Способ управления статическими преобразователями частоты, работающими параллельно на общую нагрузку

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 119) 111) (51)4 Н 02 М 7 4 СУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ ЕТЕНИЯВУ ПИСАНИЕ И Н АВТОРСКО ВИДЕТЕЛЬСТ ков, Н. И. Бородин, А. Харитонов и Ю. Е. 7 (088.8)свидетельство СССРН 02 Р 13/16, 1982.видетельство СССРН 02 М 3/46. 54) СПОСОБ У СКИМИ ПРЕОБ ТОТЪ, РАБОТАЮ НО НА ОБЩУЮ 57) Изобретение е, а именно к преобразова бретения явля(56) Авторское966841, кл.Авторское с279779, кл. юл.18рски й электротех ни чески и ПРАВЛЕНИЯ СТАТИЧЕРАЗОВАТЕЛЯМИ ЧАСЩИМИ ПАРАЛЛЕЛЪНАГРУЗКУотносится к электротехустройствам для управлетелями частоты. Целью ется улучшение качества генерируемой электроэнергии и повышение точности распределения тока нагрузки между преобразователями. Сумматоры 27, 28 выделяют сигнал обратной связи по току путем вычитания тока данного преобразователя. Сигналы отрицательной обратной связи по току с выходов сумматоров 27, 28 в каждом канале через пропорциональные звенья 28, 30 и входы сумматоров 25, 26 воздействуют на входы системы импульсно- фазового управления, увеличивая или уменьшая в зависимости от знака разницы сигнала датчиков тока 15, 16 и сигналов задания тока с выхода блоков 35, 36, сигнал управления каждым преобразователем. При этом действие обратной связи приводит к уменьшению разницы между током преобразователя и эталоном тока данного преобразо- Ж вателя, который определяет требуемую в каждом конкретном режиме величину тока Ц) преобразователя, поставляемого им в нагруз- вку 4. 1 ил.Изобретение относится к электротсхцикс, а именно к устройствам управления преобразователями частоты, входяц 1 ими в состав аВтОНОМНЫХ ИСТОЧНИКОВ Э;ЕКРол 111 Таин и работающими параллельно ия ооцу 10 нагрузку.Целью изобретения является улучшсцие качества генерируемой электроэнергии и цо вышение точности распределения тока цягрузки между преобразователями.Ня черте)ке приведена схем 1возможных устройств, реализующих предлагаемый способ при параллельной работе двух преобразователей частоты.Устройство включает источник 1 сигнала задания выходного напряжения преобразователей, в данном случае двя идентичных канала 2 и 3 генерирования электроэнергии, РабОтаЮЩИХ ПаРаЛЛЕЛЬНО Ца 01)цл)10 ЦЯГРУЗ- ку 4, сумматоры 5 и 6. В свок) 0 и р 1 дь, каждый канал 2, 3 генерирова:ия зклюаяст синхронный генератор 7 (8), Вьход которог) подключен к синхронизируюцгему Б:,:ду системы 9 (10) импульсно-фазового управления (СИФУ) и через силовои вход грцсторного коммутатора 11 (12), си,.огой фильтр 13 (14), датчик 15 (16) тока, Бг 1 хог - ную клемму 17 (18)к нагрузке 4, Выходная клемма 17 (18) также соединена через звено 19 (20) коррекции с одним из входов сумматора 21 (22), второй вход которого соединен с выходом источникя 1. Выход с матора 21 (22) через пропорциоцалы 1 ое звено 23 (24) соединен с первым входо)1 сумматора 25 (26), выход кспорого по",кл:0- чен к управляющему Входу СИФУ 9 (О). Выход датчика 15 (16) тока соединен непосредственно с одним из входов сумм ггора 5 и через первый вход сумматора 27 (28), пропорциональное звено 29 (30)с вторы) входом сумматора 25 (26). Истогник 31 (32; постоянного эталонноО сигца.я НО)икал, ного тока соединен первым входом делителя 33 (34) и с одним кз входов суммяп)ря 6. Выход сумматора 6 сосдиг)ец с Вторыми ц.юдами делителей 33 и 34, выходы когорь:х подключены к первым входам умг 0)кителей 35, 36 в соответствующем кяцглс Г, ис рирования, а к вторым входам умно)к:.Ггслей 35, 36 подключен выход сумматора 5, В каждом канале выход ухНгкигел 5 35 (36) сОединен с ВтОрым ВхОЛОм сумма "О;)я )7 (,.81 непосредственно и через ироиорциоцалыыс элементы 37, 38 - с третьим входох: су) матора 25 (26). Прицципияльцыс схемы элементов каждого канала генерирования когут быть выполнсць. и соответствии с ц:1)четными схемами.