Способ управления вентильным преобразователем

 

С П И С А Н И Е ц 556550

ИЗОЬГЕтЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 27.03.72 (21) 1763809/07 с присоединением заявки M (23) Приоритет

Опубликовано 30.04.;, Бюллетень Мв 16 (51) М. Кл.е Н 02Р 13f18

Государственный комитет

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 621.314.27 (088.8) Дата опубликования оз..сания 23.05.77 (72) Авторы изобретения

М. В. Гельман, С. П. Лохов и А, Н. Рыжков (71) Заявитель Челябинский политехнический институт им. Ленинского Комсомола (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЬНЫМ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться для управления преобразователями электрической энергии.

Известны способы управления вентильными преобразователями, работающими параллельно с другими потребителями от общей сети, путем определения отклонения сигнала, пропорционального общему току, потребляемому из сети, от эталонного сигнала и управления преобразователем в функции этого отклонения. Однако при питании от сети переменного тока с произвольной формой напряжения даже при применении высокочастотной искусственной коммутации управляемых вентилей обеспечение неизменяющегося тока внутри каждого полупериода напряжения сети не соответствует максимальному улучшению энергетических показателей сети.

Цель изобретения — повышение энергетических показателей сети.

Это достигается тем, что по предлагаемому способу амплитуду эталонного сигнала корректируют в функции величины, характеризующей активную мощность, потребляемую из сети.

На фиг. 1 приведен пример функциональной схемы управляемого выпрямителя, иллюстрирующий реализацию предлагаемого способа управления при плавном изменении энергетически оптимальной формы общего тока в функции активной мощности; на фиг. 2, а — з представлены диаграммы параллельной работы данного выпрямителя с другим потребителем.

Установка (фиг. 1) подключена к сети 1 и включает в себя нагрузку 2, выпрямитель 3 на полностью управляемых вентилях с системой управления и стабилизации, содержащей датчик мгновенной мощности 4, интегрирующий элемент 5, узел сравнения (суммирующий элемент) 6, многопозиционный релейный элемент 7, и функциональный преобразователь 8, подключенный к сети через трансформатор тока 9. Функциональный преобразова15 тель 8 содержит множительный 10, суммирующий 11, множительный 12, интегрирующий

13 и суммирующий 14 элементы. К сети подключен также произвольный потребитель энергии 15.

20 Управление выпрямителем при синусоидальном напряжении сети (фиг. 2, а) осуществляют следующим образом.

Пусть потребитель 15 не сразу подключается к сети при работающем выпрямителе 3, т. е.

25 ток потребителя появляется только в правой части диаграмм (фиг. 2, б). Примем форму напряжения сети за энергетически оптимальную. С помощью функционального преобразователя 8 задают эту энергетически оптималь30 ную форму общего тока и плавно меняют его

556550

65 амплитуду в функции мощности (например, активной мощности), потребляемой из сети, измеряют отклонение тока от этой формы и формируют сигнал, подаваемый на систему управления выпрямителя 3.

Функциональный преобразователь 8 представляет собой замкнутую астатическую систему регулирования, так как в его контуре из элементов 10 — 14 есть интегрирующий элемент 13. Поэтому в установившемся режиме среднее значение сигнала ошибки на входе этого элемента равно нулю. При постоянном сигнале «Задание» (задание мощности выпрямителя) на входе суммирующего элемента

14 (фиг. 2, в) и постоянной времени Ti интегрирующего элемента 13, гораздо большей периода напряжения сети, в установившемся режиме сигнал на выходе интегрирующего элемента также постоянен (фиг. 2,г). В множительном элементе 12 он умножается на напряжение сети. Поэтому выходной сигнал элемента 12 повторяет форму напряжения сети (фиг. 2, д), т. е. энергетически оптимальную форму.

При отключенном потребителе 15 сигнал с трансформатора тока 9 равен нулю (фиг.2,6), и сигнал отклонения тока потребителя от энергетически оптимальной формы (фиг, 2, е) на выходе элемента 11 с обратным знаком повторяет сигнал на его входе. На выходе множительного элемента 10 сигнал имеет форму квадрата напряжения сети (фиг. 2, яс), причем среднее значение этого сигнала точно равно по величине и противоположно по знаку сигналу «Задание», потому что их сумма на выходе суммирующего элемента 14 равна нулю.

