Устройство для переключения нагрузки

 

Сущность изобретения: устройство содержит трансформаторы по числу первичных независимых источников переменного тока. Начала вторичных обмоток трансфер маторов связаны друг с другом через дрос сели, средние точки обмоток которы: подключены к нагрузке. Концы вторичны: обмоток могут закорачиваться при помощь мостовых выпрямителей и группы тиристо ров. К нагрузке подключена также батаре; конденсаторов. При нормально работаю щих двух источниках переменного ток; включены параллельно оба трансформато ра, поскольку концы их вторичных обмото закорочены. Напряжение на нагрузке под держивается заданным посредством вклю чения определенного числа секцт конденсаторной батареи. При аварии в одном из источников питания нагрузка осуществляется от работающего источника. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. СП с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (я)5 Н 02 J 9/06

ГОСУДАР СТВ Е ННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР ц i,-j

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ (21) 4789239/07 (22) 05.02.90 (46) 15.05.92. Бюл. М 18 (71) Киевское отделение Украинского государственного проектного и проектно-конструкторского института "Тяжпромэлектропроект" (72) В.Н.Петриченко (53) 621.316.925(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N- 1138883, кл. Н 02 J 9/06, 1982.

Авторское свидетельство СССР

М 1598047, 1989. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ

НАГРУЗКИ (57) Сущность изобретения: устройство содержит трансформаторы по числу первичных независимых источников переменного

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к системам электропитания наиболее ответственных потребителей переменного тока, например ЭВМ.

Целью изобретения является повышение надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для переключения нагрузки содержащем m-фазные мостовые выпрямители, объединенные аноды и катоды которых подключены соответственно к катодам и анодам вспомогательных тиристоров, аноды которых объединены, коммутирующий конденсатор, соединенный одной обкладкой с объединенными анодами вспомогательных тиристоров, коммутирующий тиристор, схему управления, трансформаторы, концы вторичных обмоток которых присоединены к зажимам переменного тока тока. Начала вторичных обмоток трансфор маторов связаны друг с другом череЗ дрос сели, средние точки обмоток которы: подключены к нагрузке. Концы вторичны: обмоток могут закорачиваться при помощ1 мостовых выпрямителей и группы тиристо ров. К нагрузке подключена также батаре1 конденсаторов. При нормально работаю щих двух источниках переменного ток; включены параллельно оба трансформато ра, поскольку концы их вторичных обмото закорочены. Напряжение на нагрузке под держивается заданным посредством вклю чения определенного числа секци1 конденсаторной батареи. При аварии в одном из источников питания нагрузка осуществляется от работающего источника. 2 з.п, ф-лы, 1 ил.

m-фазных мостовых выпрямителей, первичные обмотки трансформаторов подключены к и независимым источникам переменного тока, резистор, один вывод которого соединен с анодом диода, катод которого соединен с анодом диода, катод которого объединен с анодом коммутирующего тиристора и одним зажимом реактора, другой зажим которого присоединен к другой обкладке конденсатора, узел управления тиристо рами содержит блок датчиков напряжения, срабатывающих при достижении амплитуды напряжения источников требуемого уровня, входы которых подключены к началу и концу каждой фазы вторичны> обмоток трансформаторов, а выходы к входам блока логики, включающего в себя ка. нал управления коммутирующимlr тиристорами и и идентичных каналов управ

1734166 ления вспомогательными тиристорами, каждый из и каналов содержит одновибратор, выход которого является выходом блока логики и через усилительный блок включения тиристоров связан с управляющим электродом соответствующего вспомогательного тиристора, а вход одновибратора соединен с выходом элемента И вЂ” НЕ, один вход которого соединен с соответствующим выходом блока датчика напряжений, канал управления коммутирующим тиристором, который через усилительный блок включения тиристоров связан с управляющим электродом коммутирующего тиристора, последний канал выполнен в виде одновибраторов формирования импульса включения коммутирующего тиристора, причем входы запуска по отрицательному фронту этих одновибратооов соединены с выходами блока датчиков: начала вторичных обмоток Рпар трансформаторов соединены пофазно через mp реакторов, к средней точке которых подключена нагрузка, конденсаторная батарея и другой вывод резистора, Катоды и коммутирующих тиристоров присоединены к катодам вспомогательных тиристоров, а блок логики, включает в себя и идентичных каналов управления коммутирующими тиристорами, выходы одновибраторов которых соединены через усилительные блоки включения тиристоров с управляющими электродами коммутирующих тиристоров и с вторым входом элемента И вЂ” НЕ соответствующего вспомогательного тиристора.

