Устройство для синхронизации автономного инвертора Советский патент 1992 года по МПК H02M7/48 

Изобретение относится к электротехнике, к преобразовательной технике. Преимущественно оно предназначено для использований в системах гарантированного питания с.афй юмньгми инверторами.

Известно устройство для синхронизации, содержащее два формирователя прямоугольных импульсов с входами для подключения синхронизируемых напряжений, первый логический элемент И, первый вход которого подключен к выходу одного из формирователей прямоугольных импульсов, а второй - инвертирующий - к выходу второго формирователя импульсов, одно- вибратор, вход которого подключен КВБГХО- ду первого логического элемента И, а выход - к первому входу второго логического элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого логического элемента И. Недостатком указанного устройства является то, что точность контроля угла расхождения фаз синхронизируемых напряжений к моменту включения не может быть выше вели- чины заданного угла опережения, соответствующего величине скольжения и

времени срабатывания автомата, а допустимая область, в которой разрешается включение, определяется из расчета выдачи сигнала на включение с заданным упреждением в расчете на то, что к моменту срабатывания автомата величина угла разности фаз будет близка к оптимальной.

Известно также устройство для синхронизации преобразователей, включаемых на параллельную работу, содержащее блоки для определения разности фаз синхронизируемых напряжений и определения (предсказания момента, предшествующего синфазности по факту обнаружения тенденции к снижению величины разности фаз. Недостаток указанного устройства в сложности его технической реализации.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к Изобретению является устройство для синхронизации инвертора, включаемого на параллельную работу, содержащее блок для измерения разности фаз, скорости и ускорения изменения разности фаз и предсказания нулевой разности фаз для опреде&

Ј

XI

00

т-А

00

о

ю

ления момента подключения инвертора к шинам сети переменного тока с определенным упреждением. Недостаток указанного устройства в сложности технической реализации его и С невозможностью с его помощью определения момента установления синфазности синхронизируемых напряжений.

Целью изобретения является упрощение устройства и расширение его функциональных возможностей путем обеспечения синхронизации в различных режимах.

Осуществление указанной цели обеспечивается устройством, содержащим фазовый детектор и блок регулирования частоты задающего генератора автономного инвертора, в которое введены два формирователя импульсов, три элемента И, два блока формирования выходного сигнала, второй фазовый детектор, причем в качестве блока регулирования частоты задающего генератора использован блок фазовой автоподстройки частоты, каждый из блоков формирования выходного сигнала выполнен в виде элемента И, выход которого соединен с выходом соответствующего блока, первый вход - с его первым входом, а второй вход подключен ко второму входу соответствующего блока через одновибратор с перезапуском, каждый из фазовых детекторов выполнен в виде элемента И-НЕ, выход которого подключен к выходу соответствующего фазового детектора, первый вход соединен с первыми входами элемента И-НЕ и элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого подключен ко второму входу элемента И-НЕ, а второй вход - ко второму входу фазового детектора, при этом выходы первого и второго блоков формирования выходных сигналов подключены соответственно к цепи формирования команды на поДключе- ние инвертора к шинам сети и к цепи формирования команды на подключение инвертора к сборным шинам, первые входы подключены соответственно к цепи формирования команды на включение инвертора на параллельную работу с сетью и к цепи формирования команды на включение инвертора на параллельную работу с ведущим инвертором, вторые входы подключены соответственно ко вторым входам первого и второго элементов И, выходы которых соединены со входами блока фазовой автопод- стройки частоты, а первые входы подключены соответственно к цепи разрешения синхронизации с сетью и к цепи раз- решения синхронизации с ведущим инвертором, второй вход первого фазового детектора через первый формирователь импульсов соединен со входом подключения

питающей сети, выход соединен со вторым входом первого элемента И, второй вход второго фазового детектора предназначен для соединения с выходной цепью второго

формирователя импульсов аналогичного инвертора, включаемого в режим ведущего, выход соединен со вторым входом второго элемента И, вход второго формирователя импульсов предназначен для подключения

0 к выходу распределителя импульсов инвертора, а выход соединен с первыми входами фазовых детекторов и третьего элемента И, являющегося упомянутой выходной цепью второго формирователя импульсов, второй

5 вход третьего элемента И соединен с выходом цепи формирования команды на включение инвертора в режим ведущего,

Введение указанных элементов и соединение их соответствующим образом по0 зволяет более простыми средствами обеспечивать синхронизацию инвертора в различных режимах - с сетью и с аналогичным инвертором, включаемым в режим ведущего.

