Устройство для управления трехфазным параллельным инвертором тока

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 36 А 02 М 7/4 ОПИСА оБеЕТЕНИ ВТОРСКОМУ С ТЕПЬСТ 1) 3738769/24-072) 14.05.84(71) Научно-исследовательский, про ектно-конструкторский и технологический институт силовой полупровод никовой техники(56) Ковалев Ф.И ванные автономные соидальным выходнь Энергия, 1972, с.Чванов В,А. Ди инверторов с прям Энергия, 1978, с. и др. Стабилизиро инв ерт оры с си нум напряжением. М.: 93-96,амика автономныхй коммутацией. М.:148-149, 156-160. с ОСУДАРСТБЕНКЫИ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЦ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕХФАЗНЬИ ПАРАЛЛЕЛЪНЫМ ИНВЕРТОРОМ ТОКА (57) Изобретение позволяет обеспечит селективность защиты электропотребителей с защитой инвертора и уменьшение перенапряжений на выходе инвертора при несимметричных и симметричных коротких замыканиях путем введения трех датчиков выходного фазного тока 13, 14, 15, блока определения вида короткого замыкания (БОКЗ) 24, формирователя стробирующих,импульсов 45. При возникновении короткого замыкания с помощью БОКЗ и блока форми рования отпирающих импульсов 17 инвертор переводится из трехфазного режима работы в однофазный путем1246236 запрещения подачи импульсов на дватиристора инверторного моста, Дляувеличения кратности тока короткого замыкания в работе оставляют четыре тиристора, образующие одноФазный мост, к диагонали которого подИзобретение относится к электротехнике, а именно к устройствампреобразования постоянного напряженияв переменное с помощью инверторатока, 5Целью изобретения является обеспечение селективности защиты электропотребителей с защитой инвертора иуменьшение перенапряжений на выходеипвертора при несимметричных и симметричных коротких замыканиях.На чертеже представлена схемаустройства для управления трехФазнымпараллельным инвертором тока.Устройство содержит тирис.торы 1-6 15инверторного моста, сглаживающий реактор 7, коммутирующие конденсаторы8, индуктивно-вентильный комненсатор9, блок управления компенсатором 10,последовательные реакторы 11, разделительный трансФорматор 12, датчики13-15 выходного тока, блок 16 задатчиков угла запаса, блок 17 Формирования отпирающих импульсов, включающий в себя шесть отдельных блоков Л18-23 по числу тиристоров., блок 24определения вида короткого замыкания,элементы ИЛИ 25-27, элементы И 28-33,элементы ИЛИ-НЕ 34-35, компараторы36-38, одновибраторы 39-41, тригге- ЗОры 42-44 и Формирователь 45 стробиРующих импульсов,Входы компараторов 36-38 блока24 определения вида короткого замыкания подключены к выходам соответствующих датчиков 13-15, а выкоды -к входам одновибраторов 39-41 соответственно, прямые выходы которыхподключены к первым входам элементовИ 30-32 соответственно и одновременно к трем входам элемента И 33 и ктрем входам элемента ИЛИ-НЕ 34. Выход элемента ИЛИ-НЕ 34 подключен к ключены короткозамкнутая цепь придвухФазном и трехФазном коротких замыканиях, последовательно соединенные короткозамкнутая и некороткозамкнутая Фазы при однофазном короткомзамыкании. 1 ил. входам сброса триггеров 42-44 и квхоцу Формирователя 45 стробирующего .импульса, выход которого подключенк вторым входам элементов И 30-32.Инвертирующий выход одновибратора 40подключен к третьему входу элементаИ 30, инвертирующий выход одновибратора 41 подключен к третьему входуэлемента И 31, инвертирующий выхододновибратора 39 подключен к первомувходу элемента ИЛИ 27, к второму входу которого подключен выход элементаИ 33, а к выходу - третий вход элемента И 32. Выкоды элементов И 30-32подключены к прямым входам триггеров42-44 соответственно, выходы которыхподключены к трем входам элементаИЛИ-НЕ 35 и одновременно выход триггера 42 подключен к первым входамэлементов И 29 блоков 18 и 21, выходтриггера 43 подключен к первым входам элементов И 29 блоков 20-23, выход триггера 44 подключен к первымвходам элементов И 29 каналов 19-22блока 17. Вторые входы элементовИ 29 блоков 18-23 (1-6) подключенык соответствующим