Групповой преобразователь напряжения Советский патент 1984 года по МПК H02M7/515 H02P13/18 

Изобретение относится к силовой , преобразовательной технике и может быть использовано в тщ исторных комплексах для централизованного электроснабжения на повышенных частотах, для питания электротермических установок и в других преобразовательных установках, в которых решается задача заданного распределения нагрузки между параллельно работаюпщми агрегатами. Известен групповой преобразователь, состоящий из нескольких объединенных по выходу инверторов, снабженных трансформаторами тока, первичные обмотки которых включены с одинаковой полярностью между соотвёт ствующими инверторами и фазой сети, а вторичные обмотки соединены последовательно также с одинаковой,полярностью -СП. Однако такое устройство отличаетс значительными массой и габаритами за счет уравнительных трансформаторо тока и не обеспечивает достаточной эффективности деления тока между отдельными инверторами в широком диапазоне нагрузок, так как настраивает ся на фиксированную величину разбала са потребляемых токов. Известен также групповой преобразователь частоты, содержащий два объ единенных по выходу инвертора, регуляторы постоянного напряжения в цепи питания каждого инвертора с установленными на ИХ выходах ЬС-фильтрами, блок управления регуляторами, датчик тока в цепи питания инверторов и узе сравнения сигналов t21. Г Недостаток этого устройства состо IB том, что в нем решается задача распределения нагрузки только в случае дйух инверторов одинаковой мощности, что ограничивает область его применения, ; Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является Тгрупповой преобразователь частоты, содержащий по крайней мере два объединенных по выходу инвертора, регуля торы постоянного напряжения в цепи питания каждого инвертора с установ ленными на юс выходах LC-фильтрами, блок управления регуляторами, датчик iroKd в цепи питания инверторов, узел сравнения сигналов, а также сое диненные последовательно сумматор, делитель и блок умножителей сигналов причем выход каждого из датчиков тока подключен к одному из входов сз атора а выходы блока умножителей подключены к одним из входов узла сравнения, другие входы которого соединены с выходами соответствующих датчиков тока, а выходы узла сравйе- , ния подключены к соответртвукяцим входам блока управления регуляторами C3I. Задача заданного распределения нагрузки между параллельно работаю-, щими секциями в известном устройстве решается благодаря тому, что в блок управления регуляторами постоянного напряжения кроме сигнала об отклонении стабилизируемого параметра, например выходного напряжения, от заданного значения вводится сигналj -рропорциональный разности между током, потребляемым инвертором данной секции, и среднеарифметическим значением токов всех инверторов. В результате выходной параметр. Jt. блока управления 1 -го регулятора представляет собой сумму двух составляющих, одна из которых i{ йо) определяется системой стабилизации выходного напряжения и является общей для всех регуляторов, а другая(&j( определяется рассогласованием потребляемых токов, т.Ь JI-JU.Aj При работе известного преобразователя в номинальном режиме 1л Uij Ajjio Вследствие этого при скачкообразном возмущающем воздействии (изменение величины питающего напряжения, параметров нагрузки) не возникают значительные переходныепроцессы в системе распределения. Это связано с тем, что последняя отрабатьгоает на абсолютные значения тока инверторов, а реагирует на нарушение заданной npo-t порции между ними. Однако в пусковых режимах величина (дjjj) становится, соизмеримой с It, . Это приводит к тому, что из-за повышенных пульсаций выходного напряжения регуляторов при малых U и соответствукяцкх пульсациях потреб ля емьк инверторами токов система регулирования в ряде случаев становится неустойчивой. Указанное обстоятельство снижает надежность работы преобразователя и сужает диапазон его применения, Целью изоС ретения является повышение функциональной надежности. Указанная цель достигается тем, что групповой- преобразователь напряжения содержащий, по крайней мере два объединенных- по выходу инвертора регуляторы постоянног о напряжения в цепи питания- каждого -инвертора с установленными на их выходах- LCфильтрами, блок управления регуляторами, датчики тока в цепи питйния инверторов, узел сравнения сигналов а также соединенные последовательно сумматор, делитель и блок умножителей сигналов, выход каждого из датчиков тока подключен, к одному из входов сумматора, а выходы блока умножителей подключены к одним из входов узла сравнения, другие входы которого соединены с выходами соответствующих датчиков тока, снабжен блоком усилителей с изменяемым пропорционально току нагрузки коэффициентом передачи, включенным между выходами узла сравнения и входами блока управления регуляторами, а управляюпщми входами соединенным с выходом упомянутого делителя. На чертеже показана схема предлагаемого устройства.

