Способ бесконтактной коммутации трехфазной конденсаторной батареи

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в тех отраслях народного хозяйства, где необходима быстродействующая коммутация конденсаторной батареи в трехфазной сети переменного тока, в частности в установках компенсации реактивной мощности. Цель изобретения упрощение коммутационного устройства и повьппение его надежности. Для этого тиристорами управляют с помощью непрерьшной высокочастотной последовательности импульсов, начало которой для каждого из тиристоров синхронизируют с соответствующим напряжением сети. Этот способ осуществляют для схемы, содержащей две линии с включенными встречно-параллельно тиристорами и одну линию, подключенную к сети непосредственно, причем прекращение подачи управляющих импульсов на тиристоры при отключении батареи производят в интервале времени от прохождения через О напряжения сети между линией, подключенной непосредственно , и линией, предшествующей с & ей по порядку чередования фаз до прохождения через О следующего по (Л порядку чередования фаз линейного напряжения. При включении батареи управляющие импульсы подают в первую очередь на тиристор, подключенный встре чно-параллельно тому тиристору, который проводил ток последним при предшествовавшем отключении батареи, а затем - на остальные тиристоры. ND 3 ил. vl сл 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (1I) А1 (ц 4 С 05 F 1/70 н

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21)3888468/24-07 (22) 15.03.85 (46) 07. 12.86. Бюл. И - 45 (71) Дальневосточное высшее инженерное морское училище им.адм.Г.И.Невельского (72) Г.Л.Бурлаченко и Ю.В.Хрусталев (53) 621.054.72(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 811400, кл. H 02 J 3/ 18, 1976.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1099314, кл. J 05 F 1/70, 1983. (54) СПОСОБ БЕСКОНТАКТНОЙ КОММУТАЦИИ

ТРЕХФАЗНОЙ КОНДЕНСАТОРНОЙ БАТАРЕИ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в тех отраслях народного хозяйства, где необходима быстродействующая коммутация конденсаторной батареи в трехфазной сети переменного тока, в частности в установках компенсации реактивной мощности. Цель изобретения -. упрощение коммутационного устройства и повышение его надежности. Для этого тиристорами управляют с помощью непрерывной высокочастотной последовательности импульсов, начало которой для каждого из тиристоров синхронизируют с соответствующим напряжением сети. Этот способ осуществляют для схемы, содержащей две линии с включенными встречно-параллельно тиристорами и одну линию, подключенную к сети непосредственно, причем прекращение подачи управляющих импульсов на тиристоры при отключении батареи производят в интервале времени от прохождения через "0" напряжения сети между линией, подключенной непосредственно, и линией, предшествующей ей по порядку чередования фаз до прохождения через "0" следующего по порядку чередования фаз линейного напряжения. При включении батареи управляющие импульсы подают в первую очередь на тиристор, подключенный встречно-параллельно тому тиристору, который проводил ток последним при предшествовавшем отключении батареи, а затем — на остальные тиристоры.

3 ил.

12/5408

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в тех отраслях народного хозяйства, где необходима быстродействующая коммутация конденсаторной батареи в трехфазной сети переменного тока, в частности в установках компенсации реактивной мощности, Цель изобретения — упрощение коммутационного устройства и повышение его надежности в работе.

На фиг. 1 представлена схема конденсаторной батареи со встречно-параллельными тиристорами в двух линиях и одной линии, подключенной к сети непосредственно, а также схема управления, реализующая предлагаемый способ коммутации, на фиг.2 временные диаграммы напряжений и токов, действующих в схеме при отключении и последующем включении неразрядившейся батареи, на фиг. 3 — временные диаграммы токов и напряжений при включении разряженной батареи.

Схема содержит трехфазную конденсаторную батарею 1 с внутренним соединением фаз в треугольник, подключенную к трехфазной сети 2 переменного тока через встречно-параллельно включенные тиристоры 3,4 и 5,6 в двух

I линиях А и С, трехфазный синхронизирующий трансформатор 7, подключенный к сети, компараторы 8-10, импульсные трансформаторы 11-13 формирователь

14 команды управления, синхронные триггеры 15-18, логические элементы

19-21, усилители 22-24 импульсов и генератор 25 высокочастотных импульсов.

Входы компараторов 8-10 подключены к фазам вторичной обмотки синхрониэирующего трансформатора 7. Син" хронизирующие входы С триггеров 16 и

18 присоединены непосредственно к выходам компараторов 9 и 8, а такие же входы триггеров 15 и 17 соединены вместе и подключены к выходу компаратора 10. Информационные входы Д триггеров 15-18 присоединены к положительному полюсу источника питания.

