Система электропитания, состоящая из параллельно включенных статических преобразователей

Союз СоветскихСоциалистицескихРеспублик О П И С А Н И Е (п)612 з 4 аИЗОБРЕТЕНИЯК АВАРСКОМУ СВИДИИЛЬС 71 У(б 1) М. Кл. 02 4 3/4 Гаауаарстаеивй наиктет Сааата Нквеатрав СССР аа далам кэабретеннй и аткрьткй. Н. Сениго М. Е. Гольдш елябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола(84) СИСТЕМА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ СОСТОЯЩАЯ,ИЗ ПАРАЛЛЕЛЬНО ВКЛЮЧЕННЫХ СТАТИЧЕСКИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙИзобретение относится к преобразовательной технике и предназначено для регулирования распределения тока нагрузки между параллельно включенными статическими преобразователями, выполненными с параллельным соединением вентильных ветвей. При,этом преобразователи по условию надежности, кроме других факторов, например устойчивости к токам короткого замыкания,рассчитаны на работу беэ превышения допустимых величин параметров вентилей, например температуры полулроводниковой структуры, при обрь. ве одной, двух и реже большего количества параллельных вентильных ветвей, требующих восстановления рабочего состояния в течении ограниченного промежутка времени (для прет образователей систем возбуждения мощных турбо- и гидрогенераторов 6 ч)., К таким преобразователям относятся преобразователи для мощного электропривода для систем возбуждения мощных синхронных компенсаторов, турбо- и гидрогенераторов, для электролиза цветных металловИзвестны аналогичные системы, обеспечивающие параллельную работу преобразователей ЩВ 2Наиболее близкой по технической сушносги к предложенной является система, в которой преобразователи лигаигся от обшейсети переменного тока и включены на обшун 1нагрузку. Для каждого преобразователя содержится источник регулируемого сигнала управления и датчик его выходного тока и длявсех преобразователей - один регулятор пх выходного напряжения, вход которого поднин.- О чен к нагрузке. К первому и второму регулирующим входам каждого источника регулируем ого сигнала управления преобразователемсоответственно подключены выход датчика его выходного гока и выход регулятора выходного напряжения всех преобразователей.Ц) Однако такая система обеспечивает только равномерное распределение тока нагрузки между одинаковыми преобразователями, как при 2 О работе всех параллельных вентильных ветвей,так и при обрыве одной или нескольких изних. Поэтому каждый из преобразователейможно рассматривать, как изолированно работающий и несущий равную с другими преобразователями долю токовой нагрузки Каждыатакой преобразователь по условию надежности Имеет резерв параллельных вецтильных ветвей, равный такому их количеству, при обрыВе которого преобразователь должен нормально работать в течение времени, отведенного5 обслуживающему персоналу для устранения неисправности (обычно несколько часов).Возможностью обрыва числа параллельных вентильньтх ветвей больше резерва эа тат же промекуток времени пренебрегают иэ-эа ее малЯ вероятности. Наличие такого резерва означает, что при нормальной работе преобразователей (все параллельные вентильные ветви исправны) вентили, установленные в параллельных ветвях, недогружены по току и коэффициент использования их по,току- низок. Целью изобретения является повышениекоэффициента использования вентилей по гоку путем распределения тока нагрузки междувсеми преобразователями в зависимости огминимального числа исправных параллельныхвентильных ветвей в каждом перобраз оватеФе.25Это достигается тем, что в систему, обесгечивеющую параллельную работу статических преобразователей, выполненных с паралдеш иым соединением вентильцых ветвей, содержаШуто для каждого преобразователя исто тиик сигнала управления, первый регучирующий вход которого подключен к .