Устройство для управления @ -фазным инвертором Советский патент 1982 года по МПК H02P13/18 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СП-ФАЗНЫМ ИНВЕРТОРОМ

1

Изобретение относится к автоматическому регулированию на постоянство угла запаса инвертора, в общем , случае п -фазного.

Известно устройство управления статическим инвертором, в состав которого входит измерительная цепь, кольцевой счетчик, с разрядов которого отпирающие импульсы подаются на вентили соответствующего плеча преобразователя 1.

Схема обеспечивает устойчивую работу преобразователя и симметричность фаз отпирающих импульсов в каждом плече преобразователя, но, так как рекуперирование осуществляется по минимальному граничному углу запаса одной фазы, то углы запаса в двух других фазах могут достигать значительной величины, что снижает коэффициент мощности и ухудшает энергетические показатели преобразователя.

Из известных устройств для управления инвертором наиболее близким По технической сущности является устройство для управления пп-фазным инвертором, содержащее m каналов управления- по одному для каждой фазы, каждый из которых содержит блок срав нения, соединенный одним входом с

датчиком коммутации, другим входом с задатчиком угла запаса, а .своими входами положительного и отрицательного рассогласования - с соответствующим входом- блока фазового управления , и датчик полярности полупериодов 2 .

Характерной особенностью работы данного ругулятора является тот факт,

10 что формирование импульсов отпирания вентилей в каждой фазе осуществляют на основе информации о рассогласовании в предыдущем полупериоде, т.е. информации о режиме работы противо15положного контура регулированияпреобразователя. Существенным недостатком такого од-кок анального регулирования является то, что с ростом нагрузки наличие небольшой разно20фазности (в пределах допустимых зн чений) по полупериодам сигналов управления для отпирания вентилей при работе инвертора с малым углом запаса (порядка 20 эл.град. и менее) на25блюдается его неустойчивая работа, приводящая к опрокидыванию. Такое явление возникает вследствие резкого нарастания разнофазности сформированных сигналов управления по полупе30риодам, вызываемого несоответствием для данного полупериода рассогласования, полученного в другом полупериоде напряжения. При значительной уставке заданного угла запаса переходные процессы в инверторе носят ярко выраженный колебательный харак тер, а при снижении величины уставки работа регулятора становится неустойчивой. В результате отмеченного явления в одном полупериоде напря-жения инвертора угол запаса увеличи ваегтся, а в другом - уменьшается, а следовательно, уменьшается время восстановления запирающих свойств вентилей, работавших в этом полупе риоде. Если процесс восстановления запирающих свойств вентилей не успевает закончиться к моменту смены полярности переменного напряжения, то вентили уже нельзя будет закрыть и при дальнейшем нарастании напряжения другого знака будет-действовать сумма нарряжений генератора- и сети, в результате чего наступит режим короткого замыкания, называемый опрокидьованием инвертора. Целью из э6ргетения является ловышеьие устойчивости и улучшение динамических характеристик работы инвертора. Поставленная цель достигается тем что в устройстве-для управления инвертором блок фазового управления со держит генератор тактовых импульсов инвертор и два узла формирования импульсов, каждый из которых состоит из двух элементов И, реверсивного счетчика и преобразователя кодовой информации в фазоимпульсную, при это выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом каждого из элементов И и с первым входом каждого преобразователя кодовой информации в фазоимпульсную, выход положительного рассогласования блока сравнения соединен со вторым входом первого элемента И, а выход отрицательного рассогласования - со вторым вхо дом второго элемента И каждого и.з узлоб формированияимпульсов, выход датчика полярности:полупериодов соединен с третьим входом каждого из элементов И, относящихся к первому узлу формирования импульсов непосредственно, а относящихся ко второму узлуформирования импульсов через инвертор, выходы первого и вто рого элементов И каждого из узлов формирования импульсов соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами счетчик а, выход которого соединен со вторым входом преобразователд кодовой информация в -фазоимпульсную,-третий вход которого соединен с датчиком полярности полупериодов в первом.