SU1111241A1

SU1111241A1 - Group voltage converter

Info

Publication number: SU1111241A1
Application number: SU833591557A
Authority: SU
Inventors: Исай Израйлевич Кантер; Иван Иванович Артюхов; Юрий Болеславович Томашевский; Никита Петрович Митяшин; Владимир Александрович Гаврилов
Original assignee: Саратовский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт
Priority date: 1983-05-20
Filing date: 1983-05-20
Publication date: 1984-08-30

Abstract

ГРУППОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ содержащий.по крайней мере два объединенных по выходу инвертора , регул торы посто нного I напр жени в цепи питани каждого инвертора с установленными на их выходах LC-фильтрами, блок управлени регул торами, датчики тока в цепи питани инверторов, узел сравнени сигналов, а также соединенные последовательно сумматор делитель и блок умнсикитепей сигналов, причем выход каждого из датчиков тока подключен к одному из входов сумматора, а выходы блока умножителей подключены к одним из входов узла сравнени , другие входы которого соединены .с выходами соответствукицих датчиковтока, о т л и ч а rant и и с тем, что, с целью повышени функциональной надежности, он снабжен блоком усилителей с из- § i мен емым пропорционально току нагрузки коэффициентом передачи, включенным между выходами узла сравнени и входами блока управлени регул то-i рами, а управл ющими входами соеди- о а ненйым с выходом упом нутого делител .GROUP VOLTAGE CONVERTER containing at least two inverter connected at the output, constant I voltage regulators in the power supply circuit of each inverter with LC filters installed at their outputs, current sensors in the inverter power supply circuit, signal comparison unit and also connected in series adder divider and block of multiples of signals, with the output of each of the current sensors connected to one of the inputs of the adder, and the outputs of the block of multipliers connected to one of the inputs of the node equal, the other inputs of which are connected to the outputs of the corresponding sensors, and also with the fact that, in order to increase the functional reliability, it is equipped with an amplifier unit with a variable i proportional to the load current transfer ratio included between the outputs of the comparison node and the inputs of the control unit of the regulators, and the control inputs of the connection with the output of the divider.

