СПОСОБ СИНХРОНИЗАЦИИ СТАТИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ И ИСТОЧНИКА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

СПОСОБ СИНХРОНИЗАЦИИ СТАТИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ И ИСТОЧНИКА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА


RU (11) 2016462 (13) C1

(51) 5 H02J3/42 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 4923591/07 
(22) Дата подачи заявки: 1991.04.01 
(45) Опубликовано: 1994.07.15 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Авторское свидетельство СССР N 1073842, кл. H 02J 3/42, 1982. Заявка Японии N 55-32105, кл. H 02J 3/38, 1980. Авторское свидетельство СССР N 636738, кл. H 02J 3/42, 1977. 
(71) Заявитель(и): Новосибирский государственный технический университет 
(72) Автор(ы): Бородин Н.И. 
(73) Патентообладатель(и): Новосибирский государственный технический университет 

(54) СПОСОБ СИНХРОНИЗАЦИИ СТАТИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ И ИСТОЧНИКА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 

В способе синхронизации формируют дополнительный сигнал для преобразователя, совпадающий по частоте и фазе с его выходным напряжением, суммируют дополнительный сигнал с выходным напряжением преобразователя, причем доля выходного напряжения в суммарном сигнале больше доли дополнительного сигнала, по полученным суммарному сигналу и выходному напряжению источника измеряют разность фаз, по которой регулируют частоту статического преобразователя до уравнивания частот и фаз синхронизируемых напряжений. 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для синхронной и синфазной работы источников переменного тока стабильной частоты, применяемых в системах гарантированного питания, при независимой и параллельной работе на общую нагрузку.

Известен способ синхронизации источников переменного тока, заключающийся в контроле величины угла разности фаз синхронизируемых напряжений через заданное время, не превышающее минимальное время срабатывания автомата, при этом при выходе величины угла разности фаз на заданное значение формируют сигнал о нарушении синхронной и синфазной работы.

Недостатком этого способа является нарушение синхронизации источников в режимах короткого замыкания нагрузки из-за отсутствия хотя бы одного из напряжений или при переходе в режим параллельной работы после объединения выходных зажимов источников вследствие использования в качестве одного из источников статического преобразователя частоты.

Известен другой способ синхронизации источника переменного тока и статического преобразователя частоты типа инвертор перед включением на параллельную работу путем измерения векторов выходных фазных напряжений источника переменного тока и инвертора, формирования суммы или разности измеренных векторов, суммирования полученной разности или суммы с каждой половиной вектора линейного напряжения источника переменного тока, и по разности амплитуд полученных векторов регулирования фазы выходного напряжения инвертора.

Недостатками существующего способа являются его реализация только в многофазной системе выходных напряжений, влияние несимметрии напряжений на точность синхронизации, нарушение синхронизации при отсутствии одного из выходных напряжений в режиме короткого замыкания нагрузки и при переходе в режим длительной параллельной работы на общую нагрузку.

Кроме того, известен способ синхронизации статического преобразователя частоты типа инвертор и источника переменного тока, являющийся прототипом предлагаемого изобретения, обеспечивающий синхронизацию статического преобразователя частоты и источника переменного тока (синхронного генератора) путем уравнивания частот, величин и фаз их выходных напряжений после разгона генератора до частоты, меньшей номинальной, определения момента совпадения фаз преобразователя и генератора, регулирования частоты преобразователя по разности фаз источника и преобразователя, и после уравнивания величин синхронизируемых напряжений подключения источника к общей с преобразователем нагрузке.

Недостатками этого способа синхронизации является нарушение синхронизации источников в режиме короткого замыкания нагрузки преобразователя и при переходе в длительный режим параллельной работы на общую нагрузку, когда после объединения выходных зажимов источников для регулирования частоты и фазы преобразователя будет использоваться разность фаз одного и того же общего напряжения. Поэтому контур регулирования частоты преобразователя становится разомкнутым и вследствие случайных факторов его частота будет изменяться, что приводит к нарушению синхронизации.

Таким образом, в режиме короткого замыкания нагрузки преобразователя и в режиме длительной параллельной работы вероятность срыва синхронизации велика и, следовательно, надежность синхронизации низкая.

Целью предлагаемого способа является повышение надежности синхронизации в режиме короткого замыкания нагрузки преобразователя и при переходе в длительный режим параллельной работы на общую нагрузку при сохранении точности синхронизации в нормальном режиме.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе синхронизации статического преобразователя частоты и источника переменного тока путем регулирования частоты статического преобразователя частоты до уравнивания частот и фаз выходных напряжений статического преобразователя частоты и источника переменного тока и подключения источника переменного тока к общей со статическим преобразователя частоты нагрузке формируют дополнительный сигнал, совпадающий по частоте и фазе с выходным напряжением статического преобразователя частоты в установившемся режиме, суммируют дополнительный сигнал с выходным напряжением преобразователя, причем доля выходного напряжения преобразователя в суммарном сигнале существенно больше доли дополнительного сигнала, измеряют разность фаз выходного напряжения источника переменного тока и суммарного сигнала и вышеуказанное регулирование частоты статического преобразователя частоты осуществляют по измеренной разности фаз.

