Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Параллельная работа статических преобразователей энергии. Учебное пособие
.pdf
u
Б
Б
РТdq
i
уAuуB
a
d
уd
зиd
A
C
B
уC
u
u
b
q
0
u
уq
u
0
c
1
abc
T
0
4
у
u
у
ˆ
ˆ
dq
ˆ
4
у d
ˆ
u
4
у
ˆ
u
1
dq
T
ˆ
4
у q
ˆ
u
101
ˆ
ˆ
РТdq
ˆ
ˆ
0зи q
зиq
i
0зи d
i
i
ˆ
ˆ
РНdq
знq
знd
u
u
ЗС
РНdq
ˆ
ˆ
0зн q
0зн d
u
u
ПК
Рис. 52. Структурная схема системы стабилизации выходного напряжения ИН с четвертой стойкой
Выходные сигналы регуляторов тока подаются на преобразователи
f
координат для перехода к сигналам управления ШИМ, которые при скалярной модуляции должны быть представлены в «
abc»-координатах.
При синтезе регуляторов ИН с четвертой стойкой принято было решение об управлении по нулевой последовательности лишь путем изменения сигнала ШИМ по четвертой стойке, поэтому в преобразовании
0dq abc
на вход по нулевой последовательности подается сигнал,
равный нулю.
Обязательным элементом системы является блок задающих сигналов – БСЗ. Его назначение состоит в выработке эталонных сигналов для
функционирования регуляторов напряжения и тока, а также для преобразователей координат. При автономной работе ИН задаются следующие значения параметров:
uuu u u
dq q
Здесь
uUK
ном нд
зн ном зн зн0
2
напряжения на нагрузке;
,0, 0,
ft
2, .
,
U
ном
ном
– номинальное действующее значение
U
нд
– номинальное значение частоты выход-
зн0
ˆ
d
ˆ
(130)
ного напряжения.
Как уже отмечалось, обязательным элементом системы стабилизации является блок преобразования координат – БПК. При таком построении системы стабилизации выходного напряжения обеспечивается
астатическое регулирование по величине и частоте напряжения, качество переходного процесса будет определяться выбранными параметрами регуляторов, которые после аналитической оценки необходимо
проверить с помощью имитационного моделирования.
102
f
6. ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РАБОТА ТРЕХФАЗНЫХ
ИНВЕРТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ С ГЕНЕРАТОРАМИ
На структурной схеме системы, состоящей из инвертора, параллельно работающего с генератором (рис. 53), указаны только те элементы, которые необходимы для нормального функционирования ИН.
Новыми элементами на схеме являются трехфазный контактор К и генератор.
При рассмотрении принципов управления ИН в данной системе будем исходить из следующих положений:
установленная мощность генератора больше установленной мощ-
ности ИН;
частота и величина напряжения на нагрузке определяются генера-
тором;
ток нулевой последовательности в нагрузке не превышает макси-
мально допустимого тока ИН;
отсутствует канал информационной связи системы управления
ИН с блоком регулирования и защиты генератора;
частота ШИМ существенно больше частоты выходного напряже-
f.
f
k
, поэтому емкость конденсатора
С относи-
ф
()f
и
ния генератора
тельно невелика и его наличие практически не влият на распределение
токов на частоте
При этих условиях в системе управления ИН отпадает необходимость в регуляторах напряжения и датчиках тока нагрузки. Появляется
дополнительный блок, определяющий величину частоты
угол
Назовем его блоком синхронизации – БС (рис. 54).
, необходимые для синхронизации и преобразования координат.