Description

Изобретение относитс к силовой , преобразовательной технике и может быть использовано в тщ исторных комплексах дл централизованного электроснабжени на повышенных частотах, дл питани электротермических установок и в других преобразовательных установках, в которых решаетс задача заданного распределени нагрузки между параллельно работаюпщми агрегатами. Известен групповой преобразователь , состо щий из нескольких объединенных по выходу инверторов, снабженных трансформаторами тока, первичные обмотки которых включены с одинаковой пол рностью между соотвёт ствующими инверторами и фазой сети, а вторичные обмотки соединены последовательно также с одинаковой,пол рностью -СП. Однако такое устройство отличаетс значительными массой и габаритами за счет уравнительных трансформаторо тока и не обеспечивает достаточной эффективности делени тока между отдельными инверторами в широком диапазоне нагрузок, так как настраивает с на фиксированную величину разбала са потребл емых токов. Известен также групповой преобразователь частоты, содержащий два объ единенных по выходу инвертора, регул торы посто нного напр жени в цепи питани каждого инвертора с установленными на ИХ выходах ЬС-фильтрами, блок управлени регул торами, датчик тока в цепи питани инверторов и узе сравнени сигналов t21. Г Недостаток этого устройства состо IB том, что в нем решаетс задача распределени нагрузки только в случае дйух инверторов одинаковой мощности , что ограничивает область его применени , ; Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс Тгрупповой преобразователь частоты, содержащий по крайней мере два объединенных по выходу инвертора, регул торы посто нного напр жени в цепи питани каждого инвертора с установ ленными на юс выходах LC-фильтрами, блок управлени регул торами, датчик iroKd в цепи питани инверторов, узел сравнени сигналов, а также сое диненные последовательно сумматор, делитель и блок умножителей сигналов причем выход каждого из датчиков тока подключен к одному из входов сз атора а выходы блока умножителей подключены к одним из входов узла сравнени , другие входы которого соединены с выходами соответствующих датчиков тока, а выходы узла сравйе- , ни подключены к соответртвук цим входам блока управлени регул торами C3I. Задача заданного распределени нагрузки между параллельно работаю-, щими секци ми в известном устройстве решаетс благодар тому, что в блок управлени регул торами посто нного напр жени кроме сигнала об отклонении стабилизируемого параметра, например выходного напр жени , от заданного значени вводитс сигналj -рропорциональный разности между током, потребл емым инвертором данной секции, и среднеарифметическим значением токов всех инверторов. В результате выходной параметр. Jt. блока управлени 1 -го регул тора представл ет собой сумму двух составл ющих, одна из которых i{ йо) определ етс системой стабилизации выходного напр жени и вл етс общей дл всех регул торов , а друга (&j( определ етс рассогласованием потребл емых токов, т.Ь JI-JU.Aj При работе известного преобразовател в номинальном режиме 1л Uij Ajjio Вследствие этого при скачкообразном возмущающем воздействии (изменение величины питающего напр жени , параметров нагрузки) не возникают значительные переходныепроцессы в системе распределени . Это св зано с тем, что последн отрабатьгоает на абсолютные значени тока инверторов, а реагирует на нарушение заданной npo-t порции между ними. Однако в пусковых режимах величина (дjjj) становитс , соизмеримой с It, . Это приводит к тому, что из-за повышенных пульсаций выходного напр жени регул торов при малых U и соответствук цкх пульсаци х потреб л емьк инверторами токов система регулировани в р де случаев становитс неустойчивой . Указанное обсто тельство снижает надежность работы преобразовател и сужает диапазон его применени , Целью изоС ретени вл етс повышение функциональной надежности. Указанна цель достигаетс тем, что групповой- преобразователь напр жени содержащий, по крайней мере два объединенных- по выходу инвертора регул торы посто нног о напр жени в цепи питани - каждого -инвертора с установленными на их выходах- LCфильтрами , блок управлени регул торами , датчики тока в цепи питйни инверторов, узел сравнени сигналов а также соединенные последовательно сумматор, делитель и блок умножителей сигналов, выход каждого из датчиков тока подключен, к одному из входов сумматора, а выходы блока умножителей подключены к одним из входов узла сравнени , другие входы которого соединены с выходами соответствующих датчиков тока, снабжен блоком усилителей с измен емым пропорционально току нагрузки коэффициентом передачи, включенным между выходами узла сравнени и входами блока управлени регул торами, а управл юпщми входами соединенным с выходом упом нутого делител . На чертеже показана схема предлагаемого устройства. The invention relates to power and converter technology and can be used in thoroughly complex complexes for centralized power supply at higher frequencies, for powering electrothermal installations and in other converter installations, in which the task of a given load distribution between parallel working units is solved. A group converter is known, consisting of several inverters combined at the output, equipped with current transformers, the primary windings of which are connected with the same polarity between the corresponding inverters and the mains phase, and the secondary windings are also connected in series with the same polarity. However, such a device is characterized by considerable weight and dimensions due to equalizing transformers and does not provide sufficient current dividing efficiency between individual inverters in a wide range of loads, since it adjusts with a fixed amount of broken current consumption. A group frequency converter is also known, which contains two inverters connected by output, DC voltage regulators in the power supply circuit of each inverter with IC filters installed on their outputs, regulator control unit, current sensor in the inverters power supply and signal comparison node t21 . The disadvantage of this device is IB, in that it solves the problem of load distribution only in the case of two inverters of the same power, which limits its scope,; The closest in technical essence to the proposed invention is a T-band frequency converter containing at least two inverters connected at the output, constant voltage controllers in the power supply circuit of each inverter with LC filters installed at the outputs, sensor controllers iroKd in the inverter power supply circuit, signal comparison node, as well as sequentially connected adder, divider and signal multiplier unit, with the output of each current sensor connected to one of the inputs at the output and output multipliers block connected to one of the comparator inputs, the other inputs of which are connected to the outputs of the respective current sensors and the output node sravye- nor sootvetrtvuk CIM connected to inputs of the control unit regulators C3I. The task of preset load distribution between parallel-working sections in a known device is solved by the fact that, in addition to the signal about the deviation of a stabilized parameter, such as output voltage, from the specified value, signal j is proportional to the difference between the current consumed by the inverter of this section, and the arithmetic mean value of the currents of all the inverters. The result is an output parameter. Jt. the control unit of the 1st controller is the sum of two components, one of which i (yo) is determined by the output voltage stabilization system and is common to all the regulators, and the other (& j (determined by the mismatch of the consumed currents, i.e. JI-JU.Aj When a known converter is operating in the nominal mode 1L Uij Ajjio As a result, with a discontinuous disturbing effect (a change in the magnitude of the supply voltage, load parameters) no significant transient processes occur in the distribution system. However, in the case of the latter, it works on the absolute values of the current of the inverters, and responds to the violation of a given npo-t portion between them. However, in the starting modes, the value (jjj) becomes comparable with It,. ripple of the output voltage of the regulators for small U and corresponding pulses of power consumed by the current inverters the control system becomes unstable in a number of cases. This circumstance reduces the reliability of the converter and reduces its range of application. Retenu is to increase the functional reliability. This goal is achieved by the fact that a group voltage converter containing at least two voltage regulators in the power supply circuit - each connected to an inverter with LC filters installed at their outputs, control unit regulators, sensors inverter power circuits, a signal comparison node, as well as an adder connected in series, a divider and a signal multiplier unit, the output of each current sensor is connected to one of the accumulator inputs, and the multiplier outputs are connected One of the inputs of the comparison node, the other inputs of which are connected to the outputs of the corresponding current sensors, is equipped with a block of amplifiers with a transfer ratio proportional to the load current connected between the outputs of the comparison node and the inputs of the control unit of the regulators, and with the controls naked divider. The drawing shows a diagram of the proposed device.

