Способ управления статическими преобразователями частоты,работающими параллельно на общую нагрузку Советский патент 1987 года по МПК H02M7/48 

Изобретение относится к электротехнике. а именно к устройствам управления преобразователями частоты, входящими в сопаз автономных источников электропитанкч и работающими параллельно на общую нагрузку.

Целью изобретения Я1 ляется улуч1иеиие качества генерируемой электроэнергии .и но вышение точности распределения тока нагрузки между преобразователями.

На чертеже приведена схема одно1 о из возможных устройств, реализуюн;нх предлагаемый способ при параллельной работе двух преобразователей частоты.

Устройство включает источник 1 сигнала задания выходного напряжения преобразователей, в данном случае два идентичных канала 2 и 3 генерирования электроэнергии, работающих параллельно isa o6iJi,yio яагру.ч- ку 4, сумматоры 5 и 6. В свою очсфс.аь, каждый канал 2, 3 генерироваи.чя зклк: чает синхронный генератор 7 (8), вы.ход которого подключен к синхронизирующему входу системы 9 (10) импульсно-фазового управления (СИФУ) и через силовой вход тпрнс- торного коммутатора П (12), СИ.ЛОРОЙ фильтр 13 (14), датчик 15 (16) тока, выхо.х- ную клемму 17 (18) - к нагруз.че 4. Выходная клемма 17 (18) также соединена .ч звено 19 (20) коррекции с одним из входов сумматора 21 (22), второй вход которого соединен с выходом источника 1. Выход сумматора 21 (22) через пропорциональное звено 23 (24) соединен с первым входом сумматора 25 (26), выход которого подключен к управляющему входу СИФУ 9 (10). Выход датчика 15 (16) тока соединен непосредственно с одним из входов суглмато- ра 5 и через первый вход сумматора 27 (28), пропорциональное звено 29 (30) - с вторыу входом сумматора 25 (26). Источник 31 (32) постоянного эталонного сигнала номинального тока соединен первым входом де.лнте- ля 33 (34) и с одним из входов сумматора 6. Выход сумматора б соединен с вторыми входами делителей 33 и 34, выхо.аы которых подключены к первым входам умнохчите- лей 35, 36 в соответствующем канале генерирования, а к вторым входам умгюхк.Ч .Ч - лей 35, 36 подключен выход сумматора 5. В каждом канале выход ,г|я 35 (36) соединен с вторым входогк сумматора 27 (28) непосредственно и через нропорциоиал1 11ыс элементь 37, 38 - с третьи.м входом матора 25 (26). Принципиальные элементов каждого канала генерирования могут быть выполнень: в соответствии с ными схемами.

Устройство может быть исис;;и:г:1ва о для управления преобразователями частоть;, формирующими как постоянное напряжение (выпрямитель), так и переменное (непосредственные преобразователи частоты). В нервом случае источник 1 сигнала задания Ri,i- ходного напряжения сформирует постоян1 ос

П

0

5

г;а ;ря кспие. определяющее в масщтабе величину выходного напряжения преобразо- ватео ей. а во второ.м - переменное напряжение си} усоида.льной формы стабильной частоты, например 400 Гц. Выходной сигна/ источника поступает на каждый канал 2, 3 генерирования на одноименные входы сумматоров 21, 22. Каждый канал генерирования содержит элементы силовых цепей: синхронный генератор 7 (8), тиристорный коммутатор 1Г (12), силовой фильтр 13 (i4), и элементы (9. 10, 15. 16, 19, ..., 38) системы управления преобразователем. СинхроннЕз1е генераторы 7, 8, например, магнитоэлектрического типа генерируют переменное напряжение „нестабильной частоты и амплитуды, которое преобразуется с помощью тиристор- ных ко.ммутаторов 11, 12 в напряжение дру- 1Ч)й частоты. Силовые фильтры 13, 14 пеоб- х ;димы для С1 .лажи; ания высокочастотных тгульсаций наг:ряжения тирнсторньгх коммутаторов. Выхо.аные клем.мы 17, 18 Ka ia;ioB г енерирования соедиыетл1 пйра; ле/;ьно и подключены к общей нагрузке 4, что ноз- во.ляет обеспечить элгк 1 рос1 абже11ке нагрузки, мощность которой превьилает номинальную мониюс гь каждого капала генериро- ва11ия. При этом в задачу систе.мы унрав- ;1епня тиристорным коммутатором И (12) каждого канала входит стабилизация выходного напряжения каналов генерирования при нзменении-нарамстров нагрузки 4 i: оборотов синхронных генераторов 7, 8, а также распределение тока нагрузки 4 .между капа- .лами генерирования пропорционально кх номинал1Л ОЙ мощности (номина,льному току).

