СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ОДНОФАЗНЫМ ИНВЕРТОРОМ Российский патент 2003 года по МПК H02M7/515 

Описание патента на изобретение RU2201031C2

Изобретение относится к электротехнике, а именно к области автоматического регулирования на постоянство угла запаса (погасания) однофазного инвертора электроподвижного состава переменного тока в режиме рекуперативного торможения.

Известен способ управления однофазным инвертором, состоящий в том, что измеряют и вводят в регулятор сигнал, пропорциональный углу коммутации тока вентилей, в каждом полупериоде переменного напряжения формируют в зависимости от него импульсы управления для отпирания вентилей инвертора в каждом следующем полупериоде напряжения (см. книгу Трахтмана Л.М. Электрическое торможение электроподвижного состава. М.: Транспорт, 1965, с.105-130).

Этот способ регулирования не учитывает факторы, влияющие на величину угла коммутации. При этом величину заданного угла запаса инвертора выбирают из условия работоспособности инвертора в самых неблагоприятных режимах, например низкое напряжение и большой реактанс питающей сети, что при нормальных условиях эксплуатации и, тем более, в особо благоприятных, приводит к завышению необходимого угла запаса инвертора и существенному снижению энергетических показателей инвертора.

Наиболее близким по технической сущности является способ управления однофазным инвертором, состоящий в том, что формируют и вводят в регулятор сигнал, пропорциональный углу коммутации в предыдущем полупериоде питающего напряжения, и формируют, в зависимости от него, импульсы для отпирания вентилей инвертора в следующем полупериоде питающего напряжения (см. авторское свидетельство СССР 819927, кл. Н 02 Р 13/18, опубликовано БИК 13, 1981 г.).

Этот способ также не учитывает изменение индуктивного сопротивления контура коммутации тока рекуперации инвертора. Согласно (см. книгу Тихменева В. Н. , Трахтмана Л.М. Подвижной состав электрофицированных железных дорог. Теория работы электрооборудования. Электрические схемы и аппараты. М.: Транспорт, 1980, с.191.), величина угла коммутации инвертора определяется

где δ3 - заданное значение угла запаса инвертора;
Х - индуктивное сопротивление контура коммутации;
I - среднее значение тока рекуперации;
U - амплитудное значение питающего напряжения.

Способ не может обеспечить хорошее качество регулирования, т.к., если значения величины тока рекуперации I и питающего напряжения U можно измерить, то величина индуктивного сопротивления контура коммутации, как правило, неизвестна. Поэтому правильно определить величину угла коммутации и реализовать минимальный угол запаса инвертора не представляется возможным.

Задачей изобретения является повышение энергетических показателей инвертора за счет реализации меньших углов запаса при сохранении устойчивости инвертора.

Поставленная задача решается способом управления инвертором, в котором, при формировании импульсов для отпирания вентилей инвертора в следующем полупериоде в зависимости от значения угла коммутации, в текущем полупериоде запоминают измеренные в предыдущем полупериоде значение амплитуды питающего напряжения, среднее значение тока рекуперации и значение угла коммутации, определяют значение индуктивного сопротивления контура коммутации по формуле

где αβ U, I, γ - фаза импульсов отпирания вентилей инвертора, амплитуда питающего напряжения, среднее значение тока рекуперации и угол коммутации, измеренные в предыдущем полупериоде, соответственно, затем определяют значение угла коммутации для следующего полупериода по формуле

Определение величины индуктивного сопротивления контура коммутации позволяет с большей точностью вычислить значение угла коммутации и реализовать меньшие углы запаса инвертора, тем самым повысив его энергетические показатели при сохранении устойчивости.

Значение индуктивного сопротивления контура коммутации Х необязательно определять в каждом полупериоде, а можно с интервалом, например, равным 15 с, т.к. за это время при современных скоростях движения э.п.с. значение Х не может изменятся больше чем на 2-4%, что соответствует точности измерения U, I, γ.

На фиг.1 изображено устройство для реализации предлагаемого способа; на фиг.2 - алгоритм функционирования устройства в текущем полупериоде.

