RU2555187C2 - Устройство контроля работы однофазного инвертора - Google Patents
Устройство контроля работы однофазного инвертора Download PDFInfo
- Publication number
- RU2555187C2 RU2555187C2 RU2013151022/28A RU2013151022A RU2555187C2 RU 2555187 C2 RU2555187 C2 RU 2555187C2 RU 2013151022/28 A RU2013151022/28 A RU 2013151022/28A RU 2013151022 A RU2013151022 A RU 2013151022A RU 2555187 C2 RU2555187 C2 RU 2555187C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- unit
- inverter
- load
- input
- Prior art date
Links
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для контроля работы однофазного инвертора, работающего на разнообразные виды нагрузок с широким диапазоном изменения коэффициента мощности. Устройство содержит источник постоянного тока, инвертор, датчики напряжения и тока, нагрузку, два аналоговых перемножителя с фильтрами нижних частот. Дополнительно устройство снабжено фазовращателем на 90 градусов, цепью из последовательно соединенных фильтра верхних частот, выпрямителя и фильтра нижних частот, двумя аналоговыми делителями, блоками индикации значений cos φ и sin φ, пороговым блоком, блоком определения полярности sin φ, блоком вычисления модуля векторной суммы, двухпороговым компаратором и блоками индикации характера нагрузки, перегрузки по реактивной мощности и неисправности устройства контроля. Введение дополнительных элементов позволило обеспечить всесторонний и наглядный контроль работы инвертора, повысить достоверность информации о подключенной к инвертору нагрузке, своевременно предупредить обслуживающий персонал о перегрузке инвертора. Устройство снабжено цепями самоконтроля, повышающими его надежность. Оно характеризуется малыми аппаратными затратами, незначительными габаритами и весом. 1 ил.
Description
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для контроля работы однофазных инверторов, широко используемых в источниках бесперебойного питания и автономных энергоустановках, питающихся от аккумуляторных батарей, генераторов на топливных элементах, солнечных панелей и работающих на разнообразные виды нагрузок от чисто активных (нагревательные элементы, освещение) до нагрузок с малыми коэффициентами мощности.
Известно, что для подавляющего числа инверторов в паспортных данных указываются ограничения по коэффициенту мощности. Так, например, для инвертора фирмы ELTEC типа UNV-5.0F h(ttp://www.powerexpert.ua/epu eltec inv unv psw.html) предельным значением коэффициента мощности являются cos φ=0,5. При этом реактивная мощность превышает активную на 73%, а работа инвертора находится под угрозой срыва. Недостаток известного инвертора заключается в отсутствии контроля за величиной коэффициента мощности, определения характера нагрузки - активно-индуктивной или активно-емкостной, а также проверки правильности вычисления коэффициента мощности.
Известен способ и устройство определения коэффициента мощности (патент RU 2038603, МПК G01R 21/00, 27.06.1995). Устройство содержит фазосдвигающие блоки, аналого-цифровые преобразователи, мультиплексор, вычислительный блок и блок управления. Недостатком устройства является весьма сложный алгоритм вычисления коэффициента мощности, требующий больших аппаратных затрат. Кроме того, устройство не определяет характер нагрузки и не обеспечивает самоконтроль исправности.
Известно устройство измерения коэффициента мощности (Справочник по нелинейным схемам. Под ред. Д. Шейнголда, с. 126-129. М., Мир, 1977), содержащее аналоговый умножитель, фильтры нижних и верхних частот, выпрямитель с фильтром и аналоговый делитель. Недостаток устройства заключается в отсутствии контроля предельного значения cos φ и определения знака sin φ, характеризующего характер нагрузки, а также цепей самоконтроля исправности устройства в целом.
Наиболее близким к предлагаемому является устройство для автоматического регулирования реактивной мощности (патент RU 2169978, МПК H02J 3/18, B60L 9/12, G05F 1/70, 27.06.2001), содержащее источник однофазного переменного напряжения, нагрузку, трансформаторы тока и напряжения, четыре аналоговых перемножителя, три интегратора, устройство вычисления квадратного корня, блок сравнения, блок импульсно-фазового управления и компенсатор реактивной мощности. Недостатком устройства также является невозможность контроля величины коэффициента мощности, определения характера нагрузки и отсутствие оперативной проверки произведенных устройством вычислительных операций.
