Способ управления преобразователем частоты

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (п),987783

Союз Советских

Социалистических

Республик

„з м

Ф (53}NL. Кл. (6l ) Дополнительное к авт. свиа-ву

1 (22)Заявлено 17.07.81 (21) 3318372/24-07 с присоелиненнеет заявки № (23)Приоритет

Н 02 Р 13/30

Коеудзратвснный камитет

СССР ао долам изобретений и открытий

Опубликовано 07.01 83. бюллетень № 1

Дата опубликования описания 10 .01 .83 (53} УДК 621.314. .27(088.8) I

В.В. Иванцов

Новосибирский электротехнический институт (72) Автор" изобретения (7! ) Заявитель (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕИ

ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к электро= технике и может быть использовано . для управления тиристорными преобразователями частоты, применяемыми в источниках электропитания переменного тока стабильной частоты,,ко-.

;торые осуществляют электроснабжение разветвленной сети потребителей, критичных к выбросам питающего напря" жения.

tO

Известен способ управления преобразователем частоты источника электропитания, заключающийся в управлении, преобразователем в функции разности выходного напряжения источника элект- ропитания и эталонного сигнала синусоидальной формы стабильной ампли" туды (1 3

Однако известный способ не обес-. печивает высокую точность стабилизации амплитуды напряжения источника электропитания- при изменении его нагрузки в силу ограничений, накладываемых на коэффициент усиления

; цепи обратной связи по условиям обеспечения устойчивости замкнутого контура регулирования с преобразователем на тиристорах.

Наиболее близким к предлагаемо. му является способ управления преобразователем частоты в источнике электропитания, заключающийся в том, что формируют и подают на преобразователь частоты импульсы управления, измеряют выходное напряжение преобразователя и вычисляют его среднее значение, задают опорное напря,жение и эталонное напряжение синусоидальной формы, вычисляют разность между средним значением -выходного напряжения и опорным напряжением и интеграл от нее, изменяют амплитуду эталонного напряжения пропорционально вычисленному интегралу,. вычисляют

:разность между эталонным напряжением а, изменяемой амплитудой и выходным

3 987783 напряжением, и в зависимости от этой разности изменяют фазу сформированных импульсов управления (2 ).

Недостатком известного способа является то, что при возникновении 5 короткого замыкания в одной из нагрузок выходное напряжение источника значительно. уменьшается. Пропорционально нагрузке увеличивается амплитуда упомянутого эталонного сигнала синусоидальной формы. Возрастание амплитуды эталонного сигнала происходит вследствие увеличения интеграла разности среднего значения напря" жения источника и постоянного эталон- 1 ного напряжения. В результате, после селективного отключения места короткого замыкания, выходное напряжение восстанавливается до уровня, превышающего величину выходного на- щ пряжения источника в момент, предшествующий короткому замыканию. Наибольшой выброс напряжения возникает, если в течение интервала времени от момента возникновения короткого .за" 25 мыкания до его устранения будет отключен ряд нагрузок, не допускающих значительных снижений напряжения.

Выбросы напряжения после отключения коротких замыканий снижают качество генерируемой электроэнергии, так как возрастание напряжения выше номинального ухудшает условия работы потребителей, подключенных к источнику s момент устранения короткого замыкания, приводит к необходимости завышения установленной мощности элементов источника и потребителей, что в ряде случаев ухудшает массогабаритные показатели всей системы электроснабжения.

Выходной сигнал задающего генера" тора 6 через регулятор 5 и один из входов первого элемента 7 воздействует на цепь регулирования, включающую усилитель 9 и блок 10. Блок 10

35 формирует последовательность импульсов управления тиристорами преобразователя 11 и осуществляет их модуляцию по синусоидальному закону.

Формируемое преобразователем ll ne40 ременное напряжение через силовой фильтр 12 поступает на нагрузку.