Групповой преобразователь частоты содержит регул торы 1 посто нного напр жени с блоком-2 управлени , LC-фильтры 3, объединенные по выходу инверторы 4, датчики 5 тока, суммато 6, делитель 7, блок 8 умножителей узел 9 сравнени и блок 10 усилителей с регулируемым коэффициентом передачи.The group frequency converter contains constant voltage regulators 1 with control block-2, LC filters 3, inverters 4 combined at the output, current sensors 5, total 6, divider 7, multiplier block 8, reference node 9 and adjustable amplifier block 10 transfer ratio.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

В качестве управл кшщх воздействи при регулировании токов, потребл емы инверторами 4, используютс напр жени питани инвертЬров, подаваемые с выходов фильтров 3. Информаци о величине токов .э цПоСтупает от датчиков 5, установленных в цеп х посто нного тока инверторов 4. Сигналы .otcj пропорциональные величинам токов Jpjj., с выходов датчиков 5 поступают на входы сумматора 6, на выходе которого образуетс сигнал JcJf-- , пропорциональный сумме токов, потребл емых инверторами 4 Величина. OQJ поступает на вход делител 7,осуществл ющего деление наП . Выходной сигнал блока 7 .. J As a control, when controlling the currents consumed by the inverters 4, the inverter supply voltages supplied from the outputs of the filters 3 are used. Information about the magnitude of the currents .e cPOSTHES from the sensors 5 installed in the inverter DC circuits 4. Signals .otcj proportional to the values of the currents Jpjj., from the outputs of the sensors 5 are fed to the inputs of the adder 6, the output of which produces a signal JcJf-- proportional to the sum of the currents consumed by the inverters 4 Value. OQJ arrives at the input of the divider 7, dividing into P. The output signal of the block 7 .. J

поступает на входы блока 8 умножителей , число которых -равно Л ,. Умножитель 8, соответствующий k -му инвертору, осуществл ет умнрркениеenters the inputs of the block of 8 multipliers, the number of which is equal to L,. The multiplier 8, corresponding to the k -th inverter, performs multiplication.

величины Jc на коэффициент i,: , пропорциональный мощности .4-го инвер- . тора. При этом коэффициенты . Itt подбирают так, чтобы выполн лось условиеJc values by a factor i ,: proportional to the power of the .4th inver-. Torah. In this case, the coefficients. Itt is chosen to meet the conditions.

5 , VI - . .5, VI -. .

Выход 1ой сигнал - С А-го умно л (Еител пропорционален величине токаOutput 1st signal - From A-go cleverly l (Eitel is proportional to the current

0 инвертора, котора должна потребл тьс при требуемом распределении нагрузки.0 of the inverter, which must be consumed at the required load distribution.