Предлагаемое устройство основано на одновременном вычислении величин cos φ и sin φ с учетом знака последнего, полностью характеризующих подключенную к выходу инвертора нагрузку. Устройство обеспечивает также срабатывание сигнализации при достижении cos φ предельно допустимого значения (в частности, 0,5), определение характера нагрузки (индуктивная или емкостная) и самопроверку, выполненных устройством операций.
На чертеже представлена функциональная схема устройства контроля работы однофазного инвертора.
Устройство содержит источник 1 постоянного напряжения, подключенный к входу инвертора 2, с выходом которого связаны датчик 3 напряжения, датчик 4 тока и нагрузка 5 и два аналоговых перемножителя 6, 7 с фильтрами 8, 9 нижних частот на выходе. Выход датчика 4 соединен с первыми входами перемножителей 6, 7, а выход датчика 3 - со вторым входом перемножителя 6. Устройство снабжено фазовращателем 10 на 90 градусов, цепью из последовательно соединенных фильтра 11 верхних частот, выпрямителя 12 и фильтра 13 нижних частот, двумя аналоговыми делителями 14, 15, блоками 16, 17 индикации значений cos φ и sin φ, пороговым блоком 18, блоком 19 определения полярности sin φ, блоком 20 вычисления модуля векторной суммы, двухпороговым компаратором 21 и блоками 22, 23, 24 индикации характера нагрузки, перегрузки по реактивной мощности и неисправности устройства контроля. Фазовращатель 10 включен между выходом датчика 3 и вторым входом перемножителя 7. Выходы фильтров 8, 9 подсоединены к первым входам делителей 14, 15, со вторыми входами которых через цепь из последовательно соединенных фильтра 11, выпрямителя 12 и фильтра 13 связан выход перемножителя 6. Выходы делителей 14, 15 соединены соответственно с блоками 16, 18, первым входом блока 20 и с блоками 17, 19, вторым входом блока 20. Выход блока 20 через компаратор 21 подключен к блоку 24, а выходы блоков 18 и 19 подсоединены к блокам 23 и 22. Блоки 22, 23, 24 индикации могут быть выполнены на транзисторных ключах 25, 26, 27, 28, в коллекторные цепи которых включены светодиоды 29, 30, 31, 32.
Устройство контроля работы однофазного инвертора работает следующим образом.
При включении инвертора 2 постоянное напряжение от источника 1 преобразуется им в переменное, запитывающее нагрузку 5. На выходах датчиков 3 и 4 появляются напряжения, пропорциональные мгновенным значениям напряжения - Umsinωt и тока - Imsin(ωt±φ) нагрузки 5. Знак перед углом φ определяется характером нагрузки - для активно-емкостной нагрузки он положительный «+», для активно-индуктивной - отрицательный «-». Перемножитель 6 вычисляет произведение указанных напряжений:
Umsinωt×Imsin(ωt±φ)=UmIm/2×cosφ-UmIm/2×cos(2ωt±φ).
Из приведенного выражения следует, что на выходе перемножителя 6 появляются два напряжения. Одно из них - постоянное и пропорционально активной мощности, а второе - переменное, имеющее удвоенную частоту и амплитуду, пропорциональную полной мощности. Фильтр 8 подавляет высокочастотную составляющую и выделяет напряжение, пропорциональное активной мощности - UmIm/2×cosφ. Фильтр 11 подавляет низкочастотную и выделяет высокочастотную составляющую. Выпрямитель 12 и фильтр 13 преобразуют высокочастотную составляющую в постоянное напряжение, пропорциональное полной мощности - UmIm/2. Делитель 14 вычисляет отношение указанных напряжений, равное коэффициенту мощности установки - cosφ:
Одновременно с этим на перемножитель 7 поступают напряжения с датчика 4 и через фазовращатель 10 на 90 градусов - от датчика 3. Перемножитель 7 вычисляет произведение поступающих на него напряжений:
Umsin(ωt+90°)×Imsin(ωt±φ)=±UmIm/2×sinφ-UmIm/2×cos(2ωt+90°+φ).
Из приведенного выражения следует, что на выходе перемножителя появляются два напряжения. Одно из них - постоянное и пропорционально реактивной мощности, а второе - переменное с удвоенной частотой выходного напряжения инвертора 2. Полярность постоянного напряжения определяется характером нагрузки: при емкостном характере полярность - положительная, а при индуктивном - отрицательная. Фильтр 9 подавляет высокочастотную и выделяет низкочастотную составляющую, пропорциональную реактивной мощности.