Устройство может быт Скользи и 210 для управления преобразователями чясп:ть, формирующими как постоянное цяиряжсцис (выпрямитель), так и переменное (цсиосрс 1- ственные преобразователи часготы). В первом случае источник 1 сигналя задания выходного напряжения формирует юстояццос ця 1)5)к Нкс, определяюцсе в масштабе величин) БыхочнОГО напряжения преобрязоБателсй, а ВО ВтОРОлм ИЕРЕМЕННОЕ НаПРЯ- кение скцусоидаль 1 ой формы стабильной частоты, например 400 Гь Выходной сигнал источника 1 поступает ия каждый канал 2, 3 гс)срирования ца огцОименные входы сумматоров 21, 22. Каждь 1 й канал генерирования содержгг элементы силовых цепей: синхронный гсцератор 7 (8), тиристорный коммутатор1 ( 1 2), си.1 ОВОЙ фи; ьтр 13 ( 4), и элементы (9, 10, 15. 16. 19, , 38) системы управления преобразователем. Синхронные генераторы 7, 8, например, магнитоэлектркческого типа генерируют переменное напря )кение,цестабильцой частоты и амплитуды,которое преобразуется с иомощьк) тиристорц,1 Х коммутагороц 11, 12 в напряжение друГой чЯс 10 ты. Силовые фильтры 1,.э. 1 НсобХОДИМЫ ДЛ 51 СГ,12:КИЦЯЦИ 5 БЫСОКОЧЯСТ 01 ГИЫл цхоБсяииг Няг, ряжеци 51 Гиристорцьх кОмм- Яторов. Выходцьц. кле,1)1 ы 7, 18 кяця;Ов ГЕНЕ)ИРОБаЦИЯ СОЕДИЦСЦЬ ИЯРЯ;ГЕЛЫ 10 И иодклОчень; к оощсй нагрузке 4, что иозБОГ 151 ет поссГС 1 чить эл "кт 1)1 сия ожецие ця Грузки, моиность которои исвыцЯст НОмиц 2,1 ь - -,: и, ю мои)нос, ь каждого КЯ 1 яляецерироцяцкя. ПрИ ЭТОМ й ЗядааЧХ СИСТЕлЫ уцряВ- лсция пгристо;)11 ым коммутатором1 (12) кяждОГО кяця,:12 Входит стябилизац:я выходного цяиря 5 кеция каналов Сцерировация при изменени 11 ярг 1 мстров51,3. 4 . 000- ротов сицхроц. ых ге еряторов 7, 8, я также рясиреде.ение тока нагрузки 4 мс,кду каналами генерирования пропорционально их цмицяльцОЙ моцгн)сти (номиияг 1 ьном,ГОК )Устройство работяст сгедующим образом.3. Выходной сц НгГ истг)Ника 1 Срез первые входы 1", чматоров 21, 22, ироиорциоця;1 ьцые звен ля 2:3, 24, иерВые ВхОды сулмяторов 25, 26 поступает ца уиравляюгций вход г истемы 9 (10) импульсно-фазового управ, ле;ия кя)кдого кяняля 2, 3. СИФУ 9, 10 ягрорм;руют посл)дователы ости импульсов управления, с: нхрсцизироваццых г цаиряжением синхронных ге;Яряторов 7, 8 и моду- ЛИОВЯНЦЫХ ЦО фЯЗС и;12 ВИСИМОСТИ ОТ 1)Ы..ходцых сигалов сумматоров 25, 26. Усилен, цые импульсы с Бьходя СИФУ 9 (10) года ются:12 ткристОры комм) тяторов 11 и2, ко Гор 1 с иодк )к)ц 1 От и як)яжеция Гецсрято:)ОБ 7, 8 к силовьм фил 1 трам 13, 14. Сглажсццое гыходное цаирякс 1 ие фильтров 13, 14 через датчики .5, 6 тока, выходные :)0 КЛЕММЫ 17, 18 КаНЯОБ ГРНЕРИРОБЯЦИЯ ИОступает ия цггрузку 4. При этом в цепи Нагрузки 4 няикает;1;)Отекть ток.;)явный сум)1 е выходцыс токов всех каналов генериООВЯни 51 12 3 ця чг)тс:ке) Выхо)цое цяиря)кение;1 реобрязсвятслей, снимасмое с 5 клемм 17 и 18, через звенья 9, 20 коррекции:ц)стхцяст ия Вторые вхсды сумматоров 21, 22 и Быитяетс 51 из сиГняля 32 дяция выхо.1- 1010 цяир 5)жсци 5 Ире 01)рязОВЯтегСи. Приэтом замыкается отрицательная обратная связь по выходному напряжению, стремящаяся стабилизировать выходное напряжение на определенном уровне, задаваемом сигналом источника 1. Звенья 19, 20 коррекции и пропорциональные звенья 23, 24. входягцие в цепь отрицательной обратной связи, по напряжению определяют амплитудночастотну ю характеристику и коэффициент стабилизации данного контура регулирования. Структура и параметры звеньев 19, 20 при этом определяются из условия обеспечения устойчивости и качества регулирования.Действие отрицательной обратной связи по напряжению приводит к повышению стабильности выходного напряжения, однако, как показывает исследование, коэффициент усиления данного контура регулирования ограничен условиями устойчивости системы регулирования и :едостаточен для полунния требуемой высокой стабильности выходного напряжения, что отрицательно сказывается на работе нагрузки 4. Крохе того, управление параллельно работающими преобразователями только по отлонснио выходного напряжения не гарантирует распредеения тока нагрузки ежд ними в нужной пропорции, например пропорционально номинальному току каждого преобразователя. Это может привести (в условиях разброса параметров силовых цепей и системы управления) к перегрузке одного из прсооразователей и выходу его из строя. Для устранения этого недостатка в предложенном способе управления используется регулирование сигнала управления преобразователем по отклонению