Способ регулирования выходного напряжения многоячейкового инвертора в аварийном режиме

и ц 752687 ОПИСАН И Е ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 08.10.76 (21) 2409734/24-07с присоединением заявки Ме -(45) Дата опубликования описания 30,07.80 М 7/ Государственный комнт 53) 1.314.5888.8) по делам изобретений и г-Рытнй(54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ МНОГОЯЧЕ 4 КОВОГО ИНВЕРТОР В АВАРИЙНОМ РЕЖИМЕосится к преооразоваможет быть использоваия выходного напряжех инверторов в аварий 5 регулирования выходнвертора в аварийном мутации отпаек обмотки рматора инвертора 1. я в следующем.1 и короткого замыкания ельных нагрузок инверавляющие импульсы с ющего основной вывод трансформатора,5 Подают управляющие импульсы на ключи, коммутирующие отпайку обмотки трансформатора. Затем уменьшают угол регулирования этого ключа до его полного отпирания.Недостатки известного способа заключаются в следующем.Регулирование выходного напряженияосуществляется в аварийном режиме в сторону уменьшения напряжения практически до нуля, что производится с целью ограничения выходного тока преобразователя и может явиться недопустимым для других параллельных нагрузок; способ не позволя 20 Изобретение отнтельной технике ино для регулированния многоячейковыных режимах.Известен способного напряжениярежиме путем комвыходного трансфоСпособ заключаетсПрн возникновентв одной из пара члтора снимают упрключа, коммутируобмотки выходного ет осуществлять питание нагрузок при внутренней аварии в инверторе.Известен способ регулирования выходного напряжения многоячейкового инвертора, выходное напряжение которого образуют суммированием напряжений отдельных ячеек, включенных параллельно по входу и последовательно по выходу 21. По существу технического решения он является наиболее близким к предлагаемому.Способ заключается в том, что при исправном состоянии всех ячеек выходное напряжение пнвертора получают при последовательном включении вторичных обмоток выходных трансформаторов ячеек путем суммирования выходных напряжений ячеек.Прп возникновении внутреннего короткого замыкания в одной из ячеек отключают поврежденную ячейку, а выходное напряжение пнвертора получают суммированием выходных напряжений оставшихся в работе ячеек. Таким образом, способ позволяет сохранить питание нагрузок при аварии в одной пз ячеек пнвертора,Недостатки известного способа заключаются в следующем.Изменение параметров выходного напряжения (снпжепие амплитуды основной гармошкп и ухудшение гармонического состанеобходимость дополнительного резерва по диапазону регулирования в системе регулирования инвертора, чтобы обеспечить требуемое со стороны нагрузки поддержание параметров выходного напряжения при отключении поврежденной ячейки,Цель изобретения - компенсация изменения параметров выходного напряжения инвертора при одновременном упрощении системы регулирования,Поставленная цель достигается тем, что при аварийном отключении одной из ячеек вследствие внутреннего короткого замыкания одновременно с отключением ячейки информацию о состоянии ячеек дополнительно преобразуют (например, с помощью дешифратора или другой логической схемы) в сигналы управления проводимостью ключей для изменения коэффициента трансформации выходного трансформатора той ячейки, выходное напряжение которой синфазпо с напрякением отключенной ячейки нли близко к нему по фазе, или двух ячеек, напряжение одной пз которых имеет опережающий, а другой - отстающий фазовые сдвиги относительно выходного напрякения отключенной ячейки, причем геометрическая сумма напряжений на выходах этих дВух ячеек долсна Оыть 1 авиа по модулю и фазе напряжсц.о отключенной ячейки.На фпг. 1 приведена принципиальная электрическая схема устройства, реализующего способ; на фиг. 2 показана векторная диаграмма, поясняющая способ.Описываемьш способ заключается в следующем,При повреждении одной пз ячеек пнвертора отключают повреждеш 1 ую ячейку. Информацию о состоянии ячеек преобразуют, например, с помощью дешифратора пли другой логической схемы в сигналы управления проводимостью ключей.Сигналами управления с выходов дсшпфратора управляют проводимостью ключей, изменяя коэффициент трансформации выходного трансформатора той ячейки, выходное напряжение которой сппфазпо с напряжением отключенной ячейки, или двух ячеек, напряжение одной из которых имеет опережающий, а другой - отстающий фазовые сдвиги относительно напряжения отключенной ячейки.1 Чногоячейковый инвертор 1 состоит из нескольких ячеек 2, - 2 с выходными трансформаторами 3, - 3. Ячейки включены параллельно по ьходу через индивидуальные вьпслючатели 4, - 4 к сети постоянного тока. Каждая ячейка подключена к своему датчику 5, - 5 состояния ячейки. Выходы датчиков состояния ячеек подключены к входам дешифратора б. Выходы дешифратора подключены к цепям управления ключей 7, - 7, подсоединенных к выводам обмоток трансформаторов 3, - 3. 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 00 65 Крайние выводы обмоток 1 й и п.й ячеек подключены к нагрузке 8.