Делитель 15 вычисляет отношение напряжений, поступающих на него выходов фильтров 9 и 13, равное ±sinφ:
В результате на выходах делителей 14 и 15 появляются напряжения, пропорциональные cos φ и sin φ. Связанные с выходами делителей 14, 15 блоки 16, 17 отображают их значения. Блок 18 контролирует величину cos φ и при ее уменьшении до предельного значения на выходе блока 18 появляется высокий потенциал, открывающий ключ 27 в блоке 23. При этом загорается светодиод 31, сигнализирующий о перегрузке инвертора 2 по реактивной мощности. Подключенный к выходу делителя 15 блок 19 реагирует на изменение полярности sin φ. Так, при переходе от отрицательной полярности к положительной на выходе блока 19 появляется перепад напряжения, открывающий в блоке 22 ключ 26 и зажигающий светодиод 30, сигнализирующий о емкостном характере нагрузки 5. А при переходе от положительной полярности к отрицательной в блоке 22 открывается ключ 25 и зажигается светодиод 29, сигнализирующий об индуктивном характере нагрузки 5. Выходы делителей 14, 15 подключены также к входам блока 20, производящего вычисление модуля векторной суммы по формуле:
При исправном устройстве контроля и при любых сочетаниях значений cos φ и sin φ их модуль векторной суммы должен оставаться постоянной и неизменной величиной. Компаратор 21 осуществляет сравнение модуля векторной суммы с этой величиной и при отклонении их друг от друга на заданную величину (например, ±5%) открывает в блоке 24 ключ 28, зажигающий светодиод 32, который сигнализирует о неисправности устройства контроля работы однофазного инвертора 2.
При необходимости к выходу блока 18, кроме блока 23, может быть подключено исполнительное устройство, отключающее инвертор 2 при достижении коэффициентом мощности неудовлетворительных значений (<0,5).
Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает всесторонний контроль работы однофазного инвертора, отображая значения коэффициента мощности - cos φ и sin φ, определяет характер нагрузки, сигнализирует о выходе коэффициента мощности за допустимые пределы и обеспечивает самоконтроль устройства в целом.
Устройство может быть реализовано на широко распространенных аналоговых микросхемах и характеризуется низкой стоимостью, малыми габаритами и весом, высокой надежностью и простотой эксплуатации.
Claims (1)
- Устройство контроля работы однофазного инвертора, содержащее источник постоянного напряжения, подключенный к входу инвертора, с выходом которого связаны датчик напряжения, датчик тока и нагрузка, два аналоговых перемножителя с фильтрами нижних частот на выходе, причем выход датчика тока соединен с первыми входами перемножителей, а выход датчика напряжения - со вторым входом первого перемножителя, отличающееся тем, что оно снабжено фазовращателем на 90 градусов, цепью из последовательно соединенных фильтра верхних частот, выпрямителя и фильтра нижних частот, двумя аналоговыми делителями, блоками индикации значений cos φ и sin φ, пороговым блоком, блоком определения полярности sin φ, блоком вычисления модуля векторной суммы, двухпороговым компаратором и блоками индикации характера нагрузки, перегрузки по реактивной мощности и неисправности устройства контроля, причем фазовращатель включен между выходом датчика напряжения и вторым входом второго перемножителя, выходы фильтров нижних частот перемножителей подсоединены к первым входам соответствующих делителей, со вторыми входами которых через цепь из последовательно соединенных фильтра верхних частот, выпрямителя и фильтра нижних частот связан выход первого перемножителя, выходы делителей соединены соответственно с блоком индикации значения cos φ, пороговым блоком, первым входом блока вычисления модуля векторной суммы и с блоком индикации значения sin φ, блоком определения полярности, вторым входом блока вычисления модуля векторной суммы, выход которого через двухпороговый компаратор подключен к блоку индикации неисправности устройства контроля, а выходы порогового блока и блока определения полярности sin φ подсоединены к блоку индикации перегрузки по реактивной мощности и к блоку индикации характера нагрузки.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013151022/28A RU2555187C2 (ru) | 2013-11-15 | 2013-11-15 | Устройство контроля работы однофазного инвертора |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013151022/28A RU2555187C2 (ru) | 2013-11-15 | 2013-11-15 | Устройство контроля работы однофазного инвертора |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013151022A RU2013151022A (ru) | 2015-05-20 |
