PL153347B2 - Układ do sterowania falownika napięcia zasilającego transformator - Google Patents

Description

OPIS PATENTOWY

PATENTU TYMCZASOWEGO 153 347

Patent tymczasowy dodatkowy do patentu nfInt. Cl.5 H02M 7/505

Zgłoszono: 89 06 07 (P. 279890)

Pierwszeństwo _

URZĄD

PATENTOWY

RP

Zgłoszenie oroszono: 90 03 19

Opis patentowy opublikowano: 1991 08 30

CTULHi llLIl

Twórca wynalazku: Paweł Hempowicz

Uprawniony z patentu tymczasowego: Politechnika Gdańska, Gdańsk (Polska)

UKŁAD DO STEROWANIA FALOWNIKA NAPIĘCIA ZASILAJĄCEGO TRANSFORMATOR

Przedmiotem wynalazku jest układ do sterowania falownika napięcia zasilającego transformator. Układ ma zastosowanie szczególnie w transformatorach z rdzeniem ferromagnetycznym, w których wymaga się aby zarówno przy pracy ustalonej jak też w stanach nieustalonych nie powstawała przejściowa składowa stała indukcji magnetycznej.

Warunkiem poprawnej współpracy falownika z transformatorem jest takie działanie falownika, żeby indukcja magnetyczna w rdzeniu transformatora nie osięgała stanu nasycenia. Podczas pracy ustalonej dla spełnienia tego warunku wystarczy żeby dodatnie i ujemne impulsy napięcia wyjściowego falownika miały ten sam czas trwania i odpowiednią częstotliwość. Podczas stanów przejściowych równość dodatnich i ujemnych impulsów napięcia nie zapewnia spełnienia tego warunku. Na przykład w czasie rozruchu falownika, jeśli w chwili początku rozruchu indukcja w rdzeniu transformatora jest równa zero, podanie z falownika do transformatora impulsu napięcia o takiej amplitudzie i czasie trwania jak przy pracy ustalonej powoduje pojawienie się przejściowej składowej stałej indukcji powoli malejącej, o wartości początkowej równej maksymalnej wartości, jaką osiąga indukcja podczas pracy ustalonej.

Innym przypadkiem stanu przejściowego jest krótkotrwałe zwarcie na zaciskach wyjściowych transformatora. Jeśli jest to zwarcie przemijające i kończy się przed momentem komutacji, może nie spowodować żadnego widocznego zakłócenia w pracy falownika. Jednak w czasie zwarcia indukcja w rdzeniu transformatora zmienia się bardzo powoli i zachowuje wartość z ostatniej chwili przed -wystąpieniem zwarcia. Jest to przyczyną pojawienia się po zakończeniu zwarcia, podczas dalszego zasilania transformatora impulsami napięcia z falownika, przejściowej wolno gasnącej składowej stałej indukcji w rdzeniu transformatora. Podobny może być efekt krótkotrwa153 347

153 347 łego zmniejszenia wartości napięcia stałego zasilającego falownik przy nieprzerwanie działającym zasilaniu układu sterowania. Każde pojawienie się stałej składowej indukcji może spowodować nasycenie rdzenia transformatora i w efekcie gwałtowny wzrost prądu pobieranego z falownika i zadziałanie zabezpieczeń.

W znanych rozwiązaniach nasyceniu rdzenia transformatora ..podczas rozruchu falownika zapobiega się przez . wstępne przeciwne namagnesowanie rdzenia, lub skrócenie do połowy pierwszego impulsu napięcia na . wyjściu falownika lub obniżenie na czas rozruchu amplitudy impulsów napięcia wyjściowego., falownika. W przypadku zwarć za transformatorem wyłącza się falownik, a następ nie przeprowadza ponowny rozruch.

‘Znany' układ sterowania falownika, zapewniający skrócenie do połowy pierwszego impulsu napięcia! $$jSśęiowego falownika, zasilającego transformator, zawiera generator impulsów prostokątnych składający się z integratora i przerzutnika Schmitta objętych pętlą sprzężenia zwrotnego. W pętli sprzężenia zwrotnego włączony jest klucz analogowy i dzielnik symetryczny. Układ sterowania połączony z falownikiem za pomocą układu bramek logicznych. Generator impulsów wytwarza impulsy prostokątne o czasie trwania zawsze równym połowie okresu. Przed startem falownika, gdy napięcie sterujące jest równe zero, klucz analogowy jest otwarty, a dzielnik ustala na.wejściu integratora napięcie o wartości 1/2 napięcia zasilającego. Gdy podany zostaje sygnał sterujący, klucz analogowy zostaje zamknięty i od tej chwili napięcie na wejściu integratora ma . wartość zero lub jest równe napięciu zasilającemu zależnie od chwilowego stanu wyjścia przerzutnika. Ponieważ w. chwili podania sygnału sterującego na wejściu integratora następuje ' * zmiana wartości napięcia tylko. o 1/2 napięcia wejściowego, pierwszy impuls napięcia podany z generatora do wejścia sterującego falownika jest o połowę krótszy od impulsów pozostałych.

Wadą przedstawionego układu jest to, że zapobiega on powstaniu przejściowej składowej stałej indukcji w rdzeniu transformatora tylko podczas rozruchu, a nie zapobiega w stanach nieustalonych innego rodzaju.

