Устройство для синхронизации преобразователей, включаемых на параллельную работу на общую нагрузку Советский патент 1992 года по МПК H02M1/08 

Изобретение относится к электротехнике, может быть использовано в системах резервного электроснабжения со статическими преобразователями и предназначено для синхронизации преобразователей, включаемых на параллельную работу на общую нагрузку в системе гарантированного питания потребителей.

Известно устройство для синхронизации преобразователя, включаемого на параллельную работу (осуществляющее способ передачи мощности в синхронном режиме на шины сети переменного тока с подключенными к ним электродвигателями), содержащее блоки для измерения разности фаз, скорости и ускорения изменения разности фаз и предсказания нулевой разности фаз для определения момента подключения преобразователя к шинам сети переменного тока с определенным упреждением.

Недостаток известного устройства - сложность его технической реализации.

Известно устройство для синхронизации преобразователей, содержащее блоки

для определения разности фаз синхронизируемых напряжений и определения (предсказания) момента, предшествующего синфазности, по факту обнаружения тенденции к снижению величины разности фаз.

Недостаток этого устройства - сложность его технической реализации.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство для синхронизации преобразователей, включаемых на параллельную работу, содержащее для каждого преобразователя задающий генератор с двумя входами синхронизации, распределитель импульсов, выходы которого использованы в качестве выходов устройства, два формирователя импульсных последовательностей с длительностью импульсов 180 эл.град., четыре управляемых ключа, вход управления первого управляемого ключа соединен с выходом блока формирования команды на параллельную работу, входы управления второго и третьего управляемых ключей соединены с выхо(Л

С

2

ю ч чэ о

дом буюка формирования команды на включение устройства в режим ведущего или ведомого, выход первого управляемого ключа соединен с первым входом синхронизации задающего генератора, вход первого управляемого ключа использован для подключения к выходу синхронизации ведущего устройства, вход второго управляемого ключа соединен с выходом задающего генератора, выход второго управляемого ключа использован в качестве выхода синхронизации, вход третьего управляемого ключа и первые входы двух фазовых детекторов соединены с выходами распределителя импульсов через первый формирователь импульсной последовательности, вход второго формирователя импульсном последовательности использован для подключения к сети, его выход соединен с входом умножителя частоты и вторым входом первого фазового детектора, второй вход второго фазового детектора использован для подключения к выходу третьего управляемого ключа ведущего устройства, выход умножителя частоты через формирователь синхроимпульсов соединен с входом четвертого управляемого ключа, управляющий вход которого соединен с выходом блока команды на параллельную работу с сетью, выход соединен с вторым входом синхронизации задающего генератора, элемент ИЛИ и два формирователя фазирующего сигнала.

Это устройство обеспечивает синхронизацию преобразователей путем предварительной синхронизации системы управления включаемого на параллельно работу преобразователя с ведущим преобразователем или с сетью да включения в работу силовой части и последующего включения коммутационного аппарата, подключающего выходные цепи преобразователя к сборным шинам или шинам сети. Однако оно не обеспечивает возможности включения на параллельную работу преобразователей, работающих в режиме питания потребителей.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства синхронизации и повышение надежности электропитания потребителей путем обеспечения включения на параллельную работу преобразователей, работающих в режиме питания потребителей.

Для этого в предлагаемое устройство введены D-триггер. счетчик и элемент И- НЕ, Эти элементы соединены так, что выход каждого из обоих фазовых детекторов через соответствующий формирователь фазирующего сигнала и элемент ИЛИ соединен с входом синхронизации D-триггера, выход задающего генератора соединен с одним

входом элемента И-НЕ и счетным входом счетчика, R-вход которого соединен с инверсным выходом D-триггера и другим входом элемента И-НЕ, выход счетчика, соответствующмй разряду Q 21. соединен с R-вхо- дом D-триггера, D-вход которого использован для подачи логической единицы, а вход распределителя импульсов соединен с выходом элемента И-НЕ,

0 Введение дополнительных элементов позволяет устройству обеспечивать синхронизацию преобразователей, работающих в режиме питания потребителей. Следовательно, предлагаемому устройству придают5 ся более широкие функциональные возможности и повышается надежность электропитания потребителей за сиет исключения перерыва питания, возможного при предварительной синхронизации устройством-про0 тотипом.

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство для синхронизации преобразователей, включаемых на параллельную

5 работу на общую нагрузку, содержит для каждого преобразователя задающий генератор 1 с двумя входами синхронизации, четыре управляемых ключа 2-5, распределитель импульсов 6, блоки формирования

0 команд на параллельную работу 7, 8 и на включение в режим ведущего или ведомого 9, фазовые детекторы 10 и 11, формирователи фазирующего сигнала 12 и 13, элемент ИЛИ 14, формирователи импульсных после5 довзтельностей 15, 16, умножитель частоты 17, формирователь синхроимпульсов 18. Управляющий вход первого управляемого ключа 2 соединен с выходом блока 7, входы управления ключей 3 и 4 соединены с выхо0 дом блока 9, выход первого ключа 2 соединен с первым входом синхронизации задающего генератора 1, вход ключа 2 использован для подключения к выходу синхронизации ведущего устройства, второй ключ 3 соединен

5 входом с выходом задающего генератора, выход второго ключа 3 использован в качестве выхода синхронизации, вход третьего ключа 4 и первые входы фазовых детекторов 10 и 11 соединены с выходами распредели0 теля импульсов через формирователь импульсной последовательности 16. Вход формирователя импульсной последовательности 15 использован для подключения к сети. Его выход соединен с входом умножи5 теля частоты 17 и вторым входом фазового детектора 10. Второй вход фазового детектора 11 использован для подключения к выходу управляемого ключа 4 ведущего устройства. Выход умножителя частоты 17 через формирователь 18 соединен с входом

