УПРАВЛЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ДЛЯ ИНВЕРТОРНОГО ГЕНЕРАТОРА
CONTROL DEVICE FOR PROVIDING PARALLEL OPERATION OF VST GENERATOR

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к управляющему устройству обеспечения параллельной работы для инверторного генератора, в особенности к управляющему устройству, способному обеспечить параллельный выход инверторных генераторов по трехфазному переменному току.
Уровень техники
Широко известная традиционная технология применения управляющего устройства обеспечения параллельной работы для инверторных генераторов представлена, например, в японском патенте №2996542. В этой ссылке фаза и амплитуда напряжения однофазного двухпроводного инверторного генератора синхронизированы с соответствующими параметрами других однофазных двухпроводных инверторных генераторов так, что генераторы работают параллельно.
Раскрытие изобретения
В ссылке раскрыто лишь обеспечение параллельной работы однофазных двухпроводных инверторных генераторов посредством синхронизации фазы и амплитуды напряжения. Однако обеспечить параллельную работу трехфазных инверторных генераторов переменного тока по методике, представленной в ссылке 1, трудно, поскольку требуется синхронизировать каждую фазу и каждую амплитуду напряжения трехфазного переменного тока одного генератора с соответствующими параметрами других генераторов.
Задача изобретения заключается в том, чтобы преодолеть указанную проблему, предложив управляющее устройство обеспечения параллельной работы для инверторного генератора, способное обеспечить параллельную работу нескольких трехфазных инверторных генераторов переменного тока.
Для решения вышеуказанной задачи согласно изобретению предложено управляющее устройство обеспечения параллельной работы для инверторного генератора А, содержащего первую, вторую и третью обмотки, намотанные вокруг генератора переменного тока с приводом от двигателя, первый, второй и третий инверторы, соединенные, каждый, с первой, второй и третьей обмотками, чтобы преобразовать переменный ток, который выдают первая, вторая и третья обмотки, в постоянный и переменный токи через переключающие элементы для выдачи преобразованного переменного тока, первый, второй и третий контроллеры, каждый из которых выполнен с возможностью управления переключениями ВКЛ/ВЫКЛ переключающих элементов, соответственно, первого, второго и третьего инвертора, и подсоединен с возможностью связи с каждым другим контроллером, и трехфазный выход, соединенный с группами клемм, соединенными с первым, вторым и третьим инверторами для выдачи преобразованного переменного тока в виде выходных токов U-, V- и W-фаз, и соединенный с нейтральными клеммами групп клемм. Инверторный генератор А выполнен с возможностью параллельной работы, по меньшей мере, с одним инверторным генератором В, который выполнен так же, как инверторный генератор А, для выдачи трехфазного переменного тока.
Краткое описание чертежей
Вышеуказанные и иные задачи и преимущества настоящего изобретения станут яснее из нижеследующего описания и чертежей, на которых:
ФИГ.1 представляет блок-схему, показывающую управляющее устройство обеспечения параллельной работы для инверторного генератора в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения;
ФИГ.2 - вид сверху картера двигателя инверторного генератора, показанного на ФИГ.1;
ФИГ.3 - подробная схема конструкции инвертирующей части инверторного генератора, показанного на ФИГ.1;
ФИГ.4 - иллюстрация, объясняющая работу инвертирующей части инверторного генератора, показанного на ФИГ.1;
ФИГ.5 - подробная схема конструкции фильтрующей части инверторного генератора, показанного на ФИГ.1;
ФИГ.6 - схема, аналогичная ФИГ.5, но подробно показывающая другую конструкцию фильтрующей части инверторного генератора, показанного на ФИГ.1;
ФИГ.7 - иллюстрация процесса работы блока управления двигателем инверторного генератора, показанного на ФИГ.1;
ФИГ.8 представляет выделенную блок-схему процесса работы контроллера инвертирующей части инверторного генератора, показанного на ФИГ.1;
ФИГ.9 - временная диаграмма, объясняющая опорный сигнал и синхронизирующие сигналы, используемые в конструкции, показанной на ФИГ.8;
ФИГ.10 - временная диаграмма, показывающая формы волн, когда выход переключен с трехфазного выхода на однофазный выход в ответ на работу в соответствии с показанной на ФИГ.7 блок-схемой;
ФИГ.11 - временная диаграмма, показывающая формы волн, когда выход переключен с однофазного выхода на трехфазный выход в ответ на работу в соответствии с показанной на ФИГ.7 блок-схемой;
ФИГ.12 - аксонометрическая проекция инверторных генераторов при параллельной работе двух инверторных генераторов показанного на ФИГ.1 типа;
ФИГ.13 - блок-схема процесса работы контроллера инвертирующей части при параллельной работе двух инверторных генераторов, показанных на ФИГ.12;
ФИГ.14 представляет блок-схему, аналогичную ФИГ.13, но показывающую процесс работы контроллера инвертирующей части при параллельной работе двух инверторных генераторов, показанных на ФИГ.12;
ФИГ.15 - временная диаграмма, показывающая выходные формы волн при параллельной работе в соответствии с показанной на ФИГ.14 блок-схемой;
ФИГ.16 - временная диаграмма, аналогичная ФИГ.15, но представляющая выходные формы волн при параллельной работе в соответствии с показанной на ФИГ.14 блок-схемой.
ФИГ.17 представляет блок-схему процесса работы контроллера инвертирующей части при параллельной работе двух инверторных генераторов, показанных на ФИГ.12, в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения;
ФИГ.18 - временная диаграмма, представляющая выходные формы волн при параллельной работе двух инверторных генераторов, показанных на ФИГ.12, в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения; и
ФИГ.19 представляет блок-схему, показывающую подготовку, выполняемую пользователем, и соответствующую работу управляющего устройства обеспечения параллельной работы, содержащего блок управления двигателем, при параллельной работе, показанной на ФИГ.12, в соответствии с третьим вариантом настоящего изобретения.
Осуществление изобретения
Управляющее устройство обеспечения параллельной работы для инверторного генератора в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения будет теперь объяснено со ссылкой на прилагаемые чертежи.
ФИГ.1 представляет общую блок-схему, показывающую управляющее устройство обеспечения параллельной работы для инверторного генератора в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.
На ФИГ.1 позицией 10 обозначен инверторный генератор. Генератор 10 содержит двигатель (двигатель внутреннего сгорания) 12 и имеет номинальную выходную мощность около 5 кВт (АС - переменный ток 100 В, 50 А). Двигатель 12 - это бензиновый двигатель со свечным зажиганием и воздушным охлаждением.
Дроссель 12b и воздушная заслонка 12с установлены в трубе воздухозаборника 12а двигателя 12. Дроссель 12b соединен с приводом (представляющим собой шаговый двигатель) 12а дросселя, и воздушная заслонка 12с соединена с приводом (также представляющим собой шаговый двигатель) 12е заслонки.
Двигатель 12 оснащен аккумулятором 14, номинальное напряжение которого около 12 В. Получив напряжение от аккумулятора 14, привод 12а дросселя и привод 12е воздушной заслонки производят открытие и закрытие, соответственно, дросселя 12b и воздушной заслонки 12с. Двигатель 12 содержит узел 16 (обозначен "ALT") генератора переменного тока.
ФИГ.2 - это вид сверху картера 12f двигателя 12, показанного на ФИГ.1, в котором имеется узел 16 генератора переменного тока.
Как показано на ФИГ.2, узел 16 генератора переменного тока включает статор 16а, смонтированный на картере 12f двигателя 12, и ротор 16b, смонтированный с возможностью вращения вокруг статора 16а и также работающий как маховик двигателя 12.
Статор 16а включает тридцать зубцов. Двадцать семь из них несут трехфазные выходные обмотки (главные обмотки) 18, включающие три набора обмоток U, V и W-фаз, а оставшиеся три зубца несут еще одну трехфазную выходную обмотку (вспомогательную обмотку) 20, включающую один набор обмоток U, V и W-фаз. Главные обмотки 18 включают обмотки 18а, 18b и 18с.
Изнутри ротора 16b, смонтированного с внешней стороны статора 16а, напротив выходных обмоток 18, 20 вделано или прикреплено несколько пар радиально ориентированных постоянных магнитов, с чередованием полярности их полюсов. Когда постоянные магниты 16b ротора 16b вращаются вокруг статора 16а, в узле 16 генератора переменного тока трехфазные выходные обмотки 18 (более конкретно, 18а, 18b, 18с) выдают (генерируют) напряжения U, V, и W-фаз переменного тока, и вспомогательная обмотка 20 также выдает напряжения каждой из фаз переменного тока.
Дадим краткое объяснение ФИГ.1. Генератор 10 согласно этому варианту осуществления содержит, в дополнение к узлу 16 (ALT) генератора переменного тока, на который намотаны выходные обмотки 18, инвертирующую часть (обозначена "INV") 22, фильтрующую часть (обозначена "FILTER") 24, выходной каскад (обозначен "OUT") 26, блок (обозначен "ECU") 28 управления двигателем и узел (обозначен "CONTROL PANEL") 30 панели управления двигателем. ECU (электронный блок управления) выполняет функцию узла электронного управления и содержит ЦП (CPU: central processing unit - центральный процессор, ЦП), как объяснено ниже.