узле формирования импульсов непойредственно, а во втором - через инвертор. При таком выполнении устройства на выходе каждого из блоков формиру- ется импульс управления с задержкой на 180 эл. град. Такая структура устрэйства для управления инвертором позволяет раздельно по полупериодам получить поконтурное р-эгулирование, при котором отпирание вентилей данного контура силовой схемы инвертора производят в зависимости от сигнала рассогласования, полученного из предыдущего цикла работы этого же контура . На чертеже представлена структурная схегла для управления инвертором. Задатчик 1 угла запаса соединен своим выходом со входом блока 2 срав-нения, на другой вход которого поступает импульс по окончании инверторной коммутации от датчика 3 коммутации , измерительный трансформатор которого подключен к одной из секций вторичной обмотки силового трансформатора 4. На основе сравнения фаз двух импульсов, пропорциональных заданному И фактическому углам запаса блок 2 формирует времзнной интервал рассогласования uS, причем знаку рассогласования соответствует своя линия связи, (+д8 или - Д.8 ) к блоку 5 фазового управления. На вход блока 5 также поступает сигнал о полярности текущего полупериода от датчика б полярности полупериодов, причем сигнал соответствует уровню логической единицы в положительном аолупериоде и уровню логического нуля в отрицательном полупериоде. Элементы И 7-10 соединены одним-из своих входов с генератором 11 тактовнк импульсов. В положительном полуггериоде высокий тотенциал от датчика б полярности полупериод о.в поступает на входы элементов 7 и 8, а на вход элементов 9 и 10 поступает Низкий потенциал через инвертор 12. При этом на выходе элемента И 7 формируется пачка импульсов (модулированный сигнал + д8 ) , которая поступает на суммирующий вход реверсивного счетчика 13. Таким образом, осуществляется коррекция кодовой информации счетчика 13, которая -пропорциональна фазе угла открытия тиристоров соответствующего плеч преобразователя. В отрицательном полупериоде высокий потенциал на соответствующем входе элемента 10 обеспечивает прохо 1адение пачки импульсов с выхода элемента 10 на суммирую-дих вход реверсивного счетчика 14. Код счетчика 14 пропорционален фазе угла открытия тиристоров другого плеча преобразователя. Перевод кодовой инфор1иации в фазоимйульсную осуществляется преобразователями 15 и 1-6 кодовой информации в фазоимпульсную, которые реализуют известный способ преобразования. Преобразователь 15 имеет три входа, .Первый соединен с генератором 11 тактовых импульсов, второй - с выходом счетчика 13, а третий - с выходом датчика 6. Аналогичные связи имеет преобразователь 16,отличие состоит лишь в том, что один из его входов соединен с датчиком б через инвертор 12. Выходы блоков 15 и 16 соединены с инвертором 17,причем управляющие импульсы формируются каждым каналом с задержкой на 180 эл. град, и поочередная работа каждого из плеч инвертора осуществляется строго в соответствующий полупериод питающего напряжения Если сигнал рассогласования имеет отрицательный знак (-д), то работа схемы аналогична работе при положительном рассогласовании (-HS,(S) , но. пачки импульсов (частотно-модулированный сигнал рассогласования -дб) поступают теперь на вычитающий вход счетчика 13 с выхода элемента И 8 в положительном полупериоде, а на вычитающий вход счетчика 14 - с выхода элемента И 9 в отрицательном полупериоде. Предложенное устройство для управления инвертором позволяет осуществй ь для обоих полупериодов напряжения, в общем случае в каждой С-ой фазе, поконтурное регулирование преобразователя на постоянство угла запаса в зависимости от сигнала рассогласования между заданным и фактическим углами запаса, полученного из предьщущего цикла работы своего контура силовой схемы инвертора. При этом устойчивый режим инвертирования и высокие динамические характеристики -переходных процессов, особенно при малых углах запаса, позволяют значительно (до 25%) увеличить возврат активной электроэнергии рекуперации в контактную сеть. Формула Изобретения Устройство для управления rh-фазным инвертором, содержащее п каналов управления по одному для каждой фазы каждый из роторах содержит блок срав нения, соединенный одним входом с датчиком коммутации, другим входом с эадатчиком угла запаса,а своими выходами положительного и отрицательного рассогласования т- с соответствующим входом блока фазового управления, и датчик полярности полупериодов, отлич. ающееся тем, что, с целью повышения устойчивости и улучшения динамических характеристик работы инвертора, блок фазового управления содержит генератор тактовых импульсов, инвертор и два узла формирования импульсов, каждый из которых состоит из двух элементов И, реверсивного счетчику и преобразователя кодовой информации в фазоиг)тульсную, при этом выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом каждого из элементов И и с первым аходом каждого преобразователя кодовой информации в фазоимпульсную, выход положительного рассогласования блока сравнения соединен с вторым входом первого элемента И, а выход отрицательного рассогласования - с вторым входом второго элемента И каждого из узлов формирования импульсов, выход датчика полярности полупериодов соединен с третьим входом каждого из элементов И, относицихся к первому узлу формирования импульсов непосредственно, а к второму узлу формирования импульсов - через инвертор, выходы первого и второго элементов И каадого из узлов формирования импульсов соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входамк счетчика, вьссод которого соединен с BTOIMM входом пр еобразователя кодовой информации в фазоимпульсную, третий вход которого соединен с датчиком полйрностн полупериодов в первом узле формирования иМпульсов непосредственно, а во втором - через инвертор. Источники информации, принятью во внимание при экспертизе 1.Патент США 3474321, кл. Н 02 М 7/04, 1968. 2.Авторские свидетельство СССР № 337070, кл. Н 02 Р 13/16, 1969.