Способ управления статическими преобразователями частоты,работающими параллельно на общую нагрузку Советский патент 1982 года по МПК H02P13/16 

(St) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СТАТИЧЕСКИМИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ ЧАСТОТЫ, РАБОТАЮЩИМИ ПАРАЛЛЕЛЬНО НА ОБЩУЮ НАГРУЗКУ

1

Изобретение относится к преоб(разовательной технике и может быть использовано для управления преобразователями частоты, преобразующими .многофазную мощность одной нестабильной частоты во многофазную мощность другой стабильной частоты.

Известен способ управления статическими преобразователями частоты, при котором осуществляется раздельное регулирование активной и реактивной мощностей, отдаваемой каждым из параллельно включенных преобразователей в нагрузку fl.

Недостатком известного способа является возникновение уравнительного тока из-за наличия в спектрах ЭДС преобразователей постоянной, субгарт монических и высокочастотных cocTae ляющих, которые создают ошибку в определений мощности основной частоты. В результате в уравнительном токе появляется составляющая основной час тоты, которая, суммируясь с токами

преобразователей, coздaet неравномерность в распределении мощности нагрузки,

Наиболее близким к изобретению является способ управления преобразователями, работающими на общую нагрузк}:, который заключается в том, что для каждого преобразователя измеряют мгновенные значения напряжения и тока, формируют эталонный сигп

нал амплитуды, формируют сигнал сравнения амплитуды, пропорционально которому формируют управляющее напряжение , формируют сигнал коррекции, путем суммирования управляющего нап ряжения и сигнала коррекции формируют управляющий сигнал С 2.

Недостатком этого способа является то, что он не обеспечивает устойчивой работы при большом коэффи- .