Величины в узле 9 сравниваютс с .поступающими с датчиков 5 величи5 нами Jcafv; Сигналы рассогласовани The values at node 9 are compared with the values of Jcafv coming from sensors 5; Mismatch signals

пропорциональные отклонени м текущих значений потребл емых токов от требуемых при данной мощности нагрузки значений токов через уси0 лители 10 поступают на входы блока. 2 управлени , регулирующего источники посто нного напр жени . proportional deviations of current values of consumed currents from the values of currents required at a given load power, through amplifiers 10, are fed to the inputs of the unit. 2 controls regulating sources of constant voltage.

Коэффи1щент передачи К усилителей 10 при указанных на схеме св з хThe transmission coefficient K of the amplifiers 10 at the connections indicated in the diagram

5 вл етс монотонно возрастающей функцией величины . СУ(„ причем . Выходной параметр JU блока 2 управлени представл ет собой сумму двух составл ющих /1 и дjjj . Если ис0 ходное назначение блока 2 состоит в регулировании величины напр жений питани инверторов 4 с целью стабилизации их -ВЫСОКОГО напр жени то составл юща JHe зависит от рассогласовани между заданным iJ и действительным значением U выходного напр жени , т.е.5 is a monotonically increasing function of magnitude. SU (&num; and. The output parameter JU of control unit 2 is the sum of two components / 1 and jjj. If the initial purpose of block 2 is to regulate the magnitude of the supply voltages of inverters 4 in order to stabilize them - HIGH voltage, that component JHe depends on the mismatch between the given iJ and the actual value U of the output voltage, i.e.

(Uo-U)(Uo-U)

Составл юща AjU определ етс рассогласованием потребл емых токов The component AjU is determined by the mismatch of the consumed currents

-(1|,)- (1 |,)

Таким образом, при пуске преобра5 зовател , когда выходное напр жение равно нулю, составл юща Ц имеет максимальное значение. В то же врем коэффициент передачи К близок к нулю. Поэтому динамика преоб0 разовател в пусковых режимах опре- дел етс /главным образом, каналом стабилизации выходного напр жени , и пульсации потребл емых токов не привод т к нарушению устойчивости системы регулировани . По мере, увеличени напр жени питани инверторрв , и соответственно, потребл емых ими токов коэффициент Kfe возрастает . tIpH работе преобразовател в номинальном режиме, когда возникает задача заданного распределени нагрузки между, параллельно ра .ботакпцими инверторами, коэффициент передачи К «о имеет максимальное значение. Выходные токи инверторов имеют при этом настолько малые пульсации, что они не оказывают отрицательного вли ни на работу системы распределени .Thus, when the inverter starts up, when the output voltage is zero, the component C has the maximum value. At the same time, the transmission coefficient K is close to zero. Therefore, the dynamics of the inverter in start-up modes is determined / mainly by the stabilization channel of the output voltage, and the ripple of the consumed currents does not lead to a violation of the stability of the control system. As the voltage of the inverter power supply and, accordingly, the currents consumed by them, increases, the coefficient Kfe increases. The tIpH operation of the converter in the nominal mode, when the problem arises of a given load distribution between, parallel to the operation of inverters, the transmission coefficient K o has a maximum value. The output currents of the inverters have so small pulsations that they do not adversely affect the operation of the distribution system.

, Таким образом, введение в схему группового преобразовател блока усилителей с регулируемьи коэффициентом передачи позвол ет повысить функциональную надежность преобразовател и расширить область его применени , причем дополнительно ввощч е в схему блоки могут быть реализованы на базе серийно вьтускаемыхThus, the introduction of an amplifier unit with an adjustable transfer ratio into the group converter circuit allows increasing the functional reliability of the converter and expanding its application area, and additionally, blocks on the circuit can be implemented on the basis of serially available

промышленностью операционных усилителей .industry opamp.

Claims

GROUP CONVERTER: VOLTAGE containing at least two inverters connected to the output, DC I voltage regulators in the power supply circuit of each inverter with LC filters installed at their outputs, control unit for regulators, current sensors in the inverter power supply circuit, signal comparison unit, and the adder, divider, and block of signal multipliers are also connected in series, and the output of each of the current sensors is connected to one of the inputs of the adder, and the outputs of the block of multipliers are connected to one of the inputs of the node other inputs of which are connected to the outputs of the corresponding current sensors *, characterized in that, in order to increase functional reliability, it is equipped with an amplifier block with a transmission coefficient that is proportional to the load current, connected between the outputs of the comparison unit and the inputs of the control unit and control inputs connected to the output of said divider.

1111241.