Групповой преобразователь частоты

,.12675 р 4 Н 02 М 5/44, 7/48 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЛЬСТВУ К АВТОРСКОМУ СВИ(21) 380298/ (22) 06.11.84 (46) 30.10.86 (71) Саратовс Красного Знам 4-07 Вюл. У 40й ордена Труи политехнич ого кии институ 72 И Томашевскии ьство СССР48, 1978.тво СССР48, 1979.ОВАТЕЛЬ ЧАСТО бр ль ся к преобможет быть ение относй технике разова ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(57) Изо ети использовано в тиристорных комплексах, Целью изобретения является улучшение эксплуатационных показателейС выходов датчиков 5, установленныхв цепях постоянного тока инверторов1, сигналы поступают на входы сумматора 7, сигнал с выхода которого является входным для первого и второгоделителей 8 и 9, На выходе делителя8 получают сигнал уставки, которыйсравнивается с сигналом, пропорциональным величине тока, потребляемого инвертором 1 данного блока. Сигнал рассогласования поступает навход узла 4 управления регулятором2. Узел 4 работает таким образом,что для тех преобразователей, для1267563 10 15 20 25 35 которых текущее значение потребляемого тока превышает значение текущей уставки, напряжение, подаваемоена вход соответствующего инвертора,уменьшается, что приводит к уменьшению тока и уменьшению абсолютнойвеличины рассогласования. Таким об 1Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в тиристорньгх комплексах для электроснабжения прецприятиР на повышенных частотах.Цель изобретения - улучшение эксплуатационных показателей.На фиг. 1 показана схема предложенного преобразователя; на фиг. 2 - диаграммы напряжений, поясняющие его работу.Групповой преобразователь состоит из 11 блоков, каждый иэ которых содержит инвертор 1, регулятор 2 входного напряжения, фильтр 3, узел 4 управления регулятором, датчик 5 тока, узел 6 сравнения, сумматор 7, кроме того, первый и второй делители 8, 9 напряжения, первый и второй компараторы 10 и 11, источник 12 опорного напряжения, реверсивный счетчик 13, дешифратор 14, Бэлементов 15 ИЛИ, в каждый из Б блоков входят два силовых ключа 16 и 17, элемент И 18, переключение ступеней деления в делителях 8 и 9 осуществля" ется управляемым ключом 19. Устройство работает следующим образом. 30 Мощности, потребляемые инверторами, равныР 1 =11 1 (1=1, И), т,где Б 1 - входное напряжение 1-гоинвертора 1, снимаемое сфильтра 3;1, - среднее значение тока, пот"ребляемого -м инвертором. 40Величина 1,1. зависит от эквивалентного активного сопротивления В,цепи постоянного тока соответствуюразом, выполняется условие равномер"ного распределения нагрузки междупараллельно работающими в данный момент блоками. Из всей совокупностиблоков первый является ведущим, остальные - ведомыми, 2 ил. щего инвертора. Так как величина Ввесьма мала, то напряжения питанияинверторов незначительно отличаютсяодно от другого. Регулируя их с помощью регуляторов 2 можно добитьсясоответствующих значений токов 1,1которые должны потребляться при требуемом распределении нагрузки,Информация о величине токов Т,поступает от датчиков 5, установленных в целях постоянного тока инверторов 1. Так как токи 1,1 - знакопостоянные величины, то датчики могут быть выполнены в виде шунтов,Сигналы 1,1 , пропорциональные величинам потребляемых токов 1,1 с выходов датчиков 5 поступают на входысумматора 7, на выходе которого поглучается сигнал 1 = , ,1 , Этот:сигнал является входным для первогои второго делителей 8 и 9, выполненных по схеме инвертирующего масштабного усилителя, На выходе первого делителя 8 получается сигнал 1 1 1 к= -- 1 = - , 1который пред ставляет собой текущую автоматически вычисляемую установку системы распределения токов. Здесь Е - число инверторов, включенных в текущий момент времени на параллельную работу.Узел 6 1.