Как показано, характерная особенность генератора 10 согласно этому варианту осуществления состоит в том, что три комплекта (три) однофазных инверторных генераторов (инверторов) соединяются параллельно, чтобы они могли выборочно и надежно выдавать трехфазный переменный ток требуемого напряжения и требуемой фазы или однофазный переменный ток требуемого напряжения.
Конкретно, генератор 10 включает три комплекта обмоток 18, именно первую, вторую и третью обмотки 18а, 18b, 18с, инвертирующую часть 22, включающую три комплекта инверторов, именно первый, второй и третий инверторы (инверторные генераторы) 22а, 22b, 22с, фильтрующую часть 24, включающую три комплекта фильтров, именно первый, второй и третий фильтры 24а, 24b, 24с, выходной каскад 26, включающий трехфазный выход 26е и однофазный выход 26f, блок 28 управления двигателем, который управляет работой двигателя 12, и узел панели управления 30.
Инвертирующая часть 22 и другие узлы снабжены, например, полупроводниковыми микросхемами, установленными на печатную плату в кожухе, размещаемом в удобном месте двигателя 12. Узел панели управления 30 также снабжен полупроводниковыми микросхемами, аналогичным образом размещенными в удобном месте двигателя 12 и соединенной с ним панели.
Выходные обмотки 18, инвертирующая часть 22, фильтрующая часть 24 и выходной каскад 26 - каждый узел включает три комплекта, обозначенные буквами a, b и с, и эти комплекты выполнены, каждый, для соединения с обозначенными той же буквой соответственными комплектами других узлов.
Каждый - первый, второй и третий - из инверторов 22а, 22b, 22с, составляющих инвертирующую часть 22, включает однофазный двухпроводной инвертор, содержащий силовые модули 22а1, 22b1, 22с1, выполненные на интегральных схемах, состоящих из полевых транзисторов и тиристоров SCR (SCR: silicon-controlled rectifier - однооперационный триодный тиристор), 32-битовые ЦП 22а2 (первый контроллер), 22b2 (второй контроллер), 22с2 (третий контроллер) и датчик межфазного напряжения/тока 22а3, 22b3, 22с3, который замеряет напряжение и ток между фазами силового выхода. Каждый ЦП 22а2, 22b2, 22с2 соединяется коммуникационным каналом 22d с каждым из остальных для обеспечения связи между ними.
ФИГ.3 - это схема, подробно показывающая конструкцию инвертирующей части 22. Хотя нижеследующее объяснение будет дано для комплекта а, это объяснение можно также применить к комплектам b и с, поскольку их конструкции принципиально не отличаются друг от друга.
Как показано на ФИГ.3, силовой модуль 22а1 включает гибридную мостовую цепь 22а11, в которой три тиристора SCR (тиристоры используются как переключающие элементы для преобразования постоянного тока) и три DI (диода) соединены мостом, и Н-мостовую цепь 22а12, в которой четыре полевых транзистора соединены мостом.
Трехфазное напряжение переменного тока, которое выдает (генерирует) по U-фазе обмотка 18а выходных обмоток 18, намотанных вокруг узла 16 генератора переменного тока, подается на соединенный с обмоткой первый инвертор 22а, а затем подается в среднюю точку между SCR и DI в гибридной мостовой цепи 22а11 силового модуля 22а1.
Затвор тиристора SCR в гибридной мостовой цепи 22а11 соединен с аккумулятором 14 через задающий контур (не показан). ЦП 22а2 управляет подачей тока (ВКЛ; проводящее состояние) или прекращением подачи тока (ВЫКЛ; непроводящее состояние) на затвор тиристора SCR от аккумулятора 14 через задающий контур.
Конкретно, по выходному сигналу датчика межфазного напряжения/тока 22а3, ЦП 22а2 переключает на ВКЛ (в проводящее состояние) затвор тиристора SCR при угле включения (угле проводящего состояния), соответствующем требуемому выходному напряжению, так что переменный ток, подаваемый на силовой модуль 22а1 с выходной обмотки 18а, преобразуется в постоянный ток требуемого выходного напряжения.
Постоянный ток, который выдает гибридная мостовая цепь 22а11, подается на Н-мостовую цепь 22а12 полевых транзисторов, в которой полевые транзисторы соединены с аккумулятором 14. ЦП 22а2 управляет подачей тока (ВКЛ; проводящее состояние) на полевые транзисторы или прекращением подачи тока (ВЫКЛ; непроводящее состояние); входной постоянный ток преобразуется в переменный ток требуемой частоты (например, частоты коммунальных сетей 50 Гц или 60 Гц).
ФИГ.4 - это иллюстрация, объясняющая работу Н-мостовой цепи 22а12.
Как показано, ЦП 22а2 генерирует опорную синусоидальную волну (сигнальную волну; показана верхней сплошной волнистой линией) заранее заданной частоты (т.е. 50 Гц или 60 Гц - частоты коммунальных сетей) и требуемого выходного напряжения (в форме волны), сравнивает генерируемую опорную синусоидальную волну с несущей (например, с несущей 20кГц), используя компаратор (не показан) с целью выработки ШИМ-сигнала (Pulse Width Modulation, PWM - широтно-импульсная модуляция, ШИМ), и переключает на ВКЛ/ВЫКЛ полевые транзисторы в Н-мостовой цепи 22а12 в соответствии с выработанным ШИМ-сигналом.
Пунктирная волна, изображенная ниже на ФИГ.4, показывает требуемое выходное напряжение (в форме волны). Следует отметить, что период Т (шаг) ШИМ-сигнала (ШИМ-формы волны) в действительности намного короче, чем показано, но на ФИГ.4 период увеличен для облегчения понимания.
Вновь вернемся к объяснению ФИГ.1; инвертирующая часть 22 соединена с фильтрующей частью 24.
Фильтрующая часть 24 включает LC-фильтры (фильтры нижних частот) 24а1, 24b1, 24с1, которые подавляют высокие гармоники, и противопомеховые фильтры 24а2, 24b2, 24с2, которые подавляют помехи. Выходной сигнал переменного тока, преобразованный в инвертирующей части 24, подается на LC-фильтры 24а1, 24b1, 24с1 и противопомеховые фильтры 24а2, 24b2, 24с2, чтобы подавить высокие гармоники и помехи.
ФИГ.5 показывает схему LC-фильтра 24а1, а ФИГ.6 показывает схему противопомехового фильтра 24а2. Хотя это и не показано, схемы LC-фильтров 24b1, 24с1 и противопомеховых фильтров 24b2, 24с2 - такие же.
На ФИГ.1 инвертирующая часть 22 соединена с выходным каскадом 26 через фильтрующую часть 24.
Как показано на чертеже, выходной каскад 26 включает трехфазный (четырехпроводной) выход (выход) 26е и однофазный (двухпроводной) выход 26f. Трехфазный выход 26е соединен с группами клемм 26а, 26b, 26 с, которые соединены с первым, вторым и третьим инверторами 22а, 22b, 22с, соответственно, и выходами по переменному току одной из фаз U, V, W, соответственно, и последовательно соединен с нейтральной клеммой 26d групп клемм. Однофазный выход (выход) 26f параллельно соединен с группами клемм и последовательно - с нейтральной клеммой.
Конкретнее, трехфазный (четырехпроводной) выход 26е последовательно соединен, соответственно, с выводом U-фазы 26а1, который соединен с первым инвертором 22а и выдает переменный ток U-фазы, с выводом V-фазы 26b1, который соединен со вторым инвертором 22b и выдает переменный ток V-фазы, с выводом W-фазы 26с1, который соединен с третьим инвертором 22с и выдает переменный ток W-фазы, и соединен с нейтральной клеммой О-фазы 26d, в которой соединяются нейтрали 26а2, 26b2, 26с2 первого, второго и третьего инверторов 22а, 22b, 22с.
Далее, выходной каскад 26 имеет однофазный (двухпроводной) выход 26f, который включен параллельно с выводом U-фазы 26а1, с выводом V-фазы 26b1 и с выводом W-фазы 26с1, и включен последовательно с выводом О-фазы 26d, а также содержит переключающий механизм 26д, который переключает трехфазный выход 26е и однофазный выход 26f.
Трехфазный выход 26е и однофазный выход 26f соединены с электрической нагрузкой 32 через разъем (не показан) и т.д.
Блок 28 управления двигателем содержит 32-битовый ЦП 28 с и управляет работой двигателя 12. Блок 28 управления двигателем соединен с ЦП 22а2, 22b2, 22с2 (первым, вторым и третьим контроллерами) инверторов 22а, 22b, 22с через шину CAN (сети зон управления) BUS 28а и интерфейс CAN I/F 28b, чтобы блок имел связь с ЦП 22а2, 22b2, 22с2. Выход с вышеупомянутой выходной обмотки (вспомогательной обмотки) 20 подается на ЦП 22а2, 22b2, 22с2, 28с в качестве их рабочего напряжения.
Блок 28 управления двигателем содержит возбудитель 28d пускового генератора (обозначен STG DRV), который делает выходную обмотку 18с не только генератором, но и прибором запуска (стартером) двигателя 12. Конкретно, в этом варианте осуществления одна из выходных обмоток 18а, 18b, 18с (например, выходная обмотка 18с) выполнена для работы в качестве стартера двигателя с помощью возбудителя 28d пускового генератора, другими словами, узел 16 генератора переменного тока выполнен для работы в качестве первичного двигателя.