Устройство работает следующим образом.

Выхо.аной си|-нал источника 1 через нер- Bbie входы сумматоров 21, 22, нронорцио- пальные 23, 24, первые входы су.мма- торов 25, 26 поступает на управляюндий вход системы 9 (10) импульсно-фазового управления каждого канала 2, .3. СИФУ 9, 10 формируют коследомательпости импу:1ьсов управления, синхро 1;1зированных с н апря- жение.м синхронных г енераторов 7, 8 и модулированных по фазе в зависимости от выходных сигналов су.мматоров 25, 26. Усиленные имн у.аьсы с выхода СИФУ 9 (0) подаются на тиристоры ко.ммутатороз II и 2, которые подключают напряжения генерато- Р ОВ 7, 8 к силоЕ ым фильтрам 13, 14. Спла- . выходн ое напркхсние фильтров 13, 14 через датчики 15, 6 тока, выходные к.леммы 17, 18 каналов г енерирования поступает на нагрузку 4. При этом в цени нагрузки 4 начинает протекать ток, равный сумме выходных л-оков всех каналов генерирования (2, 3 lia черте.же). Выходное на- нряжение преобразователей, снимаемое с клемм 17 и 18, через звенья 19, 20 коррекции поступает па в/горые входь сумматоров 21, 22 и В1 читается из сигнала задания выходного нанряжения преобразовате.лей. При

этом замыкается отрицательная обратная связь по выходному напряжению, стремящаяся стабилизировать выходное напряжение на определенном уровне, задаваемом сигналом источника 1. Звенья 19, 20 коррекции и пропорциональные звенья 23, 24, входящие в цепь отрицательной обратной связи, по напряжению определяют амплитудно- частотную характеристику и коэффициент стабилизации данного контура регулирования. Структура и параметры звеньев 19, 20 при этом определяются из условия обеспечения устойчивости и качества регулирования.

Действие отрицательной обратной связи по напряжению приводит к повышению стабильности выходного напряжения, однако, как показывает исследование, коэффициент усиления данмо1 о контура регулирования ограничен условиями устойчивости системы регулирогзания и недостаточен для получения требуемой г ысокой стабильности выходного напряжения, что отрицательно сказывается на работе нагрузки 4. Кроме того, управление параллельно работающими преобразователями только по отклонению . исходного напряжения не гарантирует распределения тока нагрузки между ни.ми в нужной пропорции, например пропорционально номинальному току каждого преобразователя. Это может привести (в условиях разброса параметров силовых цепей и системы управления) к перегрузке одного из преобразователей и выходу его из строя. Для устранения этого недостатка в предложенном способе управления используется регулирование, сигнала управления преобразователем по отклонению его выходного тока от сигнала задания тока каждого преобразователя. Для этого устройство в каждом канале 2, 3 содержит датчики 15, 16 тока, измеряющие токи каждого преобразователя, сумматоры 27, 28, выделяющие сигнал отрицательной обратной связи по току путем в з1читания тока данного преобразователя (поступает на второй вход сумматора 27 или 28). Сигналы отрицательной обратной связи по току с выхода су.мматоров 27, 28 в каждом канале через пропорциональные звенья 29, 30 и входы сум.маторов 25, 26 воздействуют на входы СИФУ, увеличивая или уменыпая в зависимости от знака разницы сигнала датчиков 15, 16 тока и сигналов задания тока (с выхода блоков 35, 36) сигнал управления каждым преобразователем. При этом действие обратной связи приводит к уменьшению разницы между током преобразователя и эталоном тока данного преобразователя, который определяет требуемую в каждом конкретном режиме величину тока преобразователя, поставляе.мого им в нагрузку 4. Для обеспечения требуемого закона распределения тока нагрузки 4 между преобразователями за счет действия отрицательной обратной связи по току необходимо соответствующим

