Способ регулирования выходного напряжения многоячейкового инвертора в аварийном режиме Советский патент 1980 года по МПК H02M7/48 

необходимость дополнительного резерва по диапазону регулирования в системе регулирования инвертора, чтобы обеспечить требуемое со стороны нагрузки поддержание параметров выходного напряжения при отключении поврежденной ячейки.

Цель изобретення - компенсация изменения параметров выходного нанряжения инвертора нрн одновременном унрощенни системы регулирования.

Поставленная цель достигается тем, что ири аварийном отключении одной из ячеек вследствие внутреннего короткого замыкания одновременно с отключением ячейки ннформацию о состоянии ячеек донолнительно преобразуют (например, с помощью дешифратора пли другой логической схемы) Б сигналы управления проводимостью ключей для изменения коэффициента трансформации выходного трансформатора той ячейкн, выходное нанряженне которой сннфазпо с нанряжеппем отключенной ячейки или близко к нему по фазе, или двух ячеек, напряжение одной из которых нмеет опережающий, а другой - отстающий фазовые сдвиги относительно выходного напряжения отключенной ячейки, причем геометрическая сумма нанряжений на выходах этих двух ячеек должна быть равна но модулю н фазе нанрял :ению отключенной ччейки.

На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема устройства, реализующего способ; иа фиг. 2 показапа векторная диаграмма, поясияющая способ.

Оппсываемый способ заключается в следующем.

При иовреждении одной нз ячеек ннвертора отключают иовреждеиную ячейку. Пнформацню о состоянии ячеек иреобразуют, например, с помощью дещифратора или другой логической схемы в сигналы управлення проводнмостью ключей.

Сигналамн унравления с выходов дешифратора унравляют проводнмостью ключей, изменяя коэффициент трансформации выходного трансформатора той ячейки, выходиое иапряжение которой синфазно с напряжением отключеиной ячейки, или двух ячеек, наиряжение одной из которых имеет опережающий, а другой - отстающий фазовые сдвиги относительно папряжеппя отключенной ячейки.

Миогоячейковый иивертор 1 состоит нз нескольких ячеек 2i-2„ с выходными трансформаторами 3i-Зп. Ячейки включены параллельно по входу через ппдивидуальиые выключатели 4i-4„ к сетп постояиного тока. Каждая ячейка иодключена к своему датчику 5i-5„ состояния ячейки. Выходы датчиков состояния ячеек подключены к входам дещнфратора 6. Выходы дещифратора подключены к цепям унравления ключей 7i-7п, подсоедииеиных к выводам обмоток трансформаторов 3i-3,г.

Крайние выводы обмоток 1-й и п-н ячеек подключены к нагрузке 8.

Устройство работает следующим образом.

В нормальном режиме работы все ячейки 2i-2„ нодключены к питающей сети. Во вторичных обмотках траисформаторов 3i- 3„ включеиы ключи 7i-7п, иодсоединенные к отнайкам с иоииженным напряжением.

Нанряжение на нагрузке 8 при этом равно сумме иапряжеиий, снимаемых с отпаек вторичиых обмоток трансформаторов

3i-Зге.

Положим, что выходиое иапряжение /7вых многоячейкового инвертора (см. векторную диаграмму на фиг. 2), формируется суперпозицией паиряжений пяти ячеек. Пусть при указанном взаимном соотиошеиии амилитуд и фазовых сдвигов напряжений Ui- t/5 отдельиых ячеек 2i-2 выходное напряжение инвертора близко к сииусоидальному. При этом во вторичных обмотках трансформаторов ячеек 2i-2п замкнуты

ключи, коммутирующие отпайки с пониженным напряжением. При аварийиом отключении, например, иятой ячейки с помощью выключателя Lj выходное иаиряжение инвертора будет формироваться суперпозицией

