) предназначен для 25 уровня, по которому производится пбдклюсоединения со вторым входом фазового де- . чение выходных цепей инвертора к шинам . тектора 5 при включении инвертора на па- сети. Инвертор с этого момента работает. раллельную работу в режим ведомого с параллельно с сетью и, в случае исчезновеаналогичным инвертором, включаемым в " ния напряжениясетиилиотключенияеепри режим ведущего, йервый и второй формиро- 30 отклонении напряжения или частоты более ватели выходйого сигнала 17, 18, состоящие допустимых значений, инвертор может соответственно из элементов 2И(19) и 20 и "подхватить" нагрузку без перерыва питаодновибраторов с перезапуском 21 и 22, . ния. При этом обеспечивается удовлетворисоединенных с одними входами соотввтст- тельное качество переходного процесса. венно элементов 19 и 20, другие входы ко- 35 . При включении на параллельную работу с . торых соединены с цепями формирования ведущим импульсы несинфазности формикомайд 12 и 13 соответственно, цепь форми- руются детектором 5, а сигнал на nîäêëючерования команды на включение инвертора ние к сборным шинам- формирователем 18. в режим ведущего 23, соединенную с одним Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я входом элемента 2И(16). Выходы элементов 40 Устройство для синхронизации авто19 20

9и20являютсявыходамиформирователей номного инвертора, содержащее первый выходных сигналов 17, 18 и предназначены фазовый детектор. снабженный первым и для соединения с цепями формирования ко- вторым входами, и блок регулирования часманд на подключение выходных цепей ин- тоты задающего генератора автономного вертора соответственно к шинам сети или к 45 инвертора, .о т л и ч a e щ е е с я тем, что, с сборным шинам. целью упрощения устройства и расширения

Устройство работает следующим обра- его функциональных возможностей путем зом. После включения питания для системы обеспечения синхронизации в различных управления инвертором задающий генера- режимах, введены два формирователя имтор работает, обеспечивая через распреде- 50 пульсов, три элемента И, два блока формилитель 3 работу системы управления рования выходного сигнала, второй вентилями инвертора в автономном режиме фазовый детектор, причем в качестве блока до того времени, пока не будет дана коман- регулирования частоты задающего генерада на параллельную работу. формирователи тора автономного инвертора использован импульсов 10 и 11 имеют на выходах им- 55 блок фазовой автоподстройки частоты, кажпульсное напряжение с длительностью им- дый из блоков формирования выходного. пульсов 180 градусов электрических и сигнала выполнен в виде элемента И, выход скважностью, равной двум, которые посту- которого соединен с выходомсоответствуюпают на фазовые детекторы 4 и 5. При воз- щего блока, первый вход — с его первым действии разрешающего логического входом, а второй вход подключен к второму

1781802 входу соответствующего блока через одновибратор с перезапуском, каждый из фазовых детекторов выполнен в виде элемента

И-НЕ, выход которого подключен к выходу соответствующего фазового детектора, пер- 5 вый вход соединен с первыми входамиэлемента И-HE и элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ, выход которого подключен к второму входу элемента И-НЕ, а второй вход — к второму входу фазового детектора, при этом 10 выходы первого и второго блоков формирования выходных сигналов предназначены для подключения соответственно к цепи формирования команды на подключение автономного инвертора к шинам сети и цепи 15 формирования команды на подключение автономного инвертора к сборным шинам, йервйе входы предназначены для подключения соответственно к цепи формирования команды на включение автономного инвер- 20 тора на параллельную работу с сетью и к цепи формирования команды на включение автономного инвертора на параллельную работу с ведущим инвертором, вторые входы подключены соответственно к вторым 25 входам первого и второго элементов И, выходы которых соединены с входами блока фазовой автоподстройки частоты. а первые входы предназначены для подключения соответственно к цепи формирования команды разрешения синхронизации с сетью и цепи формирования команды разрешения синхронизации с ведущим инвертором, второй вход первого фазового детектора через первый формирователь импульсов соединен с входом для подключения питающей сети; выход соединен с вторым входом первого элемента И, второй вход второго фазового детектора предназначен для соединения с выходной цепью второго формирователя импульсов аналогичного инвертора, включаемого в режим ведущего, выход соединен с вторым. входом второго элемента № вход второго формирователя импульсов предназначен для подключения к выходу распределителя импульсов автономного инвертора; а выход соединен с первыми входами фазовых детекторов и третьего элемента И, являющегося упомянутой выходной цепью второго формирователя импульсов, второй вход третьего элемента И . соединен с выходом цепи формирования команды на включеиие автономного инвертора в режим ведущего.