Устройство работает следующим абра. зом,В нормальном режиме работы все ячейки 2, - 2 подключены к питающей сети. Во вторичных обмотках трансформаторов 3, - Зп включены ключи 7, - 7, подсоединенные к отпайкам с пониженным напряжением. Напряжение на нагрузке 8 при этом равно сумме напряжений, снимаемых с отпаек вторичных обмоток трансформаторов 31 - Ьп,ПО 1 Ожим, что Выходное напряжение У многоячейкового пнвертора (см, векторную диаграмму на фиг. 2), формируется супер- позицией напряжений пяти ячеек. Пусть при указанном взаимном соотношении амплитуд и фазовых сдвигов напряжений 1 - У 5 отдельных ячеек 2, - 2 выходное напряжение инвертора близко к синусоидальному. При этом во вторичных обмотках трансформаторов ячеек 2, - 2 замкнуты ключи, коммутирующие отпайки с пониженным напряжением. При аварийном отключешш, например, пятой ячейки с помощью выключателя 1.выходное напрякение инвертора будет формироваться суперпозицией напряжений четырех ячеек. В этом случае для сохранения прежнего значения выход. ного напряжения инвертора (см. фиг. 2) необходимо увеличить выходное напряжение, т. е. изменить коэффициенты трансформации выходного трансформатора той ячейки, напряжение которой близко по фазе к напряжению от 1 слюченно 11 5-й ячейки. Этому требованию удовлетворяют 3-я ячейка, Для сохранения не только амплитуды, но и фазы выходного напряжения ш 1 ьертора изменяют коэффициенты трансформации дьух ячеек, выходное напряжение одной из которых имеет опережающий, а другой - отстающий фазовые сдвиги относ 1 ггельно напряжения отключенной 5-й ячейки. Этому требованию удовлетворяет, например, 3 я и 4 я ячейки, Новые значения величин выходных напряжений этих ячеек, при которых геометрическая сумма добавок напряжений на выходах ячеек равна по модулю и фазе напряжению отключенной ячейки, обозначены на чертеже как Ез и Г 4 Требуемое изменение коэффициентов трансформации выходных трансформаторов З-й, 4-й ячеек дост 11 гается прн снятии управляющих импульсов с ключей, коммутирующих отпайкп с пониженным напряжением, и подачей управляющих импульсов на ключи, коммут 11 рующпе крайние выводы вторичных обмоток выходных трансформаторов 3-й и 4-й ячейки, Указанную операцию выполняет дешифратор б при поступлении на его 5-й вход сигнала с датчика 5 состояния ячейки. Выбор ячеек, в которых необходимопроизвести изменение коэффициента трансформации при отключении одной из ячеекинвертора, а также определение требуемогопри этом изменения коэффициента транс.формации производится заранее, с учетом 5конкретной схемы инвертора и вида векторной диаграммы его выходного напряжения,Полученная взаимосвязь между номеромотключенной ячейки и комбинацией замкнутых и разомкнутых ключей во вторичных 10обмотках трансформаторов ячеек, позволяющая обеспечить неизменное выходное напряжение инвертора и удовлетворительныйгармонический состав, закладывается всхему внутренних связей дешифратора и 15реализуется известными схемными решениями.Таким образом, при аварийном отключении одной из ячеек поддержание выходного напряжения инвертора на прежнем 20уровне по предлагаемому способу осуществляется без вмешательства системы регулирования, что снижает требования к системерегулирования, позволяя упростить ее.25При отсутствии необходимости жесткойстабилизации выходного напряжения реализация предлагаемого способа регулирования выходного напряжения многоячейкового инвертора позволяет без наличия си- зостемы регулирования осуществлять бесперебойное питание нагрузки при аварийномотключении одной из ячеек с сохранениемпараметров выходного напряжения, Приэтом нестабильность выходного напряжения инвертора определяется только нестабильностью питающей сети постоянноготока,формула изобретения1. Способ регулирования выходного на пряжения многоячейкого инвертора в ава рийном режиме, состоящего из нескольких включенных параллельно по входу и последовательно по выходу инвЕрторных ячеек с трансформаторным выходом, путем формирования в функции аварийного состояния сигнала управления проводимостью ключей инверторных ячеек и отключения поврежденной ячейки, отличающийся тем,что, с целью компенсации величины выходного напряжения при аварийном отключении поврежденной ячейки и упрощения системы регулирования, указанный сигнал управления дополнительно используют для изменения коэффициента трансформации выходного трансформатора по крайней мере одной инверторной ячейки, выходное напряжение которой имеет минимальный фазовый сдвиг по отношению к напряжению отключенной поврежденной ячейки.2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что изменение коэффициента трансформации осуществляют в двух ячейках, напряжение одной из которых имеет опережающий, а другой - отстающий фазовые сдвиги относительно выходного напряжения отключенной ячейки, причем геометрическая сумма напряжений этих двух ячеек равна по модулю и по фазе напряжению отключенной ячейки.Источники информации,принятые во цнимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР М 406269, кл. Н 02 М 7/10, 1974.2. Патент Японии М 48 - 3187, кл. 56 С 6, 1974.752687 Составитель Г. МьщыкКупрякова Корректор 3. Тарасо еда Типография, пр. Сапунова, 2 каз 1221/7 Изд,392 Тираж 798ПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобре113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Подписи о ий и открытий