Инвертор 1 управляется микропроцессорной системой, состоящей из процессора 2, оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) 3, постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) 4, блока синхронизации 5, аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 6, блока ввода временного интервала 7, дискретного фазосдвигающего устройства 8 и распределителя 9. Входы-выходы процессора 2, ОЗУ 3, ПЗУ 4, выходы АЦП 6, блока ввода временного интервала 7 и вход дискретного фазосдвигающего устройства 8 соединены шиной адресов-данных 10. Выход дискретного фазосдвигающего устройства 8 соединен со входом распределителя 9, выходы которого соединены с управляющими цепями вентилей инвертора 1. Инвертор 1 нагружен на однофазную сеть переменного тока, напряжение которой поступает на вход блока синхронизации 5. Выход блока синхронизации соединен с шинами синхронизации процессора 2, ОЗУ 3, ПЗУ 4, АЦП 6, блока ввода временного интервала 7, дискретного фазосдвигающего устройства 8 и распределителя 9.

Способ реализуется алгоритмом, приведенным на фиг.2.

При переходе питающего напряжения через нулевое значение на выходе блока синхронизации 5 появляется импульс, по которому производится начальная установка процессора 2, ОЗУ 3, ПЗУ 4, блока ввода временного интервала 7 и дискретного фазосдвигающего устройства 8 и запускается АЦП 6. После этого микропроцессорная система функционирует в соответствии с командами и константами, записанными в ПЗУ 4, причем в первом полупериоде питающего напряжения, при входе в рекуперацию, значения U, I, γ задают равными номинальным.

В текущем полупериоде осуществляется ввод (блок 2 на фиг.2) хранящихся в памяти АЦП 6 и блока временного интервала 7 измеренных в предыдущем полупериоде амплитуды напряжения, среднего значения тока рекуперации и угла коммутации, которые запоминают в ОЗУ 3, и определяют величину индуктивного сопротивления контура коммутации по формуле (блок 3 на фиг. 2)
,
где значения αβ, U, I, γ взяты из предыдущего полупериода.

По определенному значению индуктивного сопротивления контура коммутации Х и измеренным токам рекуперации I, амплитуды питающего напряжения U в предыдущем полупериоде и заданного угла запаса инвертора δ3 в текущем определяют (блок 4 на фиг.2) величину угла коммутации γn для следующего полупериода по формуле

и определяют фазу импульсов управления αβ по формуле (блок 5 на фиг.2)
αβn = π-δ3n.
После этого осуществляется вывод значения фазы импульсов отпирания вентилей инвертора αβn (блок 6 на фиг.2) в дискретное фазосдвигающее устройство 8 и процессор 2 переходит в режим ожидания следующего синхроимпульса. В следующем полупериоде питающего напряжения на выходе дискретного фазосдвигающего устройства 8 формируется импульс отпирания вентилей инвертора, фаза которого сдвинута относительно синхроимпульса на величину αβn. Распределитель 9 распределяет импульсы по плечам преобразователя в соответствии с алгоритмом их переключения.

Значение индуктивного сопротивления контура коммутации Х можно определять с интервалом, например, равным 15 с, т.к. за это время при современных скоростях движения э.п.с. значение Х не может изменятся больше чем на 2-4%, что соответствует точности измерения U, I, γ. Кроме того, значение Х необязательно определять в программе вычисления управляющего воздействия. Это может осуществляться и другой программой, например, реализующей алгоритм регулятора скорости или диагностики оборудования, т.к. скорость протекания электромагнитных переходных процессов на 2-3 порядка выше скорости механических перемещений электроподвижного состава по участку.

Предлагаемый способ управления однофазным инвертором позволил повысить энергетические показатели инвертора за счет реализации меньших углов запаса.

Применение способа управления при испытании микропроцессорной системы управления движением на электровозе ВЛ 65 N 021 на участках СКЖД ст. Тимашевская - ст. Горячий Ключ - ст. Новороссийск и на электровозе ЭП1 003 на Красноярской ж.д. на участках ст. Мариинск - ст. Иланская позволило снизить заданное значение угла запаса инвертора с 25-27 эл. град. до 17-19 эл. град, что соответствует увеличению коэффициента мощности на 3-4%.