управляемого ключа 5, управляющий вход которого соединен с выходом блока 8 команды на параллельную работу с сетью. Выход ключа 5 соединен с вторым входом синхронизации задающего генератора 1. Устройство содержит также дополнительно введенную группу элементов 19, состоящую из D-триггера 20, счетчика 21 и элемента И-НЕ 22. Вход синхронизации D-триггера 20 через элемент ИЛИ 14 и формирователи 12 и 13 соединен соответственно с выходами фазовых детекторов 10 и 11. Выход задающего генератора 1 соединен с одним входом элемента И-НЕ 22 и счетным входом счетчика 21, R-вход которого соединен с инверсным выходом D-триггера 20 и другим входом элемента И-НЕ 22. Выход счетчика, соответствующий разряду Q 21, соединен с R-входом D-триггера 20, D-вход которого использован для подачи логической единицы, а выход распределителя импульсов 6 соединен с выходом элемента И-НЕ 22.

Устройство работает следующим образом.

При включении преобразователя на параллельную работу с ведущим импульсы задающего генератора, включенного в режим ведущего через ключ 3, воздействуют на первый вход синхронизации ведомого через ключ 2, вследствие чего ведомый задающий генератор работает синхронно с ведущим. Однако вследствие неоднозначности начальных состояний распределителей импульсов управляющие импульсы для вентилей и соответственно выходные напряжения преобразователей могут быть несинфазными. Для осуществления фазирования выходных напряжений преобразователей, включаемых на параллельную работу при питании потребителей, например при подключении преобразователя из ждущего режима к работающему преобразователю или к сети, в устройство синхронизации введены дополнительные элементы (группа 19), обеспечивающие фазирование путем однократного в каждом периоде выходного напряжения преобразователя увеличения в два раза периода импульсов задающего генератора, поступающих на распределитель 6. Для этого формируемые формирователями 12 или 13 импульсные сигналы фазирования переключают триггер 20, устанавливая на его инверсном выходе уровень логического нуля, разрешающий счет счетчику 21, который акаичивается, когда триггер 20 возвращается в исходное состояние при возникновении перепада с нуля на единицу на выходе счетчика. Инверсный выход триггера 20 при этом запрещает

в течение существования нулевого уровня на нем прохождение на распределитель через элементы И-НЕ 22 импульсов задающего генератора, Поскольку импульсный 5 сигнал фазирования формируется один раз за период выходного напряжения преобразователя, то соответственно один раз за этот период увеличивается едва раза период импульсов задающего генератора,

0 поступающих на распределитель. Этим изменением периода импульсов обеспечивается фазирование управляющих импульсов преобразователя с аналогичными импульсами ведущего преобразователя или с сете5 вым напряжением, а следовательно, и выходного напряжения преобразователя. При этом процесс фазирования происходит без недопустимых скачков фазы и заканчивается за время, не превышающее количе0 ства периодов, равного коэффициенту деления распределителя импульсов. Формула изобретения Устройство для синхронизации преобразователей, включаемых на параллельную

5 работу на общую нагрузку, содержащее для , каждого преобразователя задающий генератор с двумя входами синхронизации, распределитель импульсов, выходы которого использованы в качестве выходов устройст0 ва, два формирователя импульсных последовательностей с длительностью импульсов 180 зл.град., четыре управляемых ключа, вход управления первого управляемого ключа соединен с выходом блока формиро-,.

5 команды на параллельную работу - входы управления второго и третьего управляемых ключей соединены с выходом блока формирования команды на включение устройства в режим ведущего или ведомого,

0 выход первого управляемого ключа соединен с первым входом синхронизации задающего генератора, вход первого управляемого ключа использован для подключения к выходу синхронизации ведуще5 го устройства, вход второго управляемого ключа соединен с выходом задающего генератора, выход второго управляемого ключа использован в качестве выхода синхронизации, вход третьего управляемого ключа и

0 первые входы двух фазовых детекторов соединены с выходамг распределителя импульсов через первый формирователь импульсной последовательности, вход-второго формирователя импульсной последо5 вательности использован для подключения к сети, его выход соединен с входом умножителя частоты и вторым входом первого фазового детектора, второй вход второго фазового детектора использован для подключения к выходу третьего управляемого

ключа ведущего устройства, выход умножи- теля частоты через формирователь синхроимпульсов соединен с входом четвертого управляемого ключа, управляющий вход которого соединен с выходом блока команды на параллельную работу с сетью, выход соединен с вторым входом синхронизации задающего генератора, элемент ИЛИ и два формирователя фазирующего сигнала, о т- личающееся тем,что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения надежности, оно снабжено D-триггером, счетчиком и элементом И-НЕ, причем выходы обоих фазовых детекторов

0

через соответствующий формирователь фазирующего сигнала и элемент ИЛИ соединены с входом синхронизации D-триггера, выход задающего генератора соединен с одним входом элемента И-НЕ и счетным входом счетчика, R-вход которого соединен с инверсным выходом D-триггера и другим входом элемента И-НЕ, выход счетчика соответствующий разряду Q и: 21 соединен с R-входом D-триггера, D-вход которого использован для подачи логической единицы, а вход распределителя импульсов соединен с выходом элемента И-НЕ.

Устройство содержит задающий генератор (1), 4 управляемых ключа (2-5), 2 формирователя импульсных последовательностей

Вкл. на пара л работу с се/пью

инхроимл ведущ зг

2-й hod

синхронизации

Зкл зг В режим 8едущего и Ведомого

Синхроимл дм бедомых

К фаз детек- торан IT8ебоMttfX