103
I
B
N
A
нА
u
C
нС
u
нВ
u
U
K
иС
i
иВ
i
ДТ
иА
i
ДТ
ДТ
0
i
ф
L
ф
0
ф
L
L
L
0
иВ
и
иА
u
иС
u
u
u
104
C
dc
U
Рис. 53. Структурная схема системы, состоящей из инвертора, работающего параллельно с генератором
з
з
Р
у
у
у
у
у
з
з
Р
q
у
у
у
у
A
B
C
0
A
B
u
a
d
d
u
C
u
u
c
b
1
abc
T
0
q
0
u
q
u
4
4
u
ˆ
ˆ
ˆ
dq
ˆ
d
4
ˆ
u
u
1
dq
T
ˆ
q
4
ˆ
u
105
у
ˆ
ˆ
Тdq
иd
иq
i
i
Тd
ˆ
ˆ
0
0
и q
и d
i
i
БС
БПК
Рис. 54. Структурная схема системы управления ИН при параллельной работе с генератором
БЗС
11н U н
uu
22н U н
33н U н
uu
uu
Структурная схема системы управления ИН при параллельной ра-
P
боте с генератором показана на рис. 54.
На вход БС поступают с датчиков напряжения нагрузки (ДН) три
сигнала
где
1, 2 , 3i
образования
«
abc»- в «
uu
ннiUi
, что соответствует фазам А, В, С. В блоке с помощью пре-
T (66) выполняется преобразование координат из
0
0
»-оси, после чего выделяются два сигнала
,
и
нu
нu
. Да-
лее в соответствии с соотношениями (62) и (63) вычисляются следующие величины:
u
н
arctg
,
u
н
d
. (131)
dt
Работа блока БС предшествует замыканию контактора К. После
определения величин и
инвертор напряжения может быть подклю-
чен на параллельную работу с генератором.
При параллельной работе с генератором инвертор напряжения может поставлять в нагрузку как активную мощность
Q
ную
тра звена постоянного тока
. Источником реактивной мощности служит конденсатор филь-
и
С. При этом надо иметь в виду, что всегда
, так и реактив-
и
должно выполняться неравенство
22
() ( ) 3PQS UI , (132)
иииmax нд ид max
S – максимально допустимая мощность, отбираемая от ИН
где
и max
(иногда ее называют установленной мощностью инвертора);
I –
ид max
максимально допустимый ток на выходе ИН.
Блок задающих сигналов вырабатывает следующие величины:
PQ
iiii
зн зн зн0
зи зи
dq q
,, 0
uu
33
ном ном
106
н0
з d
ˆ
. (133
ˆ
Сигналы задания на активную
P и реактивную зиQ мощность вы-
зи
рабатываются по-разному в зависимости от многих факторов. В частности, если источником постоянного напряжения на входе ИН служит аккумуляторная батарея (АБ), то величина напряжения на АБ и ее заряд
должны учитываться при выработке сигнала
P . Кроме этого сигналы
зи
задания на мощности будут влиять на частоты и величину напряжения
на нагрузке
. В том случае, если величина становится меньше за-
U
нд
данного значения, необходимо увеличить генерируемую активную
мощность ИН путем увеличения сигнала
ется нагрузка на генератор. Задание на реактивную мощность
P , в этом случае уменьша-
зи
Q вли-
зи
яет на величину напряжения на нагрузке. Если напряжение уменьшается и по истечении определенного времени становится очевидным, что
БРЗУ генератора не может его стабилизировать, то необходимо увели-
Q
чить модуль
отрицательного значения реактивной мощности.
зи
В этом случае инвертор будет генерировать опережающий (емкостной)
ток, что приведет к увеличению напряжения на нагрузке.
Необходимо отметить, что инвертор напряжения при параллельной
работе с генератором может компенсировать его ток нулевой последовательности, тем самым несколько разгрузить генератор и облегчить
условия работы его блока регулирования. Для
решения этой задачи
необходимо ввести еще один контур регулирования с воздействием на
,
токи задания
ii.
ˆ
ˆ
зн0
зн0
q
d
107
7. ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РАБОТА
ТРЕХФАЗНЫХ ИНВЕРТОРОВ
НАПРЯЖЕНИЯ НА ОБЩУЮ НАГРУЗКУ
Как было показано выше, использование различных координатных
преобразований позволяет переменные токи и напряжения эквивалентировать с постоянными токами и напряжениями. Использование этой концепции делает возможным применить все ранее предложенные варианты
построения систем параллельной работы с обратными связями.
