Способ управления статическими преобразователями частоты, работающими параллельно на общую нагрузку

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТИЛЬСТ8У

Союз Советсимн

Соцмапмстмчесимн

Республик

< >966841 (6i ) Дополнительное к авт. свма-ву -. (22) Заявлено 12. 12. 80 (21 ) 3215689/24-07 (51)М. Кд.

Í 02 P 1У16 с присоединением заявки №вЂ”

3Ьеударепкнньй квинтет

СС.CP но аелеи нэебретеннй и открытнй (23) Приоритет

Опубликовано 15. 10. 82. Бюллетень ¹ 38 (53) УДК 621. 314. .27(088.8) Дата опубликовамия описаммя 15. 10. 82

Н. И. Бородин и С. А. Харитонов (72) Авторы изобретения

«»« а . " »ъ., Ъ ф »

Новосибирский электротехнический инстит т (7l ) Заявитель (54) CllOCQS УПРАВЛЕНИЯ СТАТИЧЕСКИМИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯНИ

ЧАСТОТЫ, РАБОТАЮЩИМИ ПАРАЛЛЕЛЬНО НА ОБЩУЮ НАГРУЗКУ

Изобоетение относится к преоб-.

1разовательной технике и может быть использовано для управления преобразователями частоты, преобразующими многофазную мощность одной нестабильной частоты во многофазную мощность другой стабильной частоты.

Иввестен способ управления статическими преобразователями частоты, при котором осуществляется раздельное регулирование активной и реактивной мощностей, отдаваемой каждым из параллельно включенных преобразовате лей в нагрузку (1 1.

Недостатком известного способа является возникновение уравнительного тока из-эа наличия .в опектрах ЭДС преобразователей постоянной, субгар-, монических и высокочастотных состав» ляющих, которые создают ошибку в определении мощности основной частоты.

В результате в уравнительном токе появляется составляющая. основной частоты, которая, суммируясь с токами.

2 преобразователей, создает неравномерность в распределении мощности нагрузки.

Наиболее близким к изобретению является способ управления преоб- з разователями, работающими на общую нагрузк :, который заключается в том, что для каждого преобразователя измеряют мгновенные значения напряжения и тока, формируют эталонный сиг нал амплитуды, формируют сигнал сравнения амплитуды, пропорционально которому формируют управляющее напряжение, формируют сигнал коррекции, путем суммирования управляющего нап ряжения и сигнала коррекции формируют управляющий сигнал P 2 ).

Недостатком этого способа яв-. ляется то,что он не обеспечивает устойчивой работы при большом коэффи.циенте усиления контуров регулирова:ния ведомых..преобразователей и при искажениях тока ведущего преобразова.теля, что возможно в режиме преры966841!

2$

3S

45

$0 вистого тока, при наличии выпрямительной или другой нелинейной нагрузки или в аварийных режимах. В результате равномерность распределения мощности низкая и между параллельно включенными преобразователями существует значительный уравнительный ток, спектр которого в общем случае может содержать постоянную, субгармоническую,, основную и высокочастотные составляющие. Если нагрузка носит активно-индуктивный характер, то равномерность распределения мощности ухудшается. из-за дополнительных сдвигов токов преобразователей.

Цель изобретения - повышение равно мерности распределения мощности нагрузки между преобразователями.

Поставленная цель достигается тем, что измеряют активные и реактивные составляющие мощности преобразователя и нагрузки, для каждой составляющей формируют напряжения, пропорциональные разности составляющих мощности нагрузки и преобразователя, и суммируют с напряжением преобразователя, формирование сигнала сравнения амплитуды проводят путем сравнения эталонного сигнала амплитуды и суммарного сигнала, соответствующего активным составляющим, формируют эталонный сигнал фазы и сравнивают его с суммарным сигналом, соответствующим реактивным составляющим, пропорционально результату сравнения формируют фазу управляющего напряжения, измеряют мгновенное значение тока нагрузки и формируют сигнал коррекций равный разности токов нагрузки и преобразователя.

На чертеже изображена блок-схема устройства, реализующего данный способ.

Блок-схема каждого преобразователя включает генератор 1 управляющего напряжения, сумматор 2, силовой коммутатор 3, представляющий собой силовую часть статического преобразователя частоты, питающийся от переменного напряжения нестабильной частоты, датчик 4 тока преобразователя, блоки 5 и 6 измерения реактивной и активной мощностей преобразователей, блоки 7 и 8 измерения реактивной и активной мощностей нагрузки, блок вычитания 9, сумматоры 10 и 11 и элементы 12 и 13 сравнения. Блок-схема содержит общий для всех преобразова4 телей датчик 14 тока нагрузки и синхронизатор 15.

Управление преобразователями при параллельной работе осуществляется следующим образом.