5 Использование устройства повышает эффективность использования инвертора в системе гарантированного питания и в этом заключается положительный технический эффект, который может обеспечить и эконо0 мический эффект, а также и социальный - при использовании системы гарантированного питания в системе жизнеобеспечения. Сущность изобретения в том, что в устройство для синхронизации инвертора, со5 держащее фазовый детектор и блок регулирования частоты задающего генератора введены два формирователя импульсов, три элемента И, два блока формирования выходного сигнала и второй

0 фазовый детектор, соединенные как указано при описании осуществления цели изо- бретения. В этом и заключаются отличительные признаки устройства от прототипа, позволяющие расширить функцио5 нальные возможности.

Сущнрсть изобретения также иллюстрируется схемой, приведенной на чертеже (в первичных материалах заявки).

Устройство для синхронизации инвер0 тора, включаемого на параллельную работу с сетью или с аналогичным инвертором содержит задающий генератор 1 с блоком фазовой автоподстройки частоты 2, распределитель импульсов 3, соединенный

5 с выходом задающего генератора, фазовые детектора 4 и 5, соединенные с блоком фазовой автоподстройки и состоящие из элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6, 7 и элементов 2И-НЕ 8 и 9 соответственно, первый формирователь импульсов 10, вход которого предназначен для подключения к одной фазе сетевого напряжения, а выход - соединен с одним входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ б, являющимся первым входом фазового детектора 4, второй формирователь импульсов 11, соединенный с распределителем 3, цепи формирования разрешения синхронизации и команд на включение инвертора с сетью 12 или с аналогичным инвертором 13, первый элемент 2И (14), соединенный одним входом с цепью разрешения синхронизации с сетью, а другим - с выходом элемента 2И-НЕ(8), являющимся выходом фазового детектора 4, второй элемент 2И(15), соединенный одним входом с цепью разрешения синхронизации с ведущим инвертором, а другим - с выходом элемента 2ИТН(9), являющимся выходом фазового детектора 5, третий элемент 2И(1б), соединенный одним входом с выходом формирователя 11 соединенным также с входами элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ б и 7, являющимися первыми входами фазовых детекторов 4 и 5, а выход третьего элемента 2И(16) предназначен для соединения со вторым входом фазового детектора 5 при включении инвертора на параллельную работу в режим ведомого с аналогичным инвертором, включаемым в режим ведущего, первый и второй формирователи выходного сигнала 17,18, состоящие соответственно из элементов 2И(19) и 20 и одновибраторов с перезапуском 21 и 22, соединенных с одними входами соответственно элементов 19 и 20, другие входы которых соединены с цепями формирования команд 12 и 13 соответственно, цепь формирования команды на включение инвертора в режим ведущего 23, соединенную с одним входом элемента 2И(16). Выходы элементов 19 и 20 являются выходами формирователей выходных сигналов 17, 18 и предназначены для соединения с цепями формирования команд на подключение выходных цепей инвертора соответственно к шинам сети или к сборным шинам.

Устройство работает следующим образом. После включения питания для системы управления инвертором задающий генератор работает, обеспечивая через распределитель 3 работу системы управления вентилями инвертора в автономном режиме до того времени, пока не будет дана команда на параллельную работу, формирователи импульсов 10 и 11 имеют на выходах импульсное напряжение с длительностью импульсов 180 градусов электрических и скважностью, равной двум, которые поступают на фазовые детекторы 4 и 5. При воздействии разрешающего логического