20 циенте усиления контуров регулирования ведомых преобразователей и при искажениях тока ведущего преобразователя, что возможно в режиме прерывистого тока, при наличии выпрямительной или другой нелинейной нагрузки или в аварийных режимах. В ре зультате равномерность распределения мощности низкая и между параллельно включенными преобразователями существует значительный уравнительный ток, спектр которого в общем случае может содержать постоян ную, субгармоническую,, основную и высокочастотные составляющие. Если нагрузка носит активно-индуктивный характер, то равномерность распределения мощности ухудшается из-за дополнительных сдвигов токов преобразователей. Цель изобретения - повышение рав мерности распределения мощности наг рузки между преобразователями. Поставленная цель достигается тем что измеряют активные и реактивные составляющие мощности преобразователя и нагрузки, для каждой составля ющей формируют напряжения, пропорцио нальные разности составляющих мощности нагрузки и преобразователя, и суммируют с напряжением преобразователя, формирование сигнала сравнения амплитуды проводят путем сравнения эталонного сигнала амплитуды и суммарного сигнала, соответствующего ак тивным составляющим, формируют эталонный сигнал фазы и сравнивают его с суммарным сигналом, соответствующим реактивным составляющим, пропор ционально результату сравнения фор мируют фазу управляющего напряжения измеряют мгновенное значение тока на грузки и формируют сигнал коррекций равный разности токов нагрузки и пре образователя. На чертеже изображена блок-схема устройства, реализующего данный способ. Блок-схема каждого преобразователя включает генератор 1 управляющего напряжения, сумматор 2, силовой коммутатор 3, представляющий собой силовую часть статического преобразователя частоты, питающийся от пере менного напряжения нестабильной частоты, датчик тока преобразователя, блоки 5 и 6 измерения реактивной и активной мощностей преобразователей, блоки 7 Vt 8 измерения реактивной и активной мощностей нагрузки, блок вы читания 9, сумматоры 10 и 11 и элеMeHty 12 и 13 сравнения. Блок-схема содержит общий для всех преобразова91 телей датчик 14 нагрузки и синхронизатор 15. Управление преобразователями при параллельной работе осуществляется следующим образом. Синхронизатор 15 обеспечивает равенство частот управляющих сигналов преобразователей. Генератор 1 формирует управляющий периодический сигнал (синусоида, меандр, треугольник, трапеция) , амплитуда и фаза которого-определяются сигналами на его входах. Эти сигналы формируются на выходе элементов сравнения 12 и 13 и представляют собой результат сравнения эталонных сигналов амплитуды Ug и фазы g-r сигналами, вырабатываемыми сумматорами 10 и 11. В сумматорах 10 и 11 напряжение коммутатора 3 суммируется с сигналами, пропорциональными разности соответствующих сост.эвляющих мощности. Составляющие мощности нагрузки измеряются блоками 7 и 8, а составляющие мощности преобразователей измеряются блоками 6 и 7. Использование сигналов, пропорциональных выходному напряжению, позволяет выравнить амплитуды и фазы выходных напряжений каждого преобразователя и тем самым выполнить условия включения на параллельную работу источников, первоначально работающих независимо и каждый на свою нагрузку. В этом случае исключается составляющая уравнительного тока, обусловленная неидентичностью параметров выходных напряжений каждого преобразователя, при включении на параллельную работу. Использование при формировании амплитуды и фазы управляющего напряжения, которое формируется генератором 1, разности мощностей позволяет скорректировать внешнюю характеристику каждого преобразователя таким образом, чтобы равномерно распряде-. лилась мощность нагрузки основной частоты между ними. При этом и активная и реактивная мощности .нагрузки основной частоты распределяются равномерно между преобразователями. Это означает, что амплитуды и фазы основных гармоник токов преобразователей совпадают с большой точностью, что позволяет повысить глубину коррекции управляющего сигнала без потери устойчивости параллельной работы и практически исключить основную гармонику уравнительного тока между преобразователями. При этом уравнительный ток включает в себя по тоянную, субгармонические и высокочастотные составляющие, т.е. все кроме основной, которые обусловлены принципом действия преобразователя ка дискретного нелинейного устройства. Датчики токов k и формируют си налы, пропорциональные мгновенным значениям токов преобразователя и суммарному току нагрузки. Причем сигнал, пропорциональный току преобразователей, содержит уравнительны ток и часть тока нагрузки, распределяемую на данный преобразователь, В сигнале, пропорциональном мгновенному значению нагрузки, уравни тельный ток отсутствует. В блоке выч тания 9 из тока нагрузки вычитается ток преобразователя и полученный таКИМ образом сигнал коррекции, представляющий собой составляющие урав нительного тока, в сумматоре 2 склад вается с полученным ранее управляющи сигналом и тем самым корректирует ег Это позволяет уменьшить составляющие уравнительного тока, входящие в поло су пропускания преобразователей, и особенно постоянную и субгармонические составляющие, создающие максимальную ошибку в определении мощности основной частоты, и приблизить формы токов к синусоидальной. При наличии выпрямительной нагрузки постоянная составляющая тока нагрузки должна равномерно распределиться между преобразователями. В противном случае неравномерность рас пределения постоянной составляющей приводит к дополнительным ошибкам в определении мощности основной частоты и тем самым ухудшает равномерност загрузки преобразователей. При предл гаемых особенностях формирования корректирующего сигнала неравномерность загрузки преобразователей и постоянной составляющей тока нагрузки воспринимается как появление дополнительной постоянной собтавляющей урав нительного тока, которая компенсируется указанным образом, и тем самым обеспечивается равномерность распределения постоянной составляющей тока нагрузки. При этом формы то ков преобразователей становятся одинаковыми. При переходных процессах, обусловленных изменением величины и. характера нагрузки, возникает бросок 6 уравнительного тока основной частоты между преобразователями, который приводит к нарушению коммутационной устойчивости преобразователей и параллельной работы в целом. При предлагаемом способе формирования сигнала коррекции он в переходном режиме будет иметь составляющую основной частоты, которая и ограничит броски уравнительного тока, тем самым повышается коммутационная устойчивость преобразователей. Формула изобретения Способ управления статическими преобразователями частоты, работающими параллельно на общую нагрузку, состоящий в том, что для каждого преобразователя измеряют мгновенные значения напряжения и тока, формируют эталонный сигнал амплитуды, си|- нал сравнения амплитуды, управляющее напряжение , пропорциональное сигналу сравнения амплитуды, сигнал коррекции, формируют управляющий си1- нал путем суммирования управляющего напряжения и сигнала коррекции, отличающийся тем, что, с целью повышения равномерности распределения мощности нагрузки между преобразователями, измеряют активные и реактивные составляющие мощности преобразователей и нагрузки, для каждой составляющей формируют напряжения, пропорциональные разности составляющих мощностей нагрузки и преобразователя, и суммируют их с напряжением преобразователя, указанное формирование сигнала сравнения амплитуды проводят путем сравнения эталонного сигнала амплитуды и суммарного сигнала, соответствующего активным составляющим мощности, формируют эталонный сигнал фазы и сравнивают его с суммарным сигналом, соответствующим реактивной составляющей мощности, пропорционально результату сравнения формируют фазу управляющего напряжения, измеряют мгновенное значение тока нагрузки, а указанный сигнал коррекции формируют равным разности токов нагрузки и преобразователя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США W 3675037, кл. Н 02 Р 13/16, 197. 2.Авторское свидетельство СССР № 279779, кл. Н 02 Р 13/16,1965.

96Ш1