Возбудитель 28d пускового генератора содержит преобразователь 28d1 постоянного тока. Как описано ниже, преобразователь 28d1 постоянного тока усиливает выход (повышает напряжение) аккумулятора 14 примерно до 200В и подает это усиленное выходное напряжение аккумулятора на выходную обмотку 18с в ответ на команду с ЦП 28с, чтобы ротор 16b узла 16 генератора переменного тока раскручивался относительно статора 16а для запуска двигателя 12.
Блок 28 управления двигателем, далее, содержит схему (не показана) TDC (Top Dead Center - верхних мертвых точек) для измерения импульсов, которые выдает импульсный генератор (не показан), содержащий магнитный датчик, установленный вблизи статора 16а или ротора 16b, и схему 28е определения скорости двигателя, которая соединена с выводом U-фазы выходной обмотки 18с для определения скорости двигателя по выходному сигналу обмотки.
Блок 28 управления двигателем, далее, включает интерфейсы (I/F) связи (СОМ) I/F 28f, датчика (SENSOR) I/F 28g, дисплея (DISP) I/F 28h, переключателя (SW) I/F 28i, возбудитель 28j привода 12d дросселя, возбудитель 28k привода 12е воздушной заслонки и возбудитель 28I зажигания (не показан).
Вышеупомянутый 32-битовый ЦП 28 с определяет открытие дросселя 12b таким образом, что скорость двигателя выводится на требуемое значение, рассчитанное в соответствии с требуемым выходным переменным током, который должен быть подан на электрическую нагрузку 32, и подает ток (напряжение) на привод 12d дросселя через возбудитель 28j для управления его работой.
Узел панели управления 30 содержит дистанционный интерфейс (REMOTE) I/F 30а, который беспроводной связью (или с помощью проводов) соединен с блоком дистанционного управления (не показан), выполненным отдельно от двигателя 12 и приспособленным для переноски пользователем, LED (светодиод) 30b, LCD (жидкокристаллический дисплей) 30с, переключатель KEY (главный переключатель) 30d, приспособленный для переключения пользователем и посылки команд на включение (пуск) и останов генератора 10, и трехфазный/однофазный селекторный переключатель 30е, приспособленный для посылки команд на переключение выхода генератора 10 с трехфазного переменного тока на однофазный и обратно.
Блок дистанционного управления 40 (далее называемый "дистанционный контроллер") содержит пусковой переключатель 40а, переключатель 40b останова и сигнальную лампу 40с. Когда пусковой переключатель 40а включается пользователем, дистанционный контроллер 40 посылает сигнал пуска на блок 28 управления двигателем через дистанционный интерфейс 30а, если же пользователь включает переключатель 40b останова, дистанционный контроллер прекращает посылать сигнал пуска, чтобы блок 28 управления двигателем остановил двигатель 12. Пусковой переключатель 40а и переключатель 40b останова соответствуют дистанционному управляющему переключателю (устройству, управляемому пользователем, пользовательскому устройству), как описано ниже.
Узел панели управления 30 и блок 28 управления двигателем соединяются беспроводной связью (или с помощью проводов) для установления коммуникации между ними. Выходы переключателя KEY 30d и селекторного переключателя 30е узла панели управления 30 подаются на блок 28 управления двигателем через переключения интерфейса 281, и блок 28 управления двигателем управляет сбросом индикатора 30b и дисплея 30с узла панели управления 30 через интерфейс 28h дисплея.
ФИГ.7 - это иллюстрация процесса работы блока 28 управления двигателем.
Как описано выше, поскольку генератор 10 в этом варианте осуществления должен выборочно и надежно выдавать трехфазный переменный ток и однофазный переменный ток требуемого напряжения в требуемой фазе, инвертирующая часть 22 включает три комплекта однофазных инверторов (первый, второй и третий инверторы) 22а, 22b, 22с, и ЦП 28с блока 28 управления двигателем выполнен для управления переключающим механизмом 26g выходного каскада 26, чтобы переключать трехфазный выход и однофазный выход по сигналу селекторного переключателя 30е.
В инвертирующей части 22 один из однофазных инверторов 22а, 22b, 22с, например инвертор 22а, выполнен как главный инвертор, а другие - как подчиненные инверторы. Когда генератор 10 должен выдавать трехфазный переменный ток и связываться с ЦП 28 с блока 28 управления двигателем, как показано на ФИГ.8, ЦП 22а2, 22b2, 22с2 трех комплектов однофазных инверторов 22а, 22b, 22с управляют работой инвертирующей части 22, делая выходную фазу по U-фазе выхода 26а главного инвертора 22а опорной так, что выходные фазы по V-фазе выхода 26b и W-фазе выхода 26с подчиненных инверторов 22b, 22с сдвинуты или отстают от фазы по U-фазе выхода 26а на 120 градусов.
С другой стороны, когда генератор должен выдавать однофазный переменный ток и связываться с ЦП 28с, ЦП 22а2, 22b2, 22с2 управляют работой инвертирующей части 22, синхронизируя фазы выходов по V-фазе с клеммы 26b и по W-фазе с клеммы 26с подчиненных инверторов 22b, 22с и делая выход по U-фазе с клеммы 26а главного инвертора 22а опорным так, что с однофазного выхода 26f выдается однофазный переменный ток.
ФИГ.8 представляет блок-схему процесса работы ЦП 22а2, 22b2, 22с2, конкретно, обеспечение автономного управления генератора, а ФИГ.9 - это временная диаграмма, объясняющая опорный сигнал и синхронизирующие сигналы, используемые в процессе, изображенном на ФИГ.8.
Как показано, ЦП 22а2 первого (главного) инвертора 22а содержит генератор 22а21 опорного сигнала, который генерирует опорный сигнал (показан на ФИГ.9) заранее заданной частоты, контроллер 22а22 ШИМ-сигнала, который управляет процессом ШИМ по ШИМ-сигналам, представленным на ФИГ.4, контроллер 22а23 синхронизирующих сигналов, который генерирует синхронизирующие сигналы 1, 2 (с заранее заданным сдвигом фаз от опорного сигнала, показанного на ФИГ. 9), используемые для синхронизации фазы выходов подчиненных инверторов 22b, 22с с фазой выхода главного инвертора 22а, и подает их на ЦП 22b2, 22с2, и контроллер 22а24 связи, который управляет передачей и приемом (обменом) генерируемых синхронизирующих сигналов по коммуникационному каналу 22d.
Второй и третий подчиненные инверторы 22b, 22с также содержат,  - исключая генератор опорного сигнала, - контроллеры 22b22, 22с22 ШИМ-сигнала, контроллеры 22b23, 22с23 синхронизирующих сигналов и контроллеры 22b24, 22с24 связи, которые, в принципе, не отличаются от соответствующих контроллеров главного инвертора 22а.
ЦП 22а2 первого (главного) инвертора 22а, конкретнее его контроллер 22а23, синхронизирующих сигналов генерирует синхронизирующие сигналы 1, 2, сдвинутые на 120 градусов от опорного сигнала (другими словами, сигналы, отличающиеся заранее заданной разностью фаз от опорного сигнала), и подает их на ЦП 22b2, 22с2, если через селекторный переключатель 30е подается (соответствующим переключением) команда выдавать трехфазный переменный ток. То же самое произойдет, если частота опорного сигнала окажется равной заранее заданной частоте (ФИГ.10А) или ниже заранее заданной частоты (ФИГ.10В).
Далее, ЦП 22а2 первого (главного) инвертора 22а связан с ЦП 22b2, 22с2 и управляет работой инвертирующей части 22, синхронизируя выходы V-фазы и W-фазы с выходных клемм 26b, 26с с выходом U-фазы с выходной клеммы 26а, когда должен выдаваться однофазный переменный ток, и связывается с ЦП 28с так, что с однофазного выхода 26f выдается однофазный переменный ток.
Конкретно, ЦП 22а2 генерирует опорный сигнал заранее заданной частоты и синхронизирующие сигналы, отличающиеся заранее заданной разностью фаз (т.е. синфазные) от опорного сигнала, посылает эти сигналы в ЦП 22b2, 22с2 и управляет работой инвертирующей части 22, синхронизируя выходы V-фазы и W-фазы с выходных клемм 26b, 26с с выходом (опорной) U-фазы с выходной клеммы 26а так, что с однофазного выхода 26f выдается однофазный переменный ток.
Фиг.10 - это временная диаграмма, показывающая формы волн в случае, когда выход переключен с трехфазного выхода на однофазный выход, а ФИГ.11 - это временная диаграмма, показывающая формы волн в случае обратного переключения. Как показано, генератор 10 выдает по выбору трехфазный или однофазный выходной сигнал требуемого напряжения в ответ на переключение пользователем селекторного переключателя 30е узла панели управления 30.
Характерной особенностью в этом варианте осуществления настоящего изобретения является то, что предложено управляющее устройство обеспечения параллельной работы для инверторного генератора, способное обеспечить параллельную работу нескольких вышеупомянутых инверторных генераторов 10, как будет объяснено ниже.
