Групповой преобразователь частоты

 

Изобретение относится к преоб разовательной технике и может быть использовано в тиристорных комгшек сахо Целью изобретения является улу чтение эксплуатационных показателей С выходов датчиков 5, установленных в цепях постоянного тока инверторов 1,сигналы поступают на входы сумма-: тора 7, сигнал с выхода которого является входным для первого и второго делителей 8 и 9. На выходе делителя 8 получают сигнал уставки, который сравнивается с сигналом, пропорциональньгм величине тока, потребляемого инвертором I данного блока. Сигнал рассогласования поступает на вход узла 4 управления регулятором с 2.Узел 4 работает таким образом, 0 что для тех преобразователей, для Ю О5 СП О5 со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1267563 д р 4 Н 02 М 5/44, 7/48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A STQPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3810298/24-07 (22) 06.11.84 (46) 30.10.86. Бюл. № 40 (71) Саратовский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт (72)И. И. Артюхов, Ю. Б. Томашевский и В. А. Серветник (53) 621.314.27(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И- 866671, кл. H 02 M 7/48, 1978.

Авторское свидетельство СССР № 896724, кл. Н 02 И 7/48, 1979. (54) ГРУППОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОTb! (57) Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в тиристорных комплексах. Целью изобретения является улучшение эксплуатационных показателей.

С выходов датчиков 5, установленных в цепях постоянного тока инверторов

I, сигналы поступают на входы сумма-. тора 7, сигнал с выхода которого является входным для первого и второго делителей 8 и 9, На выходе делителя

8 получают сигнал уставки, который сравнивается с сигналом, пропорциональным величине Toke. потребляемого инвертором 1 данного блока. Сигнал рассогласования поступает на вход узла 4 управления регулятором

2. Узел 4 работает таким образом, что для тех преобразователей, лля

1267563

10!

25

35 которых текущее значение потребляемого тока превышает значение текущей уставки, напряжение, подаваемое на вход соответствующего инвертора, уменьшается, что приводит к уменьшению тока и уменьшению абсолютной величины рассогласования. Таким об1

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в тиристорных 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 N 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, N-2 элементов 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 осуществляется управляемым ключом 19.

Устройство работает следующим образом. 30

Мощности, потребляемые инверторами, равны где U — входное напряжение i-го инвертора 1, снимаемое с фильтра 3; — среднее значение тока, потребляемого i-м инвертором. 40

Величина Т,1. зависит от эквива-! лентного активного сопротивления Rg. ! цепи постоянного тока соответствуюразом, выполняется условие равномер« ного распределения нагрузки между параллельно работающими в данный момент блоками. Из всей совокупности блоков первый является ведущим, остальные — ведомыми. 2 ил. щего инвертора. Так как величина В весьма мала, то напряжения питания инверторов незначительно отличаются одно от другого. Регулируя их с помощью регуляторов 2 можно добиться соответствующих значений токов I>., которые должны потребляться при требуемом распределении нагрузки.

Информация о величине токов 7!. поступает от датчиков 5, установленных в целях постоянного тока инверторов 1. Так как токи Т,1 — знако-! постоянные величины, то датчики могут быть выполнены в виде шунтов, Сигналы Т,1, пропорциональные велиI чинам потребляемых токов I,, с вы-! ходов датчиков 5 поступают на входы сумматора 7. на выходе которого поr лучается сигнал I = Q I . Этот

1=!

1 сигнал является входным для первого и второго делителей 8 и 9, выполненных по схеме инвертирующего масштабного усилителя. На выходе первого делителя 8 получается сигнал I< к

= — — I = —,! Х .. который предk ставляет собой текущую автоматически вычисляемую установку системы распределения токов. Здесь k — число инверторов, включенных в текущий момент времени на параллельную работу.

Узел 6 l.-го !лока производит сравнение сигнала I . пропорционального ! величине тока, потребляемого инвертором 1 данного блока с сигналом текущей уставки I„, и формирует сигнал л рассогласования Ь I . = Т,1, — I ., ! I пропорциональный отклонению текущего значения тока, потребляемого i-м инвертором Id. от среднеарифметическо-!

ro значения токов, потребляемых ра1267563 ботающими в данный момент инверторамиф

Сигнал рассогласования ь Х,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 сигналы

I рассогласования .AIg, подаваемые с

I выходов узлов 6, складываются в узлах 4 с сигналом рассогласования основного контура регулирования (т.е. с сигналом обратной связи системы стабилизации выходного напряжения).

Узел 4 работает таким образом, что для тех преобразователей,для которых текущее значение потребляемого тока превьппает значение текущей уставки, напряжение Ud, подаваемое

1 на вход: соответствующего инверуора, уменьшается, что приводит к уменьшению тока Х,1 и уменьшению абсолютной ! величины рассогласования 6 Х, 1

Таким образом, выполняется условие равномерного распределения нагрузки между параллельно работающими: в данный момент блоками.

Из всей совокупности блоков первый является ведущим, остальные (N1) — ведомыми. Включение группового преобразователя производится подачей управляющего сигнала U, который непосредственно подключает ключи 16 и

17 ведущего блока.