Групповой преобразователь частоты содержит регуляторы 1 постоянного напряжения с блоком-2 управления, LC-фильтры 3, объединенные по выходу инверторы 4, датчики 5 тока, суммато 6, делитель 7, блок 8 умножителей узел 9 сравнения и блок 10 усилителей с регулируемым коэффициентом передачи.

Устройство работает следующим образом.

В качестве управлякшщх воздействи при регулировании токов, потребляемы инверторами 4, используются напряжения питания инвертЬров, подаваемые с выходов фильтров 3. Информация о величине токов .э цПоСтупает от датчиков 5, установленных в цепях постоянного тока инверторов 4. Сигналы .otcj пропорциональные величинам токов Jpjj., с выходов датчиков 5 поступают на входы сумматора 6, на выходе которого образуется сигнал JcJf-- , пропорциональный сумме токов, потребляемых инверторами 4 Величина. OQJ поступает на вход делителя 7,осуществляющего деление наП. Выходной сигнал блока 7 .. J

поступает на входы блока 8 умножителей, число которых -равно Л ,. Умножитель 8, соответствующий k -му инвертору, осуществляет умнрркение

величины Jc на коэффициент i,: , пропорциональный мощности .4-го инвер- . тора. При этом коэффициенты . Itt подбирают так, чтобы выполнялось условие

5 , VI - . .

Выход 1ой сигнал - С А-го умно л(Еителя пропорционален величине тока

0 инвертора, которая должна потребляться при требуемом распределении нагрузки.

Величины в узле 9 сравниваются с .поступающими с датчиков 5 величи5 нами Jcafv; Сигналы рассогласования

пропорциональные отклонениям текущих значений потребляемых токов от требуемых при данной мощности нагрузки значений токов через уси0 лители 10 поступают на входы блока. 2 управления, регулирующего источники постоянного напряжения.

Коэффи1щент передачи К усилителей 10 при указанных на схеме связях

5 является монотонно возрастающей функцией величины . СУ(„ причем . Выходной параметр JU блока 2 управления представляет собой сумму двух составляющих /1 и дjjj . Если ис0 ходное назначение блока 2 состоит в регулировании величины напряжений питания инверторов 4 с целью стабилизации их -ВЫСОКОГО напряжения то составляющая JHe зависит от рассогласования между заданным iJ и действительным значением U выходного напряжения, т.е.

(Uo-U)

Составляющая AjU определяется рассогласованием потребляемых токов

я-(1|,)

Таким образом, при пуске преобра5зователя, когда выходное напряжение равно нулю, составляющая Ц имеет максимальное значение. В то же время коэффициент передачи К близок к нулю. Поэтому динамика преоб0разователя в пусковых режимах опре- деляется/главным образом, каналом стабилизации выходного напряжения, и пульсации потребляемых токов не приводят к нарушению устойчивости системы регулирования. По мере, увеличения напряжения питания инверторрв, и соответственно, потребляемых ими токов коэффициент Kfe возрастает. tIpH работе преобразователя в номинальном режиме, когда возникает задача заданного распределения нагрузки между, параллельно ра.ботакпцими инверторами, коэффициент передачи К «о имеет максимальное значение. Выходные токи инверторов имеют при этом настолько малые пульсации, что они не оказывают отрицательного влияния на работу системы распределения.

, Таким образом, введение в схему группового преобразователя блока усилителей с регулируемьи коэффициентом передачи позволяет повысить функциональную надежность преобразователя и расширить область его применения, причем дополнительно ввощч е в схему блоки могут быть реализованы на базе серийно вьтускаемых

промышленностью операционных усилителей.

ГРУППОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ содержащий.по крайней мере два объединенных по выходу инвертора, регуляторы постоянного I напряжения в цепи питания каждого инвертора с установленными на их выходах LC-фильтрами, блок управления регуляторами, датчики тока в цепи питания инверторов, узел сравнения сигналов, а также соединенные последовательно сумматор делитель и блок умнсикитепей сигналов, причем выход каждого из датчиков тока подключен к одному из входов сумматора, а выходы блока умножителей подключены к одним из входов узла сравнения, другие входы которого соединены .с выходами соответствукицих датчиковтока, о т л и ч а rant и и с я тем, что, с целью повышения функциональной надежности, он снабжен блоком усилителей с из- § i меняемым пропорционально току нагрузки коэффициентом передачи, включенным между выходами узла сравнения и входами блока управления регулято-i рами, а управляющими входами соеди- о а ненйым с выходом упомянутого делителя .