При появлении тока потребителя (фиг. 2,б) и постоянном сигнале «Задание» (фиг, 2, в) вследствие инерционного элемента 13 сигнал на его выходе не может сразу измениться (фиг. 2,г). Соответственно не сразу изменяется сигнал с энергетически оптимальной формой тока (фиг. 2,д), в сигналах на выходах элементов 11 и 10 появляются резкие изменения (фиг. 2,е, яс). В сигнале на выходе элемента 10 появляется составляющая произведения тока потребителя 15 на напряжение сети, среднее значение которой пропорционально активной мощности потребителя. На выходе интегрирующего элемента 13 появляется постоянная составляющая, его выходной сигнал начинает плавно изменяться (фиг. 2, д), а следовательно, плавно изменяется амплитуда тока с энергетически оптимальной формой (фиг. 2, д). Процесс изменений средних значений сигналов в функциональном преобразователе 8 происходит до тех пор, пока среднее значение сигнала на входе интегрирующего элемента 13 не будет нулевым, а среднее значение выходного сигнала преобразователя 8 не сравняется по модулю с сигналом «Задание». При этом сигнал на выходе элемента 13 пропорционален сумме активной мощности, потребляемой из сети потребителем 15, и заданной мощности выпрямителя 3. При любых

50 изменениях тока потребителя сигнал на выходе элемента 12 (фиг. 2,д) плавно изменяет свою амплитуду так, что форма тока повторяет форму напряжения сети (энергетически оптимальную форму), а соответствующая току такой величины и формы активная мощность совпадает по величине с активной мощностью потребителя и выпрямителя при реальных токах. Соответственно сигнал на выходе суммирующего элемента 11 (фиг. 2, е) определяет величину отклонения тока потребителя от энергетически оптимального, а произведение этого сигнала на напряжение сети (на выходе элемента 10) определяет отклонение мгновенной мощности потребителя от энергетически оптимальной.

Выпрямитель 3 управляется и стабилизируется с помощью релейной следящей системы автоматического регулирования с обратной связью по мгновенной мощности нагрузки (элементы 4 — 7) . С помощью релейного элемента 7, управляемого в функции интеграла сигнала ошибки слежения на выходе узла сравнения 6, включают и выключают полностью управляемые вентили в отпайках трансформатора таким образом, чтобы обеспечить минимальное мгновенное значение ошибки при ее нулевом среднем значении. Соответственно ток выпрямителя имеет такую форму (фиг. 2,з), что дополняет ток параллельно работающего потребителя (фиг. 2, б) до энергетически оптимальной формы общего тока выпрямителя и потребителя (фиг. 2,д). Выпрямитель своим током сглаживает толчки тока потребителя, компенсируя создаваемые им высшие и низшие гармоники и реактивную мощность. Усредненное значение активной мощности, потребляемой нагрузкой выпрямителя, остается постоянным и равным величине сигнала «Задание».

Возможно также введение сигнала «Задание» непосредственно на узел сравнения 6, как это показано на фиг. 1 штриховой линией.

При этом изменение амплитуды тока энергетически оптимальной формы производят толь. ко в функции активной мощности другого потребителя 15, а не общей мощности.

Энергетически оптимальная форма, которая определяется сигналом, подаваемым на множительный элемент 12, может не совпадать с формой напряжения питающей сети. В этом случае сигнал соответствующей формы подается на элемент 12. Например, когда требуется компенсация преобразователем только тока искажений (т. е. высших и низших гармоник) параллельно работающего потребителя, на вход элемента 12 подают синусоидальный сигнал с фазой, равной фазе первой гармоники тока потребителя 15, и амплитудой, соответственно изменяемой в функции суммы активной и реактивной мощности, потребляемой из сети. Аналогично возможна работа преобразователя при питании от сети с любой формой напряжения при задании любой энергетической оптимальной формы общего тока.

556550

Фиг. f определяемой в каждом конкретном случае.

Энергетически оптимальная форма общего тока может определяться не то;ько ь функции активной мощности, но и в функции других электрических величин: эффективного значения тока, активной составляющей тока, первой гармоники тока и т. п.

Предлагаемый способ может быть применен к широкому классу преобразователей электрической энергии, например к выпрямителям, инверторам, регуляторам напряжения, компенсаторам реактивной энергии и энергии искажений, в том числе к управляемым резонансным фильтрам высших гармоник, и т. д.

Например, схема, показанная на фиг. 1, при замене нагрузки 2 на дроссель превращается в компенсатор реактивной мощности и всевозможных гармоник; в многофазных преобразователях возмо>кно -ак управлять вентилями, что создаваемая несимметрия режима работы компенсирует несимметрию режима работы параллельно работающего потребителя.

Формула изобретения

Способ управления вентильным преобразователем, работающим iiapaëëåëüíî с другими

10 потребителями от общей сети, путем определения отклонения сигнала, пропорционального общему току, потребляемому из сети, от эталонного сигнала п управления преобразовате лем в функции этого отклонения, о т л и ч а ю15 шийся тем, что, с целью повышения энергетических показателей сети, амплитуду эталонного сигнала корректируют в функции величины, ха рактеризующей активн „ ю могцность, потребляемую из сети.

556550

Фиг.2

Составитель М. Нездюр

Техред 3. Тарасова

Корректоры: Н. Аук и Е. Хмелева

Редактор С. Заика

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1153/19 Изд. № 399 Тираж 914 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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