Синхронизатор 15 обеспечивает равенство частот управляющих сигналов преобразователей. Генератор 1 формирует управляющий периодический сигнал (синусоида, меандр, треугольник, трапеция), амплитуда и фаза которого определяются сигналами на его входах. Эти сигналы формируются на выходе элементов сравнения 12 и 13 и представляют собой результат сравнения эталонных сигналов амплитуды

U и фазы Ч т с сигналами, вырабаЭт тйваемыми сумматорами 10 и 11. В сумматорах 10 и I E напряжение коммутатора 3 суммируется с сигналами, Ilpo порциональными разности соответствующих сост,являющих мощности. Составляющие мощности нагрузки измеряются блоками 7 и 8, а составляющие мощности преобразователей измеряются блоками 6 и 7. Использование сигналов, пропорциональных выходйому напряжению, позволяет выравнить амплитуды и фазы выходных напряжений каждого преобразователя и тем самым выполнить условия включения на параллельную работу источников, первоначально работающих независимо и каждый на свою нагрузку. В этом случае исключается составляющая уравнительного тока, обусловленная неидентичностью параметров выходных напряжений каждого преобразователя, при включении на параллельную работу.

Использование при формировании амплитуды и фазы управляющего напряжения, которое формируется генератором 1, разности мощностей позволяет скорректировать внешнюю характеристику каждого преобразователя таким образом, чтобы равномерно распредели.пась мощность нагрузки основной частоты между ними. При этом и активная и реактивная мощности .нагрузки основной частоты распределяются равномерно между преобразователями.

Это означает, что амплитуды и фазы основных гармоник токов преобразователей совпадают с большой точностью, что позволяет повысить глубину коррекции управляющего сигнала без потери устойчивости параллельной работы и практически исключить основную гармонику уравнительного тока

9668

5 между преобразователями. При этом уравнительный ток включает в себя постоянную, субгармонические и высоко" частотные составляющие, т.е. все кроме основной, которые обусловлены принципом действия преобразователя как дискретного нелинейного устройства.

Датчики токов 4 и l4 формируют сигналы, пропорциональные мгновенным значениям токов преобразователя и суммарному току нагрузки. Причем сигнал, пропорциональный току пре образователей, содержит уравнительный ток и часть тока нагрузки, распределяемую на данный преобразователь, В сигнале, пропорциональном мгновенному значению т ка нагрузки, уравни- тельный ток отсутствует. В блоке вычитания 9 из тока нагрузки вычитается ток преобразователя и полученный таким образом сигнал коррекции, представляющий собой составляющие уравнительного тока, в сумматоре 2 складывается с полученным ранее управляющим сигналом и тем самым корректирует его,р5

Это позволяет уменьшить составляющие уравнительного тока, входящие в поло- су пропускания преобразователей, и особенно постоянную и субгармонические составляющие, создающие максимальную ошибку в определении мощности основной частоты, и приблизить формы токов к синусоидальной.

При наличии выпрямительной нагрузки постоянная составляющая тока ъ 35 нагрузки должна равномерно распределиться между преобразователями. В противном случае неравномерность распределения постоянной составляющей приводит к дополнительным ошибкам в определении мощности основной частоты и тем самым ухудшает равномерность загрузки преобразователей. При предлагаемых особенностях формирования корректирующего сигнала неравномерность

45 загрузки преобразователей и постоянной составляющей тока нагрузки воспринимается как появление дополнительной постоянной составляющей уравнительного тока, которая компенсируется указанным образом, и тем самым обеспечивается равномерность распределения постоянной составляющей тока нагрузки. При этом формы токов преобразователей становятся одинаковыми.

При переходных процессах, обусловленных изменением величины и. характера нагрузки, возникает бросок

41 6 уравнительного тока основной частоты между преобразователями, который приводит к нарушению коммутационной устойчивости преобразователей и параллельной работы в целом. При предлагаемом способе формирования сигнала коррекции он в переходном режиме будет иметь составляющую основной частоты, кот рая и ограничит броски уравнительного тока, тем самым повышается коммутационная устойчивость преобразователей.

Формула изобретения

Способ управления статическими преобразователями частоты, работающими параллельно на общую нагрузку, состоящий в том, что для каждого преобразователя измеряют мгновенные значения напряжения и тока, формируют эталонный сигнал амплитуды, сигнал сравнения амплитуды, управляющее напряжение, пропорциональное сигналу сравнения амплитуды, сигнал коррекции, формируют управляющий сигнал путем суммирования управляющего напряжения и сигнала коррекции, отличающийся тем, что, с целью повышения равномерности распределения мощйости нагрузки между преобразователями, измеряют активные и реактивные составляющие мощности преобразователей и нагрузки, для каждой составляющей формируют напряже" ния, пропорциональные разности составляющих мощностей нагрузки и преобразователя, и суммируют их с напряжением преобразователя, указанное формирование сигнала сравнения амплитуды проводят путем сравнения эталон. ного сигнала амплитуды и суммарного сигнала, соответствующего активным составляющим мощности, формируют эталонный сигнал фазы и сравнивают его с суммарным сигналом, соответствующим реактивной составляющей мощности, пропорционально результату сравнения формируют фазу управляющего напряжения, измеряют мгновенное значение тока нагрузки, а указанный сигнал коррекции формируют равным разности токов нагрузки и преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Патент ClilA N 3679037, кл. Н 02 P 13/16, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

1 279779, кл. Н 02 Р 13/16,1965