напряжеиий четырех ячеек. В этом случае для сохранения прежнего значения выходного паиряжепия инвертора (см. фиг. 2) необходимо увеличить выходное напряжение, т. е. нзменить коэффициенты трансформации выходного траисформатора той ячейки, иапряжеиие которой близко по фазе к иаиряжению отключеппой 5-й ячейкн. Этому требованию удовлетворяют 3-я ячейка. Для сохранения ие только амплитуды, но и фазы выходиого наиряжения ннвертора нзменяют коэффициенты трансформации двух ячеек, выходное нанряжепие одпой из которых имеет опережающий, а другой - отстающий фазовые сдвиги относительпо паиряжения отключеииой 5-й ячейки. Этому требованию удовлетворяет, иапрпмер, 3-я и 4-я ячейки. Новые зпачеиия величин выходных иаиряжсиий этих ячеек, при которых гсометрическая сумма добавок паиряжеиий на выходах ячеек разпа по модулю и фазе напряжению отключенной ячейки, обозначены на чертеже как Us и U. Требуемое измеиение коэффициеитов трансформации

выходных трансформаторов 3-й, 4-й ячеек достигается при снятии управляющих имиульсов с ключей, коммутирующих отпайки с попижеииым паиряжением, и подачей управляющих импульсов на ключи, коммут 1рующпе крайиие выводы вторичных обмоток выходных трансформаторов 3-й и 4-й ячейки. Указаппую операцию выполняет дешифратор 6 при поступлении на его 5-й вход снгнала с датчика 5 состояния

ячейки. Выбор ячеек, в которых необходимо

Произвести изменение коэффициента трансформации при отключении одной из ячеек инвертора, а также определение требуемого при этом изменения коэффициента трансформации производится заранее, с учетом конкретной схемы инвертора и вида векторной диаграммы его выходного напряжения, Полученная взаимосвязь между номером отключенной ячейки и комбинацией замкнутых и разомкнутых ключей во вторичных обмотках трансформаторов ячеек, позволяющая обеспечить неизменное выходное напряжение инвертора и удовлетворительный гармонический состав, закладывается в схему внутренних связей дешифратора и реализуется известными схемными решениями.

Таким образом, при аварийном отключении одной из ячеек поддержание выходного папряжения инвертора на прежнем уровне по предлагаемому способу осуществляется без вмешательства системы регулировапия, что снижает требования к системе регулирования, позволяя упростить ее.

При отсутствии необходимости жесткой стабилизации выходного напряжения реализация предлагаемого способа регулирования выходного напряжения многоячейкового инвертора позволяет без наличия системы регулирования осуществлять бесперебойное питание нагрузки при аварийном отключении одной из ячеек с сохранением параметров выходного напряжения. При этом нестабильность выходного напряження инвертора определяется только нестабильпостью питающей сети постоянного тока.

Формула и.зобретения

1.Способ регулирования выходного напряжения многоячейкого инвертора в аварийном режиме, состоящего из нескольких включенных параллельно по входу и последовательно по выходу инвёрторных ячеек с трансформаторным выходом, путем формирования в функции аварийного состояния

сигнала управления проводимостью ключей инвёрторных ячеек и отключения поврежденной ячейки, отличающийся тем, что, с целью компенсации величины выходного напряжения при аварийном отключении

поврежденной ячейки и упрощения системы регулирования, указанный сигнал управления дополнительно используют для изменения коэффициента трансформации выходного трансформатора по крайней мере одной инверторной ячейки, выходное напряжение которой имеет минимальный фазовый сдвиг по отношению к напряжению отключенной поврежденной ячейки.

2.Способ по п. 1, отл и ч а ю щи йся тем, что изменение коэффициента трансформации осуществляют в двух ячейках, напряжение одной из которых имеет опережающий, а другой - отстающий фазовые сдвиги относительно выходного напряжения отключенной ячейки, прнчем геометрическая сумма напряжени этих двух ячеек равна но модулю и по фазе напряжению отключенной ячейки.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР Л 406269, кл. Н 02М 7/10, 1974.

2.Патент Японии 48-3187, кл. 56 С 6, 1974,

из

5

(put.г