SU987783A1

SU987783A1 - Frequency converter control method

Info

Publication number: SU987783A1
Application number: SU813318372A
Authority: SU
Inventors: Владимир Витальевич Иванцов
Original assignee: Новосибирский электротехнический институт
Priority date: 1981-07-17
Filing date: 1981-07-17
Publication date: 1983-01-07

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления тиристорными преобразователями частоты, применяемыми в источниках электропитания переменного тока стабильной частоты, кот .. * :торые осуществляют электроснабжение разветвленной сети потребителей, критичных к выбросам питающего напряжения. ‘ кThe invention relates to electrical engineering and can be used to control thyristor frequency converters used in AC power sources of stable frequency, which .. *: the latter carry out power supply to an extensive consumer network critical to power supply surges. ‘To

Известен способ управления преобразователем частоты источника элект- ⁴ропитания, заключающийся в управлении, преобразователем в функции разности выходного напряжения источника элект- ,, ропитания и эталонного сигнала синусоидальной формы стабильной амплитуды [ 1 ].Known method of controlling the frequency converter ⁴ ropitaniya electron source, comprising the administration, the difference in transducer output voltage electron source ,, ropitaniya reference signal and sine wave function amplitude stability [1].

Однако известный способ не обеспечивает высокую точность стабилиза- * ции амплитуды напряжения источника электропитания при изменении его нагрузки в силу ограничений, накла2However, the known method does not provide high accuracy of stabilization of the voltage amplitude of the power supply source when its load changes due to limitations, 2

дываемых на коэффициент усиления цепи обратной связи по условиям обес-печения устойчивости замкнутого контура регулирования с преобразователем на тиристорах.on the gain of the feedback circuit according to the conditions for ensuring the stability of a closed control loop with a converter on the thyristors.

Наиболее близким к предлагаемому является способ управления преобразователем частоты в источнике электропитания, заключающийся в том, что формируют и подают на преобразователь частоты импульсы управления, измеряют выходное напряжение преобразователя и вычисляют его среднее значение, задают опорное напряжение и эталонное напряжение синусоидальной формы, вычисляют разность между средним значением выходного напряжения и опорным напряжением и интеграл от нее, изменяют амплитуду эталонного напряжения пропорционально вычисленному интегралу, вычисляют :разность между эталонным напряжением с. изменяемой амплитудой и выходнымThe closest to the proposed is a method of controlling the frequency converter in the power supply, which consists in that the control pulses are formed and fed to the frequency converter, measure the output voltage of the converter and calculate its average value, set the reference voltage and reference voltage of sinusoidal form, calculate the difference between the average the value of the output voltage and the reference voltage and the integral of it, change the amplitude of the reference voltage in proportion to the calculated int Grail, calculated: the difference between the reference voltage with. variable amplitude and output

3 9877833 987783

напряжением, и в зависимости от этой разности изменяют фазу сформированных импульсов управления [2].voltage, and depending on this difference change the phase of the generated control pulses [2].

Недостатком известного способа является то, что при возникновении 5 короткого замыкания в одной из нагрузок Выходное напряжение источника значительно.уменьшается. Пропорционально нагрузке увеличивается амплитуда упомянутого эталонного сигнала синусоидальной формы. Возрастание амплитуды эталонного сигнала происходит вследствие увеличения интеграла разности среднего значения напряжения источника и постоянного эталонного напряжения. В результате, после селективного отключения места короткого замыкания, выходное напряжение восстанавливается до уровня, превышающего величину выходного на- . пряжения источника в момент, предшествующий короткому замыканию. Наибольшей' выброс напряжения возникает, если в течение интервала времени от момента возникновения короткого замыкания до его устранения будет отключен ряд нагрузок, не допускающих значительных снижений напряжения.The disadvantage of this method is that when 5 short circuits occur in one of the loads, the output voltage of the source is significantly reduced. In proportion to the load, the amplitude of the mentioned reference signal of a sinusoidal form increases. The increase in the amplitude of the reference signal occurs due to an increase in the integral of the difference between the average value of the source voltage and the constant reference voltage. As a result, after the selective disconnection of the short circuit, the output voltage is restored to a level exceeding the value of the output voltage. source voltage at the moment preceding the short circuit. The greatest voltage spike occurs if during the time interval from the moment of occurrence of a short circuit to its elimination a number of loads will be disconnected, preventing significant voltage drops.