его выходного тока от сигнала задания тока каждого преобразователя. Для этого устройство в каждом канале 2, 3 содержит датчики 15, 16 тока, измеряющие токи каждого преобразователя, сумматоры 27, 28, выделяющие сигнал отрицательной обратной связи по току путем вычитания тока данного преобразователя (поступает на второй вход сумматора 27 или 28). Сигналы отрицательной обратной связи по току с выхода сумматоров 27, 28 в каждом канале через пропорциональные звенья 29, 30 и входы сумматоров 25, 26 воздействуют на входы СИФУ, увеличивая или уменьшая в зависимости от знака разниць сигнала датчиков 15, 16 тока и сигналов задания тока (с выхода блоков 35, 36) сигнал управления каждым преобразователем. При этом действие обратной связи приводит к уменьшению разницы между током преобразователя и эталоном тока данного преобразователя, который определяет требуемуо в каждом конкретном режиме величину тока преобразователя, поставляемого им в нагрузку 4. Для обеспечения требуемого закона распределения тока нагрузки 4 между преобразователями за счет действия отрицательной обратной связи по току необходимо соответствующим образом сформировать сигналы задани доли тока каждого преобразователя в токе нагрузки. Это выполняется с помоцью сумматоров 5, 6 и блоков в каждом канале 5 генерирования. Поскольку нагрузка 4 изменяется в широких пределах и ток нагрузки ) заранее не известен, то формируется текущее значение эталонного сигнала тока нагрузки путем сумхировання сигналов 10 датчиков 15, 16 токов сумматором 5. Выходной сигнал сумматора 5, пропорциональный току нагрузки 4, принимается эталоном тока нагрузки для данного режима работы.Выходной сигнал сумматора 5 поступает в каждый канал генерирования на вторые 15 входы умножителей 35, 36. В свою очередь,каждый канал (2, 3) генерирования содержит источники 31, 32 постоянных эталонных сигналов, пропорциональных в определенном масштабе номинальному выходноу току каждого канала генерирования. Б ре з,ьтате сумирования этих сигналов смматором 6 формируется сигнал постоянного тока, величина которого пропорциональна номинальному току нагрузки параллельно работающих преобразователей. Сигнал с вы хода сумматора 6 также поступает в каждыйканал генерирования на один из входов целительных устройств 33, 34, на друИе входы которых поступают эталонные сигналы с выхода источников 31, 32. Делители 33, 34 формируют сигналы постоянного тока, рав ные отношению сигналов источников 3, 32к выходному сигналу сумматора 6, т. е. равные в определенном масштабе отношению номинального тока данного преобразователя к номинальному току всех параллельно работающих преобразователей. Выходные сиг палы делителей в каждом канале 2, 3 по.ступают на первые входы умножителей 35, 36. В результате умножения сигналов делителей 33, 34 на выходной сигнал сумматора 5 в каждом канале 2, 3 формируется 4 О сигнал задания доли тока данного преобразователя в токе нагрузки, величина которого пропорциональна эталонному сигналу тока нагрузки 4 и отношению номинального тока данного преобразователя к номинальному току нагрузки всех преобразователей, 45 т. е. выходные сигналы умножителей 35, 36повторяют по форме сигнал сумматора 5, но меньше его по величине. Эти сигналы изменяются при изменении нагрузки 4 (изменяются токи преобразователей и сигнал сумматора 5), а также и при изменении 50 числа параллельно включенных преобразователей (в результате отключения каналов и, соответственно, сигналов с входов сумматоров 5, 6). Так, при изменении нагрузки 4 ток каждого преобразователя 2, 3 уменьшается, уменьшаются сигналы датчиков 15,16 тока и сигнал сумматора 5. При этомсигналы источников 31, 32 остаются постоянными, а сигналы умножителей 35, 36 изменяются пропорционально сигналу суммато1310974 510 Форму,га изобретения 15 Составитель Е. КалинкинРедактор М. Келечеш Техред И. Верес Корректор А. ОбручарЗаказ 1764/53 Тираж 661 ПодписноеВНИИПИ Государственного когчнтста СССР по делич изобретений и откргягий113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 415Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ра 5, т. е. пропорционально току нагрузки 4. Формируя