На чертеже изображена одна из возможных структурных схем, реализующая предлагаемый способ.

Структурная схема состоит из статического преобразователя частоты (И1)1 и источника переменного тока (И2)2. Статический преобразователь частоты 1 включает задающий генератор (ЗГ)3, фазовый детектор (ФД)4, интегратор 5, преобразователь постоянного напряжения в переменное (П)6, систему импульсно-фазового управления (СИФУ)7, первичный источник электрической энергии (ПИ)8, силовую часть статического преобразователя частоты (СПЧ)9, состоящую из силовых ключей: тиристоров или транзисторов, выходной силовой фильтр (СФ)10, сумматор 11. Общими элементами схемы являются устройство синфазной работы (УСР)12, нагрузка (Zн)13 и контактор параллельной работы (Кпр)14.

Изобретение осуществляется следующим образом. Задающий генератор 3 системы управления статическим преобразователем формирует переменное напряжение, частота которого определяется его времязадающими цепями и сигналом с выхода УСР. Это напряжение поступает на первый вход фазового детектора 4. На его второй вход поступает напряжение с выхода статического преобразователя. Постоянная составляющая на выходе (ФД)4 несет в себе информацию о величине и знаке рассогласования фаз напряжения ЗГ и выходного напряжения статического преобразователя. Полученная постоянная составляющая интегрируется интегратором 5. Сигнал с выхода интегратора 5 преобразователем постоянного напряжения в переменное 6 преобразуется в импульсный сигнал, совпадающий по частоте с напряжением задающего генератора 3, а по фазе регулируемый постоянным сигналом с выхода интегратора 5. Система импульсно-фазового управления 7 преобразует переменный сигнал в последовательность импульсов управления, включающих ключи силовой части статического преобразователя частоты 9, которая преобразует энергию первичного источника 8 в выходную энергию с параметрами, определяемыми сигналом преобразователя 6. Силовой фильтр 10 улучшает качество выходной энергии в нагрузке за счет уменьшения высокочастотных составляющих спектра выходного напряжения. Таким образом, в нормальном режиме работы напряжения задающего генератора 3 и выходное напряжение статического преобразователя совпадают по частоте и фазе. В сумматоре 11 два этих сигнала суммируются, причем UзгК2<UнК1, и поступают на устройство синфазной работы 12. На другой вход УСР подается выходное напряжение источника переменного тока 2. С выхода УСР снимается сигнал, регулирующий частоту задающего генератора статического преобразователя частоты, а следовательно, и частоту выходного напряжения статического преобразователя до ее уравнивания с частотой источника переменного тока 2. После этого контактор параллельной работы 14 замыкается и источник подключается на общую нагрузку 13.

В режиме короткого замыкания нагрузки преобразователя его выходное напряжение равно нулю. Следовательно, в суммарном сигнале на выходе сумматора будет присутствовать только вторая дополнительная составляющая, формируемая в системе управления статическим преобразователем. Но, так как эта составляющая совпадала по частоте и фазе с этими же параметрами выходного напряжения статического преобразователя, то этой информации в оставшемся суммарном сигнале будет достаточно для работы устройства синфазной работы. Система регулирования частоты "не почувствует" исчезновения на время короткого замыкания выходного напряжения преобразователя.

В нормальном режиме точность синхронизации будет определяться выходным напряжением преобразователя, так как доля выходного напряжения в суммарном сигнале больше доли дополнительного сигнала. Поэтому синхронизация в нормальном установившемся режиме не будет зависеть от наличия в суммарном сигнале дополнительного сигнала.

Наличие в суммарном сигнале дополнительной составляющей исключает неустойчивость длительной параллельной работы и обеспечивает синхронизацию источников, так как для регулирования частоты и фазы используются разные сигналы при переходе на параллельную работу: напряжение на общей нагрузке и дополнительный сигнал, входящий в суммарный сигнал преобразователя. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



СПОСОБ СИНХРОНИЗАЦИИ СТАТИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ И ИСТОЧНИКА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, заключающийся в том, что регулируют частоту статического преобразователя частоты до уравнивания частот и фаз выходных напряжений статического преобразователя частоты и источника переменного тока, и подключают источник переменного тока к общей со статическим преобразователем частоты нагрузке, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности синхронизации в режиме короткого замыкания нагрузки преобразователя и при переходе в длительный режим параллельной работы на общую нагрузку при сохранении точности синхронизации в нормальном режиме, формируют дополнительный сигнал, совпадающий по частоте и фазе с выходным напряжением статического преобразователя частоты в установившемся режиме, суммируют дополнительный сигнал с выходным напряжением преобразователя, причем доля выходного преобразователя в суммарном сигнале существенно больше доли дополнительного сигнала, измеряют разность фаз выходного напряжения источника переменного тока и суммарного сигнала и регулирование частоты статического преобразователя частоты осуществляют по измеренной разности фаз.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru