Регулятор углов отключения вентилей инвертора Советский патент 1981 года по МПК H02P13/18 

(54) РЕГУЛЯТОР УГЛОВ ОТКЛЮЧЕНИЯ ВЕНТИЛЕЙ ИНВЕРТОРА

Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам управления инверторньили подстанциякш электропередач и вставок постоянного тока. йнверторные подставили электропе дач и вставок постоянного тока в ус тановившихся режимах регулируются обычно на постоянство углов отключе ния вентилей, что обеспечивает требуемый запас вольтсекундной площади коммутирующего напряжения после отключения вентиля, необходимый для восстановления вентилем запирающей способности в прямом направлении. Известны регуляторы углов отктао чения вентилей, осуществляющие поддерживание среднего или минима4р,ного из углов отключения вентилей инвертора по принципу обратной связи по рассогласованию между заданным и текущим значениями угла отклю чения Cl 1Однако такие регуляторй не надеж ны. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является р гулятор углов отключения вентилей ;инвертора, содержащий измеритель /глов отключения и блок формировани заданного значения углов отключения, выхбды которых подключены к блоку сравнения, к выходу которого подключен усилитель с ограничителем его выходного сигнала. Такие регуляторы, например,, при пропорционально-интегральном законе регулирования, обеспечивают поддержание углов отключения вентилей в установившемся режиме с высокой точностью 2}. Однако для всех регуляторов такого типа характерен существенный недостаток , проявляющийся при параллельной рабо.те нескольких инверторов с подобными регуляторами на общие шины переменного тока, заключающийся S повыиенном взаимном влиянии инверторов. Как известно, потребляемая инвертором реактивная мощность, пропорциональна величине (} sin , где - инвертируемый ток, V- угол сдвига между первой гармоникой фазного тока инвертора и коммутирующим нгшрйжением в соответствующей фазе. Угол Ч приближенно выражается через угол (Г отключения и угол f коммутации соотношением 4X(f4fj-/2.).

Из этого соотношения очевидно, что при нарастании инвертируемого тока, сопровождающемся увеличением угла J коммутации, и неизменном значении сГ угол Ч также увеличивается. В результате реактивная мощнос изменяется при изменении тока очень резко. Это в свою очередь приводит к существенному изменению амплитуды и фазы напряжений на общих шинах переменного тока за счет падения напряжения на реактансе энергосистемы и распространению возмущения на другие инверторы, подключенные к этим шинам. В ряде случаев это может послужить причиной нарушения нормальны колО«1утаций в других инверторах и серьезному утяжелению аварий вплоть до полного отключения передаваемой инверторами мощности.

Цель изобретения - повышение устойчивости работы инвертора и уменьшние влияния параллельно работающих иверторов.

Указанная цель достигается тем, что регулятор углов отключения вентилей инвертора снабжен инерционным усилителем, источником постоянного смещения и вторьм блоком сравнения, входы которого подключены к блоку формировани-я заданного значения угnлов отключения, измерител1а углов отключения и источнику постоянного смещения, а выход через .инерционный усилитель - к ограничителю выходного синала первого усилителя.

При этом инерционный усилитель вы полнен в виде интегратора.

На фиг. 1 приведена предлагаемая схема регулятора углов отключения ве тилей инвертора; на фиг. 2 - схема параллельной работы инверторов на общие шины переменного тока.

Углы отключения вентилей инвертора 1 измеряются в регуляторе 2 измерителем 3 углов отключения, на входы которого поступаэт сигнал с трансформатора 4 напряжения, подключенного к шинам 5 переменного тока инвертора, и с датчиков 6 токов фаз, Выходной сигнал измерителя поступает на блок 7 сравнения, где вычитается из сигнала блока 8 фО{ 1Ирования заданного значения углов Ьтключения.

Сигнал рассогласования с выхода блока сравнения поступает на вход усилителя 9, с помощью которого преобразуется в сигисш управления, подаваемый на систему 1-0, фазового управления вентилями.

Для ограничения диапазона изменения углов включения вентилей выходной сигнал усилителя 9 обычно ограничивается с псмощью какого-либо ограничителя 11.

Второй блок 12 сравнения вхоДами подключен к блоку 8 формирова ия-гэ данного значения углов отключения, измерителю 3 углов отключения и источнику 13 постоянного смещения, а выходом через инерционный усилитель 14 подключен к ограничителю 11 выходного сигнала первого усилителя, причем инерционный усилитель воздействует на ограничитель 11 в сторону изменения уровня ограничения, соответствующую увеличению углов опережения включения вентилей инвертора. Усилитель 14 может быть выполнен, например, в виде интегратора с большой постоянной времени.

Инверторная подстанция часто снабжается регулятором 15 реактивной мсэщности, воздействующим, в частности, на величину поддерживаемого угла отключения вентилей. Выходной сигнал этого регулятора может быть также подан на вход блока 12 сравнения.

При параллельной работе инверторов (фиг. 2) инверторы l и l через свои реактансы коммутации 16 и 16 подключены к сборным шинам 5, соединенным с источником ЭДС 17 через эквивалентную индуктивность 18 связи. Для фильтрации высших гармоник тока и напряжения и компенсации реактивной мощности к сборным шинам обычно подключают батарею 19 фильтров и синхронные или статические компенсатры 20 реактивной мощности.

