Устройство синхронизации параллельно работающих @ -фазных автономных инверторов тока

Патент 1046895

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

УСТРОЙСТВО СИНХРОНИЗАЦИИ ПАРАЛЛЕЛЬНО РАБОТАЮЩИХ т-ФАЗНЫХ АВТОНОМНЫХ ИНВЕРТОРОВ ТОКЛ, .Оодерхсащих коммутаторы с системой управления, включающей в себя блоки;синхронизации , а также блоки параллельных конденсаторов , блоки компенсации с системой управления и реакторы, о т л ичающеес я тем, что, с целью повышения надежности путем предотвращения возникновения противофазного режима, оно выполнено в виде m цепо .чек ИЗ двух последовательно вклю.ченных резисторов каждая, причем эти цепочки подключены между одноименными фазными выводами коммутаторов, а С ТОЧКИ соединения резисторов цепочек да через введенные ключи подсоедине)ы к входам блоков их синхронизации. bhT55fei тда

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ™М

)4) (21 ) 3453295/24-07 (22) 12. 03.82 (46) 07, 10.83. Б!эл. Р 37 (72) Ф.И.Ковалев и А,В.Øèøååþ (71) Всесоюзный ордена Ленина и ордена октябрьской Революции электро- технический институт им. В.И.Ленина (53) 621,314.572(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 530413, кл. Н 02 Р. 13/18, 1976.

2. Ковалев Ф.И., Шишеев A.Â. Режимы симметричных перегрузок автономного инвертора тока с прямой коммутаци. ей на основной частоте.- Электротехника, 1.977, Р 4.

3. Шишеев A.B. Аномальные режимы при параллельной работе инверторов тока с прямой коммутацией на основной частоте.-Сб. Электротехническая промышленность .Сер. Преобразовательная техника, 1979, Р 11.

4. Авторское свидетельство СССР

Р 760395, кл.. Н 02 М 1/10.

f. (16ИИй А

3f5D Н 02 P 13/16//Н 02 М 7/515 (54) (57) УСТРОИСТВО СИНХРОНИЗАЦИИ

ПАРАЛЛЕЛЬНО РАБОТАЮЩИХ m-ФАЗНЬ|Х АВТОНОМНЬ1Х HHBHPTOPOB TOIщая, причем эти цепочки подключены между одноименными фазными выводами коммутаторов, а точки соединения резисторов цепочек через введенные ключи подсоединены к входам блоков их синхронизации.

1046895

Изобретение относится к промышленной электронике и может быть использовано, например, в установках бесперебойного питания потребителей переменного тока, где с целью увеличения мощности или повышения надежности используется параллельная работа нескольких инверторов тока с комбинированным или зависиььм управлением.

В агрегатах бесперебойного питания применяются автономные инверторы 10 тока, устойчивые к перегрузкам и коротким замыкания: в нагрузке, которые подключаются к нагрузке через последовательный реактор (1) и (2).

При параллельной работе, когда возникают перегрузки или короткие замыкания в нагрузке, такие инверторы попадают н аномальный режим, который не является следствием их поврежцения (3).

2О

Для предотвращения аномального режима известно устройство, предполагающее наличие в системе питания тиристорных ключей первменного тока.

При нозникновении аномального режима, когда резко снижается напряжение нагрузки, тиристорные ключи переводятся на импульсное сянфазное ó ðàâление с двойной частотой по.отношению к частоте задающих генераторов(4).

Недостатком устройства (4) являет- ЗО ся обязательное наличие тиристорных ключей переменного тока с усложненной системой управления.

Однако практически возможны структурные схемы электроснабжения, когда при параллельной работе инверторов не требуется наличие тиристорных клю-. чей. Тогда устройство (4) становится экономически нвцелесообразным.

Цель изобретения вЂ” повышение на- . 4Q дежности системы питания путем предотвращения противофазного режима, Поставленная цель достигается тем, что . известное устройство синхронизации параллельно работающих m-фаз: 45 ных автономных инверторов тока, coz ржащих коммутаторы с системой.управления,включающей в себя блоки синхронизации,а также блоки параллельных конденсаторов, блоки компенсации с системой управления и реакторы, ны-

J полнено в виде гп цепочек, из двух последовательно включенных резисторов ка>бацая, причем эти цепочки подключены между одноименными фазными выходными выводами коммутаторов, а точки соединения резисторов цепочек через введенные ключи подключены к входам блоков их синхронизации.

