Способ управления компенсированным преобразователем Советский патент 1986 года по МПК H02M7/72 

те блок фазового управления 12 обеспечивает увеличение угла управления по линейному закону. Одновременно сумма напряжений датчика тока 6 и увеличиваясь с ростом тока инвертирования, вызывает изменение угла управления в сторону запаз

1

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при построении систем управления выпрямительно-инверторны ми преобразователями, применяемыми в системе электротяги и электроприводе постоянного тока.

Целью изобретения является снижение потерь и повьшение эффективности рекуперации.

На фиг. 1 изображена схема компенсированного двухкомплектного преобразователя; на фиг. 2 - схема устройства, реализующего способ.

Компенсированный преобразователь (фиг. 1) содержит преобразовательный трансформатор 1, вентильные группы 2 и 3, конденсаторы 4,включённые последовательно в общую трехфазную цепь переменного тока обеих вентильных групп, и ограничивающие реакторы 5, предназначенные для ограничения уравнительных токов

между выпрямителем и инвертором.

Кроме того, на фиг. 2 показаны датчики. 6 и 7 тока, измерительв:ые органы 8 и 9, усилители 10 и 11, блоки 12 и 13 импульсно-фазового управления, разделительные диоды 14 и 15.

Компенсированные преобразователи (фиг. 1) применяются в качестве вы- прямительно-инверторных агрегатов на тяговых подстанциях электрифицированных железных дорог. В условиях электротяги не требуется изменят полярность напряжения на выходе преобразователя. Поэтому каждая из вентильных групп 2 и 3 работает только в одном режиме: вентильная группа 2 в инверторном, а группа 3 - выпрямительном. Вентильные группы выпрямителя и инвертора подключены к

1277325

дывания по линейному закону, В выпрямительном режиме разность напряжения на выходе датчика тока 7 и напряжения U уменьшается с увеличением тока нагрузки, Обеспечивая изменение угла управления в сторону опережения. 2 ил.

разным отводам вентильной обмотки трансформатора. Это вызвано необходимостью согласования ЭДС инвертора не только с ЭДС выпрямительной части данного преобразователя, но и с ЭДС других неуправляемых выпрямителей данной и смежных тяговых подстанций.

При совместном управлении двухкомплектным компенсированньп преобразователем угол управления выпрямительной группы of-g при изменении режима нагрузки поддерживают равным углу естественного отпирания Ы. , а угол управления инверторной группы изменяют по линейному закону о, (ин диапазоне Ым «ц .

ioin .oi h

маге

пропорционально

изменениям инвертируемого тока . В результате снижаются потери электроэнергии вследствие ограничения уравнительных токов и повьшения коэффициента мощности при одновременном упрощении схемы управления. Кроме того, возрастает объем энергии рекуперации, выданной преобразователем в сеть вследствие сокращений непроизводительного простоя преобразователя после срабатываний защиты, вызванньгх аварийным Bq3pac- танизм уравнительного тока.

Вследствие наличия конденсаторов 4 Б силовой цепи переменного тока преобразователя и их влияния на уравнительное напряжение условие согласования вентильных групп 2 и 3 в компенсированном преобразова - теле зависит от реж:има нагрузки.. Взаимно связанное изменение углов рС в и о( и обеспечивает начально-непре рывную форму уравнительного тока с предельной длительностью Я во всем диапазоне нагрузок.

При этом обеспечивается стабилизация среднего значения уравнительного тока 1„ на минимальном уровне при всех значениях тока инвертирования IjK,. Для достижения этого угол управления с ц выпрямительной группы вентилей с увеличением тока инвертирования поддерживают равным углу естественного отпирания Ыд , а угол управления о;к инверторной группы из- меняют,

Закон изменения угла ofy, , соответствующий стабилизации уравнительного тока „, определяется выражением

oi

п мии

ч- k I

(1)

Минимальное значение угла о выбирается из условия согласования вентильных групп при холостом ходе преобразователя. Это условие, соответствующее равенству напряжений холостого хода выпрямителя и инвертора, может быть выражено следуюпщм образом:

п

Ее

EU

cos р ,

где Eg и Е,, - фазные ЭДС выпрямителя и инвертора;

-oif, - угол опережения отлирания инвертора. Можно записать, что

( oin,3:180°-arccos п - (3)

Максимальное значение угласб дд определяется, исходя из линейного характера его изменения по формуле

АЛИН

+ k 1

Maicc

k - коэффициент пропорциональности, определяющий значения уравнительного тока в конту- ре между выпрямительной и инверторной группами вентилей;

1 - наибольшее значение инверти макс

руемого тока.

Устройство, реализующее способ, работает следующим обр азом.

Совместное управление вентильны- ык группаьш 2 и 3 осуществляется по двум независимым каналам. Входными сигналами управления являются задающие напряжения управления U-.,, , Uj и ток преобразователя.