Выбросы напряжения после отключения коротких замыканий снижают качество генерируемой электроэнергии, так как возрастание напряжения выше номинального ухудшает условия работы потребителей, подключенных к источнику в момент устранения короткого замыкания, приводит к необходимости завышения установленной мощности элементов источника и потребителей, что в ряде случаев ухудшает массогабаритные показатели всей системы электроснабжения.Emissions of voltage after switching off short circuits reduce the quality of the generated electricity, since an increase in voltage above nominal deteriorates the operating conditions of consumers connected to the source at the time of the elimination of a short circuit, necessitates an overestimation of the installed power of the source elements and consumers, which in some cases worsens the overall dimensions power supply systems.

1 . .one . .

Цель изобретения - улучшение, качества генерируемой электроэнергии за счет уменьшения выбросов выходного напряжения после отключения короткого замыкания в нагрузке.The purpose of the invention is to improve the quality of the generated electricity by reducing emissions of the output voltage after switching off the short circuit in the load.

Поставленная цель достигается тем,, что определяют амплитуду эталонного напряжения при работе преобразователя на минимальную нагрузку, измеряют ток нагрузки, сравнивают его с заданным током короткого замыкания и в момент равенства уменьшают амплитуду эталонного напряжения до величины, определенной при работё преобразователя ла минимальную нагрузку.This goal is achieved by determining the amplitude of the reference voltage when the converter is operating at the minimum load, measuring the load current, comparing it with the specified short-circuit current and reducing the amplitude of the reference voltage to the value determined by the converter at the time of equality.

4four

На чертеже представлено устройство, осуществляющее способ управления преобразователем частоты.The drawing shows a device that implements the method of controlling the frequency converter.

Устройство содержит источник 1 эталонного напряжения, соединенный с одним входом элемента 2 сравнения, выход которого через интегратор 3 и фиксатор 4 нижнего уровня подключен к одному входу регулятора 5 амплитуды, к другому входу регулятора 5 подключен задающий генератор 6 напряжения синусоидальной формы, а выход регулятора 5 соединен с входом элемента 7 сравнения, второй вход которого 15 через делитель 8 подключен к нагрузке, а его выход соединен через усилитель 9 и блок 10 импульсно-фазового управления с управляющим входом тиристорного преобразователя 11 час20 тоты, на выходе которого установлен силовой фильтр 12. Между выходом фильтра 12 и выходом источника включен датчик 13 тока, Нагрузка соединена через выпрямитель 14 с вторым 25 входом элемента 2 сравнения, а к его .третьему входу подключен вход датчика 13 тока через компаратор 15.The device contains a source of reference voltage 1, connected to one input of comparison element 2, the output of which through the integrator 3 and the latch 4 of the lower level is connected to one input of the amplitude regulator 5, to the other input of the regulator 5 a sine-wave voltage generator 6 is connected, and the output of the regulator 5 connected to the input of the comparison element 7, the second input of which 15 is connected via a divider 8 to the load, and its output is connected through an amplifier 9 and a block 10 of pulse-phase control with a control input of a thyristor converter The employer has 11 hours 20, the output of which is equipped with a power filter 12. Between the output of the filter 12 and the source output, the current sensor 13 is connected, the load is connected via a rectifier 14 to the second 25 input of the reference element 2, and the current input 13 is connected to its third input comparator 15.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

30 · 'thirty · '

Выходной сигнал задающего генера·⁴тора 6 через регулятор 5 и один из входов первого элемента 7 воздействует на цепь регулирования, включающую усилитель 9 и блок 10. Блок 10 ³⁵ формирует последовательность импульсов управления тиристорами преобразователя 11 и осуществляет их модуляцию по синусоидальному закону.The output signal of the master oscillator · ⁴ torus 6 through the regulator 5 and one of the inputs of the first element 7 acts on the control circuit, including the amplifier 9 and the block 10. The block 10 ³⁵ forms a sequence of thyristor control pulses of the converter 11 and performs their sinusoidal modulation.

Формируемое преобразователем 11 пе40Formed by the converter 11 pe40

ременное напряжение через силовой фильтр 12 поступает на нагрузку.Belt voltage through the power filter 12 is supplied to the load.

Для стабилизации амплитуды напряжения на нагрузке устройство содержит цепи отрицательной обратной свя⁴⁵ зи (00С) по мгновенному и среднему значениям выходного напряжения силового фильтра 12. Цепь 00С по мгно* венному значению содержит делитель 8 и элемент 7. С помощью элемента 7 ⁵⁰ выделяется сигнал рассогласования между эталонным напряжением синусоидальной формы с выхода регулятора 5 и ослабленным делителем 8 выходным напряжением фильтра₍ 12. Управление ⁵⁵ преобразователем 11 в функции разности напряжения силового фильтра 12 и эталонного напряжения синусоидальной формы позволяет улучшить формуTo stabilize the amplitude of the voltage on the load, the device contains negative feedback circuits ⁴⁵ (00C) for instantaneous and average values of the output voltage of the power filter 12. The 00C circuit at the instantaneous value contains a divider 8 and element 7. With the help of element 7 ⁵⁰ , the error signal is selected between a standard sinusoidal voltage from the output of the regulator 5 and a weakened divider 8, the output voltage of the filter ₍ 12. Control ^{55 by the} converter 11 as a function of the voltage difference between the power filter 12 and the reference voltage Sinusoidal shape allows you to improve the shape

5 987783 65 987783 6

и уменьшить отклонения амплитуды выходного напряжения источника при изменении нагрузки. Для увеличения точности стабилизации напряжения на нагрузке при изменении' последней амплитуду эталонного напряжения задающего генератора 6 регулируют с ломо1цыо регулятора 5 пропорционального интегралу разности среднего значения напряжения нагрузки и эталонного напряжения определенной полярности и величины. Для этого переменное выходное напряжение силового фильтра 12 преобразуется в однополярное напряжение выпрямителя 14, выпрямленное напряжение сравнивается с постоянным напряжением источника 1 при помощи второго элемента 2. Полученная разность сигналов интегрируется интегратором 3 и через фиксатор 4 воздействует на управляющий вход регулятора 5. При этом выходное напряжение интегратора 3 под действием разностинапряжений выпрямителя 14 и источника 1 изменяется и регулирует амплитуду напряжения задающего генератора 6, что,в свою ;очередь, приводит к изменению выходного напряжения силового фильтра 12, Процесс регулирования заканчивается при равенстве напряжений источника 1 и среднего значения напряжения выпрямителя 14, пропорционального выходному напряжению источника. При возникновении короткого замыкания в нагрузке источника выходное напряжение источника уменьшается до нуля, а ток нагрузки значительно возрастает. При этом амплитуда входного сигнала компаратора 15 превышает положительный и отрицательный пороги срабатывания компаратора, что приводит к появлению импульсов на его выходе. Полярность импульсов выбирается противоположной полярное- ₍ти напряжения источника 1. В результате воздействия импульсов с выхода ^компаратора 15 на вход интегратора .3 через элемент 2 напряжение интегратора 3 уменьшается, что приводит к пропорциональному уменьшению выходного сигнала фиксатора 4, воздействующего на регулятор 5. При этом амплитуда выходного сигнала регулятора 5 уменьшается. Уменьшение ам- ₍пЛитуды сигнапа регулятора 5 происходит до момента достижения напряжением интегратора 3 уровня фиксации фиксатора 4. Уровень фиксации выбирается таким, чтобы амплитуда выходного сигнала регулятора 5 была равна амплитуде этого сигнала в режиме работы источника с минимальной на5 грузкой при замкнутой цепи отрицательной обратной связи по мгновенному значению напряжения источника. Минимальный уровень подключенной нагрузки обычно не превышает 10% отand reduce the amplitude deviation of the output voltage of the source when the load changes. To increase the accuracy of voltage stabilization at the load when the last amplitude of the reference voltage of the master oscillator 6 is changed, the regulator 5 is proportional to the integral of the difference in the average value of the load voltage and the reference voltage of a certain polarity and magnitude. To do this, the alternating output voltage of the power filter 12 is converted into a unipolar voltage of the rectifier 14, the rectified voltage is compared with a constant voltage of source 1 using the second element 2. The resulting signal difference is integrated by the integrator 3 and through the latch 4 acts on the control input of the regulator 5. The output voltage the integrator 3 under the action of the difference in the voltage of the rectifier 14 and source 1 is changed and adjusts the amplitude of the voltage of the master oscillator 6, which, in turn; Odita change in output voltage of the filter circuit 12, adjustment process ends with the equality of the voltage source 1 and the average value of the voltage rectifier 14, which is proportional to the output voltage source. When a short circuit occurs in the source load, the output voltage of the source decreases to zero, and the load current increases significantly. The amplitude of the input signal of the comparator 15 exceeds the positive and negative thresholds of the comparator, which leads to the appearance of pulses at its output. The polarity of the pulses is chosen opposite polarity ₍ source voltage 1. As a result of pulses from the output of the comparator 15 to the input of the integrator .3 through the element 2, the voltage of the integrator 3 decreases, which leads to a proportional decrease in the output signal of the latch 4 acting on the regulator 5. When In this case, the amplitude of the output signal of the regulator 5 decreases. Decrease of the am- _(the signal of the regulator 5 occurs until the voltage of the integrator reaches 3 level of fixation latch 4. The level of fixation you is chosen so that the amplitude of the output signal of the regulator 5 is equal to the amplitude of this signal in the mode of the source operation with a minimum load of 5 with a closed negative feedback circuit at the instantaneous value of the source voltage. The minimum level of the connected load usually does not exceed 10% of