Układ, według wynalazku, sterowania falownika napięcia zasilającego transformator, zawierający dzielnik napięcia oraz integrator, charakteryzuje się tym, że wyjście falownika połączone z uzwojeniem pierwotnym transformatora, jest też połączone z dzielnikiem pomiarowym w układzie pomiarowym, zawierającym ponadto wzmacniacz, połączony z jednej strony z dzielnikiem pomiarowym, a z drugiej strony z wejściem integratora, którego wyjście jest połączone z jednym wejściem komparatora pierwszego i drugiego. Na drugie wejście komparatora pierwszego jest podane napięcie odniesienia dodatnie, a na drugie wejście komparatora drugiego jest podane napięcie odniesienia ujemne. Wyjścia obu komparatorów są połączone z wejściem sterującym falownika .

Zaletą rozwiązania, według wynalazku, jest wyeliminowanie niebezpieczeństwa powstawania przejściowej składowej stałej indukcji w rdzeniu transformatora we wszelkich stanach nieustalonych i ustalonych.

Przedmiot wynalazku jest bliżej objaśniony na przykładzie wykonania pokazanym na rysunku, na którym fig.l przedstawia schemat układu według wynalazku, a fig.2 - przebiegi napięć i indukcji w układzie według wynalazku.

Układ według wynalazku, przedstawiony na fig.l, posiada wyjście falownika 1 połączone z uzwojeniem pierwotnym transformatora 2 oraz z dzielnikiem pomiarowym OP w układzie pomiarowym 3, zawierającym ponadto wzmacniacz WZ, połączony z jednej strony z dzielnikiem pomiarowym OP, a z drugiej strony z wejściem integratora 4, którego wyjście jest połączone z jednym wejściem komparatora pierwszego 5 i drugiego 6. Na drugie wejście komparatora pierwszego 5 jest podane napięcie odniesienia dodatnie +Ur, a na drugie wejście komparatora drugiego 6 jest podane napięcie odniesienia ujemne -Ur. Wyjścia obu komparatorów 5, 6 są połączone z wejściem.sterującym .falownika 1.

153 347

Falownik 1 zasila pierwotne uzwojenie transformatora 2 napięciem U2 o zmiennym kierunku i o wartości zależnej od wartości napięcia Ul zasilającego falownik 1. Napięcie U2 jest podawane do układu pomiarowego 3, składającego się z dzielników pomiarowych OP i wzmacniacza różnicowego WZ. Napięcie U3 na wyjściu układu pomiarowego 3 jest proporcjonalne do napięcia U2 zasilającego transformator 2. Napięcie U3 jest podawane do integratora napięcia 4. Napięcie U4 na wyjściu integratora - 4 zmienia się z pochodną proporcjonalną do- napięcia U3 i'do napięcia U2. Również indukcja magnetyczna Bt w - rdzeniu transformatora 2, w zakresie indukcji mniejszych od stanu nasycenia, zmienia się z pochodną proporcjonalną do wartości napięcia U2. W efekcie zmiany wartości-napięcia U4 odwzorowują zmiany wartości indukcji Bt.. Jeżeli działanie układu rozpoczyna się przy zerowych warunkach początkowych tzn. przy' zerowych wartościach indukcji Bt i napięcia U4, to również chwilowe wartości napięcia U4 są proporcjonalne do chwilowych wartości indukcji Bt, czyli napięcie U4 jest analogowym modelem indukcji -Bt. Napięcie U4 jest podawane do dwóch komparatorów 5 i 6, do których jednocześnie są podawane napięcia odniesienia +Ur i -Ur. Sygnały z wyjść komparatorów 5 i 6 są podawane do'części wykonawczej układu sterowania falownika 1. W - czasie gdy napięcie U2 na wyjściu falownika 1 ma wartość dodatnią, napięcie U4 na wyjściu integratora 4 rośnie. W momencie gdy napięcie . U4- osiągnie wartość równą napięciu odniesienia +Ur, na wyjściu komparatora 5 pojawia się sygnał dodatni. Sygnał ten podany -do części wykonawczej układu sterowania falownika 1 powoduje wyłączenie dotychczas przewodzącego tyrystora roboczego, załączenie tyrystora roboczego przewodzącego przy ujemnym kierunku napięcia na wyjściu falownika 1, czyli zmianę kierunku napięcia U2- na wyjściu falownika 1. Od chwili zmiany kierunku napięcia U2 napięcie na wyjściu integratora 4 maleje. W momencie gdy napięcie U4 osiągnie wartość ujemną równą napięciu odniesienia - -Ur, na wyjściu-komparatora 6 pojawia się sygnał dodatni. Sygnał ten podany do wykonawczej-części układu sterowania falownika 1 powoduje wyłączenie dotychczas pracującego tyrystora roboczego przewodzącego przy ujemnym kierunku napięcia U2 i w efekcie zmianę kierunku napięcia U2.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Układ sterowania falownika napięcia zasilającego transformator, zawierający dzielnik napięcia oraz integrator, znamienny tym,, że -wyjście falownika (1) połączone z uzwojeniem pierwotnym transformatora (2) jest też połączone - z dzielnikiem pomiarowym (OP) w układzie pomiarowym (3) zawierającym ponadto wzmacniacz różnicowy (WZ), połączony z jednej strony z dzielnikiem pomiarowym (OP), a z drugiej strony z - wejściem integratora napięcia (4), którego wyjście jest połączone z jednym wejściem komparatora pierwszego (5) -i drugiego (6), ponadto na drugie wejście komparatora pierwszego (5) jest podane napięcie odniesienia dodatnie (+Ur), a na drugie wejście komparatora drugiego (6) jest podane napięcie odniesienia ujemne (-Ur), z kolei wyjścia obu komparatorów (5, 6) są połączone z wejściem sterującym falownika (1).

   153 347

   U2

   U3

   Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 100 egz.

   Cena 3000 zł