выходам блока задатчиков углов запаса, выходы элементов И 29 каждого из блоков 18-22подкпючены к первым входам элементовИЛИ 26 данного блока и к,вторымвходйм элементов ИЛИ 26 последующегопо номеру канала, а выход элементаИ 29 блока 23 подключен к первомувходу элемента ИЛИ 26 блока 23 и квторому входу элемента ИЛИ 26 блока118. Вь 1 ходы элементов ИЛИ 26 блоков18-23 подключены к управляющим электродам тиристоров 1-6 инверторногомоста, а третьи входы - к выходамэлементов И 28 соответствующих блоков. Первые входы элементов И 28блоксв 18-23 подключены к выходу3 1246элемента ИЛИ-НЕ 35, а вторые входы -к выходам элементов И 25 соответствующих блоков, Первые входы элементов ИЛИ 25 подключены к соответствующим выходам блока 16 задатчиковугла запаса. Вторые входы элементовИЛИ 25 блоков 18-22 подключены кпоследующим по номеру выходам блоказадатчиков угла запаса, а второйвход элемента ИЛИ 25 блока 23 подключен к первому выходу блока задатчиковугла запаса,Устройство работает следующимобразом.В исходном состоянии, пока сигналы 15на выходах задатчиков 13-15 тока,пропорциональные токам в выходныхшинах инвертора, не превышают величин, задаваемых уставками компараторов 36-38, на выходах последних, а 20соответственно и на прямых выходаходновибраторов 39-41 устанавливаютсясигналы "логический О". Эти сигналыинвертируются элементом ИЛИ-НЕ 34и в виде сигнала "логическая 1 поступают на входы сброса ("0") триггеров 42-44, устанавливая на их выходахсигнала логический О, которые поступают на входы логического элемента ИЛИ-НЕ 35 и на первые входы элементов И 29 блоков 18-23 блока 17формирования отпирающих импульсов инвертора, запрещая прохождение импульсов управления с блока задатчиковугла запаса через второй вход элеменЗ 5тов И 29 и на элементы ИЛИ 26 и далее на управляющие электроды тиристоров 1 - 6, Сигнал "Логическая 1" свыхода элемента ИЛИ-НЕ 35 поступаетна первые входы элементов И 28 всехблоков 18-23 и разрешает прохождениеимпульсов управления, поступающих навторые входы элементов И 28 с блока16 задатчиков угла запаса после ихсдваивания на элементах ИЛИ 25, через элементы ИЛИ 26 на управляющиеэлектроды тиристоров 1-6, Таким образом, в исходном состоянии на всешесть тиристоров поступают последовательно сдвоенные импульсы управления; инвертор работает в обычномтрехфазном режиме."логическая 1" с выхода триггера 42поступает на первые входы элементовИ 29 блоков 18 и 21, блока 17 и разрешает прохождение импульсов управления из блока задатчиков угла запаса через второй вход элемента И 29блока 18 на элементы ИЛИ 26 блоков18 и 19 и далее на управляющие электроды тиристоров 1 и 2 соответственно, а также разрешает прохождениеимпульсов управления из блока 16 задатчика угла запаса через второйвход элемента И 29 блока 21 на элементы ИЛИ 26 блоков 21 и 22 и далеена управляющие электроды тиристоров4 и 5 соответственно. В течение времени протекания тока короткого замыкания состояние одновибратора 39 (асоответственно и всего блока 24) остается неизменным благодаря тому,что длительность выходных импульсоводновибраторов 39-41 выбирается не Рассмотрим работу устройства в режиме внешнего несимметричного корот-. кого замыкания, 55Для определения будем считать, что короткое замыкание возникло в фазе А. При этом сигнал с выхода 236 4.датчика 13 тока превышает величину,задаваемую уставкой компаратора 36.На выходе компаратора и соответственно на прямом выходе одновибратора39 устанавливается сигнал "Логическая1", который поступает одновременнона первые входы элементов И 30, 33и ИЛИ в34. С выхода последнего сигнал "Логический 0" поступает одновременно на входУстановка 0тригге.