Устройство контроля работы обратимого преобразователя напряжения в энергоустановке с источниками переменного и постоянного тока


 


Владельцы патента RU 2572088:

Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр "Судовые электротехнические системы" (ООО "НПЦ "СЭС") (RU)

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в энергоустановках, содержащих обратимый преобразователь напряжения, включенный между источниками постоянного и переменного напряжения. Технический результат состоит в повышении надежности устройства путем оснащения его цепями контроля работы обратимого преобразователя, позволяющими своевременно выявлять и устранять возникающие в нем неисправности. Устройство, содержащее генератор трехфазного напряжения, блок аккумуляторных батарей, обратимый преобразователь напряжения с датчиками тока и напряжения, блок управления преобразователем и задатчик режима его работы, дополнительно снабжено двумя компараторами, двумя ждущими мультивибраторами, тремя элементами запрета, элементом 2И, элементом ИЛИ-НЕ и тремя транзисторными ключами со светодиодами индикации состояния обратимого преобразователя напряжения. Введение дополнительных элементов позволило реализовать простой и надежный способ контроля работы обратимого преобразователя. Для реализации устройства использованы широко распространенные аналоговые и цифровые микросхемы, характеризующиеся малой стоимостью, весом и габаритами. 1 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники, в частности, к устройствам контроля режимов работы обратимого преобразователя напряжения в энергоустановках, содержащих источники переменного и постоянного тока.

Известно устройство для диагностики и защиты реверсивного тиристорного преобразователя (патент RU 2183896, МПК Н02Н 7/12, 20.06.2002), содержащее датчики проводящего состояния тиристоров, блок совпадений, датчик сигналов разрешения выдачи импульсов управления на тиристоры, два интегратора, пороговые элементы, ключевые элементы, диоды, светодиод, оптроны, инвертор. Недостаток устройства заключается в том, что оно фиксирует неисправность только отдельных тиристоров, входящих в преобразователь, и не позволяет контролировать состояние преобразователя в целом, в частности, его переход из инверторного режима в режим управляемого выпрямителя и обратно.

Известны обратимые преобразователи напряжения (Курс лекций по преобразовательной технике. Глава 12, стр. 280-303. Южно Уральский государственный университет. Кафедра «Электропривод и автоматизация промышленных установок», сайт - http://epa.susu.ac.ru/328), содержащие трехфазные мостовые схемы на IGBT транзисторах со встречно-паралелльно включенными диодами и снабженные на стороне постоянного тока емкостью, а на стороне переменного тока - индуктивностями. Управление обратимым преобразователем осуществляется методом широтно-импульсной модуляции. Задание режима работы преобразователя (выпрямительный или инверторный) производится с помощью регулятора напряжения, воздействующего на распределитель импульсов, поступающих через драйверы на затворы IGBT транзисторов. Недостаток устройства также заключается в отсутствии информации, подтверждающей факт перехода преобразователя из одного режима в другой.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является реверсивный преобразователь напряжения для передачи электроэнергии между сетями переменного и постоянного тока (патент RU 2343615, МПК H02J 9/06, 10.01.2009), содержащий сети переменного и постоянного тока (аккумуляторную батарею) со своими потребителями, датчики напряжения и тока, три инвертора-выпрямителя с блоками драйверов, фильтры, трансформатор, микроконтроллер с оперативным запоминающим устройством с возможностью ручного управления с помощью панели индикации и управления, источник бесперебойного питания, блок защиты и шины обмена информацией. Недостатком устройства является наличие большого числа преобразователей, снижающих КПД системы и ее надежность, а также отсутствие контроля режимов входящих в устройство обратимых преобразователей, позволяющего своевременно выявлять и устранять возникающие неисправности.

Предлагаемое устройство основано на оценке величины и направления тока на стороне постоянного тока обратимого преобразователя напряжения и реализует простой и надежный способ контроля его работы.

На чертеже представлена функциональная схема устройства контроля работы обратимого преобразователя напряжения в энергоустановке с источниками переменного и постоянного тока.