Для стабилизации амплитуды напряжения на нагрузке устройство содер" жит цепи отрицательной обратной связи (ООС) по мгновенному и среднему значениям выходного напряжения силового фильтра 12. Цепь 00С по мгновенному значению содержит делитель 8 и элемент 7. С помощью элемента 7

|

Цель изобретения - улучшение качества генерируемой электроэнергии за счет уменьшения выбросов выходного напряжения после отключения короткого замыкания в нагрузке.

Поставленная цель достигается тем, что определяют амплитуду эталонного напряжения при работе преобразователя на минимальную нагрузку, измеряют ток нагрузки, сравнивают его с заданным током короткого замыкания и в момент равенства уменьшают амплитуду эталонного напряжения до величины, определенной при работе преобразователя на минимальную нагрузку. ф

На чертеже представлено устройство, осуществляющее способ управления преобразователем частоты

Устройство содержит источник 1 эталонного напряжения, соедиченный с одним входом элемента 2 сравнения, выход которого через интегратор 3 и фиксатор 4 нижнего уровня подключен к одному входу регулятора 5 амплитуды, к другому входу регулятора 5 подключен задающий генератор 6 напряжения синусоидальной формы, а выход регулятора 5 соединен с входом элемента 7 сравнения, второй вход которого через делитель 8 подключен к нагрузке, а его выход соединен через усилитель 9 и блок 10 импульсно-фазового управления с управляющим входом тиристорного преобразователя 11 частоты, на выходе которого установлен силовой фильтр 12. Между выходом фильтра 12 и выходом источника включен датчик 13 тока. Нагрузка соединена через выпрямитель 14 с вторым входом элемента 2 сравнения, а к его третьему входу подключен вход датчика 13 тока через компаратор 15, Устройство работает следующим образом. выделяется сигнал рассогласования между эталонным напряжением синусоидальной формы с выхода регулятора -5 и ослабленным делителем 8 выходным напряжением фильтра, 12. Управление преобразователем ll в функции разности напряжения силового фильтра 12 и эталонного напряжения синусоидальной формы позволяет улучшить форму

5 9 и уменьшить отклонения амплитуды выходного напряжения источника при изменении нагрузки. Для увеличения точности стабилизации напряжения на нагрузке при изменении последней амплитуду эталонного напряжения задающего генератора 6 регулируют с помощью регулятора 5 пропорционального интегралу разности среднего .значения напряжения нагрузки и эталонного напряжения определенной полярности и величины. Для этого переменное выходное напряжение силово"

-го фильтра 12 преобразуется в однополярное напряжение выпрямителя 14, выпрямленное напряжение сравнивается с постоянным напряжением источника 1 при помощи второго элемента

2. Полученная разность сигналов интегрируется интегратором 3 и через фиксатор 4 воздействует на управляю-. щий вход регулятора 5. При этом выходное напряжение интегратора 3 под действием разности напряжений выпрямителя 14 и источника 1 изменяется и регулирует амплитуду напряжения задающего генератора 6; что,в свою очередь, приводит к изменению выходного напряжения силового фильтра 12.

Процесс регулирования заканчивается при равенстве напряжений источника 1 и среднего значения напряжения выпрямителя 14, пропорционального выходному напряжению источника. При возникновении короткого замыкания в нагрузке источника выходное напряжение источника уменьшается до нуля, а ток нагрузки значительно воз" растает. При этом амплитуда входно" го сигнала компаратора 15 превышает положительный и отрицательный пороги срабатывания компаратора, что приводит к появлению импульсов на его выходе. Полярность импульсов выбирается противоположной полярности напряжения источника 1. В результате воздействия импульсов с выхода

1компаратора 15 на вход интегратора

3 через элемент 2 напряжение интегратора 3 уменьшается, что приводит к пропорциональному уменьшению выходного сигнала фиксатора 4, воздействующего на регулятор 5. При этом амплитуда выходного сигнала регулятора 5 уменьшается..Уменьшение амплитуды сигнала регулятора 5 происS ходит до момента достижения напряже нием интегратора 3 уровня фиксации фиксатора 4. Уровень фиксации выби87783 6 рается таким, чтобы амплитуда выход" ного сигнала регулятора 5 была равна амплитуде этого сигнала в режиме работы источника с минимальной на" грузкой при замкнутой цепи отрицательной обратной связи по мгновенному значению напряжения источника.