Установочный вход R триггера 15 подключен к выходу формирователя 14 команды управления, такой же вход триггера 16 подключен к инвертирующему выходу триггера 15, а установочные входы триггеров 17 и 18 подключены к выходу триггера 15. Один из входов логических элементов 19-21 под5

35 ключен к выходу соответствующего триггера, а второй вход к выходу генератора 25. Выходы логических элементов 19-21 подключены к входам усилителей 22-24 импульсов, выходы которых в, свою очередь, через разделительные импульсные трансформаторы

11 — 13 подключены к управляющим электродам тиристоров. Причем выходы усилителей 22 и 24 подключены через двухобмоточные трансформаторы к тиристорам 5 и -4 соответственно, а выход усилителя 23 подключен через трехобмоточный трансформатор к тиристорам 3 и 6. Фазные напряжения сети через трансформатор 7 поступают на входы компараторов 8-10, которые изменяют логическое состояние выхода при переходе напряжения между входами через нулевое значение, формируя тем самым прямоугольные импульсы с частотой напряжения сети. Передний фронт импульсов компаратора 8 совпадает с моментом перехода через нуль линейного напряжения сети U из об-. ласти положительных в область отрицательных значений. Передние фронты импульсов компараторов 9 и 10 совпадают с моментом перехода через

tt It

0 фазного напряжения сети U, причем для компаратора 9 — в сторону отрицательных, а для компаратора 10— в сторону положительных значений.

Синхронные триггеры 15-18 переключаются по переднему фронту сигнала на синхронизирующем входе, сброс триггеров в исходное состояние осуществляется нулевым сигналом на установочном входе.

Способ осуществляется следующим образом.

В момент времени, предшествующий началу отключения батареи, с выхода формирователя 14 на установочный вход триггера 15 поступает нулевой сигнал, обуславливая единичный сигнал на его инвертирующем выходе.С выходов триггеров 16-18 на входы логических элементов 19-2 1, осуществ-,: ляющих функцию И, поступают единичные сигналы, поэтому высокочастотные импульсы генератора 25 проходят через эти элементы на входы усилителей

22-24 и далее через трансформаторы

11-13 на управляющие электроды тиристоров 3-6, поддерживая последние в открытом состоянии.

3 12754

При отключении батареи подачу управляющих импульсов прекращают в момент, когда напряжение фазы А сети переходит через "0" в сторону положительных значений, который находится в интервале от момента перехода через "0" линейного напряжения напряжения между линией В, подключенной к сети непосредственно и предшествующей ей по порядке чередования 10 фаэ линией А, до момента такого же перехода линейного напряжения U

Это осуществляется следующим образом.

Пусть в момент времени t (фиг. 2) поступает команда на отключение,батареи, т.е. на выходе формирователя

14 устанавливается единичный сигнал.

Так как триггер 15 больше не удерживается в исходном состоянии (фиг.2), то по переднему фронту первого им- 2б пульса с выхода компаратора 10 (момент t<, соответствующий переходу через "0" в сторону положительных значений напряжения фазы А сети) он переключается в нулевой сигнал на его инвертирующем выходе, поступая на установочный вход триггера 16, устанавливает на его выходе нулевой сигнал, который, в свою очередь устанавливает в нулевое состояние триггеры 17 и

18. Нулевые сигналы с выходов триггеров 16-18, поступая на входы логических элементов 19-21, блокируют прохождение управляющих импульсов генератора 25 на усилители 22-24 и

35 далее на тиристоры. Таким образом прекращение подачи управляющих импульсов происходит в момент, когда напряжение фазы А сети переходит через "0" в сторону положительных значений.

После прекращения подачи управляющих импульсов в схеме происходят следующие процессы. Б момент времени t, когда .ток в линии А равный 4> нулю, закрывается тиристор 3, тиристор 4 не открывается вследствие отсутствия управляющих импульсов, и линия А отключается от сети. Еще через четверть периода переменного тока (момент t<, фиг. 2) становится равным нулю ток в линии С, закрывается тиристор 6 и батарея полностью отключается от. сети. При такой синхронизации момента лрекращения пода- 55 чи управляющих импульсов последним проводит ток при откЛючении всегда тиристор 6. После отключения батареи

08 4 напряжения на тиристорах линии А и С обусловлены суммой линейных напряжений сети и соответствующих остановочных напряжений на фазах конденсаторов. Максимальное значение напряжения на тиристорах линии С (фиг. 2) не превышает двойной амплитуды напряжения сети. Напряжение на тиристорах линии А еще меньше.