сигнал задания доли тока данного преобразователя в токе нагрузки, изменяющейся по величине при изменении нагрузки 4, обеспечивается с помощью отрицательной обратной связи по току только распределение тока нагрузки между преобразователями без вмешательства в систему стабилизации выходного напряжения, поскольку уменьшается разница между фактическим током данного преобразователя и той его долей, которая должна поставляться в нагрузку при данном напряжении на нагрузке 4 и данной величине нагрузки. С другой стороны, сигнал задания доли тока данного преобразо вателя формируется пропорциональным его номинальному току, что позволяет осуществлять параллельную работу преобразователей различной мощности и соответствующим образом распределять ток нагрузки между ними. Описанный способ управления с отрицательной обратной связью по току при принятом способе формирования сигнала задания доли тока в каждом канале генерирования позволяет повысить точность распределения тока нагрузки между преобразователями за счет регулирования доли тока, поставляемой каждым преобразователем в нагрузку.Для повышения качества генерируемой электроэнергии за счет уменьшения отклонений выходного напряжения при изменении нагрузки устройство, реализующее способ, содержит пропорциональные звенья 37, 38 в каждом канале (2, 3), через которые сигналы задания доли тока данного преобразователя в токе нагрузки поступают на входы сумматоров 25, 26. Эти сигналы вводятся с положительным знаком с тем, чтобы при увеличении тока нагрузки 4 пропорционально увеличивать сигнал управления преобразователем на входе СИФУ, компенсируя тем самым падение напряжения на внутреннем сопротивлении канала регулирования от тока силовых цепей. При этом осуществляется быстродействующее регулирование по возмущению по току нагрузки, повышаюшее стабильность выходного напряжения. Такое введение корректирующего сигнала по току с положительным знаком не приводит к ухудшению точности распределения тока нагрузки между преобразователями, поскольку разница между фактическим током данного преобразователя и его заданной величиной вводится с отрицательным знаком 20 25 30 35 40 45 по каналу отрицательной обратной связью и не попадает в канал компенсации изменений напряжения за счет изменений тока нагрузки (выход блоков 35, 36, звенья 37, 38) и не приводит тем самым к возрастанию разности токов каналов генерирования.Таким образом, предложенный способ управления позволяет улучшить качество генерируемой электроэнергии за счет уменьшения отклонений выходного напряжения при изменении нагрузки и повысить точность распределения тока нагрузки между преобразователями. Способ управления статическими преобразователями частоты, работаюгцими параллельно на общую нагрузку, заключающийся в том, что формируют сигнал задания выходного напряжения преобразователей, измеряют выходное напряжение преобразователей и формируют сигнал отрицательной обратной связи по напряжению вычитанием сигнала, пропорционального выходному напряжению из сигнала задания, формируют сигнал задания доли тока каждого преобразователя в обшем токе нагрузки, измеряют выходной ток каждого преобразователя, формируют сигналы обратной связи по току путем вычитания сигнала, пропорционального току каждого преобразователя из сигнала задания доли тока для каждого преобразователя, от,гичаюиийея тем, что, с целью улучшения качества генерируемой электроэнергии за счет уменьшения отклонения выходного напряжения при изменениях тока нагрузки и повышения точности распределения тока нагрузки между преобразователями, формируют эталонный сигнал тока нагрузки параллельно работающих преобразователей суммированием сигналов, пропорциональных токам преобразователей, сигнал задания доли тока для каждого преобразователя формируют пропорционально эталонному сигналу тока нагрузки с коэффициентом пропорциональности, равным отношению номинального тока данного преобразователя к номинальному току нагрузки параллельно работающих преобразователей и формируют сигнал угравления каждым преобразователем суммированием сигналов отрицательной обратной связи по току, напряжению и сигнала задания доли тока.