CS213904B1 - Zapojení pro řízení frekvence a fáze střídačů - Google Patents

Abstract

Zapojení pro řízení frekvence a fáze střídačů ae zálohováním. Trojice bloků řízení frekvence je ve vzájemném kruhovém zapojení. Každý blok řízení má zdroj třífázové pulsní soustavy, jehož výstupní signály jsou vedeny do přepínacího obvodu. Jeden blok je řídící a pracuje v režimu A, ostatní v režimu B. Jsou-li všechny zdroje synchronizovány jedním synchronizačním signálem, frekvenčně a fázově shodným, je možno zajistit přechod režimu A na režim B a naopak. Tímto zapojením se dosáhne vysoký stupeň spolehlivosti. Systémy pro nepřetržité napájení jsou využívány pro napájení provozně významných spotřebičů.

Description

Vynález se týká zapojení pro řízení frekvence a fáze střídačů se zálohováním.

V současné době je pro řízení frekvence střídačů v redundantních napájecích systémech využívá několika typů zapojení bloku řízení frekvence. Nej jednodušší zapojení se společným blokem řízení frekvence pro více střídačovýoh jednotek je v daném případě nepoužitelné, neboť nesplňuje základní požadavky redundance. Jiné zapojení, které požadavky redundance splňuje je zapojení několika astabilníoh klopných obvodů v řetězci, přičemž každý následující klopný obvod je nastaven na nižší vlastní frekvenci než klopný obvod předchozí a je jím synchronizován. Tento způsob jen velmi obtížně umožňuje vytvoření třífázové pulsní soustavy pro třífázový napájecí systém a také provedení klopných obvodů z velmi přesně a pevně nastavitelnými pracovními frekvencemi je velmi náročné. Kromě toho je přenos řídící funkce provázen skokovými změnami frekvence, které při provozu střídačovýoh jednotek způsobují dynamické odchylky výstupního napětí. Další zapojení se vzájemně synchronizovanými třífázovými oscilátory je nevýhodné tím, že veškeré přechodové děje v synchronizovaných osciláto- ; rech mají za následek nesymetrii řídících signálů pro střídače a následný vznik sudých har-_; monických ve filtrovaném výstupním napětí střídače.

Uvedené nevýhody v podstatě odstraňuje zapojení pro řízení frekvence a fáze střídačů, které spočívá v tom, že první zdroj třífázově pulsní soustavy je zapojen na první přepínací obvod, jehož výstup je zapojen jednak na druhý zdroj třífázové pulsní soustavy a druhý přepínací obvod druhého bloku řízení a jednak na regulátor střídače pivního bloku řízení. Vzájemné propojení dalších bloků řízení je cyklického charakteru. Výstupy prvního, druhého a třetího regulátoru střídače jsou připojeny na první, druhý a třetí výkonový obvod střídače.

Je to systém řízení frekvence a fáze střídačů v redundantním napájecím systému. Vzájemnou vazbou řídících obvodů střídačů je možno vytvořit z jednofázových střídačů třífázový napájecí systém. Protože systémy pro nepřetržité napájení jsou využívány pro napájení provozně významných spotřebičů, je u nich požadován vysoký stupeň spolehlivosti, který lze : dosáhnout pouze redundantním zapojením střídačovýoh jednotek v paralelním provozu. To však vyžaduje řízení střídačovýoh jednotek frekvenčně i fázově shodným signálem. Blok řízení frekvence z fáze střídačů , který zajišťuje vytváření takového signálu při splnění všech podmínek redundance, tj. zálohování tohoto bloku a úplná autonomie střídačové jednotky, je předmětem předloženého vynálezu. , \

Na připojených výkresech je na obr. 1 příklad blokového schéma zapojení řízení frekvence a fáze pro tři vzájemně zálohované jednotky, na obr. 2 příklad bloku řízení a na obr.? 3 signály třífázové pulsní soustavy.

Výchozí zapojení sestavy bloků řízení frekvence střídačů je na obr. 1. Obrázek představuje trojici bloků 10 řízení frekvence ve vzájemném kruhovém-zapojení.

První zdroj 1 třífázové pulsní soustavy je zapojen na první přepínací obvod 2. Jeho výstup je zapojen jednak na druhý zdroj 1 třífázové pulsní soustavy a druhý přepínací obvod 2 druhého bloku 10 řízení a jednak na první regulátor 2. střídače prvního bloku 10 řízení. Vzájemné propojení dalších bloků 10 řízení je cyklického charakteru a výstupy první- ;

ho, druhého a třetího regulátoru 2. jeou připojeny na první, druhý a třetí výkonový obvod g

