Способ перевода нагрузки на автономный инвертор

 

Сотоз Сов тскик"., Соцмапмстеуйййн республик (11) 604083

К АВТОРСКОМУ СВИДИТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22} Заявлено 15.11.74 (21)2076011/24-07 с присоединением заявки № (51) М. Кл.

Н 02 } 9/06 (23) Приоритет

Государстаенный номнтет

Совета Мнннстроа СССР оо делам нзооретеннй н открытнй (43) Опубликована 25.07.78. Бюллетень №1 (53) УДК 621.316..925(088,8) (45) Дата опубликования описания 04.04.78 ( (72) Автор изобретения

Л. Я. Раскин (71} Заявитель (54) СПОСОБ ПЕРЕВОДА НАГРУЗКИ НА АВТОНОМНЫЙ

ИНВЕРТОР

Предлагаемый способ перевода нагрузки на автойомный инвертор относится к области статических преобразователей и рода тока, содержаших, в частности . автономные инвер торы. Он предназначен для обеспечения бесперебойного электроснабжения потребителей переменного тока путем резервирования питания с помошью автономных инверторов.

Ряд ответственных потребителей перемен 1О ного тока, например, вычислительные машины, устройства контроля, автоматики, регулирования и другие, не допускают перерыва питания ни на один период частоты сети. Для резервирования основных источников питания например, синхронных генераторов или обшей сети переменного тока применяются статические преобразователи на базе автономных инверторов. В случае выхода из строя основного источника производится пере-20 вод нагрузки на автономный инвертор, получающий энергию от аккумуляторной батареи или другого источника постоянного тока, благодаря чему обеспечивается бесперебойное питание потребителей. 25

Известен способ резервирования основного источника питания с помошью автоном« ных инверторов, при котором непрерывное питание потребителей осушествляется через инвертор, который в нормальных условиях получает питание от основного источника через выпрямитель, а при выходе из строя основного источника производится перевод. питания инвертора на резервный источник постоянного тока,.обычно аккумуляторную батарею . Этот способ невыгоден тем, что требует непрерывной работы инвертора и работы выпрямителя при нормальных условиях в сети, из-<за чего увеличиваются потери энергии и ускоряется выработка технического ресурса статического преобра Ьвателя. Кроме того, необходимо переключение потребителей на другой источник при выходе из строя преобразователя.

Известен способ перевода нагрузки на автономный инвертор после выхода из строя основного источника переменного тока путем отключения потребителей от основного источника и последуюшего подключения их к к инвертору. В тех случаях, когда потребите604083

50 пи допускают кратковременный перерыв пита ния при переводе нагрузки на инвертор, в качестве выключателей могут использоваться более простые контактные аппараты. Если допускается перерыв литания в течение не более одного — двух периодов частоты питающей сети, то могут испопь зоватьси бесконтактные тиристорные выключатели с естественной коммутацией.

Однако во многих случаях потребители ле допускают перерыва питания более 0,5 периода (ипи меньше), и тогда в качестве выключателей применяются бесконтактные тиристорные выключатели с принудительной ком мутацией. Кроме того, если длительность о переходного процесса пуска инвертора превышает 0,5 периода, что обычно происходит, то требуется длительная работа инвертора на холостом ходу при нормальной работе основного источника.

Таким образом, недостатками иэвестного способа перевода нагрузки на инвертрр без перерыва питания потребителей являются: необходимость наличия двух бесконтактных тиристорных выключателей с принудительной коммутацией и увеличение потерь эпектроэнергии за счет длительной работы инвертора на холостом ходу.

Цель изобретения — повышение надежнос ° ти, уменьшение потерь эпектроэнергии и З0 обеспечение перевода нагрузки без какоголибо перерыва питания путем поддержания напряжения возбуждением двигателей нагрузки.

Йля этого производят синхронизацию систе«35 мы управления вентилями инвертора ат напряжения на нагрузке до момента вкпючения инвертора в работу, сравнивают сигнал от датчика напряжения с заданной величиной, полученным сигналом сравнения, зависящим 40 от напряжения, воздействуют на изменение угпа открытия группы вентипей инвертора так, чтобы от него к двигателям нагрузки передаваласьреактивная мощность,достаточная для поддержания иа заданном 45 уровне напряжения на шинах нагрузки, Применение предлагаемого способа рассмотрено на примере системы бесперебойного питания.;

На фиг. 1 показана упрощенная структурная схема системы, где инвертор 1 пред назначен дпя резервирования питания всех потребителей,2 переменного тока и соизмерим по мощности с основным источником

3, подключенным через выкпючатепь 4, Если автономный инвертор выполнен по одной из схем инвертора тока, например, параллельного, параллельно-последовательного инверторов; или инвертора с геометри« ческим сложением напряжений бпоков, то

60 в него входят конденсаторы и устройство регулирования реактивной мощности. На фиг. 2 показана одна из возможных схем включения конденсаторов и такого устройства (УРМ), в котором изменением угпа открытия тиристоров можно . регупировать ток через дроссепи, т. е.,потребпяемук реактивную мощность основной гармоники.

Возможно и другое исполнение устройства генерирования и регулирования реактивной мощности, например в виде конденсаторов, включаемых через управляемые вентили. для осуществлении предпагаемого способа может использоваться и инвертор напряжения, поскольку часть его вентилей и других элементов также может быть использована для генерирования и регулирования реактивной мощности.