Иинимальный уровень подключенной нагрузки обычно не превышает 10 от

19 номинального значения. После отключе" ния короткого замыкания в нагрузке начинается процесс восстановления выходного напряжения..источника. Ток наГрузки источника уменьшается, что

15 приводит к прекращению генерирования импульсов компаратором 15. Напряже- ние интегратора 3 в момент отключения короткого замыкания имеет малую величину и не может увеличиться

2О скачком, поэтому амплитуда выходно" го напряжения регулятора 5 в течение определенного времени остается постоянной. При этом выходное напряжение источника восстанавливается до

2Ю величины, не превышающей номинальное значение даже при минимальной нагрузке, подключенной к источнику в момент устранения короткого замыкания. В этом случае, если к источнизв ку подключена большая часть потребителей, его напряжение восстанавливается до- величины меньшей номинальной и далее плавно увеличивается за счет регулирования сигнала задающего, генератора 6 регулятором 5 цепью отрицательной обратной связи по среднему значению выходного напряжения.

Плавное восстановление напряжения источника до номинального значения после отключения короткого замыкания позволяет избежать опасного для элементов источника и потребителей возрастания напряжения, что улучшает качество электроснабжения потребителей и увеличивает надежность работы источника электропитания. При этом качество генерируемой электроэнергии улучшается.

Таким образом, изобретение позволяет улучшить качество генерируемой источником электропитания электроэнергии за счет уменьшения выбросов выходного напряжения после отключения короткого замыкания в нагрузке источника электропитания.

Формула изобретения

Способ у11рафлений преобразовате лем частоты, заключающийся в том, 7 987783

Составитель С. Лузанов

Редактор Ю. Ковач Техрев И,Надь, Короектор,Н. Король

Заказ 10323/45 Тираж 685 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11)0)$ Москва Ж-Щ Раушская набд д. 4/g

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 что формируют импульсы управления и подают их на преобразователь, измеряют выходное напряжение преобразователя и вычисляют его среднее значение, задают опорное напряжение s и эталонное напряжение синусоидаль" ной формы, вычисляют разность между средним значением выходного напряжения и опорным напряжением и интеграл от нее, изменяют амплитуду эта- 10 лонного напряжения синусоидальной формы пропорционально вычисленному интегралу, вычисляют разность между эталонным напряжением с изменяемой амплитудой и выходным напряжением 1 и в зависимости от этой разности изменяют фазу сформированных импульсов управления, о. т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью улучшения качества генерируемой электроэнер- 20 .гии за счет уменьшения выбросов выходного напряжения после отключения короткого замыкания в нагрузке, определяют амплитуду эталонного напряжения при работе преобразователя на минимальную нагрузку, измеряют ток нагрузки, сравнивают его с заданным током короткого замыкания и в момент равенства уменьшают амплитуду эталонного напряжения до величины, определенной при работе преобразователя на минимальную нагрузку.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Коробан Н.Т., Нежданов И.В. нализ способа формирования выходного напряжения по замкнутому циклу в автономных системах ПССЧ. Труды

ИЭИ. "Электрические машины и преобразователи автономаных электросистем". Вып. 147. N., 1972, с. 31.

2. Иванцов В.В °, Кожухов В.В., Подьяков Е.А., Харитонов С.A. Результаты разработки и исследования системы электроснабжения переменным током стабильной частоты. Сб. "Преобразовательная техника". Новосибирск, НГУ-НЭТИ, 1977, с. 104.