Максимальная реактивная мощность, которую могут вьщавать фильтрокомпенсирукядие устройства, выбирается обычно для режима работы инверторов с максимальным потреблением реактивной мощности (максимально возможный инвертируемый ток). Поэтому в большинстве практических режимов имеется избыток реактивной мощности, что позволяет поддерживать угды отключения вентилей инверторов несколько выше их минимально допустимых значений. Это очень полезно для повышения устойчивости работы инверторов при внешних возмущениях, так как обеспечивается больший запас вольтсекундной площади коммутирующего напряжения на интервдле- отключения вентилей. При этом увеличение потребляемой инвертором реактивной мощности будет минимально необходимь для обеспечения требуемого запаса коммутации.

За счет избыточного запаса вольтсекундной плсчцади в этих режимах можно прддерживать постоянным в быстрых переходных процессах не угол отключеиия, а угол опережения включения вентилей (р) .

Так как угол р опережения и угол (f отключения связаны между собой соотношением Р - сГ+ЗГ t выражение (1) можно записать в виде

(Т)- (V

Отсюда следует, что при неизменном значении pi увеличение угла коммутации инвертируемого тока приводит к снижению угла Ч сдвига, чем достигается существенное снижение изменения перетока реактивной мощности и определяемого им изменения амплитуды и фазы напряжений на шинах примыкания,

Таким образом, существенно снижается взаимное влияние параллельно работающих инверторов, т.е. достигается поставленная цель.

В переходных процессах, сопровождающихся снижением углов отключения ниже заданного безопасного значения, можно снова перейти к поддержанию углов отключения на этом безопасном уровне.

Предлагаемая схема регулятора позволяет реализовать этот алгоритм.

Устройство работает следующим образом.

В установившемся режиме с лзбытком реактивной мощности регулятор 15 реактивной мощности -вьщает сигнал, который вместе с сигналом постоянного смещения суммируется с сигналом заданного значения угла отключения. Рассогласование между полученным сумматорным сигналом и сигналом измерителя 3 усиливается инерционным усилителем 14, выходной сигнал которого увеличивает уровень нижнего ограничения выходного сигнала усилителя 9 до тех пор, пока за счет ограничения выходной сигнал не изменится настолько, что углы отключения вентилей увеличатся до значений, соответствующих отсутствию рассогласования на выходе блока 12 сравнения.

Таким образом, за счет принудительного ограничения выходного сигнала усилителя 9 размыкается контур регулирования углов отключения по блоку 7 сравнения и усилителю 9 и образуется новый контур регулирования через блок 12 сравнения и усилитель 14. При этом инвертор работает с завышенньми углами отключения вентилей, определяемьми уровнями постоянного смещения и регулятора реактивной мощности, а вследствие существенной инерционности усилителя 14 в быстрых переходных процессах уровень сигнала и, следовательно, углы р опережения будут практически неизменными.

В перекодных процессах, сопровождающихся снижением углов отключения ниже значения, зещаваемого блоком 8, под воздействием возникающего на выходе блока 7 сравнения рассогласования выходной сигнал усилителя 9 становится выше уровня нижнего ограничения, ограничитель 11 выходит из работы и

контур регулирования через блок 7 сравнения поддерживает углы отключения вентилей на заданном блоком В безопасно уровне. Такой же -режим возникает при появлении сигнала с выхода регуля-гора реактивной мощности соответствующего по знаку уменьшению углов отключения вентилей и по уровню превышающему сигнал смещения. При отключении регулятор реактивной мощности смещения обеспечивает режим с

инерционным изменением угла ft при величине углов отключения вентилей, несколько превышающей заданное блоком 8 минимально допустимое значение. Запас по углу отключения может в

этом случае регулироваться вручную соответствующим изменением сигнала смещения в зависимости от условий по балансу реактивной мощности.

Использование изобретения позволяет уменьшить сбросы мощности ППТ, связанные с возмущениями в приемной энергосистеме и вызванные распространением аварий на параллельно работающие инверторы. Экономический эффект

от использования изобретения учитывается по передаче постоянного тока в целом.

30

Формула изобретения

отключения, выходы которых подключены к илоку сравнения, к выходу которого подключен усилитель с ограничителем его выходного, сигнала, о т-пичающи.йся тем, что, с целью повышения устойчивости работы инвертора и уменьшения взаимного влияния инверторов при их параллельной работе, он снабжен инерционным усилителем, источником постоянного смещения и вторым блоком сравнения, входы которого подключены к блоку формирования заданного значения углов отключения, измерителю углов отключения и источнику постоянногосмещения, а выход через инерционный усилитель подключен к ограничителю выходного сигнала первого усилителя.

Источники информации

принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Великобритании W1171953, кл. Н 2 Р, 1967.

.. 2.Foeret R.i)er Loscti((in-ke,eget(vei3 ur HGUate.AMastsv tevn ETZ-A

H-16, 2/8, 1968.

(put. г