-го цлока производит сравнение сигнала 1,1., пропорциональноговеличине тока, потребляемого инвертором 1 данного блока с сигналом текущей уставки 1, и формирует сигналЪ л рассогласования Ь 1,1, = 1,1, - Тпропорциональный отклонению текущего значения тока, потребляемого 1-м инвертором 1 С 1. от среднеарифметического значения токов, потребляемых ра 1267563ботающими в данный момент инверторамиеСигнал рассогласования Ь 1 С 1, с выхода узла 6 поступает на вход узла 4 управления регулятором 2. Регулятор, 2 может быть выполнен на основе широтно-импульсного преобразователя постоянного напряжения с питанием от сети переменного тока через неуправляемый выпрямитель, а также на базе управляемого выпрямителя.Узлы 4 могут использоваться для регулирования величины выходных на- пряжений регуляторов 2 с целью стабилизации выходного напряжения каждого блока. В этом случае сигналыФЩрассогласования .Ь 1, подаваемые свыходов узлов 6, складываются в узлах 4 с сигналом рассогласования основного контура регулирования (т.е. с сигналом обратной связи сис. темы стабилизации выходного напряжения).Узел 4 работает таким образом, что для тех преобразователей,для которых текущее значение потребляемого тока превьппает значение текущей уставки, напряжение Ц 1 подаваемое1на вход соответствующего инверуора, уменьшается, что приводит к уменьшению тока 11 и уменьшению абсолютнойвеличины рассогласования Ь 1,1Таким образом, выполняется условие равномерного распределения нагрузки между параллельно работающими: в данный момент блоками.Из всей совокупности блоков первый является ведущим, остальные (Б) - ведомыми. Включение группового преобразователя производится подачей управляющего сигнала 11, который непосредственно подключает ключи 16 и 17 ведущего блока.На выходах первого и второго управляемых делителей 8, 9 соответст 1 " л веккио формируются сигналы 1 = - Х 11.гл 1 к ли 1 = 5 1 , Источником 12Азадается сигнал 1 , общий для всех инверторов. Он соответствует значе-. нию тока, потребляемого отдельным инвертором в номинальном режиме.Сравнение 1, и 1 с 1 осуществляется соответствейно первым и вторым компараторами 10 и 11. По мере роста нагрузки выполняется неравенство 1,1 о + Ь 1, и на выходе пер 1 О 15 202530405055 ется неравенство 1 к 1 - Ь 1 и на2 овыходе второго компаратора 11 появляется сигнал единичного уровня (фиг. 2), который приводит к отключению одного из группы параллельно работающих блоков. Здесь Ь 1 ь 1 - величины, расширяющие диапазон, характеризуемый постоянством структуры силовой схемы группового преобразователя. Они задаются напряжением смешения 0 , подаваемым на прямой вход первого компаратора 10 и инверсный вход второго компаратора 11. Введение их вызвано тем, что 1, и 1 обладают некоторой погрешностью, определяемой датчиками 5, сумматором 7 и делителями 8 и 9,Алгоритм включения (отключения) отдельного преобразовательного агрегата реализуется следующим образом.Сигнал единичного уровня .с выхода первого 10 (второго 11) компаратора поступает на суммирующий (вычитающий вход реверсивного счетчика 13, разрядность которого равна 1 - ближайшему целому для 1 о (И), Новоедвоичное слово, значение которого оп ределяет число блоков, включаемых на параллельную работу, с выхода счетчика 13 поступает на вход дешифратора 14, Единичный сигнал на его соответствующем выходе через логические элементы 15 обеспечивает разрешениеуровня на ключах 16, 17 н элементах 18 соответствующего числа параллельно работающих блоков. Этими же уровня"ми обеспечиваются необходимые козффициенты деления управляемых делителей,8 и 9 путем замыкания соответствующих ключей 19.Соответствующие уровни сигналовделителей 8 и 9 при линейном изменении мощности нагрузки от нуля до номинального значения Р , для случая, когда общее количество агрегатов И = = 4, показаны на фиг. 2. Сплошнымилиниями изображены уровни сигналов, соответствующие росту нагрузки, а пунктирными - ее уменьшение, Из приведенных графиков видно, что включение агрегатов на параллельную работу ппаилзводится в точках Р, Р, Рэ, а вого компаратора 1 О формируется сигнал единичного уровня, как показано на фиг. 2, с появлением которого реализуется алгоритм включения очеред 5 ного агрегата на параллельную работуПо мере уменьшения нагрузки выполня1267 отключение - в точках Р , Р, Р В этих точках происходит изменение коэффициента деления делителей 8 и 9.