213 904 střídače. Umístíme-li každý z bloků W řízení do skříně jedné střídačové jednotky, splníme kromě požadavku redundance i požadavek autonomie a přitom je zajištěna přítomnost řídícího frekvenčního signálu v každé jednotce střídače. Funkce takto propojených bloků 10 řízení frekvence je následující. Každý blok 10 řízení frekvence je vybaven zdrojem 2 třífázové půlení soustavy, jehož výstupní signály jsou vedeny do přepínacího obvodu 2. Přepínač umož ňuje buň přenos těchto signálů vpravo do následujícího bloku řízení frekvence a současně i jejich využití pro vlastní regulátor 2 střídače nebo přenos obdobných signálů přiváděných vedením zleva. Pro zajištění frekvenční i fázové shody všech signálů používaných pro řízení jednotlivých střídaěů je nutno zvolit jeden z těohto bloků jako řídící. Označíme u každého bloku jako režim zdroje χ třífázové pulsní soustavy, jako režim B označíme stav, kdy je přepínač nastaven tak, že signál je přenášen zleva doprava. Je zřejmé, že právě jeden blok musí být nastaven do režimu A, ostatní pak jsou v režimu B. Dojde-li v bloku, který je v režimu A k poruše, je možno pomocí rozhodovacích logických obvodů, které jsou součástí zdroje χ třífázové pulsní soustavy zajistit automatický přechod řídící úlohy, tj. režimu na některý sousední blok.

Předpokládáme, že každý blok je vybaven indikátorem poruchy, který automaticky v okam žiku závady změní v poškozeném bloku režim A na režim B a zavede v sousedním bloku režim A Tento přenos řídící úlohy se bude odehrávat směrem vpravo tak dlouho, až signál indikující předání řízení narazí na blok schopný přejít z režimu B do režimu A. Zavedení režimu A je možno provést manuálně, v okamžiku uvádění systému do provozu nebo automaticky tehdy, kdy je řízení předáváno v důsledku poruchy. Není nikterak vyloučeno zavedení režimu A ve více blocích soustavy. Potom snadno nahlédneme, že tak budou vytvořeny nezávislé soustavy oddělené směrem vpravo vždy polohou bloku, v němž je režim A zaveden. Vzájemné zabezpečení pro případ poruchy přitom nadále funguje.

Synchronizmus a pevný vztah fází v třífázové soustavě je zabezpečen volbou režimu A v jediném bloku systému. Avšak při poruše a následujícím předání řízení je třeba zabezpečit spojitý přechod na nový zdroj χ třífázové pulsní soustavy. Je to možné pouze tehdy, bu dou-li všechny zdroje χ třífázové pulsní soustavy synchronizovány jedním synchronizačním signálem. Blok zdroje χ třífázové pulsní soustavy tedy musí být vybaven synchronizátorem s velmi dokonalým systémem automatické fázové synchronizace - fázovým závěsem. Předpokládejme nejprve, že máme k dispozici synchronizační signál o kmitočtu 50 Hz pro všechny bloky systému. Takový signál bude nej častěji představovat 3ííové napětí z vnější elektrovodné sí tě. Potom stačí všechny zdroje χ třífázové pulsní soustavy synchronizovat na tento signál bez ohledu na to, zda je blok 10 řízení v režimu A nebo v režimu B a při přepnutí z režimu B do A bude přechod spojitý, pokud bude fázový závěs v ustáleném stavu. Poněkud složitější je situace, kdy není k dispozici společný synchronizační signál. Tehdy přechází zdroj χ třífázové pulsní soustavy na kmitočet interního stabilního generátoru 50 Hz. Synchronizmus těchto interních zdrojů v jednotlivých blocích nelze zabezpečit, takže jednotlivé zdroje χ třífázové pulsní soustavy by v systému pracovaly s odlišnými fázemi a přepínání by nebylo spojité. Proto je logickými obvody volby synchronizačního signálu zabezpečeno, že na kmito čet interního generátoru přechází zdroj χ třífázové pulsní soustavy pouze v bloku, který j

213 904 v režimu A. Všechny bloky, které jsou v režimu B, jsou synchronizovány fází X propojené soustavy. Prakticky je to zabezpečeno využitím fáze X, která přichází z bloku vlevo. I v tomto případě je zabezpečen synchronizační běh všech zdrojů třífázové pulsní soustavy a tudíž i přechod v případě poruchy je spojitý. Nyní však v okamžiku přepnutí dojde k plynulému přechodu na fázi interního generátoru toho bloku, který právě přešel do režimu A. V systému fázové synchronizace se po přepnutí vyhledá nový ustálený stav.