ФИГ.12 - это аксонометрическая проекция инверторных генераторов 10 (показанных на ФИГ.1), т.е. нескольких, конкретно, двух инверторных генераторов 10А, 10В, которые должны работать параллельно, а ФИГ.13 представляет блок-схему процесса работы контроллеров инвертирующей части 22 двух генераторов 10А, 10В, показанных на ФИГ.12. В этом варианте осуществления генератор 10А выполнен как подчиненный генератор, а генератор 10В - как главный генератор.
Генераторы 10А, 10В соединены друг с другом выделенным соединительным кабелем 34 и шиной (CANBUS) 36 внешней связи. Заметим, что в этом варианте осуществления ЦП 22а2 первой инвертирующей части 22 подчиненного генератора 10А работает как управляющее устройство обеспечения параллельной работы для генераторов 10А, 10В.
Как показано на ФИГ.13, клеммы 26а1, 26b1, 26с1 фаз U, V, W и их нейтрали 26а2, 26b2, 26с2 генератора 10А соответственно соединены с соответствующими клеммами 26а1, 26b1, 26с1 фаз U, V, W и их нейтралями 26а2, 26b2, 26с2 генератора 10В через соединительный кабель 34. Выход (выход по трехфазному переменному току) 26е (показан на ФИГ.1) включает все клеммы каждого генератора 10А, 10В и соединен с электрической нагрузкой 32 через соединительный кабель 34.
Конкретно, когда в генераторах 10А, 10В, соединенных параллельно, как показано, двигатель 12 одного генератора, к примеру, подчиненного генератора 10А, запускается на генерацию напряжения - после того, как двигатель 12 главного генератора 10 В запускается на генерацию напряжения, переменные токи каждой из фаз U, V, W, которые выдаются с инверторов 22а, 22b, 22с генератора 10 В, замеряются соответствующими датчиками 22а3, 22b3, 22с3 межфазного напряжения/тока генератора 10А, и ЦП 22а2, 22b2, 22с2 (первый, второй и третий контроллеры) генератора 10А отдельно управляют переключениями ВКЛ/ВЫКЛ соответствующих переключающих элементов (тиристоров SCR в гибридных мостовых цепях 22а11, 22b1, 22с11 и полевых транзисторов в Н-мостовых цепях 22а12, 22b2, 22с12), исходя из замеров межфазных напряжений и токов с целью синхронизировать каждый однофазный выходной сигнал переменного тока соответствующих инверторов 22а, 22b, 22с генератора 10А с замеренным однофазным выходным сигналом переменного тока соответствующих инверторов 22а, 22b, 22с генератора 10В по параметрам напряжения и фазы, тем самым обеспечивая параллельную работу генераторов 10А, 10В.
Другими словами, ЦП 22а2, 22b2, 22с2 генератора 10А определяют интервалы перехода через нулевое значение переменных токов каждой из фаз U, V, W, которые выдают инверторы 22а, 22b, 22с генератора 10В по выходному сигналу датчиков 22а3, 22b3, 22с3 межфазного напряжения/тока генератора 10А, и, исходя из замеренных интервалов перехода через нулевое значение, отдельно управляют переключениями ВКЛ/ВЫКЛ переключающих элементов в мостовых цепях 22а12, 22b2, 22с12 и т.д. первого, второго и третьего инверторов 22а, 22b, 22с так, что переменные токи каждой из фаз U, V, W, которые выдают соответствующие собственные (генератора 10А) первый, второй и третий инверторы 22а, 22b, 22с, синхронизированы с выходами генератора 10В.
Одновременно главный генератор 10В осуществляет вышеупомянутое самоподдерживающееся управление работой. Поскольку выходом по трехфазному переменному току генератора 10В управляет ЦП 22а2 (первый контроллер) генератора 10В, каждый из контроллеров, первый, второй и третий 22а2, 22b2, 22с2, подчиненного генератора 10А должен управлять лишь выходом собственного первого, второго и третьего инверторов 22а, 22b, 22с для синхронизации с выходами соответствующих инверторов генератора 10В по параметрам напряжения и фазы. Благодаря этому, можно обеспечить параллельную работу генераторов 10А, 10В по трехфазному переменному току.
Выходные однофазные переменные токи фаз U, V, W, синхронизированные для каждого из соответствующих инверторов 22 генераторов 10А, 10В, подаются на электрическую нагрузку 32с выхода по трехфазному переменному току 26е через соединительный кабель 34.
Как показано, поскольку нейтрали 26а2, 26b2, 26с2 генератора 10А и соответствующие нейтрали 26а2, 26b2, 26с2 генератора 10В соединены с электрической нагрузкой 32 через соединительный кабель 34, генераторы 10А, 10В работают параллельно, функционируя как трехфазный четырехпроводной инверторный генератор, и подают генерируемое напряжение на электрическую нагрузку 32.
Далее, как показано, генераторы 10А, 10В, конкретнее, ЦП 22а2, 22b2, 22с2 генераторов 10А, 10В, соединяются с шиной CANBUS 36 для обмена данными, характеризующими генерируемое напряжение, ток, и т.д., между главным генератором 10В и подчиненным генератором 10А при параллельной работе.
Благодаря этому, когда выходной сигнал одного из генераторов: главного генератора 10 В или подчиненного генератора 10А - слабее, чем выход другого, ЦП генератора с более низким выходом управляют переключениями ВКЛ/ВЫКЛ полевых транзисторов в Н-мостовых цепях 22а12, 22b2, 22с12 и т.п. для корректировки величин амплитуды и сдвигов фазы напряжения, с целью уменьшения тока небаланса, уравнительного тока и т.д.
ФИГ.14 представляет блок-схему, объясняющую работу первого, второго и третьего контроллеров (ЦП 22а2, 22b2, 22с2) генератора 10А. Показанная программа выполняется в заранее заданные интервалы времени, когда запускается двигатель 12 генератора 10А, который должен работать параллельно с другими.
Нижеследующее объяснение будет дано для ЦП 22а2 (первого контроллера). Однако поскольку конструкции всех контроллеров принципиально не отличаются, объяснение, относящееся к ЦП 22а2, может быть приложено и к обоим ЦП 22b2, 22с2 (второму и третьему контроллерам).
Как показано на ФИГ.14, программа начинается шагом (шагом, блоком программы) S10, на котором ЦП 22а2 генератора 10А определяет, параллельно ли работают генератор 10А и генератор 10В (т.е. идет ли параллельная работа). Конкретно, устанавливается, может ли датчик межфазного напряжения/тока 22а3 обнаружить выходной сигнал первого инвертора 22а генератора 10 В через соединительный кабель 34.
Если результат шага S10 отрицательный, оставшиеся шаги пропускаются, если же ответ утвердительный, т.е. определяется, что генератор 10А участвует в параллельной работе, программа переходит к шагу S12, на котором определяется, верно ли, что собственное (свое) значение выходного тока INV_A (первого инвертора 22а генератора 10А) равно или существенно равно значению выходного тока INVJ3 генератора 10В.
Если результат шага S12 утвердительный, оставшиеся шаги пропускаются, если же результат отрицательный, программа переходит к шагу S14, на котором определяется, верно ли, что собственное значение выходного тока INV_A меньше, чем значение выходного тока INVJ3 генератора 10В.
Если результат шага S14 утвердительный, программа переходит к шагу S16, на котором осуществляется управление переключениями ВКЛ/ВЫКЛ полевых транзисторов в собственных Н-мостовых цепях 22а12, 22b2, 22с12 для увеличения собственного значения выходного тока INV_A. Если же результат на шаге S14 отрицательный, программа переходит к шагу S18, на котором осуществляется связь с генератором 10В для увеличения значения выходного тока INVJ3 посредством тех же операций управления.
ФИГ.15, 16 - это временные диаграммы, показывающие выходные формы волн при параллельной работе двух генераторов 10А, 10В согласно данному варианту осуществления.
В этом варианте осуществления сплошные линии на ФИГ.15, 16 показывают формы волн напряжения, полученные объединением выходов генераторов 10А, 10В при их параллельной работе, а пунктирные линии показывают формы волн тока, аналогично полученные объединением двух выходов. ФИГ.15 показывает формы волн в случае, когда генераторы 10А, 10В не соединены с электрической нагрузкой 32 (работают на холостом ходу), в то время как ФИГ.16 показывает формы волн в случае, когда генераторы 10А, 10В соединены с электрической нагрузкой 32 (работают на нагрузку), конкретно, в данном примере это резистор, 4кВт. Хотя может показаться, что ток подается на нагрузку 32 даже в режиме холостого хода, показанном на ФИГ.15, следует отметить, что пунктирная линия на ФИГ.15 изображает уравнительный ток между генераторами 10А, 10В.
Как показано на ФИГ.16, когда генераторы 10А, 10В соединены с нагрузкой 32, объединенный выходной ток генераторов 10А, 10В подается на нагрузку 32 и, как показано, выходные напряжения всех фаз равны или существенно равны, и выходной ток равномерно распределен между всеми фазами. Другими словами, каждый из инверторов 22а, 22b, 22с управляется так, чтобы сквозь инверторы протекал существенно одинаковый ток нагрузки.
