Устройство для гарантированного электропитания многофазных потребителей переменного тока

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАРАНТИРОВАННОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ МНОГОФАЗНЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащее вспомогательные тиристоры, основной согласующий трансформатор, подключенный к основному источнику переменного тока, силовой выпрямитель, вход которого соединен с сетью переменного тока, а выход - с аккумуляторной батареей, инвертор, вход которого подключен к аккумуляторной батарее , а выход - к резервному согласующему трансформатору, коммутируз- .гс.--l .f... liMn/K.. ющий конденсатор и схему управления, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены многофазные мостовые выпрямители , объединенные аноды .и катоды которых подключены соответственно к катодам и анодам вспомогательных тиристоров, между катодами которых включен коммутирующий конденсатор, аноды объединены, при этом одни выводы вторичных обмоток основного и резервного согласующих трансформаторов присоединены к зажимам переменного тока многофазных мостовых выпрямителей , а другие выводы предназначены для пофазного подключения потребителей переменного, тока, при этом схесл ма управления содержит формирователь синхронизирующ1г1х импульсов и датчик напряжения основного источника, блок контроля фаз, конъюнктор, вход которого соединен с формирователем синхронизирующих импульсов и блоком КОНТРОЛЯ фаз, а выход - с синхронизируемым агдающим генератором, примем со цепи управления ключевьпс элементов 00 00 00 00 инвертора подключены к задающему генератору, а цепи управления вспоНогательных тиристоров соответстйенно к блоку контроля фаз и датчику напряжения.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4(51) Н 02 J 9 06

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3587424/24-07 (22) 06.05.83 (46) 07,02.85. Бюл. Р 5 (72) Ю.А. Мордвинов и С.И. Королев (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро геофизической техники и Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (53) 621.316.925(088.8) (56) 1. Static URS System Configuration and Invertor Specification

Computer Desing, July 1974, рр. 55-71.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 612344, кл. Н 02 J 9/06, 1976. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАРАНТИРОВАННОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ МНОГОФАЗНЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащее вспомогательные тиристоры, основной согласующий трансформатор, подключенный к основному источнику переменного тока, силовой выпрямитель, вход которого соединен с сетью переменного тока, а выход — с аккумуляторной батареей, инвертор, вход кото:рого подключен к аккумуляторной батарее, а выход — к резервному согласующему трансформатору, коммутируМ

„„SU „„1138883 ющий конденсатор и схему управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, в него введены многофазные мостовые выпрямители, объединенные аноды,и катоды которых подключены соответственно к катодам и анодам вспомогательных тиристоров, между катодами которых включен коммутирующий конденсатор, аноды объединены, при этом одни выводы вторичных обмоток основного и резервного согласующих трансформаторов присоединены к зажимам переменного тока многофазных мостовых выпрямителей, а другие выводы предназначены для пофазного подключения потреби- о телей переменного. тока, при этом схема управления содержит формирователь жр и синхронизирующих импульсов и датчик С напряжения основного источника, блок контроля фаз, конъюнктор, вход которого соединен с формирователем синхронизирующих импульсов и блоком конт.роля фаз, а выход - с синхрониэируемьи задающим генератором, прАеМ цены управления ключевых элементов инвертора подключены к задающему генератору, а цепи управления вспомогательных тиристооов — соответственно к блоку контроля фаз и датчику напряжения.

1138883

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к системам гарантированного электропитания наиболее ответственных потребителей переменного тока, 5 Известно устройство для гарантированного электропитания нагрузки, содержащее в цепи питающего фидера силовой выпрямитель с аккумуляторной батареей, основной и резервный 10 инверторы, тиристорный переключатель с узлами принудительной коммутации и схему управления. Указанные инверторы формируют многофазные системы напряжений, находящихся в фазе, при- 15 чем один инВертор является основным и от него нагрузка получает питание, а другой инвертор является резервным и подключается к нагрузке только в режиме аварии основного инвер- 2р тора. В общем случае вместо основного инвертора может выступать и сеть переменного тока, тогда резервный инвертор должен формировать лев ременное напряжение, находящееся в 25 фазе с сетью переменного тока. Переключение нагрузки с одной сети на другую осуществляется с помощью тиристорных переключателей с узлами принудительной коммутации

Недостатками данного устройства являются низкая надежность, большие масса и габариты за счет большого количества тиристоров переключателя с узлами принудительной коммутации. В трехфазном варианте их 12.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для бесперебойного электропитания нагрузки, содержащее сило- 40 вой выпрямитель с аккумуляторной батареей, основной и резервный инверторы, подключенный через вспомогательные тиристоры к аккумуляторной батарее, THpHcTopHbIA переключа- 45 тель, соединяющий выходы инверторов с нагрузкой, коммутирующий конденсатор и схему управления. В нормальном режиме нагрузка через тиристорный переключатель, инвертор,вспомогатель-. 5С ный тиристор подключена к аккумуляторной, батарее. В это время резервный инвертор не работает; При аварии в основном инверторе (в общем случае в основном источнике переменного 55 тока) включается вспомогательный тиристор, включенный в цепи питания резервного инвертора, H тиристорный переключатель в резервной цепи. При этом одновременно происходит выключение вспомогательного тиристора, включенного в цепи питания основногс инвертора, и тиристорного переключателя в основной цепи j2) .