Последним проводит ток при отключении батареи всегда тиристор 6. Поэтому при включении батареи управляющие импульсы подаются в первую очередь на тиристор 5, который подключен встречно-параллельно тиристору 6, а затем на остальные тиристоры, Зто осуществляется следующим образом.

Допустим, что команда на включение батареи поступает при максимальном быстродействии установки в течение периода, непосредственно следующего за моментом отключения (момент, t>, фиг. 2). При этом с формирователя 14 на установочный вход триггера 15 поступает нулевой сигнал, устанавливая

"1" на его выходе. Триггер 16 больше не удерживается в нулевом состоянии и поэтому по переднему фронту п рвого импульса с компаратора 9 (момент t фиг. 2) он переключается и на его выходе устанавливается единичный сигнал, который, поступая на вход логического элемента 19, разрешает прохождение управляющих импульсов на тиристор 5. В этот момент напряжение на тиристоре 5 равно нулю и начинает изменяться в сторону положительных значений, поэтому он включается беэ всплеска зарядного тока. Одновременно единичный сигнал с выхода триггера 16 поступает на установочные входы триггеров 17 и

18, подготавливая их к управлению по синхрониэирующему входу. Поэтому в момент t> передним фронтом соответствующего сигнала триггер 17 переключается в единичное состояние, paspeшая тем самым прохождения управляющих импульсов на тиристоры 3 и 6.

Так как на тиристоре 3 в этот момент имеет место запирающая полярность анодного напряжения, то он не включается до тех пор, пока напряжение на его аноде не становится положительным, т.е. до следующего периода напряжения сети. Для тиристора 6 в этот момент анодное напряжение переходит через "0 в сторону по« ложительных значений, поэтому он

1275408

1О

20

30

35 включается без всплеска тока. В момент времени t переключается триг8 гер 18 и разрешает прохождение управляющих импульсов на тиристор 4.

Процесс включения заканчивается и батарея оказывается симметрично подключенной к сети.

В случае, если включение батареи происходит при полностью или частично разряженных конденсаторах, схема управления работает аналогично в части момента подачи управляющих импульсов для каждого из тиристоров.

Однако, характер изменения напряжений на конденсаторах и тиристорах установки при этом становится несколько другим. На фиг. 3 показан процесс включения полностью разряженной батареи. При поступлении команды включения батареи в момент t4 включение тиристора 5 происходит не в момент подачи на него управляющих импульсов й5, а лишь после того,как напряжение на его аноде равно нулю и начинает изменяться в сторону положительных значений. Напряжение на тиристоре 3 после подачи на него управляющих импульсов становится отI пирающим раньше, чем поданы управляющие импульсы на тиристор 4, поэтому сначала открывается.тиристор З,а затем тиристор 4.

Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает включение батареи без всплесков тока при любой величине остаточного заряда конденсаторов с максимально возможным для естественной коммутации быстродействием, а также ограничение максимальной величины напряжения на тиристорах в пределах двойного амплитудного значения напряжения сети.

Предлагаемый способ позволяет реализовать быстродействующее управление емкостью конденсаторной батареи с помощью более простой и надежной схемы главного тока, содержащей меньшее количество силовых полупроводниковых приборов при сохранении простоты и надежности схемы управления. Преимуществом является также то что уменьшается число типов приборов, что облегчает комплектацию установки и уменьшает количество запасных частей.

Формула изобретения

Способ бесконтактной коммутации трехфазной конденсаторной батареи в сети переменного тока с помощью тиристоров, включенных встречно-параллельно в два линейных провода, путем подачи на их управляющие электроды непрерывной высокочастотной последовательности импульсов, нача" ло которой для каждого из тиристоров синхронизируют с соответствующим напряжением сети, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения коммутационного устройства и повышения

его надежности в работе, подачу указанной последовательности на все тиристоры прекращают при отключении батареи в момент времени, лежащий в интервале от момента перехода через

"0" напряжения сети между линией, подключенной непосредственно,и линией, предшествующей по порядку чередования фаз, до момента такого же перехода следующего по порядку чередования фаз линейного напряжения сети, а при включении батареи указанную последовательность импульсов подают в первую очередь на тиристор, подключенный встречно-параллельно тому тиристору, который проводил ток последним при предшествовавшем отключении батареи от сети, а затем на остальные тиристоры.

1275408

1275408! 275408

Составитель О. Наказная

Редактор О. Головач Техред Л.Сердюкова Корректор М. Пожо

Заказ 6560/39 Тираж- 836 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и -открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб, д. 4/5

Производственно"полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4