Как описано выше, первый вариант осуществления включает управляющее устройство (10) обеспечения параллельной работы для инверторного генератора А (10А), содержащего первую, вторую и третью обмотки (выходные обмотки 18а, 18b, 18с), намотанные вокруг генератора (16) переменного тока с приводом от двигателя (12), первый, второй и третий инверторы (22а, 22b, 22с), соединенные, каждый, с первой, второй и третьей обмотками, чтобы преобразовать переменный ток, который выдают первая, вторая и третья обмотки, в постоянный и переменный токи через переключающие элементы (тиристоры SCR в гибридной мостовой цепи 22а11 и полевой транзистор в Н-мостовой цепи 22а12) для выдачи преобразованного переменного тока, первый, второй и третий контроллеры (ЦП 22а2, 22b2, 22с2), приспособленные, каждый, для управления переключениями ВКЛ/ВЫКЛ переключающих элементов, соответственно, первого, второго и третьего инверторов, и подсоединенные так, чтобы каждый из них был связан с каждым другим, и трехфазный выход (26е), соединенный с группами клемм (26d), соединенными с первым, вторым и третьим инверторами для выдачи преобразованного переменного тока в виде выходных токов U-, V- и W-фаз, и соединенный с нейтральной клеммой (26d) групп клемм, причем усовершенствование включает: приспособление инверторного генератора А для параллельной работы, по меньшей мере, с одним инверторным генератором В (10В), который выполнен так же, как инверторный генератор А(10А), для выдачи трехфазного переменного тока.
Благодаря этому становится возможным обеспечить параллельную работу нескольких, например двух, инверторных генераторов 10 с трехфазным переменным током на выходе.
Далее, первый вариант осуществления выполнен так, чтобы каждый -первый, второй и третий - из контроллеров (ЦП 22а, 22b, 22с) содержал датчик (22а3, 22b3, 22с3) межфазного напряжения/тока, который замеряет напряжение и ток между фазами, подаваемыми на соответствующие первый, второй и третий инверторы (22а, 22b, 22с) с генератора В (10В), и когда клеммы фаз U, V, W трехфазного выхода (26е) соединены с соответствующими клеммами фаз U, V, W генератора В через соединительный кабель (34), управляет переключениями ВКЛ/ВЫКЛ переключающих элементов первого, второго и третьего инверторов так, что выходы первого, второго и третьего инверторов синхронизируются с замеренными напряжением и током между фазами. Благодаря этому, каждый - первый, второй и третий - из инверторов 22а, 22b, 22с может отдельно управлять соответствующими фазами соответственного трехфазного выхода так, что напряжения и фазы трехфазного переменного тока надежно синхронизированы. В результате становится возможным обеспечить параллельную работу нескольких, например двух, инверторных генераторов 10А, 10В с трехфазным переменным током на выходе.
Конкретно, первый вариант осуществления выполнен так, чтобы замерять напряжение и ток между фазами, подаваемыми на первый, второй и третий инверторы 22а, 22b, 22с с генератора В (10В), и чтобы управлять переключениями ВКЛ/ВЫКЛ переключающих элементов первого, второго и третьего инверторов 22а, 22b, 22с для синхронизации с замеренными напряжением и током между фазами. Другими словами, устройство в соответствии с первым вариантом осуществления выполнено так, чтобы каждый - первый, второй и третий - из инверторов 22а, 22b, 22с отдельно управлял выходом по трехфазному переменному току. В результате, даже когда генераторы работают на несимметричную нагрузку, например, когда генераторы подают напряжение на однофазную нагрузку, с вероятной несимметрией выходов фаз, становится возможным независимо и отдельно обеспечивать параллельную работу, на которую не влияют выходы других фаз, и предотвращать увеличение тока небаланса и/или появление перекрестного тока между другими генераторами при параллельной работе.
Далее, первый вариант осуществления выполнен так, чтобы первый, второй и третий контроллеры (ЦП 22а2, 22b2, 22с2) генератора В (10В) управляли переключающими элементами, делая выходной сигнал первого инвертора опорным так, что выходы первого, второго и третьего инверторов оказываются в требуемой фазе. Благодаря этому, в дополнение к вышеуказанным эффектам, становится возможным адекватное управление напряжением и фазами трехфазного переменного тока, который выдают первый, второй и третий инверторы 22а, 22b, 22с, соответственно.
Далее, первый вариант осуществления выполнен так, чтобы первый контроллер (ЦП 22а2) генератора В (10В) генерировал опорный сигнал и синхронизирующий сигнал, содержащий заранее заданный фазовый сдвиг от опорного сигнала, и посылал этот синхронизирующий сигнал второму и третьему контроллерам (ЦП 22b2, 22с2) так, чтобы первый, второй и третий контроллеры управляли переключениями ВКЛ/ВЫКЛ переключающих элементов, исходя из опорного сигнала и синхронизирующего сигнала, таким образом, чтобы выходы первого, второго и третьего инверторов имели требуемую выходную фазу. Благодаря этому, в дополнение к вышеуказанным эффектам, становится возможным более адекватное управление напряжением и фазами трехфазного переменного тока, который выдают первый, второй и третий инверторы 22а, 22b, 22с, соответственно.
Далее, первый вариант осуществления выполнен так, чтобы группы выводов (26а, 26b, 26с) первого, второго и третьего инверторов (22а, 22b, 22с) содержали однофазные двухпроводные выходы, каждый из которых включает вывод одной из фаз U, V, W и вывод нейтрали, и трехфазный выход (26е), включающий трехфазный четырехпроводной выход, соединенный с группами клемм и выводом нейтрали. Благодаря этому, в дополнение к вышеуказанным эффектам, становится возможным с помощью простой конструкции обеспечить параллельную работу нескольких инверторных генераторов 10с трехфазным переменным током на выходе.
Далее, первый вариант осуществления выполнен так, чтобы первый, второй и третий контроллеры (ЦП 22а2, 22b2, 22с2) управляли переключениями ВКЛ/ВЫКЛ переключающих элементов для корректировки, по меньшей мере, одной из величин: амплитуды или сдвига фаз напряжения, если выход одного из инверторов - первого, второго или третьего (22а, 22b, 22с) отличается от соответствующего выхода первого, второго или третьего инверторов генератора В (10В). Благодаря этому, в дополнение к вышеуказанным эффектам, становится возможным надежно обеспечить параллельную работу нескольких инверторных генераторов 10 с четырехпроводным выходом по трехфазному переменному току.
Теперь будет объяснено управляющее устройство обеспечения параллельной работы для инверторного генератора в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.
Чтобы обеспечить параллельную работу при соединении двух инверторных генераторов 10, каждый из которых выдает трехфазный переменный ток, трехфазные выходы 26е (точнее, группы выводов 26а, 26b, 26с) генераторов должны быть правильно соединены в соответствии с фазовыми соотношениями. Кроме того, если в их соединении допущена ошибка, невозможно получить требуемый выходной сигнал генераторов.
Поэтому задача второго варианта осуществления заключается в том, чтобы решить вышеуказанную проблему, предложив управляющее устройство обеспечения параллельной работы для инверторного генератора, которое генерирует требуемый выходной сигнал по трехфазному переменному току при параллельной работе, допуская при этом произвольное соединение трехфазных выходных клемм генераторов.
ФИГ.17 представляет блок-схему процесса работы контроллеров ЦП 22а2, 22b2, 22с2 (первого, второго и третьего контроллеров) инвертирующей части 22 собственного генератора 10А при параллельной работе двух генераторов 10А, 10В.
Показанная программа выполняется при начале управления параллельной работой генераторов 10А, 10В. Программа начинается с шага S100, на котором осуществляется дискриминация каждой из фаз однофазного выходного сигнала переменного тока, подаваемого на собственный (свой) первый, второй и третий инверторы 22а, 22b, 22с с первого, второго или третьего инверторов 22а, 22b, 22с генератора 10В через соединительный кабель 34, и идентифицируется один из собственных - первый, второй или третий - инверторов 22а, 22b, 22с, на который подается переменный ток U-фазы генератора 10В.
Другими словами, поскольку во втором варианте осуществления собственные группы выводов 26а, 26b, 26с трехфазного выхода 26е генератора А произвольно соединены с группами клемм 26а, 26b, 26с трехфазного выхода 26е генератора 10В, второй вариант осуществления содержит фазовый дискриминатор, который осуществляет фазовую дискриминацию однофазных выходов по переменному току, подаваемых на собственные (свои) первый, второй и третий инверторы 22а, 22b, 22с с первого, второго или третьего инверторов 22а, 22b, 22с генератора 10В через соединительный кабель 34, и определяет инвертор, на который подается переменный ток U-фазы.
Конкретно, во втором варианте осуществления, по выходному сигналу датчика 22а3, 22b3, 22с3 межфазного напряжения/тока, каждый ЦП 22а2, 22b2, 22с2 генератора 10А определяет интервалы перехода через нулевое значение переменных токов каждой из фаз U, V, W, которые выдают инверторы 22а, 22b, 22с генератора 10В через соединительный кабель 34. И, исходя из замеренных интервалов перехода через нулевое значение, каждый ЦП 22а2, 22b2, 22с2 осуществляет фазовую дискриминацию однофазных выходов по переменному току, подаваемых на собственные (свои) первый, второй и третий инверторы 22а, 22b, 22с (генератора 10А) с первого, второго и третьего инверторов 22а, 22b, 22с генератора 10В, чтобы идентифицировать инвертор, на который подается переменный ток U-фазы.