выходу датчика выходного тэка преобразователяя, к которому относится этот источник регулируемого сигнала управления, 35 а второй через общий для всех преобразователей регулятор их выходного напряжени як выходу датчика. этого напряжения, введены датчики минимального числа исправных параллельных вентильных ветвей по одному в 40 каждый преобразователь, и функциональные блоки в колиЧестве,равном количеству преобразователей Каждый функциональный блок включен между выходом датчика выходного тока каждого преобразователя и пер вым регулирующим входом источника его регулируемого сигнала управления. Коэффициент передачи каждого функционального блока определяетея выражениеме 507 ттО)2где К- коэффициент передачи функционального блока, вход которого подключен к выходу датчика выходного тока- того преобразователя:1,- норма преобразовагедейтР- число параллельно включенных прещ, д - минимальные числа исправныхпараллельных вентильных ветвей, соответственно взятье до и после последнего момента уменьшения минимального числа исправных параллельных вентильных ветвей в любом иэ преобразователей.Каждый функциональный блок может содержать управляющие входы, число которыхравно числу преобразователей, причем каждый управляющий вход каждого функционального блока соединен с выходом одного датчика минималЬного числа исправных параллельных вентильных ветвей и выход каждого датчика минимального числа исправных sаралледьных вентильных ветвей соединен с однимуправляющим входом каждого функционального блока.Первый управляющий вход каждого функционального блока может быть соединен свыходам датчика минимального числа испр:1 вных параллельных вентидьных ветвей преобразователя, выход датчика выходного токакоторого подключен ко входу этого функционального блока,На чертеже представлена структурнаясхема предложенной системы, обеспечивакщей параллельную работу двух статическихпреобразователей,Схема содержит преобразователи 1 и 2,входы которых соединены непосредственноа выходы - соответственно через датчики3 и 4 их выходных токов, источники 5 и 6регулируемых сигналов управления соответственно преобразователями 1 и 2, датчик 7выходного напряжеция преобразователей 1и 2, регулятор 8 выходного напряжения преобразователей 1 и 2, датчик 9 и 10 минимального числа исправных параллельно включенных вентильных ветвей соответственнопреобразователей 1 и 2, функциональные блоки 11 и 12, коэффициенты передачи которыхсоответственно определяются вьражциями е п, + и ) озн, + н)И (Ич . Ф ) " О ,+О,1х хгде индексы 1 и 2 - номера преобразователей:Ф,Ь - минимальные числа исправных параллельных вентяльных ветвей, соответственно взятые до и после последнего момента уменьшения минимального числа исправных параллельных вецгильных ветвей в любом иэ преобразователей.Система работает следующим образом.Выходной сигнал датчика 3 через функциональный блок 11, на первый и второй управляющие входы которого соответственно поступают сигналы датчиков 9 и 10 посту 5ка 5, а выходной сигнал датчика 4 через функциональный блок 12, на первый и второй управляющие входы когорого соответственно поступают сигналы датчиков 10 и 9, поступает на первый регулирующий вход источни ка 6. Выходной сигнал датчика 7 поступает на вход регулятора 8. На выходе регулятора 8 образуется регулирующий. сигнал, пропорциональный отклонению величины выходного напряжения от его требуемого значения. Этот регулирующий сигнал поступает на вторые регулирующие входы источников 5 и 6. В источниках 5 и 6 вырабатываются сигналы управления, соответственно поступающие на управляющие входы преобразователей, 1 и 2, Если выходное напряжение преобразователей и их выходные токи равны требуемым значениям, система находится в состоянии равновесия, т,е. источники 5 и 6 вырабатывают неизменные по величине сигналы управления преобразователями 1 и 2, которые и определяют эти требуемые значения. В противном случае величины сигналов управления, вырабатываемые источником 5 и 6, изменяются в соответствии с сигналами, поступающими на их регулируюц,ие входы. Они будут изменяться до тех пор, пока общее выходное напряжение преобразователей 1 и 2 и их выходные токи не станут равными требуемым значениям. После чего зо устанавливается равновесие всей системы.В случае обрыва одной или нескольких вентильных ветвей в каком-либо преобразователе в нем происходит снижение минимального числа исправных параллельных вентиль ных вэгвей, изменяются коэффициенты передачи обоих функциональных блоков в соответствии с выражениями (1) и (2), сис тема отрабатывает возникающую разницу сигналов на выходах функциональных блков 11 40 и 12 и суммарный ток нагрузки распределяется между преобразователями в соответ- ствии с выражениемй (щ+В 1 +3.