Похожие патенты RU2201031C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ ВЫРАВНИВАНИЯ НАГРУЗОК ТЯГОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ 2001
  • Луговец В.А.
  • Беляев А.В.
  • Федорова Н.Ю.
RU2207255C1
Способ управления однофазным инвертором 1985
  • Беляев Александр Васильевич
  • Вольвич Анатолий Георгиевич
  • Напрасник Михаил Викторович
SU1365306A1
СПОСОБ ВЫРАВНИВАНИЯ НАГРУЗОК ТЯГОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ 2004
  • Беляев Александр Васильевич
  • Машинец Оксана Григорьевна
  • Федорова Нина Юрьевна
RU2283784C2
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЧЕТЫРЕХКВАДРАТНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ 2005
  • Солтус Константин Павлович
  • Беляев Александр Васильевич
  • Хоменко Борис Иванович
RU2289193C1
СПОСОБ ПРОГНОЗИРУЮЩЕГО ВЕКТОРНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧЕТЫРЕХКВАДРАНТНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ 2004
  • Солтус Константин Павлович
RU2284635C2
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЧЕТЫРЕХКВАДРАНТНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ 2005
  • Беляев Александр Васильевич
  • Рутштейн Арнольд Максович
  • Хоменко Борис Иванович
RU2315415C2
Способ управления многозонным выпрямителем 1986
  • Беляев Александр Васильевич
  • Крамсков Сергей Александрович
  • Микуляк Станислав Петрович
  • Напрасник Михаил Викторович
SU1515291A1
СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ МОМЕНТА ТЯГОВОГО ИНДУКТОРНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА 2006
  • Беляев Александр Васильевич
RU2315419C2
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ РАБОТОЙ ЧЕТЫРЕХКВАДРАНТНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ 2005
  • Солтус Константин Павлович
RU2305361C2
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЧЕТЫРЕХКВАДРАНТНЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ С ВЫЧИСЛЕНИЕМ ФАЗ КОММУТАЦИИ И МИКРОПРОЦЕССОРНОЕ УСТРОЙСТВО ЕГО РЕАЛИЗУЮЩЕЕ 2006
  • Солтус Константин Павлович
  • Солтус Татьяна Павловна
RU2327276C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 201 031 C2

Реферат патента 2003 года СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ОДНОФАЗНЫМ ИНВЕРТОРОМ

Изобретение можно применить в составе переменного тока в режиме рекуперативного торможения. Способ управления однофазным инвертором состоит в том, что для формирования импульсов отпирания вентилей инвертора в следующем полупериоде в зависимости от значения угла коммутации в каждом полупериоде измеряют и запоминают значение амплитуды питающего напряжения, среднее значение тока рекуперации и значение угла коммутации, а также вычисляют значение индуктивного сопротивления контура коммутации. Значение угла коммутации в следующем полупериоде вычисляют в текущем полупериоде на основании измеренных значений тока рекуперации и амплитуды питающего напряжения в предыдущем полупериоде. Определение величины индуктивного сопротивления контура коммутации позволяет правильно определить величину угла коммутации и реализовать меньшие углы запаса инвертора. Этим достигается технический результат - повышение энергетических показателей инвертора при обеспечении его устойчивой работы. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Формула изобретения RU 2 201 031 C2

1. Способ управления однофазным инвертором, состоящий в том, что формируют в зависимости от значения угла коммутации импульсы для отпирания вентилей инвертора в каждом полупериоде питающего напряжения, отличающийся тем, что в каждом полупериоде питающего напряжения измеряют и запоминают значение амплитуды питающего напряжения, среднее значение тока рекуперации и значение угла коммутации, при входе в рекуперацию и при рекуперации, определяют значение индуктивного сопротивления контура коммутации по формуле

где αβ, U, I, γ - значения фазы импульсов отпирания вентилей инвертора, значение амплитуды питающего напряжения, среднее значение тока рекуперации и угол коммутации в предыдущем полупериоде, соответственно, и затем в текущем полупериоде, определяют значение угла коммутации для следующего полупериода по формуле:

где δ3 - заданное значение угла запаса инвертора.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что определение Х производится с интервалом времени, равным, например, 15 с.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2003 года RU2201031C2

АВТОНОМНЫЙ ОДНОФАЗНЫЙ МОСТОВОЙ ИНВЕРТОР 0
SU235171A1
Автономный инвертор 1974
  • Канащенко Николай Антонович
  • Синеок Дмитрий Федорович
  • Харитонов Андрей Ильич
SU550746A1
Автономный параллельный инвертор 1978
  • Агеев Виктор Иванович
  • Барашев Виктор Васильевич
SU669460A1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРЕПАРАТА, ВЫЗЫВАЮЩЕГО НЕСВЕРТЫВАЕМОСТЬ КРОВИ 1934
  • Желоховцева Н.Н.
  • Снесарев А.П.
SU38743A1

RU 2 201 031 C2

Авторы

Беляев А.В.

Вольвич А.Г.

Луговец В.А.

Федорова Н.Ю.

Даты

2003-03-20Публикация

2001-01-12Подача