уровня напряжения цепи 12 на вход элемента 14, через него могут проходить на вход блока фазовой авто подстройки 2 импульсы несинфазности, формируемые фазовым де- 5 тектором 4 по результату сравнения фаз импульсов формирователей 10 и 11. В каждом периоде частоты инвертора на вход блока фазовой автоподстройки 2 проходит один импульс несинфазности, равный по дли10 тельности величине угла разности фаз импульсов формирователей 10 и 11, пока воздействием этого блока на частоту задающего генератора не установится синфаз- ность импульсов формирователя 11 с

15 импульсами формирователя 10. При установлении этой синфазности будет достигнута и синфазность выходного напряжения инвертора с напряжением сети, а фазовый детектор прекращает формирование им0 пульсов несинфазности. Формирователь выходного сигнала 17 после воздействия на его вход последнего импульса несинфазности после команды на параллельную работу выдает сигнал в виде перепада логического

5 уровня, по которому производится подключение выходных цепей инвертора к шинам сети Инвертор с этого момента работает параллельно с сетью и, в случае исчезновения напряжения сети или отключения ее при

0 отклонении напряжения или частоты более допустимых значений, инвертор может подхватить нагрузку без перерыва питания При этом обеспечивается удовлетворительное качество переходного процесса.

5 При включении на параллельную работу с ведущим импульсы несинфазности формируются детектором 5, а сигнал на подключение к сборным шинам - формирователем 18. Формула изобретения

0 Устройство для синхронизации автономного инвертора, содержащее первый фазовый детектор, снабженный первым и вторым входами, и блок регулирования частоты задающего генератора автономного

5 инвертора, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и расширения его функциональных возможностей путем обеспечения синхронизации в различных режимах, введены два формирователя им0 пульсов, три элемента И, два блока формирования выходного сигнала, второй фазовый детектор, причем в качестве блока регулирования частоты задающего генератора автономного инвертора использован

5 блок фазовой автоподстройки частоты, каждый из блоков формирования выходного сигнала выполнен в виде элемента И, выход которого соединен с выходом соответствующего блока, первый вход - с его первым

входом, а второй вход подключен к второму

входу соответствующего блока через одно- вибратор ,с перезапуском, каждый из фазовых детекторов выполнен в виде элемента И-НЕ, выход которого подключен к выходу соответствующего фазового детектора, пер- вый вход соединен с первыми входами элемента И-НЕ и элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого подключен к второму входу элемента И-НЕ, а второй вход - к второму входу фазового детектора, при этом выходы первого и второго блоков формирования выходных сигналов предназначены для подключения соответственно к цепи формирования команды на подключение автономного инвертора к шинам сети и цепи формирования команды на подключение автономного инвертора к сборным шинам, первые входы предназначены для подключения соответственно к цепи формирования команды на включение автономного инвер- тора на параллельную работу с сетью и к цепи формирования команды на включение автономного инвертора на параллельную работу с ведущим инвертором, вторые входы подключены соответственно к вторым входам первого и второго элементов И, выходы которых соединены с входами блока

фазовой автоподстройки частоты, а первые входы предназначены для подключения соответственно к цепи формирования команды разрешения синхронизации с сетью и цепи формирования команды разрешения синхронизации с ведущим инвертором, второй вход первого фазового детектора через первый формирователь импульсов соединен с входом для подключения питающей сети, выход соединен с вторым входом первого элемента И, второй вход второго фазового детектора предназначен для соединения с выходной целью второго формирователя импульсов аналогичного инвертора, включаемого в режим ведущего, выход соединен с вторым входом второго элемента И, вход второго формирователя импульсов предназначен для подключения к выходу распределителя импульсов автономного инвертора, а выход соединен с первыми входами фазовых детекторов и третьего элемента И, являющегося упомянутой выходной цепью второго формирователя импульсов, второй вход третьего элемента И. соединен с выходом цепи формирования команды на включение автономного инвертора в режим ведущего.

Сущность изобретения: формируют в каждом периоде частоты инвертора импульс несинфазности, равный по длительности величине угла разности фаз синхронизируемых напряжений, определяют последний импульс несинфазности после команды на параллельную работу и по этому факту устанавливают достижение синфазности синхронизируемых напряжений и производят подключение выходных цепей инвертора к соответствующим шинам. 1 ил.

На лодкллч. к шина сет