Способ управления преобразователем частоты Советский патент 1983 года по МПК H02P13/30 

(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления тиристорными преобразователями частоты, применяемыми в источниках электропитания переменного тока стабильной частоты, .кот :торые осуществляют электроснабжение разветвленной сети потребителей, критичных к выбросам питающего напря жения. Известен способ управления преобразователем частоты источника электропитания, заключающийся в управлени преобразователем в функции разности выходного напряжения источника элект ропитания и эталонного сигнала синусоидальной формы стабильной амплитуды С1 3. Однако известный способ не обеспечивает высокую точность стабилизации амплитуды напряжения источника электропитания при изменении его нагрузки в силу ограничений, наклаЧАСТОТЫдываемых на коэффициент усиления цепи обратной связи по условиям обеспечения устойчивости замкнутого контура регулирования с преобразователем на тиристорах. Наиболее близким к предлагаемому является способ управления преобразователем частоты в источнике электропитания, заключающийся в том, что формируют и подают на преобразователь частоты импульсы управления, измеряют выходное напряжение преобразователя и вычисляют его среднее значение, задают опорное напряжение и эталонное напряжение синусоидальной формы, вычисляют разнрсть между средним значением выходного напряжения и опорным напряжением и интеграл от нее, изменяют амплитуду эталонного напряжения П|}опорционально вычисленному интегралу, вычисляют разность между эталонным напряжением С. изменяемой амплитудой и выходным 398 напряжением, и в зависимости от этой разности изменяют фазу сформированных импульсов управления 2. Недостатком известного способа является то, что при возникновении короткого замыкания в одной из нагру зок Ёыходное напряжение источника значительно.уменьшается. Пропорционально нагрузке увеличивается амплитуда упомянутого эталонного сигнала синусоидальной формы. Возрастание амплитуды эталонного сигнала происходит вследствие увеличения интеграла разности среднего значения напряжения источника и постоянного эталон ного напряжения. В результате, после селективного отключения места короткого замыкания, выходное напряжение восстанавливается до уровня превышающего величину выходного напряжения источника в момент, предшествующий короткому замыканию. Наибольшой выброс напряжения возникает если в течение интервала времени от момента возникновения короткого .замыкания до его устранения будет отключен ряд нагрузок, не допускающих значительных снижений напряжения. Выбросы напряжения после отключения коротких замыканий снижают качество генерируемой электроэнергии, так как возрастание напряжения выше номинального ухудшает условия работ потребителей, подключенных к источнику в момент устранения короткого замыкания, приводит к необходимости завышения установленной мощности элементов источника и потребителей, что в ряде случаев ухудшает массогабаритные показатели всей системы электроснабжения. . . Цель изобретения - улучшение, качества генерируемой электроэнергии за счет уменьшения выбросов выходного напряжения после отключения короткого замыкания в нагрузке. Поставленная цель достигается те что определяют амплитуду эталонного напряжения при работе преобразователя на минимальную нагрузку, измеряют ток нагрузки, сравнивают его с заданным током короткого замыкания и в момент равенства уменьшают амплитуду эталонного напряжения до величины, определенной при работе преобразователя на минимальную нагрузку. На чертеже представлено устройство, осуществляющее способ управления преобразователем частоты. Устройство содержит источник 1 эталонного напряжения, соединенный с одним входом элемента 2 сравнения, выход которого через интегратор 3 и фиксатор k нижнего уровня подключен к одному входу регулятора 5 амплитуды, к другому входу регулятора 5 подключен задающий генератор 6 напряжения синусоидальной формы, а выход регулятора 5соединен с входом элемента 7 сравнения, второй вход которого через делитель 8 подключен к нагрузке, а его выход соединен через усилитель 9 и блок 10 импульсно-фазового управления с управляющим входом тиристорного преобразователя 11 частоты, на выходе которого установлен силовой фильтр 12. Между выходом фильтра 12 и выходом источника включен датчик 13 тока. Нагрузка соединена через выпрямитель 1 с вторым входом элемента 2 сравнения, а к его третьему входу подключен вход датчика 13 тока через компаратор 15. Устройство работает следующим образом. Выходной сигнал задающего генера- тора 6 через регулятор 5 и один из входов первого элемента 7 воздействует на цепь регулирования, включающую усилитель 9 и блок 10. Блок 10 формирует последовательность импульсов управления тиристорами преобразователя 11 и осуществляет их модуляцию по синусоидальному закону. Формируемое преобразователем 11 переменное напряжение через силовой фильтр 12 поступает на нагрузку. Для стабилизации амплитуды напряжения на нагрузке устройство содержит цепи отрицательной обратной связи (ООС) по мгновенному и среднему значениям выходного напряжения силового фильтра 12. Цепь ООС по мгновенному значению содержит делитель 8 и элемент 7. С помощью элемента 7 выделяется сигнал рассогласования между эталонным напряжением синусоидальной формы с выхода регулятора -5 и ослабленным делителем 8 выходным напряжением фильтра, 12. Управление преобразователем 11 в функции разности напряжения силового фильтра 12 и эталонного напряжения синусоидальной формы позволяет улучшить форму и уменьшить отклонения амплитуды выходного напряжения