образом сформировать сигналы задания доли тока каждого преобразователя в токе нагрузки. Это выполняется с помощью сумматоров 5, 6 и блоков в каждо.м канале

генерирования. Поскольку нагрузка 4 изменяется в широких пределах и ток нагрузки (/н) заранее не известен, то формируется текущее значение эталонного сигнал-а тока нагрузки путе.м суммирования сигналов

д датчиков 15, 16 токов сумматором 5. Выходной сигнал сумматора 5, пропорциональный току нагрузки 4, принимается эталоном тока нагрузки для данного режима работы. Выходной сигнал сумматора 5 поступает в каждый канал генерирования на вторые

5 входы умножителей 35, 36. В с вою очередь, каждый канал (2, 3) генерирования содержит источники 31, 32 постоянных эталонных сигналов, пропорциональных в опреде.чен- ном номинальному выходному току каждого канала генерирования. В результате суммирова 1ия этих сигналов сумматором 6 формируется сигнал постоянного тока, величина которого пропорциона. номинальному току нагрузки параллельно работающих преобразователей. Сигна.:| с вы5 хода сумматора 6 также поступает в каждый канал генерирования на один из входов делительных устройств 33, 34, на другие вход|)1 которых поступают эталонные сигналы с выхода источников 31, 32. Делители 33, 34 формируют сигналы постоянного тока, рав0 ные отношению сигналов источников 31, 32 к выходному сигналу сумматора 6, т. е. равные в определенном масштабе отношению номинального тока данного преобразователя к номинальпому току всех параллельно работающих преобразователей. Выходные сиг5 налы делителей в каждом канале 2. 3 поступают на первые входы умножителей 35, 36. В результате умножения сигналов делителей 33, 34 на выходной сигнал сум.мато- ра 5 в каждом канале 2, 3 формируется

0

0

сигнал задания доли тока данного преобразовате, 1я в токе нагрузки, величина которого пропорциональна эталонному сигналу тока нагрузки 4 и отношению номинального тока данного преобразователя к номинальному току нагрузки всех преобразователей,

5 т. е. выходные сигналы умножителей 35, 36 повторяют по форме сигнал сумматора 5, но меньше его по величине. Эти сигналы изменяются при изменении нагрузки 4 (изменяются токи преобразователей и сигнал сумматора 5), а также и при изменении

0 числа параллельно включенных преобразователей (в результате отключения каналов и, соответственно, сигналов с входов сумматоров 5, 6). Так, при изменении нагрузки 4 ток каждого преобразователя 2, 3 уменьшается, уменьшаются сигналы датчиков 15,

16 тока и сигнал су.мматора 5. При этом сигналы источников 31, 32 остаются постоянными, а сигналы умножителей 35, 36 изменяются пропорционально сигналу сумматоpa 5, т. e. пропорционально току нагрузки 4. Формируя сигпа 1 задания доли тока данного преобразователя в токе нагрузки, изменяющейся по величине при изменении нагрузки 4 обеспечивается с помощью отрицательной обратной связи по току только распределение тока нагрузки между преобразователями без вмешательства в систему стабилизации выходного напряжения, поскольку уменьшается разница между фактическим током данного преобразователя и той его долей, которая должна поставляться в нагрузку при данном напряжении на нагрузке 4 и данной величине нагрузки. С другой стороны, сигнал задания доли тока данного преобразо вателя формируется пропорциональным его номинальному току, что позволяет осуществлять параллельную работу преобразователей различной мощности и соответствующим образом распределять ток нагрузки между ними. Онисанный способ управления с отрицательной обратной связью по току при принятом способе формирования сигнала задания доли тока в каждом канале генерирования позволяет повысить точность распределения тока нагрузки между преобразователями за счет регулирования доли тока, поставляемой каждым преобразователем в нагрузку.

Для повышения качества генерируемой электроэнергии за счет уменьшения отклонений выходного напряжения при изменении нагрузки устройство, реализующее способ, содержит пропорциональные звенья 37, 38 в каждом канале (2, 3), через которые сигналы задания доли тока данного преобразователя в токе нагрузки поступают на входы сумматоров 25, 26. Эти сигналы вводятся с положительным знаком с тем, чтобы при увеличении тока нагрузки 4 пропорционально увеличивать сигнал управления преобразователем на входе СИФУ, компенсируя тем самым падение напряжения на внутреннем сопротивлении канала регулирования от тока силовых цепей. При этом осуществляется быстродействующее регулирование по возмущению по току нагрузки, повышающее стабильность выходного напряжения. Такое введение корректирующего сигнала по току с положительным знаком не приводит к ухудшению точности распределения тока нагрузки между преобразователями, поскольку разница между фактическим током данного преобразователя и его заданной величиной вводится с отрицательным знаком

по каналу отрицательной обратной связью и не попадает в канал компенсации изменений напряжения за счет изменений тока нагрузки (выход блоков 35, 36, звенья 37, 38)

и не приводит тем самым к возрастанию разности токов каналов генерирования.

Таким образом, предложенный способ управления позво.тягт улучшить качество генерируемой электроэнергии за счет уменьшения отклонений выходного напряжения при изменении нагрузки и повысить точность распределения тока нагрузки между преобразователями.

15

Формула изобретения

Способ управления статическими преобразователями частоты, работающими параллельно на общую нагрузк ;, заключающийся в том, что формируют сигнал задания

выходного напряжения преобразователей, измеряют выходное напряжение преобразователей и формируют сигнал отрицательной обратной связи по напряжению вычитанием сигнала, пропорционального выходному на5 пряжению из сигнала задания, формируют сигнал задания доли тока каждого преобразователя в общем токе нагрузки, измеряют выходной ток каждого преобразователя, формируют сигналы обратной связи по току путем вычитания сигнала, пропорциональ0 ного току каждого преобразователя из сигнала задания доли тока для каждого преобразователя, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества генерируемой электроэнергии за счет уменьшения отклонения выходного напряжения при изменениях тока

5 нагрузки и повышения точности распределения тока нагрузки между преобразователями, формируют эталонный сигнал тока нагрузки параллельно работающих преобразователей суммированием сигналов, пропорциональных токам преобразователей, сигнал задания доли тока для каждого преобразователя формируют пропорционально эталонному сигналу тока нагрузки с коэффициентом пропорциональности, равным отношению номинального тока данного преоб5 разователя к номинальному току нагрузки параллельно работающих преобразователей и формируют сигнал управления каждым преобразователем суммированием сигналов отрицательной обратной связи по току, напряжению и сигнала задания доли тока.

0

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для управления преобразователями частоты. Целью изобретения является улучшение качества генерируемой электроэнергии и повышение точности распределения тока нагрузки между преобразователями. Сумматоры 27, 28 выделяют сигнал обратной связи по току путем вычитания тока данного преобразователя. Сигналы отрицательной обратной связи по току с вы.ходов сумматоров 27, 28 в каждом канале через пропорциональные звенья 28, 30 и входы сумматоров 25, 26 воздействуют на входы системы импульсно- фазового управления, увеличивая или умень- пшя в зависимости от знака разницы сигнала датчиков тока 15, 16 и сигналов задания тока с выхода блоков 35, 36, сигнал управления каждым преобразователем. При этом действие обратной связи приводит к умень- 1пению разницы между током преобразователя и эталоном тока данного преобразователя, который определяет требуемую в каждом конкретном режиме величину тока преобразователя, поставляемого им в нагрузку 4. I ил. со (Л Oi й« О CD 4