Недостаток известного устройства — низкая надежность за счет большого количества управляемых ключевых элементов. Кроме того при работе инверторов на нагрузку с низ ким коэффициентом мощности на входе инвертора необходимо включить конденсатор, величина емкости которого должна соответствовать минимальному коэффициенту мощности нагрузки. Поэтому при включении, например, вспомогательного тиристора напряжение на выходе резервного инвертора формирует переменное напряжение с развертывающейся во времени амплитудой, что приводит к кратковременному "провалу питающего напряжения на нагрузке.

В отдельных случаях указанные провалы напряжений могут отрицательно сказываться на нормальной работе потребителей.

Целью изобретения является повышение надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для гарантированного электропитания многофазных потребителей переменного тока, содержащего вспомогательные тиристоры, основной согласующий трансформатор, подключенный к основному источнику переменного тока, силовой выпрямитель, вход которого соединен с сетью переменного тока, а выход — с аккумуляторной батареей, инвертор, вход которого подключен к аккумуляторной батарее, а выход — к резервному согласующему трансформатору, коммутирующий конденсатор и схему управления, дополнительно введены многофазные мостовые выпрямители, объединенные аноды и катоды которых подключены соответственно к катодам и анодам вспомогательных тиристоров, между катодами которых включен коммутирующий конденсатор, а аноды объединены, при этом одни выводы вторичных обмоток основного и резервного согласующих трансформаторов присоединены к зажимам переменного тока мно- гофазных мостовых выпрямителей; а другие выводы предназначены для пофазного подключения потребителей

11388 переменного тока, при этом схема управления содержит формирователь синхронизирующих импульсов и датчик напряжения основного источника, блок контроля фаз, конъектор, вход которого соединен с формирователем синхронизирующих импульсов и блоком контроля фаз, а выход — с синхронизируемым задающим генератором, причем цепи управления ключевых элементов инвертора подключены к задающему генератору, а цепи управления вспомогательных тиристоров — соответственно к блоку контроля фаз и датчику напряжения. 15

На фиг. 1 представлена силовая схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 и 3 — соответственно схемы управления, когда в качестве основного источника переменного тока служит сеть переменного тока и основной инвертор.

Устройство для гарантированного электропитания многофазных потребителей переменного тока содержит вспо- >5 могательные тиристоры 1 и 2, основной согласующий трансформатор 3, подключенный к основному источнику 4 переменного тока, силовой выпрямитель 5, входом соединенный с сетью переменного тока, а выходом — с аккумуляторной батареей 6, инвертор 7, входом подключенный к аккумуляторной батарее 6, а выходом — к резервному согласующему трансформатору 8, коммутирующий конденсатор 9 и схему 10 управления,многофазные мостовые выпрямители 11 и 12, объединенные аноды.и катоды которых подключены соответственно к катодам и анодам вспомогательных тиристоров и 2, а зажимы 13-15 и 16-18перемен-.

40 ного тока — к концам вторичных обмоток основного 3 и резервного 8 согласующих трансформаторов, при этом коммутирующий конденсатор 9 подключен к катодам вспомогательных тиристоров

1 и 2, аноды которых объединены, а свободные концы вторичных обмоток согласующих трансформаторов пофазно соединены с нагрузкой 19.

50.

Схема 10 управления (фиг. 2), когда в качестве основного источника переменного тока применяется сеть переменного тока, содержит формирователь 20 синхронизирующих импульсов и 55 датчик 21 напряжения, подключенные

\ к вспомогательным обмоткам основного согласующего трансформатора 3, блок 22

83 4 контроля фаз, соединенный с вспомогательными обмотками основного 3 и резервного 8 согласующих трансформаторов, конъюнктор 23, связанный входом с формирователем 20 синхронизирующих импульсов и блоком 22 контроля фаз, а выходом — с синхронизируемым задающим генератором 24, при этом цепи управления ключевых элементов инвертора 7 годключены к задающему генератору 24, а цепи управления вспомогательных тиристоров 1 и 2, включенных в цепях вторичных обмоток основного и резервного согласующих трансформаторов, — соответственно к блоку 22 контроля фаз и датчику 21 напряжения. !

Схема 10 управления (фиг. 3), когда в качестве основного источника переменного тока применяется основной инвертор, содержит задающий генератор 25, подключенный выходом к цепям управления ключевых элементов основного 4 и дополнительного 7 инверторов, датчик 26 напряжения, входом подключенный к вспомогательным обмоткам основного согласующего трансформатора 3, а выходом — к цепям управления вспомогательных тиристо ров 1 и 2.

Устройство работает следующим образом.