Для обеспечения селективного отключения трансформаторов при коротких замыканиях в источниках вторичные обмотки измерительных трансформаторов блока датчиков напряжения соединены с входами переменного тока и выпрямительных мостов с общим анодом, к которому подсоединен один из резисторов и+1 лучевой звезды, и резисторов которой подключены к соответствующим катодам и прямым входам компараторов уровня, инверсные входы которых соединены между собой и с узлом звезды резисторов.

Для повышения качества напряжения при переменной нагрузке конденсаторная батарея выполнена регулируемой в зависимости от отклонения напряжения.

На фиг,1 изображена принципиальная электрическая схема конкретного устройства, питающего постоянную нагрузку; на фиг.2 — блок-схема узла управления (п=2;

m=3; р=1); на фиг,Ç вЂ” структурная схема блока датчиков; на фиг.4 — схема блока логики узла управления.

Устройство содержит многофазные мостовые выпрямители 1 и 2, аноды и катоды которых подключены соответственно к анодам и катодам вспомогательных тиристоров

3 и 4, аноды которых объединены, коммутирующий конденсатор 5, соединенный одной обкладкой с объединенными анодами вспомогательных тиристоров 3 и 4, коммутирующие тиристоры 6 и 7, узел 8 управления, трансформаторы 9 и 10, концы вторичных обмоток которых присоединены к трем (m=3) зажимам переменного тока многофазных мостовых выпрямителей 1 и 2, а начала — между собой через реакторы 11 — 13 связи со средней точкой, в которой подключены: нагрузка 14, нулевой вывод которой объединен с четвертым зажимом мостовых выпрямителей 1 и 2, конденсаторная батарея 15 и один из выводов резистора 16, Первичные обмотки трансформаторов 9 и 10 подключены к двум синхронным источникам 17 и 18 переменного тока. Другой вывод резистора 16 соединен с анодом диода 19, катод которого объединен с анодом коммутирующих тиристоров 6 и 7 и одним зажимом реактора 20, другой зажим которого присоединен к другой обкладке коммутирующего конденсатора 5, а катоды коммутирующих тиристоров 6 и 7 соединены с анодами соответствующих мостовых выпрямителей и с катодами вспомогательных тиристоров 3 и 4, Схема 8 управления содержит блок 21 датчиков напряжения, входы которых подключены к началу и концу каждой фазы вторичных обмоток трансформаторов 9 и 10, а выходы блока 21 датчиков к входам блока 22 логики, выходы которого через усилительный блок 23 включения тиристоров связаны с управляющими электродами тиристоров 3.

4, 6 и 7.

Блок 21 датчиков напряжения состоит из двух идентичных субблоков, Каждый субблок содержит трехфазные измерительные трансформаторы 24 и 25, первичные обмотки которых подключены к обмоткам трансформаторов 9 и 10 соответственно, а вторичные — к входам трехфазных мостовых выпрямителей 26 и 27 с общими анодами, к которым подключен один из резисторов 28 трехлучевой звезды. Два других резистора

29 и 30 подключены к соответствующим катодам мостов 26 и 27 и прямым входам компараторов 31 и 32 уровня, инверсные входы которых соединены между собой и с узлом звезды резисторов 28 — 30.

Блок 22 логики содержит две идентичные пары каналов. Каждая пара содержит логический элемент 2И-НЕ 33 (36), один вход которого соединен с выходом соответ1734166

3 в блоке 23, Тиристор 3 шунтирует выход выпрямительного моста 1 и соединяет в звезду вторичные обмотки трансформатора 40

50 следний выдает сигнал логической единицы 55 на блок логики, который открывает канал ствующего компаратора 31 (32) и входом одновибратора 34 (37), выход которого подсоединен к второму входу элемента 2И-НЕ

33 (36) и к соответствующему каналу усилительного блока 23 управления коммутирующим тиристором 6 (7). Выход логического элемента 33 (36) является входом одновибратора 35 (38), выход которого связан с входом усилительного блока 23 управления вспомогательным тиристором 3 (4).