Устройство содержит генератор 1 трехфазного напряжения и блок 2 аккумуляторных батарей, подключенные соответственно через первый контактор 3 и через трехфазный обратимый преобразователь 4 и второй контактор 5 к выходным клеммам 6 энергоустановки. Преобразователь 4 выполнен по трехфазной мостовой схеме на IGBT транзисторах 7, 8, 9, 10, 11, 12, зашунтированных обратными диодами 13, 14, 15, 16, 17, 18 и снабжен конденсатором 19 и датчиками 20, 21 напряжения и тока на стороне постоянного тока, реакторами 22, 23, 24 и датчиками 25, 26, 27, 28, 29, 30 линейных напряжений и токов на стороне переменного тока. К затворам IGBT транзисторов 7, 8, 9, 10, 11, 12 подключены драйверы 31, 32, 33, 34, 35, 36, входы (a1, a2, b1, b2, c1, с2) которых связаны с соответствующими выходами блока 37 управления преобразователем 4, к информационным входам которого подключены выходы всех датчиков 20, 21, 25, 26, 27, 28, 29, 30 напряжения и тока преобразователя 4, а к управляющему входу - выход задатчика 38 режима его работы. Устройство дополнительно снабжено двумя компараторами 39, 40, двумя ждущими мультивибраторами 41, 42, тремя элементами запрета 43, 44, 45, элементом 2И 46, элементом ИЛИ-НЕ 47 и тремя транзисторными ключами 48, 49, 50. В коллекторные цепи ключей 48, 49, 50 включены светодиоды 51, 52, 53 индикации состояния преобразователя 4. Выход датчика 21 подключен также к входам компараторов 39, 40, выходы которых непосредственно связаны с прямыми входами элементов запрета 43, 44, а через мультивибраторы 41, 42 - с их инверсными входами. Выходы элементов запрета 43, 44 соединены соответственно с прямым входом третьего элемента запрета 45 и с одним из входов элемента 2И 46, а к инверсному входу элемента запрета 45 и к другому входу элемента 2И 46 подключен выход задатчика 38. Выходы элемента запрета 45 и элемента 2И 46 непосредственно и через элемент ИЛИ-НЕ 47 соединены с входами ключей 48, 49, 50.

Устройство контроля работы обратимого преобразователя напряжения в энергоустановке с источниками переменного и постоянного тока работает следующим образом.

При включении энергоустановки и при наличии напряжения на выходе генератора 1 замыкается контактор 3 и напряжение генератора 1 поступает на выходные клеммы 6 энергоустановки. После чего замыкается контактор 5 и на сторону переменного тока преобразователя 4 подается трехфазное переменное напряжение. Одновременно с этим под действием низкого (нулевого) выходного потенциала задатчика 38 блок 37 переводит преобразователь 4 в режим управляемого выпрямителя. При этом с помощью ШИМ регулирования на стороне постоянного тока преобразователя 4 формируется оптимальная для использованного типа аккумуляторов вольт-амперная характеристика зарядного напряжения, обеспечивающего подзаряд блока 2. На выходе датчика 21 появляется напряжение отрицательной полярности, пропорциональное величине зарядного тока. При достижении этим напряжением некоторого начального значения срабатывает компаратор 39 и на его выходе появляется высокий (единичный) потенциал, запускающий мультивибратор 41, формирующий на своем выходе импульс временной задержки, превышающей длительность переходных процессов в цепях преобразователя 4 при его переключении из одного режима в другой. По окончании импульса задержки мультивибратора 41 и при сохранении высокого потенциала на выходе компаратора 39 и низкого на выходе задатчика 38 на выходах элементов запрета 43 и 45 последовательно появляются высокие потенциалы. Под действием выходного напряжения элемента запрета 45 открывается ключ 48 и зажигается светодиод 51, сигнализируя о том, что преобразователь 4 работает в режиме управляемого выпрямителя и осуществляет подзаряд блока 2 аккумуляторов.

При неисправности генератора 1 или его отключении (например, для проведения профилактических работ) размыкается контактор 3, а на выходе задатчика 38 устанавливается высокий потенциал, переводящий с помощью блока 37 преобразователь 4 в инверторный режим, при котором на его выходе методом ШИМ формируется синусоидальное трехфазное напряжение. В этом режиме меняется направление тока через датчик 21 и полярность его выходного напряжения. При достижении напряжением заданного начального значения срабатывает компаратор 40, запускающий мультивибратор 42, формирующий импульс временной задержки. По окончании импульса и при сохранении высоких потенциалов на выходах компаратора 40 и задатчика 38 на выходах элемента запрета 44 и элемента 2И 46 последовательно появляются высокие потенциалы. Под действием выходного напряжения элемента 2И 46 открывается ключ 49 и зажигается светодиод 52, сигнализирующий о том, что преобразователь 4 работает в инверторном режиме и вырабатывает трехфазное синусоидальное напряжение, поступающее на выходные клеммы 6 энергоустановки.

В случае, если ток через датчик 21 отсутствует и ни один из компараторов 39, 40 не срабатывает на выходах элементов 43, 44, 45, 46 присутствуют низкие уровни, а на выходе элемента ИЛИ-НЕ 47 - высокий. Под действием выходного напряжения элемента ИЛИ-НЕ 47 открывается ключ 50 и зажигается светодиод 53, сигнализируя о том, что преобразователь 4 неисправен.