5 О

о

15

2025

30

35

40

50

55

Задающее напряжение U, обеспечивает установку минимального значения угла о(ц .при нулевом значении тока инвертора. Аналогично выбором напряжения устанавливают начальное значение угла g, О при отсутствии тока нагрузки выпрямителя.

При появлении инверторной нагрузки напряжение, пропорциональное то- ; ку инвертора, снимается с датчика 6 и поступает на входы измерительных органов 8 и 9. Это напряжение суммируется с задающим напряжением управления и, , что вызывает пропорциональное току нагрузки увеличение напряжения управления на выходе усилителя 10. В результате блок 12 фазового управления 12 обеспечивает увеличение угла (у; по линейному закону. Необходимый коэффициент пропорцио-. нальности К достигается выбором па раметров датчика тока, измерительного органа В и коэффициента усиления усилителя 10.

Одновременно с этим сумма напряжений датчика 6 и U, увеличиваясь с ростом тока инвертирования, вызывает изменение угла в сторону запаздывания по линейному закону oi g, ,

В выпрямительном режиме работы преобразователя напряжение на выходе датчика 6 снижается до небольшой величины, определяемой уравнительным током, а напряжение на выходе датчика 7 изменяется пропорционально току нагрузки выпрямителя 3. Разность напряжений U, и датчика 7 уменьшается с увеличением тока нагрузки преобразователя, обеспечивая пропор-- циональное изменение угла (Хц в сторону опережения по закону (Х. 0 и полное открытие вентилей компенсированного выпрямителя.

Связь между цепями датчиков 6 и 7 устраняется применением разделительных диодов 14 и 15.

Такое управление компенсированным преобразователем обеспечивает работу выпрямительной группы вентилей с естественным углом отпирания оС g, ei и допускает тем самым возможность применения выпрямительной группы на неуправляемых вентилях. В этом случае наряду с упрощением силовой схемы упрощается устройство для управления, так как из нее исключаются датчик 7 и канал управления вентилями выпрямителя.

$

Увеличение угла управления по мре увеличения тока инвертирования приводит к опрокидыванию компенсирванного инвертора. В преобразователях с последовательно включенными конденсаторами напряжение на венти лях, и следовательно, величина угл погасания инвертора 5 обусловлены совокупным действием ЭДС системы переменного тока и напряжений на конденсаторах. С увеличением тока инвертирования напряжения на конденсаторах возрастают пропорционально току, благодаря чему угол погасания инвертора приЛ;, const не уменьшается, а напротив, возрас тает. Вследствие этого становится возможной работа компенсированного инвертора не только с положитель- ньми, но и отрицательными углами

of.,,, т.е. в режиме генерирования реактивной мощности в питающую энергосистему.

Использование, предлагаемого способа управления преобразователем обеспечивает снижение потерь электроэнергии за счет ограничения уравнительных токов между выпрямителем и инвертором, повышение коэффициента мощности преобразователя вследствие работы вентилей инвертора с максимальными углами управления, а вентилей выпрямителя - с естественным углом отпирания 0 g- , улучшение использования типовой мощности преобразовательного трансформатора за счет полного открытия вентилей выпрямительной группы. Эта особенность позволяет, кроме того, получить существенное упрощение и удешевление силовой схемы преобразователя за счет использования в нем выпрямительной группы на неуправляемых вентилях, повышение эффективности рекуперативного торможения вследствие повышения надежности и устойчивости 5 работы преобразователя, исключение случаев срабатывания его защиты из- за аварийного увеличения уравнитель- ньпс токов.

.Формула изобретения,

5

0

Способ управления компенсированным преобразователем, содержащим выпрямительную и инверторную вентилЬ ные группы, подключенные к разным выводам обмотки преобразовательного трансформатора, заключающийся в том, что определяют углы управления выпрямительной и инверторной групп вентилей, в соответствии с которыми формируют импульсы управления вентилями каждой группы, отличающийся тем, что, с целью сниже5 ния потерь и повьшения эффективности рекуперации энергии, определяют фазные ЭДС Eg выпрямительной и Е,, инверторной групп вентилей, измеряют ток 1 инверторной группы вентилей,

Q задают максимальный ток , инверторной группы вентилей, поддерживают угол управления выпрямительной группы вентилей равным углу естественного отпирания, а угол rxly, инверторной группы вентилей меняют по закону ci и мин К, 1ц в пределах

5

ОС

и мин

6 oi

и

И АДИН

К I

и WOKC }

где

о;

и 1ИИЦ

. 180 - arccos ---- , где ЕЙ

К коэффициент пропори ональности, определяющий значение уравнительного тока между группами вентилей.

фиг.1

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для управления выпря- мительно-инверторным преобразователем. Целью изобретения является снижение потерь и повышение эффективности рекуперации. Б инверторном режиме напряжение, пропорциональное току генератора, снимается с датчика тока 6 и поступает на входы измерительных органов 8 и 9. Это напряжение суммируется с задающим ка3t что выпряжением управления U зывает пропорциональное току нагруз-. ки увеличение напряжения управления на выходе усилителя 10. В результаI (Л