Способ регулирования выходного напряжения многоячейкового инвертора в аварийном режиме

 

{i 11 752687

ОПИСЛНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 08.10.76 (21) 2409734/24-07 с присоединением заявки ¹вЂ” (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.07.80. Бюллетень № 28 (45) Дата опубликования описания 30.07.80 (51) М Кл з

Н 02 М 7/48

Государственный комитет (53) УДК 621.314.58 (088.8) по делам изобретений к гт. рытнй (72) Авторы изобретения

Н. Г. Приходько, А. A. Карпенко и В. П. Татарин (71) Заявитель (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ВЫХОДНОГО

НАПРЯЖЕНИЯ МНОГОЯЧЕЙКОВОГО ИНВЕРТОРА

В АВАРИЙНОМ РЕЖИМЕ

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для регулирования выходного напряжения многоячейковых инверторов в аварийных режимах. 5

Известен способ регулирования выходного напряжения инвертора в аварийном режиме путем коммутации отпаек обмотки выходного трансформатора инвертора (1).

Способ заключается в следующем. 10

При возникновении короткого замыкания в одной из параллельных нагрузок инвертора снимают управляющие импульсы с ключа, коммутирующего основной вывод обмотки выходного трансформатора. 15

Подают управляющие импульсы на ключи, коммутирующие отпайку обмотки трансформатора. Затем уменьшают угол регулирования этого ключа до его полного отпи- 20 рания.

Недостатки известного способа заключаются в следующем.

Регулирование выходного напряжения осуществляется в аварийном режиме в сто- 25 рону уменьшения напряжения практически до нуля, что производится с целью ограничения выходного тока преобразователя и может явиться недопустимым для других параллельных нагрузок; способ не позволя- 30 ет осуществлять питание нагрузок при внутренней аварии в инверторе.

Известен способ регулирования выходного напряжения многоячейкового ннвертора, выходное напряжение которого образуют суммированием напряжений отдельных ячеек, включенных параллельно по входу и последовательно по выходу (2). 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 ннвертора получают суммированием выходных напряжений оставшихся в работе ячеек. Таким образом, способ позволяет сохранить питание нагрузок при аварии в одной пз ячеек ннвертора.

Недостатки известного способа заключаются в следующем.

Изменение параметров выходного напряжения (снижение амплитуды основной гармош|кп и ухудшение гармонического состава);

752687 необходимость 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 напря?кением отключенной ячейки нли близко к нему по фазе, или двух ячеек, напряжение одной пз которых имеет опережающий, а другой — отстающий фазовые сдвиги относительно выходного напряжения отключенной ячейки, причем геометрическая сумма напряжений на выходах этих двух ячеек должна оыть 1?ав1!а по модулю и фазе напряжсни.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 ннвертора отключают поврежденную 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.

Многоячейковый инвертор 1 состоит из нескольких ячеек 21 — 2.„с выходными трансформаторами 31 — 3„. Ячейки включены параллельно по ьходу через индивидуальные выключатели 41 — 4„к сети постоянного тока. Каждая ячейка подключена к своему датчику 5i — 5„состояния ячейки.

Выходы датчиков состояния ячеек подключены к входам дешифратора б. Выходы дешифратора подключены к цепям управления ключей 71 — 7» подсоединенных к выводам обмоток трансформаторов 3,— 3„„.

Крайние выводы обмоток 1-й и и-й ячеек подключены к нагрузке 8.

Устройство работает следующим образом, Ы нормальном режиме работы все ячейки

2> — 2„подключены к питающей сети. Во вторичных обмотках трансформаторов 3>—

З„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

3 — 3 .

Положим, что выходное напряжение U„,x многоячейкового пнвертора (см. векторную диаграмму на фиг. 2), формируется суперпозицией напряжений пяти ячеек. Пусть при указанном взаимном соотношении амплитуд и фазовых сдвигов напряжений U<—

Uq 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 напря?кение инвертора будет формироваться суперпозицией напряжений четырех ячеек. В этом случае для сохранения прежнего значения выходного напряжения инвертора (см. фиг. 2) необходимо увеличить выходное напряжение, т. е. изменить коэффициенты трансформации вы:одного трансформатора той ячейки, напряжение которой близко по фазе к напряжению отключенной 5-й ячейки.

Зтому требованию удовлетворяют 3-я ячейка. Для сохранения не только амплитуды, но и фазы выходного напряжения ш|ьертора изменяют коэффициенты трансформации дьух ячеек, выходное напряжение одной из которых имеет опережающий, а другой — отстающий фазовые сдвиги относи гельно напряжения отключенной 5-й ячейки. Зтому 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 U 3 u U 4. Требуемое изменение коэффициентов трансформации выходных трансформаторов З-й, 4-й ячеек достигается прн снятии управляющих импульсов с ключей, коммутирующих отпайкп с пониженным напряжением, и подачей управляющих импульсов на ключи, коммутирующие 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 необходимо

752687 произвести изменение коэффициента трансформации при отключении одной из ячеек инвертора, а также определение требуемого при этом изменения коэффициента трансформации производится заранее, с учетом 5 конкретной схемы инвертора и вида векторной диаграммы его выходного напряжения.

Полученная взаимосвязь между номером отключенной ячейки и комбинацией замкнутых и разомкнутых ключей во вторичных 1р обмотках трансформаторов ячеек, позволяющая обеспечить неизменное выходное напряжение инвертора и удовлетворительный гармонический состав, закладывается в схему внутренних связей дешифратора и 15 реализуется известными схемными решениями.

Таким образом, при аварийном отключении одной из ячеек поддержание выходного напряжения инвертора на прежнем 2р уровне по предлагаемому способу осуществляется без вмешательства системы регулирования, что снижает требования к системе регулирования, позволяя упростить ее.

При отсутствии необходимости жесткой стабилизации выходного напряжения реализация предлагаемого способа регулирования выходного напряжения многоячейкового инвертора позволяет без наличия системы регулирования осуществлять бесперебойное питание нагрузки при аварийном отключении одной из ячеек с сохранением параметров выходного напряжения. При этом нестабильность выходного напряжения инвертора определяется только нестабильностью питающей сети постоянного тока, Формула изобретения

1. 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, отл и чаю щи йся тем, что изменение коэффициента трансформации осуществляют в двух ячейках, напряжение одной из которых имеет опережающий, а друго" — 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

No 406269, кл. Н 02М 7/10, 1974.

2. Патент Японии М 48 — 3187. кл. 56 С 6, 1974.

752687

Риг. у

Составитель Г. Мьщык

Редактор А. Купрякова

Корректор 3. Тарасова

Заказ 1221/7 Изд. № 392 Тираж 798 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, УК-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2