В нормальном режиме нагрузка 19 подключена к вторичным обмоткам ос-. новного согласующего трансформатора

3 за счет включенного вспомогательного тиристора 1. В качестве основного источника 4 переменного тока может выступать основной инвертор или сеть переменного тока. В случае, когда в качестве основного источника 4 переменного тока применяется сеть переменного тока, формирователь

20 синхронизирующих импульсов формирует импульсы напряжения при переходе напряжений сети переменного тока через нуль и через конъюнктор

23 подает их на. синхронизацию задающего генератора 24 (c выхода блока

22 поступает на конъюнктор 23 "1"), с выхода которого происходит управление включевыми элементами резервного инвертора 7. При этом напряжения на вторичных обмотках согласующих трансформаторов 3 и 8 находятся в фазе, а резервный инвертор 7 получает питание от аккумуляторной батареи, включенной в буфере с силовым выпрямителем 5.

1138883

При аварии в сети переменного тока (например, в промышленной сети) датчик 21 напряжения формирует на выходе импульс напряжения ("1 ), по ступающий на цепь управления вспомо- 5 гательного тиристора 2. Когда вспомогательный тчристор 2 выключен, то от вторичных обмоток резервного согласующего трансформатора через тиристор 1 конденсатор 9 заряжается (полярности 10 без скобок). После поступления импульса управления на тиристор 2 от датчика 21 напряжения тиристор 2 включается, замыкает вторичные обмотки резервного согласующего трансфор 15 матора 8 в "звезду" и обеспечивает разряд коммутирующего конденсатора 9 по цепи 9-1-2, что приводит к выклю— чению вспомогательного тиристора 1.

В таком режиме (когда нет напряжения 2О в сети переменного тока) нагрузка 19 получает питание от аккумуляторной батареи через резервный инвертор 7 и согласующий трансформатор 8, При этом ни обрыва, ни существенного 25 провала амплитуды и фазы питающего нагрузку напряжения при подключении нагрузки к резервному трансформатору

8 не происходит. При появлении напряжения в основной сети (на трансформаторе 3) начинает заряжаться коммутирующий конденсатор 9 полярностью, указанной в скобках. Для этого в блоке 22 контроля фаз предусмотрена выдержка времени 1-10 с, необходимая

35 кроме того, для окончания переходных процессов в сети, и после этого начинает определяться момент совпадения фаз.напряжений, снимаемых с согласующих трансформаторов 3 и 8. В момент совпадения фаз указанных напряжений на выходе блока ?2 контроля фаз формируется "1", которая поступает на конъюнктор 23 и цепь управления вспомогательного тиристора 1. Подача

"1" на конъюнктор 23 обеспечивает подачу импульсов синхронизации от блока 20 на задающий генератор 24, а по-. дача "1" на цепь управления вспомогательного тиристора 1 приводит к его включению и выключению тиристора 2 за . счет энергии коммутирующего конденсатора 9, после чего коммутирующий конденсатор 9 заряжается (полярность указана без скобок) и готовится к вы55 ключению тиристора 1 и т,д.

В случае, когда в качестве основного источника питания применястся основной инвертор, он получает питание от аккумуляторной батареи .5 (на фиг. 1 .показано пунктирно), а цепи управления основного 4 и резервного

7 инверторов (фиг. 3) подключены к общему задающему генератору 25. При этом включен вспомогательный тиристор 1, а коммутирующий конденсатор 9 заряжен (потенциалы без скобок). При аварии в основном инверторе 4 исчезает напряжение на основном согласующем трансформаторе 3, которое поступает на датчик 26 напряжения, а на выходе датчика напряжения формируется импульс напряжения, который мгновенно поступает на вспомогательный тиристор 2, что приводит к выключению вспомогательного тиристора 1 за счет энергии коммутирующего конденсатора 9 и подключению вторичных обмоток (зажимы 16-18) согласующего трансформатора 8 к нагрузке 19. После ремонта основного инвертора 4 он включается и на выходе датчика 26 напряжения с выдержкой времени более 1 с, необходимой для окончания переходных процессов в основном инверторе 4, формируется импульс напряжения на включение вспомогательного тиристора 1,что приводит-к выключению вспомогательного тиристора 2 за счет энергии коммуI тирующего конденсатора 9, отключению вторичных обмоток резервного согласующего трансформатора 8 и подключению к нагрузке 19 вторичных обмоток основного согласующего трансформатора 3 (замыкаются зажимы 13 —.15 переменного тока .

Таким образом, происходит обратный перевод питания нагрузки с резервного согласующего трансформатора на основной .

Предлагаемое устройство для гарантированного электропитания многофазных потребителей переменного тока обеспечивает получение энергии заданного качества, позволяет исключить большое количество. управляемых ключевых элементов (для трехфазной нагрузки двенадцать тиристоров) и, следовательно, упростить схему управления, что в кон чном счете приводит к повышению надежности, уменьшению массы и габаритов устройства в целом.

Кроме того, в предлагаемом устройстве существенно меньше провалы амплитуды выходного напряжения при переводе питания нагрузки с одного согласующего трансформатора на другой1 что обусловлено отсутствием дополнительных конденсаторов на входе инверторов.

1138883

VU2. 1

1Л

mJ I

m8

I,7

Ра 4, 7

ВННИПИ Заказ 10701/42 Тираж 620 Подписное

Филиал ШЮ "Пвтаат", г.Увгород, ул.Проектная, 4