Устройство работает следующим образом, При подаче напряжения от одного из источников, например 17, на первичную обмотку трансформатора 9 напряжение с его вторичной обмотки понижается в блоке 21 датчиков напряжения измерительным трансформатором 24, выпрямляется трехфазным мостовым выпрямителем 26 и поступает на компаратор 31 уровня, где напряжение моста 26 сравнивается с напряжением на общем резисторе 28, Если разность этих напряжений положительна, то с выхода компаратора 31 в блок 22 логики подается сигнал логической единицы, в противном случае — нуля.

При подаче логической единицы ее сигнал устанавливается на первом входе элемента 2И-НЕ 33, На втором входе присутствует также уровень логической единицы, так как состояние одновибратора 34 не изменяется и управляющий импульс на канал коммутирующего тиристора не подается. На выходе элемента 33 появляется логический нуль, а на выходе одновибратора

35 — импул ьс, который откр ы вает соответствующий канал вспомогательного тиристора

9. Происходит заряд коммутирующего конденсатора 5 по цепи: начало фазы "А" вторичной обмотки трансформатора 9, резистор 16, диод 19, реактор 20, конденсатор 5, вспомогательный тиристор 3, мостовой выпрямитель 1, концы вторичной обмотки трансформатора 9, Конденсаторная батарея уменьшает отклонение напряжения на нагрузке и коэффициент неси нусоидальности, После подачи напряжения от другого источника 18 и фиксации его заданного уровня на вторичной обмотке трансформатора 10 датчиком напряжения блока 21 поуправления вспомогательного тиристором 4 блока 23 включения тиристоров. После включения тиристора 4 трансформаторы работают параллельно.

При параллельной работе ток между источниками 17 и 18, напряжение которых может быть неодинаково, через трансформаторы 9 и 10 ограничен индуктивностью реакторов 11 — 13 связи со средней точкой. Полуобмотки реакторов соединены согласно для уравнительных токов между источниками и встречно для тока нагрузки.

B результате ограничения перетоков мощность трансформаторов практически полностью используется для питания нагрузки.

При повреждении одного из источников, например источника 17, или трансформаторов, например трансформатора 9, происходит отклонение напряжения на вторичных обмотках трансформаторов. Это отклонение воспринимается блоком 21 датчиков напряжения и на выходе компаратора 31 устанавливается низкий уровень напряжения, который подается на элемент

2И-НЕ 33 и одновибратор 34 блока 22 логики, Одновибратор 34 формирует импульс низкого уровня заданной длительности и обеспечивает включение коммутирующего тиристора 6.

На выходе элемента 34 присутствует нулевой импульс, который поступает на вторые входы элементов 2И-НЕ, блокируя канал включения вспомогательного тиристора 3. Происходит разряд коммутирующего конденсатора 5 по цепи: плюс конденсатора, реактор 20, коммутирующий. тиристор 6, вспомогательный тиристор 3 в обратном направлении, минус конденсатора 5, Кроме того, ток разряда конденсатора протекает также по включенным параллельно вспомогательным тиристорам четырехфазным выпрямительным мостам 1 и 2, в результате чего к вспомогательным тиристорам прикладывается обратное напряжение, равное прямому падению в выпрямительных мостах. После прекращения тока через вспомогательный тиристор 3 конденсатор продолжает разряжаться через выпрямительный мост 1 до тех пор, пока ток перезаряда конденсатора не понижается до нуля и не вызывает закрывание коммутирующего тиристора 6. После закрытия вспомогательного тиристора 3 трансформатор 9 оказывается отключенным от нагрузки. Нагрузка 14 питается от одного трансформатора 10 до тех пор; пока не будет зафиксирован заданный уровень вторичного напряжения трансформатора 9 датчиками напряжения в блоке 21, После этого трансформатор 9 автоматически вводится в работу включением тиристора 3 аналогично рассмотренному ранее.

При коротких замыканиях в одном из источников, например источнике 17, воз1734166

15

25

35

55 можно значительное понижение напряжения на трансформаторе 10 другого источника. В этом случае на выходе мостового выпрямителя 26 устанавливается напряжение ниже, чем выпрямителя 27. Следовательно, на резисторе 29 напряжение ниже, а на резисторе 30 выше, чем на резисторе

28. Поэтому в блок 22 логики выдается сигнал логического нуля тем компаратором, напряжение на входе которого ниже, а именно компаратором 33. Это обеспечивает включение коммутирующего 6 и отключение вспомогательного 3 тиристоров трансформатора 9.