ров 42-44, подготавлйвая их к переключению, и на вход формирователя45 стробирующего имлульса, которыйФормирует импульс "Логическая 1" сФронтом, задержанным относительнофронта входного сигнала на время достаточное для нарастания тока во всехкороткозамкнутых фазах до величинуставок компараторов 36-38, что необходимо для однозначного определения вида короткого замыкания. Сигналс выхода формирователя 45 стробирующего импульса поступает на второйвход элемента И 30, на третий входкоторого поступает сигнал "Логическая1" с инверсного выхода одновибратора40. На выходе элемента И 30 формируется единичный импульс, который устанавливает на выходе триггера 421сигнал "Логическая 1". Последнийинвертируется элементом ИЛИ-НЕ 35, и,поступая на входы элементов И 28всех блоков 18-23, запрещает прохокдение сдвоенных импульсов управленияна управляющие электроды тиристоров1-6 инвертора. Одновременно сигнал17 ь 6236 тявное отключение короз козамкнутых цепей защитной аппаратурой нагрузки, повысить надежность пятаец 1 я Зтветст - венных потребителей электрическойэнергия. Таким образом, при возникновении короткого заеъ 1 каееия с помощьеО блока 24 определения вида короткого замы/л кания и Олока 17 управления инвертора, ицвертор ееееоводеЕтся из трехфазного ееежимя рябсть: в однофазный путем запрсе 1 Ее:11:.я попячя импульсов управления ця деза тЕеристоря янверторного моста, Рпчем, для увеличения кратности тока короткого замьекания, в работе оставляются четыре тиристора, образующие однофазный мсест, к мецее полуперяодя тока есороткого замыкания, т,е, при коротком зямыкаеЕия в фазе "ее, поочередно работают тярцсто" ры первой с вторым и четвертый с пятым.После отключения короткозаеекеЕутод цегЕИ защитным аппаратом нагрузки ток на выходе инверторя уменьшается. Величина сигнала с выхода датчика 13 тока становится ниже величины уставки компаратора 36 . Ь результате на выходепоследнего устанавливается сигнал "Логический 0", Через время, определяемое длительностью выходного 1 Б импульса одновибратора 39 я достаточное для восстановления правильности чередованеея фяз на вь 1 ходе янвертора, ца прямом выходе одновибратора 39 устанавливается сигнал "ЛогическеЕЙ 0 , который поступает на первьЕй вход элемента И 30 и на первый вход элемента ИЛИ-НЕ 34, устанавливая на его выходе сигнал Логическая который устанавливает триггер 12 в 25 исходное состояние. Тем самым схема переходит в исходный трехфазныи режим работы.Пря симметричном коротком замыкании возрастает ток во всех фазах и на прямых выходах всех одповибраторов 39-411 устанавливается сигнап Логическая 1 , который поступает на все три входа элемента И 33 и через элемент ИЛИ 27 поступает на второй вход элемента И 32, на первый и в третий входы которого поступают сигналы "Логическая 1, с вьгходов одновибратора 41 и формирователя 45 стробирующего импулеса соответствепно. Иа выходе элемента И 32 устанавливается сигпал "логическая 1", который устанавливает в едиегичное состояние триггер е и перевоцит схему в Режим работьЕ ЯЕеа 1 еогичный Режиму Ра боты при коротком замыкании в Фазе 0. цеЕагоняль 1 которого подключены; короткозамкнутяя цепь при двухфазноми трехфазном коротких замыканиях,последовательно соединенные корсткозамкнутая и одна некоротко замкнутаяфаза пря одцофазном коротком замыкаНЕЕ И,ЦгЕя обеспечения гарантированногоуггЕя запаса в режиме короткого замыкяция изменяется характер сдваивания импульсов. Если в стационарномрежиме сдваивание осуществляется сканала отстающего е,по очередностивклерчеция) тярястора ца какал опережающего, то в режиме короткого замыкания наоборот, При этом не тольков стационарном режиме, но и в режимекороткого замыкания в нагрузке коммутирующим я Формирующим угол запаса каждого тиристора явггяется напряжение одной и той же фазы, Это позволяет как в процессе короткого замыкания так и непосредственно послеего окончания устойчиво поддерживатьдостаточно высокое значение коммутиРующего напряжения ня тиеристоряхисключить пропуски коммутации. Крометого, работа в однофазцом режимепроизводятся с постоянньеми глами запаса и магЕым входным током, что обусловгЕявает малые перенапряжения, По Окоцчянии короткого замыкания, черезвремя, достаточное для восстановленияправильного чередования Фяз, устрой-.ство переводятся и в трехфазный режимработы. Таким образом 1 стройство позволяет с помощью вновь введенных элементов уменьшить перецапряже.