источника при изменении нагрузки. Для увеличения точности стабилизации напряжения на нагрузке при изменении последней амплитуду эталонного напряжения задающего генератора 6 регулируют с noMOLibK) регулятора 5 пропорционального интегралу разности среднего-зн чения напряжения нагрузки и эталонного напряжения определенной полярности и величины. Для этого переменное выходное напряжение силового фильтра 12 преобразуется в однополярное напряжение выпрямителя k, выпрямленное напряжение сравнивается с постоянным напряжением источника 1 при ПОМ01ДИ второго элемента 2. Полученная разность сигналов интегрируется интегратором 3 и через фиксатор воздействует на управляю щий вход регулятора 5. При этом выходное напряжение интегратора 3 под действием разности-напряжений выпря мителя 1 и источника 1 изменяется и регулирует амплитуду напряжения задающего генератора 6, что,в свою Ючёредь, приводит к изменению выход ного напряжения силового фильтра 12 Процесс регулирования заканчивается при равенстве напряжений источника и среднего значения напряжения выпрямителя k, пропорционального выходному напряжению источника. При возникновении короткого замыкания в нагрузке источника выходное напряжение источника уменьшается до н ля, а ток нагрузки значительно возрастает. При этом амплитуда входного сигнала компаратора 15 превышает положительный и отрицательный пороги срабатывания компаратора, что приводит к появлению импульсов на его выходе. Полярность импульсов выбирается противоположной полярноети напряжения источника V. В резулььтате воздействия импульсов с выхода |компаратора 15 на вход интегратора 3 через элемент 2 напряжение ратора 3 уменьшается, что приводит к пропорциональному уменьшению выход ного сигнала фиксатора 4, воздействующего на регулятор 5. При этом амплитуда выходного сигнала регулятора 5 уменьшается. Уменьшение ампЛитуды сигнала регулятора 3 происходит до момента достижения напряжением интегратора 3 уровня фиксации фиксатора k. Уровень фиксации выби36рается таким, чтобы амплитуда выходного сигнала регулятора 5 была равна амплитуде этого сигнала а режиме работы источника с минимальной нагрузкой при замкнутой цепи отрица- тельной обратной связи по мгновенному значению напряжения источника. Минимальный уровень подключенной нагрузки обычно не превышает 10 от номинального значения. После отключения короткого замыкания в нагрузке начинается процесс восстановления выходного напряжения источника. Ток на -рузки источника уменьшается, что приводит к прекращение генерирования импульсов компаратором 15. Напряжение интегратора 3 в момент отключения короткого замыкания имеет малую величину и не может увеличиться скачком, поэтому амплитуда выходного напряжения регулятора 5 в течение определенного времени остается постоянной. При этом выходное напряжение источника восстанавливается до величины, не превышающей номинальное значение даже при минимальной нагрузке, подключенной к источнику в момент устранения короткого замыкания. В этом случае, если к источни У подключена большая часть потребителей, его напряжение восстанавливается до- величины меньшей номинальной и далее плавно увеличивается за счет регулирования сигнала задающегог генератора 6 регулятором 5 цепъю отрицательной обратной связи по среднему значению выходного напряжения. Плавное восстановление напряжения источника до номинального значения после отключения короткого замыкания позволяет избежать опасного для элементов источника и потребителей возрастания напряжения, что улучшает качество электроснабжения потребителей и увеличивает надежность работы источника электропитания. При этом качество генерируемой электроэнергии улучшается. Таким образом,изобретение позволяет улучшить качество генерируемой источником электропитания электроэнергии за счет уменьшения выбросов выходного напряжения посла отклю- чения короткого замыкания в нагрузке источника электропитания. Формула изобретения Способ упраад ния преобразователем частоты, заключающийся в том. что формируют импульсы управления и подают их на преобразователь, измеряют выходное напряжение преобразователя и вычисляют его среднее значение, задают опорное напряжение и эталонное напряжение синусоидальной формы, вычисляют разность между средним значением выходного напряжения и .опорным напряжением и интеграл от нее, изменяют амплитуду эталонного напряжения синусоидальной формы пропорционально вычисленному интегралу, вычисляют разность между эталонным напряжением с изменяемой амплитудой и выходным напряжением и в зависимости от этой разности изменяют фазу сформированных импульсов управления, о. т личающий с я тем, что, с целью улучшения качества генерируемой электроэнергии за счет уменьшения выбросов выходного напряжения после отключения короткого замыкания в нагрузке, опр деляют амплитуду эталонного напря9В жения при работе преобразователя на минимальную нагрузку, измеряют ток нагрузки, сравнивают его с заданным током короткого замыкания и в момент равенства уменьшают амплитуду эталонного напряжения до величины, определенной при работе преобразователя на минимальную нагрузку. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Коробан Н.Т., Нежданов И.В. Анализ способа формирования выходного напряжения по замкнутому циклу в автономных системах. ПССЧ. Труды МЭИ. Электрические машины и преобразователи автономаных электросистем. Вып. 1Й7. М., 1972, с. 31. 2.Иванцов В.В., Кожухов В.В., Подъяков Е.А., Харитонов С.А. Результаты разработки и исследования системы электроснабжения переменным током стабильной частоты. Сб. Преобразовательная техника. Новосибирск, НГУ-НЭТИ, 1977, с. 10.