10 номинального значения. После отключения короткого замыкания в нагрузке начинается процесс восстановления выходного напряжения источника. Ток нагрузки источника уменьшается, что10 nominal values. After disconnecting the short circuit in the load, the process of restoring the source output voltage begins. The source load current decreases, which

15 приводит к прекращение генерирования импульсов компаратором 15. Напряжение интегратора 3 в момент отключения короткого замыкания имеет малую величину и не может увеличиться15 leads to the termination of the generation of pulses by the comparator 15. The voltage of the integrator 3 at the time of switching off the short circuit is small and can not increase

20 скачком, поэтому амплитуда выходного напряжения регулятора 5 в течение определенного времени остается постоянной. При этом выходное напряжение источника восстанавливается до20 abruptly, so the amplitude of the output voltage of the regulator 5 remains constant for a certain time. In this case, the output voltage of the source is restored to

25 величины, не превышающей номинальное значение даже при минимальной нагрузке, подключенной к источнику в момент устранения короткого замыкания, В этом случае, если к источнику подключена большая часть потребителей, его напряжение восстанавливается до· величины меньшей номинальной и далее плавно увеличивается за счет регулирования сигнала задающего, генератора 6 регулятором 5 цепью отрицательной обратной связи по среднему значению выходного напряжения. Плавное восстановление напряжения источника до номинального значения после отключения короткого замыкания позволяет избежать опасного для элементов источника и потребителей возрастания напряжения, что улучшает качество электроснабжения потребителей и увеличивает надежность работы источника электропитания. При этом качество генерируемой электроэнергии улучшается.25 values not exceeding the nominal value even with the minimum load connected to the source at the time of the elimination of the short circuit. In this case, if the majority of consumers are connected to the source, its voltage is restored to a smaller nominal value and then gradually increases by adjusting the master signal , the generator 6 by the regulator 5 a negative feedback circuit on the average value of the output voltage. The smooth recovery of the source voltage to the nominal value after the short circuit is turned off allows avoiding an increase in voltage that is dangerous for the source elements and consumers, which improves the quality of power supply to consumers and increases the reliability of the power supply. At the same time, the quality of generated electricity is improved.

Таким образом,изобретение позволяет улучшить качество генерируемой источником электропитания электроэнергии за счет уменьшения выбросов выходного напряжения после отключения короткого замыкания в нагрузке источника электропитания.Thus, the invention makes it possible to improve the quality of the power supply generated by the electric power source by reducing emissions of the output voltage after switching off the short circuit in the load of the power supply source.