Таким образом, обеспечивается исчерпывающий контроль состояния обратимого преобразователя 4 напряжения в энергоустановке с источниками переменного и постоянного тока, позволяющий своевременно выявлять и устранять его неисправность.

Содержащийся в устройстве задатчик 38 режима работы преобразователя 4 может быть выполнен как в виде ручного переключателя, так и в виде автоматического прибора, анализирующего состояние энергоустановки, например, по сигналам от датчиков напряжения и тока, входящих в ее состав.

Устройство реализовано на стандартных и широко распространенных элементах и характеризуется высокой надежностью, низкой стоимостью и малыми весом и габаритами.

Устройство контроля работы обратимого преобразователя напряжения в энергоустановке с источниками переменного и постоянного тока, содержащее генератор трехфазного напряжения и блок аккумуляторных батарей, подключенные соответственно через первый контактор и через трехфазный обратимый преобразователь напряжения и второй контактор к выходным клеммам энергоустановки, причем обратимый преобразователь выполнен по трехфазной мостовой схеме на IGBT транзисторах, зашунтированных обратными диодами, и снабжен конденсатором и датчиками напряжения и тока на стороне постоянного тока, реакторами и датчиками линейных напряжений и токов на стороне переменного тока и драйверами, подключенными к затворам IGBT транзисторов, входы которых связаны с выходами блока управления преобразователем, к информационным входам которого подключены выходы всех датчиков напряжения и тока преобразователя, а к управляющему входу - выход задатчика режима его работы, отличающееся тем, что устройство снабжено двумя компараторами, двумя ждущими мультивибраторами, тремя элементами запрета, элементом 2И, элементом ИЛИ-НЕ и тремя транзисторными ключами с включенными в коллекторные цепи светодиодами индикации состояния обратимого преобразователя напряжения, причем выход датчика тока преобразователя на стороне постоянного тока подключен к входам компараторов, выходы которых непосредственно связаны с прямыми входами первых двух элементов запрета, а через ждущие мультивибраторы - с их инверсными входами, выходы которых соединены с прямым входом третьего элемента запрета и с одним из входов элемента 2И, к инверсному входу третьего элемента запрета и другому входу элемента 2И подключен выход задатчика режима работы преобразователя, а выходы третьего элемента запрета и элемента 2И непосредственно и через элемент ИЛИ-НЕ соединены с входами первого, второго и третьего транзисторных ключей.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления преобразователями. Технический результат - обеспечение компенсации нежелательного насыщения трансформатора преобразователя в течение короткого времени.

Настоящее изобретение относится к области электротехники, а именно к реверсивным инверторам напряжения для преобразования постоянного напряжения в переменное, допускающими неисправности в виде короткого замыкания или размыкания цепи, и к способам управления такими инверторами.

Изобретение относится к области электротехники. Для того чтобы предоставить субмодуль (7) для образования инвертора (1) для области высоких напряжений с первым субблоком (5), который содержит первый накопитель (18) энергии, включенное параллельно первому накопителю (18) энергии первое последовательное соединение (11) двух мощных полупроводниковых переключающих блоков (12, 13), которые содержат, соответственно, подключаемый и отключаемый мощный полупроводник (14, 15) с одинаковым направлением пропускания и, соответственно, являются проводящими обратно упомянутому направлению пропускания, и первую соединительную клемму (х2), которая соединена с точкой потенциала между мощными полупроводниковыми переключающими блоками (12, 13) первого последовательного соединения, и вторым субблоком, который содержит второй накопитель (26) энергии, включенное параллельно второму накопителю (26) энергии второе последовательное соединение (19) двух мощных полупроводниковых переключающих блоков (20, 21), которые содержат, соответственно, подключаемый и отключаемый мощный полупроводник (22, 23) с одинаковым направлением пропускания и, соответственно, являются проводящими обратно упомянутому направлению пропускания, и вторую соединительную клемму (х1), которая соединена с точкой потенциала между мощными полупроводниковыми переключающими блоками (20, 21) второго последовательного соединения (19), который быстро, надежно и эффективно ограничивает возникающие при неисправности токи короткого замыкания, предложено, что первый субблок и второй субблок (10) соединены между собой средствами (27) соединения, которые выполнены таким образом, что в выбранном состоянии переключения всех мощных полупроводниковых переключающих блоков (12, 13, 20, 21) протекание тока между первой соединительной клеммой (х2) и второй соединительной клеммой (х1) в обоих направлениях осуществляется только через первый накопитель (18) энергии и/или второй накопитель (26) энергии.