Рассмотрим вариант реализации параллельной работы, предполагающий наличие общего для источников узла управления
контроллера (ЦК), см. рис. 3. Регулирование инверторами (рис. 55) про-
ˆ
ˆ
изводится в «
dq» и «
dq
»-координатах.
Отличительной особенностью такого варианта построения параллельной работы ИН является то, что регуляторы напряжения и тока
нагрузки выделены в отдельное устройство – центральный контроллер.
Каждый отдельный инвертор напряжения в своей системе управления
содержит регулятор по собственному току, при этом задание на эти регуляторы передается от центрального контроллера с помощью
ного сигнала вида
– центрального
вектор-
i
зи
d
i
зи
q
i
з
i
зи0
i
зи0
,
d
ˆ
q
здесь сигналы задания соответствуют рис. 51 и определяются путем деления общего сигнала на
N выходных сигналов регуляторов тока ЦК.
108
I
Б
РТdq
I
N
Б
з
I
Б
зiз
Б
РТdq
РТdq
РТdq
ДТ
i
1и
C
ф
t
ПК
1
i
ˆ
ˆ
ДТ
i
u
н
н
ДН
U
ДТ
i
иN
РНdq
РТdq
1 N
ПК
РНdq
РТdq
ˆ
ˆ
ˆ
ˆ
C
ф
t
ПК
ˆ
ˆ
ЗС
i
ИН
ИН
L
1
ˆ
ˆ
dq
N
ˆ
ˆ
dq
ф
L
0
L
ф
L
0
Рис. 55. Функциональная схема системы из N параллельных инверторов
напряжения с общим узлом управления
В центральном контроллере расположен блок задающих сигналов
БСЗ, где формируются сигналы задания в соответствии с (130) на величину и частоту напряжения нагрузки, а также на угол
для координатных преобразований. Вектор
,
, необходимый
t
с численными зна-
чениями указанных величин передается в каждый инвертор в блоки преобразования координат (БПК). БПК в центральном процессоре преобра-
ˆ
ˆ
зуют в «
dq»- и «
dq
»-координаты напряжение и ток нагрузки, а в отдель-
ных инверторах преобразуются только собственные токи.
109
Общий принцип стабилизации напряжения на нагрузке и распределения токов между ИН соответствует описанию в разделе 1.
Распределение токов между инверторами можно производить пропорционально их установленным мощностям, для этого необходимо
формировать вектор
i с учетом этого критерия.
з
Как уже отмечалось, к недостаткам такого варианта построения параллельной работы можно отнести наличие общего узла управления,
что потенциально снижает надежность системы.
Ограничением на возможность использования такой структуры
обеспечения параллельной работы является необходимость измерять
ток нагрузки, это означает, что способ подключения нагрузки или способ соединения
ИН должны позволять устанавливать датчик тока
нагрузки.
Рассмотрим реализацию параллельной работы с использованием
принципа ведущего и ведомых ИН (Master Slave Control) (см. рис. 4).
Отличие ее применения для инверторов напряжения заключается в по-
ˆ
ˆ
строении регуляторов в «
dq»- и «
dq
»-координатах.
В силу того что ведущим инвертором напряжения может быть
назначен любой из
N параллельно включенных ИН, функциональная
схема каждого из них строится в соответствии с рис. 40. При этом структурная схема системы стабилизации реализуется как в автономно работающем ИН в соответствии с рис. 52. Отличие в режиме параллельной
работы заключается в том, что полный комплекс регуляторов, т. е. РН и
РТ, реализуется только
в ведущем ИН, в ведомых преобразователях используются регуляторы тока. Сигналы задания для таких регуляторов
передаются в виде вектора
i
и
d
1
i
и 1
q
ˆ
i
ˆ
и01
d
ˆ
i
ˆ
и01
q
.
Здесь сигналы
i
зи
i
зи
i
з
i
зи0
i
зи0
ˆˆ
,, ,
iii i
dq q
ии и01
11
ˆ
d
и01
d
q
ˆ
d
ˆ
q
формируются в блоке преобразования
ˆ
координат (БПК) ведущего инвертора путем измерения и преобразования фазных токов этого инвертора.
110
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]