Claims

(54) METHOD OF CONTROLLING THE INVERTER The invention relates to electrical engineering and can be used to control thyristor frequency converters used in alternating current power sources of stable frequency, such as supplying an extensive network of consumers critical to power surges. The known method of controlling the frequency converter of the power supply source consists in controlling the converter as a function of the difference in the output voltage of the power supply source and the reference signal of a sinusoidal form with a stable amplitude C1 3. However, the known method does not provide high accuracy for stabilizing the voltage amplitude of the power supply when its load changes due to constraints on the frequency of gains on the gain of the feedback circuit according to the conditions for ensuring stability control loop with a converter on thyristors. Closest to the present invention is a method of controlling a frequency converter in a power source, which consists in forming and supplying a frequency converter with control pulses, measuring the output voltage of the converter and calculating its average value, setting the reference voltage and the reference voltage sinusoidal forms, calculate the difference between the average value of the output voltage and the reference voltage, and the integral of it, change the amplitude of the reference voltage P |} integral, calculate the difference between the reference voltage C. variable amplitude and output 398 voltage, and depending on this difference change the phase of the generated control pulses 2. The disadvantage of this method is that when a short circuit occurs in one of the loads The output voltage of the source is significantly reduced. In proportion to the load, the amplitude of the reference sine wave reference signal is increased. The increase in the amplitude of the reference signal is due to an increase in the integral of the difference between the average value of the source voltage and the constant reference voltage. As a result, after selectively disconnecting the short circuit, the output voltage is restored to a level higher than the output voltage of the source at the instant preceding the short circuit. The greatest voltage surge occurs if during the time interval from the moment a short-circuit closure occurs until its elimination, a number of loads will be disconnected to prevent significant voltage drops. Voltage surges after switching off short circuits reduce the quality of the generated electricity, since an increase in voltage above nominal deteriorates the conditions of work of consumers connected to the source at the time of short circuit elimination, necessitates the overestimation of the installed power of the source elements and consumers, which in some cases worsens weight and dimensions of the entire power supply system. . . The purpose of the invention is to improve the quality of the generated electricity by reducing the emissions of the output voltage after disconnecting the short circuit in the load. The goal is achieved by those that determine the amplitude of the reference voltage when the converter is operating at minimum load, measure the load current, compare it with the specified short-circuit current, and at the time of equality reduce the amplitude of the reference voltage to the value determined when the converter is at minimum load. The drawing shows a device implementing a method for controlling a frequency converter. The device contains a source 1 of the reference voltage connected to one input of the comparison element 2, the output of which through the integrator 3 and the lower level clamp k is connected to one input of the amplitude regulator 5, to the other input of the regulator 5 a sinusoidal voltage generator 6, and the output of the regulator 5 is connected to the input of the comparison element 7, the second input of which is connected via a divider 8 to the load, and its output is connected through an amplifier 9 and a pulsed-phase control unit 10 with a thyristor pre-control input verters 11 frequency, the output power of which is mounted a filter 12. Between the output of the filter 12 and the source output current sensor 13 is turned on. The load is connected via the rectifier 1 to the second input of the comparison element 2, and the input of the current sensor 13 through the comparator 15 is connected to its third input. The device operates as follows. The output signal of master oscillator 6 through regulator 5 and one of the inputs of the first element 7 acts on the control circuit, including amplifier 9 and block 10. Block 10 forms a sequence of thyristor control pulses of converter 11 and realizes their sinusoidal modulation. The alternating voltage generated by the converter 11 is supplied to the load through the power filter 12. To stabilize the amplitude of the voltage on the load, the device contains negative feedback circuits (OOS) for the instantaneous and average values of the output voltage of the power filter 12. The OOS circuit for the instantaneous value contains a divider 8 and element 7. The element 7 is used to separate the error signal between the standard sinusoidal voltage from the output of the regulator -5 and the attenuated divider 8, the output voltage of the filter 12. Control the converter 11 as a function of the voltage difference of the power filter 12 and the reference voltage Neither can the sinusoidal shape improve the shape and reduce the amplitude deviations of the output voltage of the source as the load changes. To increase the accuracy of voltage stabilization at a load when the last amplitude of the reference voltage of the master oscillator 6 is changed, the regulator 5 is adjusted with noMOLibK) controller 5 proportional to the integral of the difference between the average and the value of the load voltage and the reference voltage of a certain polarity and magnitude. For this, the alternating output voltage of the power filter 12 is converted into a unipolar rectifier voltage k, the rectified voltage is compared with a constant voltage of source 1 with POM01DI of the second element 2. The resulting difference of signals is integrated by the integrator 3 and through the fixer acts on the control The regulator input 5. At the same time, the output voltage of the integrator 3 under the action of the difference between the voltages of the rectifier 1 and the source 1 changes and adjusts the amplitude of the voltage of the master oscillator 6, which, in turn, This leads to a change in the output voltage of the power filter 12 The adjustment process ends when the source voltages are equal and the average voltage of the rectifier k is proportional to the output voltage of the source. When a short circuit occurs in the source load, the output voltage of the source decreases to nl, and the load current increases significantly. In this case, the amplitude of the input signal of the comparator 15 exceeds the positive and negative thresholds of the comparator triggering, which leads to the appearance of pulses at its output. The polarity of the pulses is chosen by the opposite polarity of the source voltage V. As a result of the pulses from the output of the comparator 15 to the input of the integrator 3 through the element 2, the voltage of the rator 3 decreases, which leads to a proportional decrease in the output signal of the latch 4 acting on the regulator 5 In this case, the amplitude of the output signal of the regulator 5 is reduced. The amplitude of the regulator 3 signal decreases until the voltage of the integrator 3 reaches the latching level k. The latching level is chosen such that the amplitude of the output signal of the regulator 5 is equal to the amplitude of this signal in the mode of operation of the source with a minimum load with a closed circuit of negative feedback based on the instantaneous value of the source voltage. The minimum level of the connected load usually does not exceed 10 of the nominal value. After disconnecting the short circuit in the load, the process of restoring the output voltage of the source begins. The source load current decreases, which leads to the cessation of pulse generation by the comparator 15. The voltage of the integrator 3 at the time of short circuit disconnection is small and cannot increase abruptly, therefore the amplitude of the output voltage of the regulator 5 remains constant for a certain time. At the same time, the output voltage of the source is restored to a value not exceeding the nominal value even with the minimum load connected to the source at the moment of the elimination of the short circuit. In this case, if the majority of consumers are connected to the source V, its voltage is restored to a smaller nominal value and then gradually increases by adjusting the signal of the setting generator 6 by regulating 5 the negative feedback circuit according to the average value of the output voltage. Gradually restoring the source voltage to the nominal value after disconnecting the short circuit avoids an increase in voltage that is dangerous for the source and consumer elements, which improves the quality of the power supply to consumers and increases the reliability of the power supply. The quality of the generated electricity is improved. Thus, the invention makes it possible to improve the quality of the generated power source of electricity by reducing the emissions of the output voltage of the ambient after switching off the short circuit in the load of the power source. The Invention Method is not a frequency converter control method. that control pulses are formed and fed to the converter, the output voltage of the converter is measured and its average value is calculated, the reference voltage and the reference voltage of the sinusoidal form are determined, the difference between the average output voltage and the reference voltage is calculated from it, the amplitude of the reference voltage of the sinusoidal form is proportional to the calculated integral, the difference between the reference voltage with variable amplitude and output voltage is calculated, and depending on and from this difference, the phase of the generated control pulses is changed, o. Since in order to improve the quality of the generated electricity by reducing the output voltage spikes after disconnecting the short circuit in the load, the amplitude of the reference voltage of 9 V is determined when the converter is running at the minimum load with a given short circuit current and at the moment of equality, the amplitude of the reference voltage is reduced to the value determined when the converter is in operation at the minimum load. Sources of information taken into account during the examination 1. Koroban NT, Nezhdanov I.V. Analysis of the method of forming the output voltage on a closed cycle in autonomous systems. PSSCH. Works of MEI. Electrical machines and converters autonomous electrical systems. Issue 1Y7. M., 1972, p. 31.

2.Ivantsov VV, Kozhukhov VV, Podkov EA, Kharitonov S.A. The results of the development and research of a system of power supply with an alternating current of stable frequency. Sat Converting technique. Novosibirsk, NSU-NETI, 1977, p. ten.