В блок-схеме ФИГ.17 программа затем переходит к шагу S102, на котором исходя из замеренных интервалов перехода через нулевое значение и результатов фазовой дискриминации, генерируются сигналы синхронизации выходов, чтобы синхронизировать выходы в плане фаз и выходного порядка (порядка выходов) собственных - первого, второго и третьего - инверторов 22а, 22b, 22с с выходами, поданными через соединительный кабель 34с первого, второго и третьего инверторов 22а, 22b, 22с генератора 10В.
Конкретно, один из инверторов - первый, второй или третий - 22а, 22b, 22с генератора 10А выбирается как опорный инвертор, еще конкретнее, инвертор, соединенный с инвертором генератора 10В, выдающим переменный ток U-фазы, выбирается как опорный инвертор, и этот опорный инвертор управляется так, чтобы он выдавал переменный ток U-фазы. Другие инверторы управляются для генерации сигналов синхронизации выходов, включая сигналы синхронизации фаз двух оставшиеся инверторов и порядка выходов (порядка операций для первого, второго и третьего инверторов 22а, 22b, 22с), чтобы выходы собственных - первого, второго и третьего - инверторов 22а, 22b, 22с были синхронизированы с выходными однофазными переменными токами фаз U, V, W, поданными с генератора 10В.
Программа затем переходит к шагу S104, на котором, по сигналам синхронизации выходов, генерируемых на шаге S102, начинается синхронизированная работа опорного инвертора, выбранного, чтобы он выдавал переменный ток U-фазы с соответствующим инвертором генератора 10В, а инверторы, которые выдают V-фазу и W-фазу, управляются для переключений ВКЛ/ВЫКЛ их переключающих элементов, чтобы достичь синхронизации с выходами по однофазному переменному току соответствующих инверторов генератора 10В посредством связи с другими ЦП и обеспечить параллельную работу с генератором 10В.
ФИГ.18 - это временная диаграмма, показывающие формы волн генераторов 10А, 10В в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения. На этой фигуре сплошные линии показывают формы волн переменного тока, которые выдают первые инверторы 22а генераторов 10А, 10В, пунктирные линии показывают формы волн переменного тока, которые выдают вторые инверторы 22b генераторов 10А, 10В, а штрихпунктирные линии показывают формы волн переменного тока, которые выдают третьи инверторы 22с генераторов 10А, 10b.
В представленном варианте осуществления соединены, соответственно, первый инвертор 22а генератора 10В и третий инвертор 22 с генератора 10А, второй инвертор 22b генератора 10В и первый инвертор 22а генератора 10А, а также третий инвертор 22с генератора 10В и второй инвертор 22b генератора 10А.
Как показано, в этом варианте осуществления, даже в том случае, когда трехфазные выводы 26е (точнее, группы выводов 26а, 26b, 26с) генераторов 10А, 10В соединяются произвольно, каждый из инверторов 22а, 22b, 22с генератора 10А может осуществлять управление синхронно с выходами подсоединенных первого, второго и третьего инверторов 22а, 22b, 22с генератора 10В в отношении фаз и порядка выходов (в представленном варианте осуществления порядок выходов: 3, 1, 2). Следовательно, можно надежно обеспечить параллельную работу генераторов 10А, 10В.
Далее, поскольку во втором варианте осуществления главный генератор 10В осуществляет вышеупомянутое автономное управление работой и, следовательно, выход по трехфазному переменному току генератора 10 В управляется первым контроллером (ЦП 22а2) генератора 10В, каждый - первый, второй и третий - из контроллеров (ЦП 22а2, 22b2, 22с2) подчиненного генератора 10А должен управлять лишь своими собственными - первым, вторым и третьим инверторами 22а, 22b, 22с, синхронизируя их с выходами соответствующих инверторов генератора 10В в отношении фаз и т.п., соответственно, чтобы обеспечить параллельную работу генераторов 10А, 10В с выходом по трехфазному переменному току.
Как описано выше, второй вариант осуществления настоящего изобретения выполнен так, чтобы первый, второй и третий контроллеры (ЦП 22а2, 22b2, 22с2) осуществляли фазовую дискриминацию однофазного переменного тока, поданного на соответствующие первый, второй и третий инверторы (22а, 22b, 22с) с генератора В (10В), когда группы выводов (26а, 26b, 26с) трехфазного выхода (26е) произвольно соединены через соединительный кабель (34) с группами выводов трехфазного выхода генератора В (10В), и управляли переключениями ВКЛ/ВЫКЛ переключающих элементов первого, второго и третьего инверторов, делая один из дискриминированных выходных сигналов однофазного переменного тока опорным так, что выходной однофазный переменный ток оказывается в заранее заданной фазе и с заранее заданным порядком выходов.
Благодаря этому, даже когда группы выводов 26а, 26b, 26с трехфазного выхода 26е произвольно соединены с группами клемм 26а, 26b, 26с трехфазного выхода 26е генератора 10В, например, даже когда ошибочно соединены вывод U-фазы с выводом V-фазы, вывод V-фазы с выводом W-фазы и вывод W-фазы с выводом U-фазы, каждый ЦП может осуществлять фазовую дискриминацию входного однофазного переменного тока и, используя один из дискриминированных однофазных сигналов, например, однофазный переменный ток, подаваемый на первый инвертор 22а, как опорный, может управлять переключениями ВКЛ/ВЫКЛ переключающих элементов первого, второго и третьего инверторов 22а, 22b, 22с так, чтобы однофазные выходы первого, второго и третьего инверторов 22а, 22b, 22с приводились к заранее заданным фазам и порядку выходов. Таким образом, становится возможным обеспечить параллельную работу нескольких, например двух инверторных генераторов 10 с трехфазным переменным током на выходе даже в том случае, когда группы выводов 26а, 26b, 26с трехфазного выхода 26е соединены произвольно.
Следует отметить, что прочие элементы исполнения и эффекты идентичны таковым для устройства в соответствии с первым вариантом осуществления.
Далее будет объяснено управляющее устройство обеспечения параллельной работы для инверторного генератора в соответствии с третьим вариантом настоящего изобретения.
Инверторный генератор, содержащий инвертор, который преобразует выходной сигнал переменного тока с обмоток, намотанных вокруг генератора переменного тока с приводом от двигателя, в постоянный и переменный токи для генерации напряжения переменного тока, обычно выполнен так, что для пуска и останова пользователь задействует прибор типа дистанционного выключателя (выключателя на дистанционном контроллере 40). Следовательно, когда пользователь намерен обеспечить параллельную работу нескольких, например двух генераторов, он должен задействовать прибор повторно для пуска и останова всех генераторов.
Таким образом, задача третьего варианта осуществления настоящего изобретения заключается в том, чтобы решить вышеуказанную проблему, предложив управляющее устройство обеспечения параллельной работы инверторных генераторов, позволяющее пользователю задействовать только один прибор для пуска и останова всех генераторов.
ФИГ.19 представляет блок-схему, показывающую подготовку, выполняемую пользователем, и соответствующую работу управляющего устройства обеспечения параллельной работы, содержащего блок управления двигателем, - при параллельной работе, показанной на ФИГ.12 в соответствии с третьим вариантом осуществления.
Программа начинается с шага S200, на котором процесс запускается, когда пользователь переводит переключатель KEY 30d (главного) генератора 10В в положение дистанционного управления. Положение дистанционного управления - это положение, в котором генератор 10В может управляться через дистанционный контроллер 40.
Программа затем переходит к шагу S202, на котором при переключении пользователем пускового переключателя 40а дистанционного контроллера 40 на ВКЛ, через дистанционный интерфейс 30а подается команда на блок 28 управления двигателем генератора 10В, и к шагу S204, на котором двигатель 12 запускается процессором ЦП 28с блока 28 управления двигателем. В результате генератор 10 В начинает генерировать напряжение на шаге S206.
Программа затем переходит к шагу S208, на котором генератор 10В генерирует сигнал начала обеспечения параллельной работы и посылает его на генератор 10А через шину 36 внешней связи.
С другой стороны, в (подчиненном) генераторе 10А программа начинается с шага S300, на котором процесс запускается при переводе пользователем переключателя KEY 30d в положение дистанционного управления.
В генераторе 10А программа затем переходит к шагу S302, на котором генератор 10А ожидает получения сигнала начала обеспечения параллельной работы, который должен быть послан с генератора 10В, и по получении этого сигнала программа переходит к шагу S304, на котором запускается двигатель 12 генератора 10А.
Далее программа переходит к шагу S306, на котором ЦП 28 с блока 28 управления двигателем генератора 10А определяет, находится ли напряжение на выходе параллельной работы соединительного кабеля 34 в пределах заранее заданного диапазона, другими словами, определяется, находится ли выходное напряжение в пределах диапазона, допускающего обеспечение параллельной работы. Если результат шага S306 отрицательный, программа переходит к шагу S308, на котором двигатель 12 генератора 10А останавливается.