Устройство позволяет также питать нагрузку от количества источников, больше двух, В этом случае количество трансформаторов, мостовых выпрямителей, вспомогательных и коммутирующих тиристоров соответствует количеству источников, а количество реакторов связи — mp. Например, при подключении устройства к трем источникам количество трансформаторов, мостовых выпрямителей, вспомогательных и коммутирующих тиристоров, реакторов связи — по 3.

При переменной нагрузке возможен вариант исполнения устройства с конденсаторной батареей, ступени которой коммутируются в функции отклонения напряжения на нагрузке.

Формула изобретения

1. Устройство для переключения нагрузки, содержащее m-фазные мостовые выпрямители, объединенные аноды и катоды которых подключены соответственно к катодам и анодам вспомогательных тиристоров, аноды которых объединены, коммутирующий конденсатор, соединенный одной обкладкой с объединенными анодами вспомогательных тиристоров, первый коммутирующий тиристор, уэел управления тиристорами, трансформаторы, концы вторичных обмоток которых присоединены к зажимам переменного тока m-фазных мостовых выпрямителей, первичные обмотки трансформаторов подключены к и независимым источникам переменного тока, резистор, один вывод которого соединен с анодом диода, катод которого объединен с анодом первого коммутирующего тиристора и одним зажимом реактора, другой зажим которого присоединен к другой обкладке конденсатора, узел управления тиристорами содержит блок датчиков напряжения, срабатывающих при достижении амплитуды напряжения источников требуемого уровня, входы которых подключены к началу и концу каждой фазы вторичных обмоток трансформаторов, а выходы — к входам блока логики, включающего в себя канал управления коммутирующим тиристором и и идентичных каналов управления вспомогательными тиристорами, каждый из п каналов управления вспомогательными тиристорами содержит одновибратор, выход которого является выходом блока логики и через усилительный блок включения тиристоров связан с управляющим электродом соответствующего вспомогательного тиристора, а вход одновибратора соединен с выходом элемента И вЂ” НЕ, один вход которого соединен с соответствующим выходом блока датчика напряжений, канал управления коммутирующим тиристором, который через усилительный блок включения тиристоров связан с управляющим электродом коммутирующего тиристора, последний канал выполнен в виде одновибратора формирования импульса включения коммутирующего тиристора, причем входы запуска по отрицательному фронту этих одновибраторов соединены с выходами блока датчиков, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности электропитания, устройство снабжено дополнительными n — 1 коммутирующими тиристорами, а начала вторичных обмоток трансформаторов связаны пофазно через реакторы, средняя точка которых соединены с клеммами для подключения нагрузки, конденсаторной батареей и другим выводом резистора, катоды коммутирующих тиристоров присоединены к катодам вспомогательных тиристоров, а аноды всех коммутирующих тиристоров объединены, блок логики включает в себя и — 1 дополнительных каналов управления коммутирующими тиристорами, выполненных в виде одновибраторов, выходы каналов управления всеми коммутирующими тиристорами связаны через усилительные блоки включения тиристоров с управляющими электродами коммутирующих тиристоров и с вторыми входами элементов И вЂ” НЕ соответствующего канала управления вспомогательного тиристора.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что блок датчиков напряжения содержит A трансформаторов, и мостовых выпрямителей и и компараторов, причем вторичные обмотки трансформаторов блока датчиков соединены с входами переменного тока соответствующих выпрямительных мостов, аноды диодов всех выпрямительных мостов объединены и к ним подсоединен один из резисторов, соединенных по схеме

n+1 лучевой звезды, другие.п резисторы которой подключены к соответствующим като1734166

10 дам выпрямительных мостов и прямым входам компараторов уровня, инверсные входы которых соединены между собой и с узлом звезды резисторов.

3. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения качества напряжения при переменной нагрузке, конденсаторная батарея выполнена с регулируемой емкостью.

1734166 фиг 2 фиг4

Составитель B.Ïåòðè÷åíêo

Техред М.Моргентал Корректор Н.Ревская

Редактор С.Лисина

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 1674 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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