На,циаграмме также приведены выходные сигналы элементов 15 и (И 1)- го выхода дешифратора 14, единичное состояние которого означает включение всех И блоков на параллельную работу.В известном устройстве обеспечивается заданная загрузка произвольно го количества объединенных по выходу инверторов во всем диапазоне изме- . нения параметров нагрузки. Работа на нагрузку, меньше номинальной приводит к эксплуатации преобразовательных агрегатов в неэкономичных режимах, характеризующихся низким коэффициентом использования.Предложенный преобразователь обеспечивает равномерное распределение мощности нагрузки между инверторами и отключение избыточного числа преобразователей, в результате чего коэффициент использования силового оборудования,у оставшихся в работе поддерживается на высоком уровне. При этом время неработки отдельного инвертора меньше общего времени функ" ционирования группового преобразователя. Это позволяет рационально использовать рабочий ресурс отдельных блоков, увеличивая длительность работы всей системы.Использование перестраиваемой структуры позволяет также повысить З 5 надежность системы электроснабжения, используя отключенные преобразователи как резервные.Формула изобретения Групповой преобразователь частоты содержащий И блоков, включенных параллельно по входу и выходу, каждый иэ которых содержит регулятор входного напряжения, выход которого через .45 фильтр и датчик тока подключен к входу инвертора, узел сравнения, выход которого соединен с входом узла управления регулятором, выход датчика тока подключен к первому входу узла 50 сравнения, второй вход которого подключен к выходу первого делителя напряжения, общего для всех И блоков преобразователя, выходы всех И датчиков тока через сумматор подключены 55 к входу первого делителя напряжения, о т л н ч а ю щ и й с я тем, что,5 бЗс целью улучшения эксплуатационныхпоказателей, он снабжен вторым делителем напряжения с 11- управляющимивходами и Б -1 ступенями деления,двумя компараторами, источником опорного напряжения, реверсивным счетчиком, дешифратором, Б -2 элементамиИЛИ, каждый блок преобразователяснабжен двумя силовыми ключами иэлементом И, первый делитель напряжения выполнен управляемым с Б -1управляющими входами и И ступенямиделения, причем вход каждого из Иблоков через первый силовой ключподключен к входу регулятора входного напряжения, выход инвертора черезвторой силовой ключ подключен к выходу блока, управляющий вход регулятора входного напряжения соединен свыходом элемента И, первый вход ко-.торого подключен к выходу узла управления регулятором, второй вход элемента И соединен с управляющими входами обоих силовых ключей и являетсяуправляющим входом блока, вход второго делителя напряжения подключенк выходу сумматора, выход первогоделителя напряжения соединен с прямым входом первого компаратора, вь"ход второго делителя напряжения соединен с инверсным выходом второгокомпаратора, инверсный вход первогои прямой вход второго компараторасоединены с источником опорного напряжения, выход первого компараторасоединен с суммирующим входом реверсивного счетчика, выход второго компаратора соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика, выходыкоторого подключены к входам дешифратора, 1- (И -1), 2- (Б -1),(Б -2)- (И -1) = 8 выходы которогоподключены соответственно к входам1, 2(И) элементов ИЛИ, выходкаждого элемента ИЛИ соединен с соответствующим управляющим входом обо-их делителей напряжения, (М)-й управляющий вхоц которых соединен с(И -1)-м выходом дешифратора, управляющий вход первого блока предназначен для подачи внешнего управляющегосигнала, управляющий вход Б-го блокаподключен к (И -1)-му выходу дешифратора, а управляющие входы каждогоиз остальных (Б -2)-х блоков подключены к выходу соответствующего элемента ИЛИ,1267563 ЙнР оставитель В. Мироно ехред Л. Олейник Ко ектор Л. Пилипенк едактор М. Келем Заказ 5792/ Подписноеого комитета СССий и открытийРаушская наб., д и 11303