Если же результат на шаге S306 утвердительный, программа переходит к шагу S310, на котором определяется, находится ли частота напряжения на выходе параллельной работы соединительного кабеля 34 в пределах заданного диапазона. Конкретнее, как показано на ФИГ.10, когда генераторы 10А, 10В работают на трехфазный выход, определяется, синхронизированы ли фазы волн выходного напряжения с соответствующими фазами других генераторов.
Если результат шага S310 отрицательный, программа переходит к шагу S308, если же результат на шаге S310 утвердительный, программа переходит к шагу S312, на котором ЦП 28 с блока 28 управления двигателем генератора 10А запускает генерацию напряжения.
Программа затем переходит к шагу S314, на котором ЦП 28с блока 28 управления двигателем генератора 10А повторно определяет, по-прежнему ли поступает сигнал начала обеспечения параллельной работы с генератора 10В. Если результат отрицательный, программа переходит к шагу S308, останавливая двигатель 12 генератора 10А.
Как сказано выше, третий вариант осуществления настоящего изобретения выполнен так, что генератор А (10А), далее, содержит приемник (S302) сигнала начала обеспечения параллельной работы, приспособленный для приема сигнала начала обеспечения параллельной работы, посланного с генератора В (10В) после того, как генератор В запускает двигатель (12) на генерацию напряжения в ответ на сигнал пуска, посланный через прибор (через дистанционные управляющие переключатели - пусковой переключатель 40а и переключатель 40b останова - дистанционного контроллера 40), которым управляет пользователь, стартер двигателя (S304), приспособленный для запуска двигателя генератора А по получении сигнала начала обеспечения параллельной работы с генератора В, измеритель напряжения (S306), приспособленный определять, находится ли напряжение на выходе параллельной работы в пределах заранее заданного диапазона, и стартер генератора (S312), приспособленный запускать генерацию напряжения генератора А, когда определено, что напряжение на выходе параллельной работы находится в пределах заранее заданного диапазона.
Благодаря этому, когда пользователь запускает генератор В (10В) посылкой сигнала пуска на генератор В (10В) через управляемый пользователем прибор, например пусковой переключатель 40а дистанционного контроллера 40, генератор А (10А) также может быть запущен через генератор В (10В). Соответственно, поскольку пользователь может осуществить запуск и останов всех генераторов 10А, 10В, задействовав только один прибор для всех генераторов 10А, 10В, работа становится легкой и технологичность значительно увеличивается. Далее, поскольку генератор А (10А) может начать генерировать напряжение, если напряжение на выходе параллельной работы находится в пределах заранее заданного диапазона, становится возможным предотвратить возникновение нештатной работы и надежно обеспечить параллельную работу генераторов А (10А), В (10В).
Далее, третий вариант осуществления выполнен так, что стартер двигателя (S304) останавливает двигатель (12) генератора А (10А), чтобы прекратить генерировать напряжение, когда сигнал начала обеспечения параллельной работы, который должен быть послан с генератора В (10В), прерывается после того, как стартер генератора запускает генерацию напряжения генератора А, поэтому, в дополнение к вышеуказанным эффектам, пользователь может остановить генераторы 10А, 10В, просто прервав посылку сигнала пуска на генератор 10В через управляемый пользователем прибор, например через переключатель 40b останова на дистанционном контроллере 40. Таким образом становится возможным облегчить работу и повысить технологичность.
Далее, третий вариант осуществления выполнен так, что генератор А (10А), далее, содержит частотомер (S310), приспособленный определять, находится ли частота на выходе параллельной работы в пределах заданного диапазона; причем стартер генератора (S312) запускает генерацию напряжения генератора А, когда определяется, что напряжение на выходе параллельной работы находится в пределах заранее заданного диапазона и частота на выходе параллельной работы находится в пределах заданного диапазона. Благодаря этому, в дополнение к вышеуказанным эффектам, появляется возможность синхронизировать трехфазные выходы по параметрам напряжения и фазы, предотвращая тем самым возникновение нештатной работы и надежно обеспечивая параллельную работу генераторов 10А, 10В.
Далее, третий вариант осуществления выполнен так, что генератор А (10А), кроме того, включает однофазный выход (26f), приспособленный для параллельного соединения с группами клемм (26а, 26b, 26с) и последовательного - с нейтральной клеммой (26а), переключающий механизм (26g), приспособленный для того, чтобы переключать трехфазный выход и однофазный выход; трехфазный/однофазный селекторный переключатель (30е), приспособленный для переключения пользователем, и контроллер (28) двигателя, приспособленный для управления работой двигателя (12) и для посылки выходного сигнала селекторного переключателя на первый, второй и третий контроллеры (ЦП 22а2, 22b2, 22с2) для управления переключающим механизмом по сигналу селекторного переключателя; причем первый, второй и третий контроллеры управляют переключениями ВКЛ/ВЫКЛ переключающих элементов, делая выходной сигнал первого инвертора опорным так, что на выходе первого, второго и третьего инверторов оказывается трехфазный переменный ток или однофазный переменный ток - по сигналу селекторного переключателя, посланному через контроллер двигателя.
Благодаря этому, в дополнение к вышеуказанным эффектам, по сигналу с переключателя 30е, управляемого пользователем, становится возможным выборочно и надежно выдавать трехфазный переменный ток и однофазный переменный ток требуемого напряжения. Далее, поскольку группы выводов 26а, 26b, 26с трехфазного выхода 26е соединены с однофазным выходом 26f параллельно, можно гибко использовать выход генератора 10А (или генератора 10В).
Следует отметить, что в отношении других особенностей конструкция и эффекты идентичны таковым для устройства в соответствии с предыдущими вариантами осуществления.
Как сказано выше, первый, второй и третий варианты осуществления настоящего изобретения выполнены так, что содержат управляющее устройство (10) обеспечения параллельной работы для инверторного генератора А (10А), содержащего первую, вторую и третью обмотки (выходные обмотки 18а, 18b, 18с), намотанные вокруг генератора (16) переменного тока с приводом от двигателя (12), первый, второй и третий инверторы (22а, 22b, 22с), соединенные, каждый, с первой, второй и третьей обмотками, чтобы преобразовать переменный ток, который выдают первая, вторая и третья обмотки, в постоянный и переменный токи через переключающие элементы (тиристоры SCR в гибридной мостовой цепи 22а11 и полевой транзистор в Н-мостовой цепи 22а12) для выдачи преобразованного переменного тока, первый, второй и третий контроллеры (ЦП 22а2, 22b2, 22с2), приспособленные, каждый, для управления переключениями ВКЛ/ВЫКЛ переключающих элементов, соответственно, первого, второго и третьего инверторов, и подсоединенные так, чтобы каждый из них был связан с каждым другим, и трехфазный выход (26е), соединенный с группами клемм (26а), соединенными с первым, вторым и третьим инверторами для выдачи преобразованного переменного тока в виде выходных токов U-, V- и W-фаз и соединенными с нейтральной клеммой (26а) групп клемм, причем усовершенствование включает приспособление инверторного генератора А для параллельной работы, по меньшей мере, с одним инверторным генератором В (10В), который выполнен так же, как инверторный генератор А (10А), для выдачи трехфазного переменного тока.
Благодаря этому становится возможным обеспечить параллельную работу нескольких, например двух, инверторных генераторов 10с трехфазным переменным током на выходе.
В этом устройстве каждый - первый, второй и третий - из контроллеров (ЦП 22а, 22b, 22с) содержит датчик (22а3, 22b3, 22с3) межфазного напряжения/тока, который замеряет напряжение и ток между фазами, подаваемыми на соответствующие первый, второй и третий инверторы (22а, 22b, 22с) с генератора В (10В), и когда клеммы фаз U, V, W трехфазного выхода (26е) соединены с соответствующими клеммами фаз U, V, W генератора В через соединительный кабель (34), управляет переключениями ВКЛ/ВЫКЛ переключающих элементов первого, второго и третьего инверторов так, что выходы первого, второго и третьего инверторов синхронизируются с замеренными напряжением и током между фазами. Благодаря этому каждый - первый, второй и третий - из инверторов 22а, 22b, 22с может отдельно управлять соответствующими фазами соответственного трехфазного выхода так, что напряжения и фазы трехфазного переменного тока оказываются надежно синхронизированы. В результате становится возможным обеспечить параллельную работу нескольких, например двух, инверторных генераторов 10А, 10В с трехфазным переменным током на выходе.
Далее, первый и второй варианты осуществления выполнены так, что первый, второй и третий контроллеры (ЦП 22а2, 22b2, 22с2) генератора В (10В) управляют переключающими элементами, делая выходной сигнал первого инвертора опорным так, что выходы первого, второго и третьего инверторов оказываются в требуемой фазе. Благодаря этому, в дополнение к вышеуказанным эффектам, становится возможным адекватное управление напряжением и фазами трехфазного переменного тока, который выдают первый, второй и третий инверторы 22а, 22b, 22с, соответственно.
Далее, первый и второй варианты осуществления выполнены так, что первый контроллер (ЦП 22а2) генератора В (10В) генерирует опорный сигнал и синхронизирующий сигнал, содержащий заранее заданный фазовый сдвиг от опорного сигнала, и посылает синхронизирующий сигнал второму и третьему контроллерам (ЦП 22b2, 22с2) так, что первый, второй и третий контроллеры управляют переключениями ВКЛ/ВЫКЛ переключающих элементов, исходя из опорного сигнала и синхронизирующего сигнала таким образом, чтобы выходы первого, второго и третьего инверторов имели требуемую выходную фазу. Благодаря этому, в дополнение к вышеуказанным эффектам, становится возможным более адекватное управление напряжением и фазами трехфазного переменного тока, который выдают первый, второй и третий инверторы 22а, 22b, 22с, соответственно.