В нормапьных условиях потребители 2 (см. фиг. 1) получают питание от основного источника 3, в то время как конденсаторы и устройство регулирования реактивной мощности, входящие в инвертор 1, при-. соединены к шинам нагрузки и могут использоваться для регулирования реактивнойiyfoUIBocTH в сети. В этом режиме система управпения основными вентилями инвертора также синхронизируется от напряжения на шинах нагрузки, хотя эти вентили закрыты.

При выходе из строя основного источника 3 литания или внезапного ложного отключения выключателя 4 (см. фиг, 1) начинается процесс самовоэбуждения двигателей нагрузки в данном спучае:за счет реактивной мощности конденсаторов (см. фиг. 2). Система управления вентилей устройства регулирования реактивной мощностй (УРМ) (фиг. 2 см.) входящего в инверто»:», так же как система управления остальных вентилей инвертора синхрониэируется отнапряжения на нагрузке.

Or датчика напряжения на нагрузке сигнал, пропорционапьный этому напряжению сравнивается с эталонной величиной и затем сигнал рассогласования преобразовы вается в узле„регупирования УРМ и по-, дается на изменение угла открытия вентилей УРМ, Регулирование угла открытия вентилей УРМ производится так что, от конденсаторов и УРМ передается к двигателям нагрузки реактивная мощность такой величины, чтобы напряжение на наг-. рузке оставалось на заданном уровне, нес» мотря на снижение частоты в процессе выбега двигатепей.

Одновременно с начапом процесса самовозбуждения двигатепей и независимо от него сигналом от датчика напряжения, час тоты ипи датчика аварии осуществляется отключение выкпючатепя4 (см, фиг. 1) и

60408 Э поспе размыкания его контактов производится включение в работу инвертора, 1 поп.ностью, т. е. включение его основных тиГис торов. Поскольку полное время отключения даже контактного выключателя обычно невепи ко (до 50-80 мс), то эа время прс джесса поддержания напряжения при выбеге двигателей частота снижается незначительно (< обычно на 3-5%)., Поддержание близкого к номинальному напряжения на нагрузке эа счет рассмотренного выше самовоэбуждения двигателей в течение такого отрезка времени, т. е. от начала аварии до момента вкпючения в работу инвертора (пример но до 0,1 с), может обеспечиваться, если двигатепьная нагрузка составляет 10-159о ипи более от мощности всей нагрузки. Это условие, как правило, выполняется, если учесть, что от инвертора обычно питаются двигатели вентиляторов 1 ли насоса, необходимых для охлаждения.

Включение инвертора в работу производится в условиях, когда на его выходных зажимах имеется близкое к номинальному напряжение, частотой,,медленно . 25 изменяющейся по мере выбега двигателей: нагрузки, Успешное включение инвертора в таких условиях обеспечивается благодаря тому, что система управления вентилей инвертора перед его вкшочением синхрониэи- 30 руется от напряжения на нагрузке. В момент включения инвертора в работу синхронизация системы управления вентилей инвертора от напряжения на нагрузке отключается, и инвертор начинает работатьв автономном режиме;с часто- той, определяемой его задающим генератором, причем переход от частоты внешней синхронизации к собственной; частоте задающего генератора может осуществляться плав. но. 40

Предлагаемый способ может быть применен и при другом построении системы бесперебойного питания потребителей, например когда на инвертор должна переводиться только часть нагрузки — ответствен- 45 ные потребители, выделяемые на отдельную секцию сети, к которой присоед.|нен и инвертор. В этом случае при выходе из строя основного источника питания производится поддержание напряжения во всей сети так же,как и в предыдущем примере, а автономный инвертор включается в работу после отключения секционного выключателя, отделяющего ответственных потребитепей от остальных потребителей.

В рассмотренном примере, как и в других подобных системах, вместо автономного инвертора может применяться статический обратимый преобразователь, который может работать поочередно в режиме автономного инвертора и выпрямителя.

Применение предлагаемого способа наиболее эффективно и поэтому предпочтительнее в автономных энергосистемах ограниченной мощности. формула изобретения

Способ перевода нагрузки на автономный инвертор, основанный на получении сигнала от датчика отклонения напряжения, частоты или датчика аварии на шинах нагрузки и воздействии этим сигналом на отключение выключателя основного источника и включения автономного инвертора, о т и и ч а ю щ и й.с я тем, что, с целью повышения надежности, уменьшения потерь электроэнергии и обеспечения перевода нагрузки без какоголибо перерыва питания путем поддержания напряжения возбуждением двигателей нагрузки, производят синхронизацию системы управпения вентилями инвертора от напряжения на нагрузке до момента включения инвертора 6 работу, сравнивают сигнал от датчика напряжения с заданной величиной, полученным сигналом сравнения, зависящим от напряже-. ния, воздействуют на изменение угла откры тия группы вентилей инвертора так, чтобы от него к двигателям нагрузки передавалась реактивная мощность достаточная для поддержания на заданном уровне напряжения на шинах нагрузки.

604083

Фиг.2

Составитель, Г. Дамская

Редактор А. Морозова Техред 3. Фанта, Корректор А. Лакида (Заказ 2108/45, Тираж 892 Подписное

UHHHfIH Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филип ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4