ия на выходе инвертора, повысить его коммутационную устойчивость пря внешних сим - метричных я несимметричных оротких замыканиях, тем самым, яскгЕеоцив срывы инвертирования и обесгЕечив селекФогмугЕа изобретения;устройство для управления трехфазным параеелельныее инвертором тока, состоящим из трехфазного мостового инвертора я выходного трансФорматора, содержащее блок задатчикоее угла запа1246236 ВНИИНИ Заказ 4014/49 Тираж 631 Подписное Произв,-полигр. пр-тие, г, Ужгород, ул, Проектная, 4 са и шесть блоков формирования отпирающих импульсов, каждый из которых включает в себя первый элемент ИЛИ и первый элемент И о т л и ч а 5 ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения селективности защиты электропотребителей с инвертором и уменьшения перенапряжений на выходе инвертора при несимметричных и симметричных коротких замыканиях, в него введены три датчика выходного фазного тока, второй элемент ИЛИ и второй элемент И в каждый блок формирования отпирающих импульсов, а также блок 15 определения вида короткого замыкания, содержаний три компаратора, три одновибратора, четыре элемента И, элемент ИЛИ, три триггера, два элемента ИЛИ-НЕ и формирователь стробирующих импульсов, причем входы трех компараторов блока определения вида короткого замыкания подключены к выходам соответствующих трех датчиков выходного фазного тока, а их выходы - 25 к входам соответствуюших трех одновибраторов, прямые выходы которых подключены соответственно к первым входам первых трех элементов И, а также к трем входам четвертого эле- ЗО мента И и трем входам первого элемен-, та ИЛИ-НЕ, выход которого подключен к входам сброса трех триггеров и к входу формирователя стробирующих импульсов, выход которого подключен к вторым входам первых трех элементов И, третий вход первого элемента И подключен к инверсному выходу второго одновибратора, третий вход второго элемента И " к инверсному вы 40 ходу третьего одновибратора, третий вход третьего элемента И - к выходу элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к инверсному выходу первогоодновибратора, а второй вход - к вы ходу четвертого элемента И, выходы первых трех элементов И подключены .к прямым входам трех соответствуюших триггеров, выходы которых прдключены к входам второго элемента ИЛИ-НЕ, выход первого триггера подключен к первым входам первых элементов И первого и четвертого блоков формирования отпирающих импульсов, выход второго триггера подключен к первымвходам первых элементов И третьегои шестого блоков формирования отпирающих им 1.ульсов, выход третьего триггера подключен к первым входам первых элементов И второго и пятогоблоков формирования отпирающих импульсов, вторые входы первых элементов И блоков формирования отпирающихимпульсов поцкчючены к соответствующим выходам блока задатчиков углазапаса, выходы первых элементов И вкаждом блоке формирования отпирающихимпульсов подключены к первому вкоду первого элемента ИЛИ и к второмувходу первого элемента ИЛИ последующего блока, при этом выход первогоэлемента И шестого блока формирования отпирающих импульсов подключен квторому входу первого элемента ИЛИпервого блока формирования отпирающих импульсов, выходы первых элементов ИЛИ блоков формирования отпирающих импульсов предназначены для подключения к управляющим электродамсоответствующих тиристоров инвертора, а их третьи входы подключены квыходам вторых элементов И во, всехблоках формирования отпирающих импульсов, первые входы которых подключены к выходу второго элемента ИЛИНЕ блока определения вида короткогозамыкания, вторые входы вторых элемснтоь И подключены к выходам вторыхэлементов ИЛИ в каждом блоке формирования отпирающих импульсов, первыевходы которых подключены к соответствующим выходам блока задатчиковугла запаса, вторые входы вторых элементов ИЛИ блока формирования отпирающих импульсов подключены к последующему выходу блока задатчиков угла запаса, при этом второй выход второгоэлемента ИЛИ шестого блока формирования отпирающих импульсов подключен к первому выходу блока задатчиков угла запаса.