Далее, первый и второй варианты осуществления выполнены так, что группы выводов (26а, 26b, 26с) первого, второго и третьего инверторов (22а, 22b, 22с) представляют собой однофазные двухпроводные выходы, каждый из которых включает вывод одной из фаз U, V, W и вывод нейтрали, а трехфазный выход (26е) включает трехфазный четырехпроводной выход, соединенный с группами клемм и выводом нейтрали. Благодаря этому, в дополнение к вышеуказанным эффектам, становится возможным с помощью простой конструкции обеспечить параллельную работу нескольких инверторных генераторов 10 с трехфазным переменным током на выходе.
Далее, первый и второй варианты осуществления выполнены так, что первый, второй и третий контроллеры (ЦП 22а2, 22b2, 22с2) управляют переключениями ВКЛ/ВЫКЛ переключающих элементов для корректировки, по меньшей мере, одной из величин: амплитуды или сдвига фаз напряжения, если выход одного из инверторов - первого, второго или третьего (22а, 22b, 22с) - отличается от соответствующего выхода первого, второго или третьего инверторов генератора В (10В). Благодаря этому, в дополнение к вышеуказанным эффектам, становится возможным надежно обеспечить параллельную работу нескольких инверторных генераторов 10с четырехпроводным выходом по трехфазному переменному току.
Во втором варианте осуществления устройство выполнено так, чтобы первый, второй и третий контроллеры (ЦП 22а2, 22b2, 22с2) осуществляли фазовую дискриминацию однофазного переменного тока, поданного на соответствующие первый, второй и третий инверторы (22а, 22b, 22с) с генератора В (10В), когда группы выводов (26а, 26b, 26с) трехфазного выхода (26е) произвольно соединены через соединительный кабель (34) с группами выводов трехфазного выхода генератора В (10В), и управляли переключениями ВКЛ/ВЫКЛ переключающих элементов первого, второго и третьего инверторов, делая один из дискриминированных выходных сигналов однофазного переменного тока опорным так, что выходной однофазный переменный ток оказывается в заранее заданной фазе и с заранее заданным порядком выходов.
Благодаря этому, даже когда группы выводов 26а, 26b, 26с трехфазного выхода 26е соединены с группами клемм 26а, 26b 26с трехфазного выхода 26е генератора 10В произвольно, например, даже когда ошибочно соединены вывод U-фазы с выводом V-фазы, вывод V-фазы с выводом W-фазы и вывод W-фазы с выводом U-фазы, каждый ЦП может осуществлять фазовую дискриминацию входного однофазного переменного тока и, используя один из дискриминированных однофазных сигналов, например однофазный переменный ток, подаваемый на первый инвертор 22а, как опорный, может управлять переключениями ВКЛ/ВЫКЛ переключающих элементов первого, второго и третьего инверторов 22а, 22b, 22с, чтобы однофазные выходы первого, второго и третьего инверторов 22а, 22b, 22с приводились к заранее заданным фазам и порядку выходов. Таким образом, становится возможным обеспечить параллельную работу нескольких, например двух инверторных генераторов 10с трехфазным переменным током на выходе даже в том случае, когда группы выводов 26а, 26b, 26с трехфазного выхода 26е соединены произвольно.
В третьем варианте осуществления устройство выполнено так, что генератор А (10А), далее, содержит приемник (S302) сигнала начала обеспечения параллельной работы, приспособленный для приема сигнала начала обеспечения параллельной работы, посланного с генератора В (10В) после того, как генератор В запускает двигатель (12) на генерацию напряжения в ответ на сигнал пуска, посланный через прибор (через дистанционные управляющие переключатели - пусковой переключатель 40а и переключатель 40b останова - дистанционного контроллера 40), которым управляет пользователь, стартер двигателя (S304), приспособленный для запуска двигателя генератора А по получении сигнала начала обеспечения параллельной работы с генератора В, измеритель напряжения (S306), приспособленный определять, находится ли напряжение на выходе параллельной работы в пределах заранее заданного диапазона, и стартер генератора (S312), приспособленный запускать генерацию напряжения генератора А, когда определено, что напряжение на выходе параллельной работы находится в пределах заранее заданного диапазона.
Благодаря этому, когда пользователь запускает генератор В (10В) посылкой сигнала пуска на генератор В (10В) через управляемый пользователем прибор, например пусковой переключатель 40а дистанционного контроллера 40, генератор А (10А) также может быть запущен через генератор В (10В). Соответственно, поскольку пользователь может осуществить запуск и останов всех генераторов 10А, 10В, задействовав только один прибор для всех генераторов 10А, 10В, работа становится легкой и технологичность значительно увеличивается. Далее, поскольку генератор А (10А) может начать генерировать напряжение, если напряжение на выходе параллельной работы находится в пределах заранее заданного диапазона, становится возможным предотвратить возникновение нештатной работы и надежно обеспечить параллельную работу генераторов А (10А), В (10В).
Далее, третий вариант осуществления выполнен так, что стартер двигателя (S304) останавливает двигатель (12) генератора А (10А), чтобы прекратить генерировать напряжение, когда сигнал начала обеспечения параллельной работы, который должен быть послан с генератора В (10В), прерывается после того, как стартер генератора запускает генерацию напряжения генератора А, поэтому, в дополнение к вышеуказанным эффектам, пользователь может остановить генераторы 10А, 10В, просто прервав посылку сигнала пуска на генератор 10В через управляемый пользователем прибор, например, через переключатель 40b останова на дистанционном контроллере 40. Таким образом, становится возможным облегчить работу и повысить технологичность.
Устройство в соответствии с третьим вариантом осуществления, кроме того, выполнено так, что генератор А (10А) содержит, далее, частотомер (S310), приспособленный определять, находится ли частота на выходе параллельной работы в пределах заданного диапазона; причем стартер генератора (S312) запускает генерацию напряжения генератора А, когда определяется, что напряжение на выходе параллельной работы находится в пределах заранее заданного диапазона и частота на выходе параллельной работы находится в пределах заданного диапазона. Благодаря этому, в дополнение к вышеуказанным эффектам, появляется возможность синхронизировать трехфазные выходы по параметрам напряжения и фазы, предотвращая тем самым возникновение нештатной работы и надежно обеспечивая параллельную работу генераторов 10А, 10В.
Устройство в соответствии с третьим вариантом осуществления, далее, выполнено так, что генератор А (10А), кроме того, включает однофазный выход (26f), приспособленный для параллельного соединения с группами клемм (26а, 26b, 26с) и последовательного - с нейтральной клеммой (26а), переключающий механизм (26g), приспособленный для того, чтобы переключать трехфазный выход и однофазный выход; трехфазный/однофазный селекторный переключатель (30е), приспособленный для переключения пользователем, и контроллер (28) двигателя, приспособленный для управления работой двигателя (12) и для посылки выходного сигнала селекторного переключателя на первый, второй и третий контроллеры (ЦП 22а2, 22b2, 22с2) для управления переключающим механизмом по сигналу селекторного переключателя; причем первый, второй и третий контроллеры управляют переключениями ВКЛ/ВЫКЛ переключающих элементов, делая выходной сигнал первого инвертора опорным так, что на выходе первого, второго и третьего инверторов оказывается трехфазный переменный ток или однофазный переменный ток - по сигналу селекторного переключателя, посланному через контроллер двигателя.
Благодаря этому, в дополнение к вышеуказанным эффектам, по сигналу с переключателя 30е, управляемого пользователем, становится возможным выборочно и надежно выдавать трехфазный переменный ток и однофазный переменный ток требуемого напряжения. Далее, поскольку группы выводов 26а, 26b, 26с трехфазного выхода 26е соединены с однофазным выходом 26f параллельно, можно гибко использовать выход генератора 10А (или генератора 10В).
Следует отметить, что хотя в вышеприведенных вариантах осуществления в качестве примера объяснены генераторы, содержащие три комплекта инверторов, объяснение этих вариантов осуществления может быть приложено к любому генератору с инвертором, который генерирует напряжение переменного тока на выходе обмотки, намотанной вокруг генератора переменного тока с приводом от двигателя.
Следует также отметить, что хотя в качестве переключающих элементов инвертирующей части 22 используются полевые транзисторы, возможно использование любых других переключающих элементов, например, биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT: insulated gate bipolar transistor - биполярный транзистор с изолированным затвором, БТИЗ) и т.д.
Следует также отметить, что хотя вышеприведенное объяснение сфокусировано только на генераторе 10А, другой генератор 10В, работающий параллельно, выполнен идентично, поэтому даже если генераторы 10А и 10В поменять местами, эффекты будут те же самые.
Следует также отметить, что хотя в вышеприведенных вариантах осуществления объяснено управляющее устройство обеспечения параллельной работы для двух генераторов 10А, 10В, объяснение этих вариантов осуществления может быть приложено к любому количеству генераторов.