де 3,3- ток нагрузки соответственно. преобраэоватепей 1 и 2.Преобразователь, в котором уменьшилось минимальное число параллельных вентильных 5 О ветвей, несколько разгружается по току, второй преобразователь соответственно нагружается, а суммарная токовая нагрузка остается неизменной.Использование предложенной системы позволяет перераспределять суммарный ток нагрузки между параллельно работающими преобразователями в соответствии с изменениями минимальных чисел исправных па6 использования вентилей по току определяется согласн выражению 6-а% (4)где С 3- число параллельных вентильных ветвей в каждой грутпте преобразователя:ф - чйсло параллельных ветвей при обрыве которых преобразователь должен продолжать нормально работатьК - число параллельно работающих пре обраэовагепей,Существующие системы обеспечивают только равномерное распределение тока нагрузки между параллельно работающими преобразователями, Поэтому можно рассматривать куцый такой преобразователь, как изолированно работающий и несущий равную с другими преобразователями долю токовой нагрузки, а коэффициент использования вентилей по току определять по выражению фьО (5)Полученный при применении предложенной системы эффект в увеличении коэффициента использованиявеытипей по току определяется выражением: М-Ь 4 ЮЪЕ 6)400 /о а-ЬОНапример, для двух параллельно работаюаих преобразователей (К"2) с четырьмя па раллельными венгильными ветвями в каждой группе преобразователей (а=4) с допускаемым обрывом одной параллельной вентильной ветви (в 1), увеличение коэффициента использования вентилей по току согласно выражению (6) составит 26,7 %. Формула изоб ре тения 1. Система электропитания, состоящая иэ параллельно включенных статических преобразователей, выполненных с параллельным соединением вентипьных ветвей, содержащая дпя каждого преобразователя источник сигнала управлен.л, первый регулирующий вход которого подключен к выходу датчика выходного тока преобразователя, а второй через общий для всех преобразователей регулятор выходного напряжения преобразователей - к выходу датчика этого напряжений, о г л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения коэффициента использования венгилей по току, каждый преобразователь снабжен датсчиком минимального числа исправных парал612343 Заказ 3472/42 Подписное ПП Патент датчика выходного тока каждого преобразователя и первым регулируюшим входом источника сигнала управления включен функциональный блок, коэффициент передачи которого определяется выражением59ф Д 1п;174где К - коэффициент передачи функциональ- Ю ного блока, вход которого подключен к выходу датчика выходного тока-того преобрааова геля:- номера преобразователей;6 -число параллельно включенных пре- образователе Втп;л - минимальные числа исправных параллельных, вентильных ветвей, соответственно взятые до и после последцего момента уменьшения минимального числа исправных параллельных вентильных ветвей в любом иэ преобразователей.2. Система по п.1, о т л и ч а ю ш а я - с я тем, что каждый функциональный блок содержнг управляющие входы, число которых равно числу преобразователей, причем каждьй улравляюший вход каждого функционально о блока соединен с выходом одного датчика мицимальцого числа исправных параллельныхЗО вентильных ветвей и выход каждого датчика минимального числа исправных параллельных вентильных ветвей соединен с одним управпяющим входом каждого функционального блока3. Система по п.2, о т и и ч а ю щ,а яс я тем, что первый управляшций вход каж дого функционального блока соединен с выходом датчика минимального числа исправных параллельных вентильныщ ветвей преобразователя, выход датчика выходного тока которого подключен ко входу этого функциональнэ го блока.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Патент Японии % 48-312 ЬЯ,кл. 56 С 62, 1973.2. Патент Японии И. 48-31290,кл. 56 С 62, 1973,3, Патент Швеции М 364822,кл. Н 0233136, 1974.4. Патент Австрии М 303892,кп. 21 ф 18,1972.5. Патент США3549977,кл. 321-18, 1970.6. Кильдюшева И. И. Структурная схемадвух параллельн о-включеннъх выпрями теней,сб. Полупроводниковые приборы и преобразовательные устройства, выл, 4, Саранск,3.972, с. 55-60,7,Патент Японии М 49-21509,кл. 58 Н 1, 1 974.