Устройство для управления ведомым сетью инвертором Советский патент 1990 года по МПК H02M7/48 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для автоматического регулирования угла запаса инвертора, ведомого сетью.

Целью изобретения является повышение коэффициента мощности, К1Щ, а также устойчивости инвертора в переходных режимах путем .формирования угла запаса пропорционально фактическому значению энергии запаса на коммутацию.

На чертеже изображена блок-схема устройства, подключенного к преобра- зевательному агрегату инвертор-трансформатор .

Устройство содержит задающий элемент 1, выходом соединенный с первым входом элемента 2 сравнения, выход

образного напряжения. Входами устройства являются входы датчика 8 тока и датчика 15 напряя-:ения, а выходами выходы блока 7 выходных усилителей, которые предназначены для подключения к силовому трансформатору 23 и инвертору 24 соответственно.

Устройство работает следуюищм образом.

Задаюп ий элемент 1 формирует сигнал и, пропорциональный заданному значению энергии запаса U зчп. заД которая определяется исходя из анализа электромагнитных процессов при работе преобразователя в режимах, близких к экстремальным. Сигнал U, в элементе 2 сравнения сопоставляется с напряжением U ,(, пропорциональным

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для автоматического регулирования угла запаса инвертора, ведомого сетью. Целью изобретения является повышение коэффициента мощности, КПД, а также устойчивости инвертора в переходных режимах путем формирования угла запаса пропорционально фактическому значению энергии запаса на коммутацию. Сигнал датчика 8 тока в виде мгновенного значения подается на датчик 9 угла коммутации, затем преобразуется дифференцирующим элементом 12 и подается на запускающий вход триггера 13, который сбрасывается синхросигналом с блока 22 синхронизации. Сформированный триггером 13 сигнал равен по длительности углу запаса инвертора 24. А сигналы мгновенных значений напряжения и тока, поступающие с датчика 15 напряжения и дифференцирующего элемента 10, поступающие через последовательно соединенные ключевой элемент 14, управляемый триггером 13, и второй интегратор 16, а также блок 20 деления поступают на входы первого блока 17 умножения. Сигнал с выхода которого поступает на вход второго блока 18 умножения, где перемножается с напряжением на интервале δ и интегрируется третьим интегратором 19. На выходе блока формируется сигнал фактического значения энергии запаса. Сформированный первым интегратором 3 сигнал корректирует фазу импульсов управления инвертором 24 на снижение угла запаса инвертора при одновременном уменьшении срывов коммутации. 1 ил.

которого соединен через первый интег- 20 .фактическому значению энергии запаса, ратор.3 с первым входом нуль-органа 4, к второму входу которого подключен генератор 5 пилообразного напряи,

В W.

(9 - зап. ipQKT.

В случае неравенства заданного U и фактического U напряжений на выходе элемента 2 сравнения формируется сигнал рассогласования, пропорциональный и Wjcin. загг.факт- Этот сигнал после интегрирования в первом интеграторе 3 и соответствующе то изменения напряжения Uj корректирует фазу импульсов управления U, формируемых нуль-органом 4, путем сравнения с синхронизированным пилообразным напряжением генератора 5 пилообразного напряжения, синхронизация которого осуществляется импульсами, поступаюп1ими с блока 22 синхро- низагщи. Сигналы U.через распределительный блок 6 пЪдаютс на вход блока 7 выходных усилителей, откуда после окончательного формирования по длительности и амплитуде импульсы U поступают на соответствующие плечи инвертора 24.

жения, выход нуль-органа соединен через распределительный блок 6 с входом блока 7 выходных усилителей. К выходу датчика 8 подключены последовательно соединенные 9 угла коммутации, состоящий из последовательно соединенных дифференгщрующего элемента 10, формирователя 11 импульсов тока, дифференцирующий блок 12, подключенный к запускающему входу триггера 13, сбрасывающий вход которого соединен с выходом генератора 5 синхронизирующих импульсов, а выход - с управляющим входом ключевого элемента 14. Рабочий вход ключевого элемента 14 соединен с выходом датчика 15 напряжения, а выход через второй интегратор 16 - с первым входом первог блока 17 умножения. Первый вход второго блока 18 Умножения соединен с выходом первого блока 17 умножения, второй вход - с выходом ключевого элемента 14, а выход через третий интегратор 19 подключен к втором входу элемента 2 сравнения. Вход Делитель блока 20 деления через фильтр 21 соединен с выходом датчика 15 напряжения, вход Делимое - с выходом дифференцирующего элемента 10 датчика 9 угла коммутагщи, а выход - с вторым входом первого блока 17 умножения. Блок 22 синхронизирующих импульсов входом соединен с выходом датчика 15 напряжения, а выходом; - со сбрасываюп им входом триггера 13 и запускающим входом генератора 5 пило0 .фактическому значению энергии запаса,

и,

В W.

5

0

5

(9 - зап. ipQKT.

В случае неравенства заданного U и фактического U напряжений на выходе элемента 2 сравнения формируется сигнал рассогласования, пропорциональный и Wjcin. загг.факт- Этот сигнал после интегрирования в первом интеграторе 3 и соответствующе- то изменения напряжения Uj корректирует фазу импульсов управления U, формируемых нуль-органом 4, путем сравнения с синхронизированным пилообразным напряжением генератора 5 пилообразного напряжения, синхронизация которого осуществляется импульсами, поступаюп1ими с блока 22 синхро- низагщи. Сигналы U.через распределительный блок 6 пЪдаютс на вход блока 7 выходных усилителей, откуда после окончательного формирования по длительности и амплитуде импульсы U поступают на соответствующие плечи инвертора 24.

Определение фактической энергии запаса VJ производится следующим образом.

Сигнал с датчика 8 тока силового трансформатора 23 подается на датчик 9 угла коммутагщи, представляющий собой последовательно соединенные диф- ференцируюпий элемент, выпрямитель и формирователь на базе стабилитронов. Сигнал Ug с выхода формирователя в ее дитчикс 9 угла коммутаьщи преобразу- ется дифференцирующим элементом 12 ,в импульс и, который подается на запускаю1пд й вход триггера 13, На сбрасывающий вход триггера 13 подает0

45

50

ся импульс и 22 с блока 22 синхронизирующих импульсов, в результате на выходе триггера 13 формируется CHI- нгш и ,э , равный по длительности углу запаса S инвертора 24.

Сигнал и ,3 подается на управляющий вход ключевого элемента 14, что1 обеспечивает пропуск напряжения , датчика 15 напряжения в интервале от ЧГ - & до ir и получение на выходе ключевого элемента 14 сигнала U, пропорционального переменному питающему напряжению послекоммута- ционньй период. После интегрирования во втором интеграторе равньй

16 сигнал и

ни

«б J

.( «

подается на второй вход первого блока 17 умножения. Одновременно на первый вход этого блока подается сигнал

и

м

21 It I

и подаваемого на вход Делиром

тель, на сигнал U, формируемый дифференцирующим элементом датчика 9 угла коммутации, пропорциональный,ско- рости изменения тока d и пода- ваемый на вход Делимое. С учетом того, что падение напряжения в контуре коммутации равно

пропорциональный обратной величине индуктивности. цепи переменного тока 20 1/ь . Сигнал U Формируется в блоке 20 деления путем деле- ния сигнала , формируемого фильти. L,

d IK

dg

выходе блока 20

%

деления получим 1 d JTp/dQ U

ь ь- и,

Сигнал, пропорциональный коммутирующему току ij, формируется первым блоком 17 умножения путем умножения сигнала l:,g, подаваемого на первьй вход, на г.и.гнал UjQ , подаваемый на второй вход. В результате на выходе первого блока 17 умножения получаем

п

(Q)

Умножив сигнал U -, на сигнал Ц,,- в блоке 18. умножения и проинтегрировав произведение U g U. U в третьем блоке 19 интегрирования, получаем сигнал

-J

n-i

и

14

и., dO

п

пропорциональный фактической энергии запаса, т.е.

и

19

- зап. «акт.

0

5

0

0

5

0

5

0

5

Таким образом, осуществляя регулирование на постоянство энергии запаса, получим наиболее рациональное управление инвертором по самому информатив- .ному показателю - энергии на коммутацию. Этот показатель обеспечивает комплек- сньй учет всех внешних факторов, влияющих на протекание электромагнитных процессов в контуре коммутации, и поэтому позволяет достичь достаточно высокого качества регулирования инвертора в переходных режимах.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства обеспечивается за счет роста удельного объема рекуперируемой энергий. Уве- личение возврата электроэнергии в питающую сеть достигается путем снижения фактического угла запаса инвертора и уменьшения количества срывов режима инвертирования. Последний фактор имеет важное значение при эксплуатации электроподвижного состава, работающего в условиях практического отсутствия установившихся электромагнитных процессов.

Формула изобретения

-

Устройство для упра тения ведомым сетью инвертором, состоящим из мосто- iBoro преобразователя с силовым транс- форматором, содержащее элемент сравнения, первьй вход которого соединен с выходом задающего элемента, а выход - с входом первого интегратора, последовательно соединенные нуль-орган, распределительньй блок и блок входных усилителей, триггер, сбрасы- вакжщй вход которого подключен к выт ходу генератора синхронизирующих импульсов и к входу генератора пилообразного напряжения, фильтр, датчики тока и напряжения, блок деления и первый блок умножения, отличающееся тем, что, с целью по- вьшения коэффициента мощности, КПД, а также устойчивости инвертора в переходных режимах, оно снабжено датчи ком угла коммутахши, содержавшем последовательно соединенные дифференцирующий элемент и формирователь им- пульсов тока, ключевым элементом, дифференцируюЕа1м блоком, вторым блоком умножения, вторым и третьим интеграторами, причем вход Делитель блока деления через фильтр соединен с рабочим входом ключевого элемента и с выходом датчика напряжения, пред- на$наченного для подключения к первичной обмотке силового трансформатора, вход Делимое - с выходом диф- фе$ен1щрующего элемента датчика угла коммутации, а выход - с первым входом первого блока умножения, вход датчика угла ко№1утации соединен с выходом датчика тока, предназначен- Hdto для включения в рассечку вторич- ной обмотки силового трансформатора, выход формирователя импульсов тока датчика угла коммутации через диффе- рейхщрующий блок соединен с запускаюСоставитель В. Гордеев Редактор А. Маковская Техред М.Дидык Корректор Л. Патай

Зака з 3392

Тираж 499

Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

. - -.-1- - -.. - - --

Произвомственно-издательский комбинат Патент, г.Ужгород, ул. Гагарина,101

щим входом триггера, управляющий вход ключевого элемента соединен с выходом триггера, а выход - с первым входом второго блока умножения и через второй интегратор - с вторым входом первого блока умножения, выход которого подключен к второму входу второго блока умножения, вход третьего интеграт ора соединен с выходом второго блока умножения, а выход - с вторым входом элемента сравнения, вькод первого интегратора соединен с первым входом нуль-органа, второй вход которого подключен к выходу генератора пилообразного напряжения, причем вход блока синхронизации подключен к выходу датчика напряжения.

Подписное