На фиг. 1 представлена принципи- 60 альная схема устройства; на фиг. 2 временные диаграммы, поясняющие его работу, Инверторы 1 и 2 тока с m-фазным выходом (фиг. 1) подключены HB общую $5 нагрузку 3 через трансформаторы 4 и 5, Каждый инввртор, как и в (4), состоит из коммутатора 6(7) с системой 8(9) управления, включающей блок

10 (11) синхронизации, блока 12 (13) параллельных конденсаторов вентильного компенсирующего устройства

14 (15) с системой управления, включающей синхронизированные задающие генераторы, сглажинающего реактора

1 б (1 7) и последон ательного реактора

18 (19), В режиме нормальной параллельной работы частота и фаза напряжений инверторов стабилизируются с помощью вентильных компенсирующих устройств, а при изменении нагрузки и постоян- ного напряжения с помощью систем

8 и 9 управления стабилизируется напряжение на шинах нагрузкй.

Для предотвращения противофазного режима, возникающего при перегрузках; когда тиристоры компенсирующего устройства полностью закрываются, предлагается синхронизиронать системы управления коммутаторов параллельно работающим инверторам одним общим напряжением.

С этой целью выходы коммутаторов инверторов соединяются через резисторы 20 и 21. Напряжение синхронизации (коммутаторов берется с общей. точки

I последовательно включенных резисторов (провод А) . С помощью контактов 22 и 23 можно разделить напряжения синхронизации каждого иннертора при выводе инверторов из параллельной работы.

В этом случае мощность каждого резистора может быть выбрана не превышающей 2 Вт.

Поясним на примере, как происходит. синхронизация. ° Пусть дна инвертора работают на. общее симметричное короткое замыкание нагрузки, Тогда при обычной синхронизации коммутаторов от своего выходного .напряжения каждый инвертор будет работать с кратностью частоты по отношению к номинальной (К„, 1), определяемой следующей формулой: Ю 2 - Г "(20IOT Г /)+вЂ”

К, /(4 ф (2) где вЂ” экниналвнтная проводимость яот потерь инвертора, отнесенная к про водимости фазы блока конденсаторов, а сопротивления последов ательного Реактора на номинальной частоте.

Из-за некоторого отклонения параметров силовой схемы и.системы управления частоты инвврторон также будут отличаться, т.в, коммутаторы работают несинхронно.

При общем напряжении синхронизации коммутаторов предположим, что

1046895 нуА 8 (4248 Un (упр

ВНИИПИ Заказ 7748/5,4 Тираж 687 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород,ул. Проектная, 4 напряжение первого коммутатора() g»p,в опережает по фазе напряжение второго коммутатора Ок ь, как показано на диаграмме (фиг. 2). Тогда напряжение общей точки синхронизации 0«> изменяется, как показано пунктиром.

Пусть далее пилообразные, напряжения задатчиков угла коммутаторов инверторов совпадают по величине

0„„= U„, = U„ (pro фазе они совпадают из-эа общего напряжения синхрониэа- 10 ции). Тогда при одновременном форми-, ровании импульсов управления обоих, коммутаторов углы запирания тиристоров оказываются различными. Угол запирания тиристоров первого комму- j5 татора d», напряжение которого опережает по фазе напряжение синхронизации () де, оказывается меньше угла запирания второго коммутатора (/ .

3То приводит ствии с приведенной формулой .для

Кц>частота первого инвертора должна быть меньше частоты второго инвертора. Таким образом,образована отрицательная обратная связь, которая приводит к устойчивой синхронной работе коммутаторов и при коротком замыкании, устранена возможность противофазной работы инверторов. Кроме того, общее напряжение синхронизации коммутаторов препятствует относитель-ЗО ному смещению импульсов одноименных групп тиристоров .(анодных и катодных) коммутаторов, благодаря чему не происходит усиление второй гармоники тока. Необходимость исключения вто-! рой гармоники вызвана тем, что собственная резонансная частота LC-контура, образованная выходными цепями параллельно работающих инверторов, близка к ней.

Подтверждение эффективности предлагаемого устройства синхронизации проводилось на физических моделях инверторов со следующими параметрами силовой схемы, которые соответствовали параметрам серийно выпускаемых инверторов унифицированной серии преобразователей частоты для агрегатов бесперебойного питания: Ь(16,17)=

11,7 мГн; С (12, 13) =306 мкФ; Ь (14, 15)

25,7 мГн; Ь(18,19)* 3,54 мГн> В(3) = (14.,30 м; СОБЦ „0,8> P (20,21) =:

470 Ом.

Эквивалентные активные и индуктивные сопротивления нагрузки были включены параллельно, уровень напряжения нагрузки выбран равным 220 B что соответствует номинальной мощности инвертора 4 кВА. Входное напряжение изменялось в пределах 130-190 9 что соответствует 200-280 В реальных инверторов. Величина L(18,19) дана с учетом 5%-ного напряжения короткого замыкания трансформаторов на выходе инверторов. !