RU2555187C2 true RU2555187C2 (ru) | 2015-07-10 |
Family
ID=53283912
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013151022/28A RU2555187C2 (ru) | 2013-11-15 | 2013-11-15 | Устройство контроля работы однофазного инвертора |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2555187C2 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1513593A1 (ru) * | 1987-02-12 | 1989-10-07 | Предприятие П/Я Г-4514 | Устройство управлени многофазным инвертором |
SU1674306A1 (ru) * | 1989-01-12 | 1991-08-30 | Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт электровозостроения | Устройство дл автоматического регулировани реактивной мощности |
US6242895B1 (en) * | 2000-03-31 | 2001-06-05 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Controller of adjustable DC voltage for a transformerless reactive series compensator |
RU2169978C2 (ru) * | 1999-04-05 | 2001-06-27 | Дальневосточный государственный университет путей сообщения | Устройство для автоматического регулирования реактивной мощности |
US7889527B2 (en) * | 2005-04-28 | 2011-02-15 | Origin Electric Company, Limited | Electrical power source, operational method of the same, inverter and operational method of the same |
-
2013
- 2013-11-15 RU RU2013151022/28A patent/RU2555187C2/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1513593A1 (ru) * | 1987-02-12 | 1989-10-07 | Предприятие П/Я Г-4514 | Устройство управлени многофазным инвертором |
SU1674306A1 (ru) * | 1989-01-12 | 1991-08-30 | Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт электровозостроения | Устройство дл автоматического регулировани реактивной мощности |
RU2169978C2 (ru) * | 1999-04-05 | 2001-06-27 | Дальневосточный государственный университет путей сообщения | Устройство для автоматического регулирования реактивной мощности |
US6242895B1 (en) * | 2000-03-31 | 2001-06-05 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Controller of adjustable DC voltage for a transformerless reactive series compensator |
US7889527B2 (en) * | 2005-04-28 | 2011-02-15 | Origin Electric Company, Limited | Electrical power source, operational method of the same, inverter and operational method of the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013151022A (ru) | 2015-05-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2887078A1 (en) | Method and apparatus for ground fault detection | |
CN101842711A (zh) | 用于电力变换系统的老化状态诊断装置及其诊断方法 | |
WO2011114161A3 (en) | Power conditioning units | |
CN112398141A (zh) | 用于提供电源接口的设备和方法 | |
CN106199431B (zh) | 一种基于电池电子模块的交流监测方法及系统 | |
CN108414873A (zh) | 一种三相逆变器功率器件开路故障检测方法 | |
CN104218602A (zh) | 分布式发电系统及其孤岛检测装置、变流器 | |
CN105119510A (zh) | 混合型级联多电平换流器的电容电压平衡方法与系统 | |
RU2591057C1 (ru) | Термокомпенсированная система управляемых выпрямительно-зарядных модулей бесперебойного электропитания потребителей постоянным током | |
CN102130493B (zh) | 一种直流母线电压可调节的铁路信号电源模块的供电方法 | |
CN106208177B (zh) | 一种电池电子管理方法及系统 | |
RU2555187C2 (ru) | Устройство контроля работы однофазного инвертора | |
Garcia-Torres et al. | Voltage predictive control for microgrids in islanded mode based on fourier transform | |
CN104410103A (zh) | 船用柴油发电机组保护与并车控制装置 | |
US10530182B2 (en) | UPS power failure detection | |
CN205646778U (zh) | 变频器输出电流检测电路 | |
RU195897U1 (ru) | Компенсирующее устройство с функцией бесперебойного питания | |
RU2554319C1 (ru) | Устройство контроля работы трехфазного инвертора | |
CA2844216C (en) | Missing or broken neutral monitoring circuit for split phase electrical distribution configurations | |
Real-Calvo et al. | Intelligent electronic device for the control of distributed generation | |
CN205301542U (zh) | 一种电源控制模块 | |
Kazadi et al. | Design and Monitoring of a Voltage battery sensor of an Uninterruptible Power Supply (UPS) by means of an Arduino | |
CN201910745U (zh) | 三相电压型变流器 | |
Kumar et al. | A Comparative Analysis of Harmonics Distortion and Transient Monitor in LABVIEW | |
CN105723601A (zh) | 具有效率计算的功率变换器 |