Strukturu bloku 10 řízení frekvence střídaóe ukazuje obr. 2. Tento obrázek odpovídá situaci, kdy třífázová funkční soustava je tvořena signály podle obr. 3. Na obr. 2 je ve zdroji 2 třífázové pulsní soustavy na první vstup 100 a druhý vstup 101 obvodu 11 zapojen přepínací obvod 2« Na čtvrtý vstup 130 obvodu 11 je připojen generátor 13 frekvence, který je zapojen na třetí vstup 143 indikátoru 14 poruchy, jehož druhý vstup 142 je zapojen na výstup obvodu 11 a první vstup 141 na výstup synchronizovaného zdroje 12. Na jeho vstup 120 je zapojen výstup obvodu 11. jehož třetí vstup 110 je zapojen na vnější zdroj synchronizačního signálu. Vstupy 111 - 116 přepínacího obvodu 2 jsou vedeny ze synchronizovaného zdroje 12 a výstup 144 indikátoru 14 poruchy je připojen taktéž na přepínací obvod 2,. Blok řízení střídače vytváří ovládací signály pro výkonový obvod 2. střidače, přičemž v tomto bloku 10 řízení představuje regulátor 2 střídače ty regulační obvody střídače, které nesouvisejí s řízením frekvence střídače. V souladu s obr. 1 představuje přepínací obvod 2_ aktivní jednotku, přenos signálů ze stanovených vstupních svorek. Vstupy 101 - 106 přivádějí signály třífázové pulsní soustavy ze sousedního bloku 10 řízení frekvence, výstupy 121 - 126 přepínacího obvodu 2 přenášejí výslednou třífázovou pulsní soustavu do následního bloku 10 řízení frekvence, vstupy 111 - 116 přepínacího obvodu 2 pak přivádějí do přepínacího obvodu 2 třífázovou pulsní soustavu generovanou zdrojem χ. Přenos povelu po převzetí řídící funkce v důsledku poruchy ve střídači vlevo zajišťuje vstup pátý 107. obdobný signál pro střídač vpravo je při poruše přenášen výstupem 127. Ve zdroji 2 třífázové pulsní soustavy představuje obvod 11 obvod pro přepínáni synchronizačního signálu. Do tohoto obvodu vstupuje druhým vstupem 101 synchronizační signál z třífázové pulsní soustavy třetím vstupem 110 synchronizační signál odvozený z fázového napětí elektrovodná sítě a signál vlastního generátoru frekvence 13 vstupem 130. Podle předem určeného systému priorit pro_ pustí obvod 11 právě jeden ze svých vstupních signálů výstupem 120 do synchronizovaného zdroje 12 třífázové pulsní soustavy, tzn. signál výstupu 120 je synchronizačním signálem pro třífázovou pulsní soustavu vytvářenou ve zdroji 2· Výstupní signály obvodu 11 pro přepínání synchronizačního signálu, synchronizovaného zdroje 12 a generátor 13 frekvence jsou vstupy 141, 142, 143 přiváděny do indikátoru 14 poruchy, který je vyhodnocuje a v případě poruchy vysílá výstupem 144 signál, který převádí přepínací obvod 2 do režimu B, což je doprovázeno vysláním povelu pro přechod následujícího bloku 10 řízení frekvence, a ve střídači vpravo, do režimu A výstupem 127. Prvním vstupem 100 je přenášen signál o stavu přepínacího obvodu 2 do obvodu 11 pro přepínání synchronizačního signálu, kde jsou určovány priority jednotlivých synchronizačních signálů.

Claims (2)

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

1. Zapojení pro řízení frekvence a fáze střídačů se zálohováním, sestávající z alespoň dvou bloků řízení vyznačené tím, že první zdroj (1) třífázové pulsní soustavy je zapojen na první přepínací obvod (2), jehož výstup je zapojen jednak na druhý zdroj (1) třífázové pulsní soustavy a na druhý přepínací obvod (2) druhého bloku (10) řízení a jednak na první regulátor (3) střídače prvního bloku (10) řízení, přičemž vzájemné propojení dalších bloků (10) řízení je cyklického-charakteru a výstupy prvního, druhého a třetího regulátoru (3) jaou připojeny na první, druhý a třetí výkonový obvod (5) střídače.

2. Zapojení podle bodu 1 vyznačené tím, že ze zdroje (1) třífázové pulsní soustavy je na první vstup (100) a druhý vstup (101) obvodu (11) pro přepínání synchronizačního signálu zapojen přepínací obvod (2), na čtvrtý vstup (130) obvodu (11) pro přepínání synchronizačního signálu je zapojen generátor (13) frekvence, který je zapojen na třetí vstup (143) indikátoru (14) poruchy, jehož druhý vstup (142) je zapojen na výstup obvodu (11) a první vstup (141) indikátoru (14) poruchy je připojen na výstup synchronizovaného zdroje (*S 3, na jehož vstup (120) je zapojen výstup obvodu (11) pro přepínání synchronizačního signálu, jehož třetí vstup (110) je zapojen na vnější zdroj synchronizačního signálu, přičemž vstupy (111 - 116) přepínacího obvodu (2) jsou vedeny ze synchronizovaného zdroje (12) a výstup (144) indikátoru (14) poruchy je připojen na přepínací obvod (2).