На выходах первого и второго управляемых делителей 8, 9 соответстК вен@о формируются сигналы Х = — Q I . г л 1 к л и Х2 = 1.! Х . Источником 12 д, задается сигнал Х, общий для всех инверторов. Он соответствует значе-. нию тока, потребляемого отдельным инвертором в номинальном режиме.

Сравнение I, и Х с Х осуществляется соответствейно первым и вторым компараторами 10 и ll. По мере роста нагрузки выполняется неравенство I> 0 I, + 6 I и на выходе пер10

50 ется неравенство I Х. — 4 I и на

2 о 2 выходе второго компаратора 11 появляется сигнал единичного уровня (фиг. 2), который приводит к отключению одного из группы параллельно работающих блоков, Здесь ьХ,, аХ— величины, расширяющие диапазон, характеризуемый постоянством структуры силовой схемы группового преобразователя. Они задаются напряжением смешения 11 „, подаваемьм на прямой вход первого компаратора 10 и инверсный вход второго компаратора 11. Бведение их вызвано тем, что I, и I 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 3 — ближайшему целому для 1о 2 (И-1). Новое двоичное слово, значение которого оп ределяет число блоков, включаемых на параллельную работу, с вьмода счетчика 13 поступает на вход дешифратора

14. Единичный сигнал на его соответствующем выходе через логические элементы 15 обеспечивает разрешение уровня 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 сигналов делителей 8 и 9 при линейном изменении мощности нагрузки от нуля до номинального значения Р„ „ для случая, когда общее количество агрегатов N =

= 4, показаны на фиг. 2. Сплошными линиями изображены уровни сигналов, соответствующие росту нагрузки, а пунктирными — ее уменьшение. Из приведенных графиков видно, что включение агрегатов на параллельную работу

ППанлЗВОДИтСЯ В тОЧКаХ P), P2, Р а вого компаратора 10 формируется сигнал единичного уровня, как показано на фиг. 2, с появлением которого реализуется алгоритм включения очеред5 ного агрегата на параллельную работу

По мере уменьшения нагрузки выполня5 1267 отключение — в точках Р, P, Р,, В этих точках происходит изменение коэффициента деления делителей 8 и 9.

На,циаграмме также приведены выходные сигналы элементов 15 и (N-I)ro выхода дешифратора 14, единичное состояние которого означает включение всех N блоков на параллельную работу.

В известном устройстве обеспечивается заданная загрузка произвольно- 10 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 функционирования группового преобразователя. Это позволяет рационально использовать рабочий ресурс отдельных блоков, увеличивая длительность работы всей системы.

Использование перестраиваемой структуры позволяет также повысить надежность системы электроснабжения, используя отключенные преобразователи как резервные.

Формула изобретения

Групповой преобразователь частоты содержащий N блоков, включенных параллельно по входу и выходу, каждый иэ которых содержит. регулятор входного напряжения, выход которого через .4> 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 сравнения, второй вход которого подключен к выходу первого делителя напряжения, общего для всех N блоков преобразователя, выходы всех N датчиков тока через сумматор подклкчены 55 к входу первого делителя напряжения, о т л н ч а ю шийся тем, что, 5б 3 с целью улучшения эксплуатационных показателей, он снабжен вторым делителем напряжения с N-I управляющими входами и N --1 ступенями деления, двумя компараторами, источником опорного напряжения, реверсивным счетчиком, дешифратором, N -2 элементами

HJIH, каждый блок преобразователя снабжен двумя силовыми ключами и

1 элементом И, первый делитель напряжения выполнен управляемым с N -1 управляющими входами и N ступенями деления, причем вход каждого из И блоков через первый силовой ключ подключен к входу регулятора входного напряжения, выход инвертора через второй силовой ключ подключен к выходу блока, управляющий вход регулятора входного напряжения соединен с выходом элемента И, первый вход ко-торого подключен к выходу узла управления регулятором, второй вход элемента И соединен с управляющими входами обоих силовых ключей и является управляющим входом блока, вход второго делителя напряжения подключен к выходу сумматора, выход первого делителя напряжения соединен с прямым входом первого компаратора, вьтход второго делителя напряжения соединен с инверсным выходом второго компаратора, инверсный вход первого и прямой вход второго компаратора соединены с источником опорного напряжения, выход первого компаратора соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика, выход второго компаратора соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика, выходы которого подключены к входам дешифратора, 1- (N -1}, 2- (N -l},... (N -2)- (N -1) = Р выходы которого подключены соответственно к входам

1, 2,...,(И-2) элементов ИЛИ, выход каждого элемента ИЛИ соединен с соответствующим управляющим входом обоих делителей напряжения, (М-1)-й управляющий вхоц которых соединен с (N -1)-м выходом дешифратора, управляющий вход первого блока предназначен для подачи внешнего управляющего сигнала, управляющий вход N-ro блока подключен к (N -1)-му выходу дешифратора, а управляющие входы каждого из остальных (N -2)-х блоков подключены к выходу соответствующего элемента ИЛИ.

1267563

Составитель В. Миронов

Редактор М. Келемеш Техред Л.Олейник Корректор Jl. Пилипенко

Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Заказ 5792/55

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4