Настоящее изобретение относится к устройству (1) для обнаружения неисправного выпрямителя в трехфазном преобразователе переменного тока в постоянный ток, имеющем свою сторону переменного тока, соединенную с трехфазным источником (90) переменного тока, и свою сторону постоянного тока, соединенную с нагрузкой (50) постоянного тока, при этом преобразователь переменного тока в постоянный ток включает в себя выпрямительную схему (30), содержащую, по меньшей мере, три ветви (31, 31′, 31″), каждая из ветвей (31, 31′, 31″) соединена с соответствующей фазой (40) переменного тока и включает в себя, по меньшей мере, один выпрямитель (32, 34, 32′, 34′, 32″, 34″), при этом устройство (1) включает в себя измерительный блок (20) для измерения и выборки переменного тока каждой из фаз и вычислительный блок (10), выполненный с возможностью оценки мгновенного постоянного тока на основе измеренных мгновенных переменных токов в течение одного периода частоты источника питания.

Устройство относится к области систем управления силовыми преобразователями. Техническим результатом является повышение точности работы и расширение функциональных возможностей устройства.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в линиях постоянного тока высокого напряжения, к которой через автономный преобразователь подключена сеть переменного тока.

Предложение относится к области электротехники, в частности к электроприводам переменного тока с двухзвенными электрическими преобразователями частоты, к которым предъявляются высокие требования по обеспечению живучести.

Изобретение относится к области электротехники и представляет собой устройство защиты матричного каскадного преобразователя частоты (МКПЧ) непосредственного типа с высокочастотной широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), каждый каскад которого построен по мостовой 3-фазной схеме, в каждом плече которого используются полностью управляемые ключи IGBT-модулей с двухсторонней проводимостью.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для защиты тиристорного преобразователя. Техническим результатом является улучшение защитных функций и обеспечение диагностики трехфазного выпрямителя с последовательным включением тиристоров.

Использование: в области электротехники. Технический результат - снижение нагрузки по напряжению.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в преобразователях электрической энергии. Техническим результатом является обеспечение защиты от перегрузки электрических аппаратов, потребляющих мощность, превышающую номинальную мощность преобразователя электрической энергии. Способ эксплуатации преобразователя (3), предназначенного для подачи электрической мощности на нагрузку (2), включает этапы: управление преобразователем (3) в течение предусмотренного времени перегрузки так, чтобы мощность перегрузки подавалась на нагрузку (2); управление преобразователем в течение предусмотренного времени покоя так, чтобы мощность покоя подавалась на нагрузку (2), причем мощность перегрузки является более высокой, чем номинальная мощность, которая соответствует предельной величине мощности преобразователя (3) при работе в установившемся режиме, а мощность покоя является более низкой, чем номинальная мощность. 10 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в преобразователях электрической энергии. Техническим результатом является обеспечение защиты от перегрузки электрических аппаратов, потребляющих мощность, превышающую номинальную мощность преобразователя электрической энергии. Способ эксплуатации преобразователя (3), предназначенного для подачи электрической мощности на нагрузку (2), включает этапы: управление преобразователем (3) в течение предусмотренного времени перегрузки так, чтобы мощность перегрузки подавалась на нагрузку (2); управление преобразователем в течение предусмотренного времени покоя так, чтобы мощность покоя подавалась на нагрузку (2), причем мощность перегрузки является более высокой, чем номинальная мощность, которая соответствует предельной величине мощности преобразователя (3) при работе в установившемся режиме, а мощность покоя является более низкой, чем номинальная мощность. 10 з.п. ф-лы, 3 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат - обеспечение надежной системы защиты при уменьшении массогабаритных характеристик. Система (1) электропитания постоянного тока содержит основную шину (3) постоянного тока, блок (P1, P2, P3, P4) генерирования мощности, выполненный с возможностью обеспечить питанием основную шину (3) постоянного тока, выключатель-разъединитель (7), расположенный между основной шиной (3) постоянного тока и блоком (P1, P2, P3, P4) генерирования мощности для изоляции его от основной шины (3) постоянного тока в случае неисправности основной шины постоянного тока, блок (D1, D2) возбуждения, выполненный с возможностью получения питания от основной шины постоянного тока, причем блок (D1, D2) возбуждения включает в себя систему шины (DB) блока возбуждения, блоки (I1, I2, I3) преобразователя, подключенные к системе (DB) шины блока возбуждения, и предохранители (F), расположенные между системой (DB) шины блока возбуждения и блоками (I1, I2, I3) преобразователя для защиты блоков (I1, I2, I3) преобразователя в случае неисправности блока возбуждения. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх