Устройство электроснабжения Советский патент 1984 года по МПК H02M7/515 H02J3/00 

1

Изобретение относится к преобразовательной технике и предназначено для организации систем централ зованного электроснабжения на частотах., отличающихся, как правило, от общепромьшшенной.

Известно устройство для электроснабжения, содержащее по крайней мере два объединенных по выходу инвертора, регуляторы постоянного напряжения в цепи питания каждого инвертора, вьтолненные в виде полууправляемых мостов с установленными на их выходах LC -фильтрами,блоки упраления регуляторами, датчики тока в цепи питания инверторов, узлы сравнения сигналов, а также сумматор и делитель, соединенные последовательно, и умножители сигналов датчиков тока, входы которых соединены с выходами делителя, причем выход каждого из датчиков тока подключен к одному из входов сумматора, а выходы у|чножителей подключены к одним из входов узлов сравнения, другие входы которых соединены с выходами соответствующих датчиков тока, при этом вькоды узлов сравнения подключны к входам соответствующих блоков управления регуляторами ,

В данном устройстве обеспечивается заданная загрузка произвольного количества объединенных по выходу инверторов во всем диапазоне изменения параметров нагрузки. В результате этого может быть достигнута предельная мощность системы электроснабжения. Структура выпрямительной части устройства . реализуется минимальным количеством управляемых вентилей.

Однако во входном токе устройства дополнительно к нечетным возникают четные гармоники, которые отрицательно сказьтаются на работе устройс1 в электропитания на промьпштеиной частоте.

Известно устройство электроснабжения, в котором инверторы разделены на две равные по мощности группы, при этом регуляторы постоянного напряжения одной группы инверторов выполнены с совмещенной анодной неуправляемой группой вентилей, а другой - с совмещенной катодной .неупраляемой группой вентилей 2J . Недостатком указанного устройств является большая установленная мощность силового обЬрудования системы

270571

компенсации реактивной мощности, обес-печивающей требуемое качество ряда характеристик. Это связано с тем, что в этом устройстве не предусмот5 рена перестройка структуры вентильно-реакторного.комплекта в зависимости от величины и характера нагрузки.Наиболее близким к предлагаемому

0 по технической сущности является

устройство, -содержащее последовательно соединенные регулятор постоянного напряжения с блоком управления, имеющим управляющий вход, LC -фильтр

5 и тиристорный мост с блоком формирования управляющих импульсов, реактором и датчиком тока в цепи питания, батареей коммутирующих конденсаторов на выходе и ключевым элемен0 -ТОМ на входе, выполненным в виде диода, включенного в непроводящем направлени.и по отношению к питающему напряжению, а также задающий генератор и фазосдвигающий узел, имеющий

5 вход синхронизации и вход управления, причем выход задающего генератора соединен .с входом синхронизации фазосдвигающего узла, выход которого подключен к входу блока формиQ рования управляющих импульсов 3j .

Данное устройство может работать как в режиме инвертирования, так и 4,3 режиме компенсации, благодаря чему при организации системы электроснабжения на базе группы подобных устройств резко уменьшается требуемое количество компенсаторов и суммарная установленная мощностьсистемы компенсации реактивной мощности.

Перевод известного устройства из одного режима в другой производится подачей необходимых управляющих, воз.действий на управляющие входы блока управления регулятором постоянного

напряжения и фазосдвигающим узлом системы управления тиристорным мостом. При этом скорость изменения фазы управляющих импульсов тиристорного моста должна находиться в определенной зависимости от скорости изменения питающего напряжения, подаваемого с выхода регулятора через LC -фильтр на вход тиристорного

моста. В противном случае при переводе устройства из одного режима в другой возможны перегрузки, при водящие к аварийным ситуациям. Однако в известном устройстве не обходимые функциональные связи между блоком управления регулятором постоянного напряжения и фазосдвйга щим узлом системы управления тиристорным мостом отсутствуют, что является причиной снижения надежности работы известного устройства и суже ния, вследствие этого, диапазона ег возможных применений. Целью изобретения является повышение функциональной надежности устройства для электроснабжения. Указанная цель достигается тем, что устройство электроснабжения, содержащее последовательно соединенные регулятор постоянного напряжения с блоком управления, имею щим управляющий вход, LC -фильтр и ти ристорный мост с блоком формировани управляющих импульсов, реактором и датчиком тока в цепи питания, бата реей коммутирующих Конденсаторов на выходе и ключевым элементом, выполненным в виде диода на входе, который включен в непроводящем направлении пр отношению к питающему напря . женик), а также задающий генератор и фазосдвигающий узел, имеющий вход синхронизации и вход управления, причем выход задающего генератора соединен с входом синхронизации фазосдвйгающего узла, выход которого подключен к входу блок формирования управляющих импульсов, снабжено пятью ключами, имеющими входы управления, тремя источниками опорных напр;{жений, логическим элементом НЕ сумматором, учлом сравнения, усилителем и нелинейным элементом, при этом первый и второй .ключи включены между вьпсодами соответственно первого и второго источников опорного напряжения и управляющим входом блока управления регулятором постоянного напряжения, тре7ий и Четвертый ключи - между выходами соответственно второго и первого источников опор ного напряжения и первым входом сумматора, выход которого соединен с входом управления фазосдвйгающего узла, пятый ключ включен между вы-, ходом датчика ока и прямым входом узла сравнения, инверсньм вход которого соединен с выходом третьего . источника опорного напряжения, а выход - через последовательно соединенные усилитель и нелинейный элемент подключён к второму входу сумматора, причем управляющие входы второго, четвертого и пятого ключей соединены с выходом логического элемента НЕ, вход которого образует управляющий вход устройства для электроснабжения и соединен С управляющими входами первого и третьего клю-чей. Нелинейный элемент выполнен в виде диода, включенного в прямом направлении между выходом усилителя и вторым входом сумматора. На чертеже показана схема предлагаемого устройства. Устройство электроснабжения содержит регулятор I постоянного напряжения с блоком 2 управления, имеющим управляющий вход 3, LC -фильтр 4, тиристорный мост 5 с блоком 6 формирования управляющих импульсов, реактором 7 и датчиком тока 8 в цепи питания, батареей 9 коммутирующих конденсаторов на выходе и ключевым элементом 10, выполненным в виде диода. Схема устройства включает в себя также задающий генератор 11, фазосдвигающда узел 12, имеющий вход 13 синхронизации и вход 14 управления, ключи 15-19 с входами, управления 20-24, источники опорных напряжений 25-27, логический элемент НЕ 28, сумматор 29, узел 30 сравнения, усилитель 31 и нелинейный элемент 32, выполненный в виде диода. Вход логического элемента НЕ 28, соединенный с управляющими входами 20 и 22 ключей 15 и 17 соответственно, образует управляющий вход 33 устройства для электроснабжения. Оперативный перевод устройства из режима инвертирования в режим компенсации и наоборот производится без применения какой-либо силовой кон-. тактной аппаратуры путем изменения состояния на входе 33. При наличии на этом входе сигнала логической единицы ключи 15 и 17 открыты, в результате чего напряжение опорного источника 25 поступает на управяющий вход 3 блока 2 управления, а напряжение 2е источника 26 - на ход сумматора 29. Одновременно на ходах 21, 23 и 24 ключей 16, 18 и 19.соответственно присутствуют сигналы логического нуля, вследствие его эти ключи закрыты. Если принять то при построении блока 2 управления и фазосдвигающего узла 12 использован вертикальный принцип, то при условии U24, и указанном состоянии на-входе 33 регулятор 1 будет вьфабатьшать напряжение, соответствующее работе устройства в режи мё передачи активноймощности из сети i-1 в сеть in , а управляющие импульсы на тиристоры моста 5 будут поступзть в фазе, соответствующей работе моста в режиме инвертирова|НИЯ.

При изменении состояния входа 33 на противоположное на входах 20 и 22 появляются сигналы логического нуля, а на входах 21, 23 и 24 - логической единицы. Ключи 15 и 17 закрьгваются, а 16, 18 и 19 открьшаются. При открывании ключа 16 на входе 3 блока 2 управления появляется потенциал, соответствующий нулевому значению выходного напряжения регулятора 1. Одновременно с этим на вход 14 фазосдвигающего узла 12 через сумматор 29 и ключ 18 от источника 25 поступает сигнал, соответствующий сдвигу импульсов управления тиристорами моста 5 в сторону

опережения на угол -j- ро ,

где /Зо наперед заданная величина угла запирания. При появлении сигнала логической единицы на входе 24 ключ 19 открьшается и подключает прямой вход узла 30 сравнения к дат Чику 8 тока. На инверсный вход узла 30 сравнения поступает сигнал источника 27 опорного напряжения, пропорциональный макси мально допустимому току тиристорного моста 5. Такчм образом, выходной сигнал узла 30 сравнения пропорционален разности между фактической величиной тока, потребляемого мостом 5, -и его допустимьи значением.

Если при переводе устройства из режима инвертирования в режим компенсации входной ток моста 5 не пре вьшает допустимого значения, то выходной сигнал узла 30 сравнения отрицателен и вследствие наличия нелинейного элемента. 32 не поступа5 ет на вход, сумматора 29. В результате этого на.управляющем входе 14 узла 12 существует сигнал, соответствующий работе устройства в режиме компенсации. При превышении током

О моста 5 допустимого значения на выходе узла 30 появляется положительный сигнал, который через усилитель 31 и включенный в прямом направлении диод 32 подаётся на вход суммато5 ра 29, где он складывается с сигналом источника 25. Потенциал на входе 14 фазосдвигающего узла 12 увеличивается, что приводит к уменьшению угла сдвига фаз управляющих

0 импульсов моста 5 и соответствующему уменьшению тока этого моста.

Таким образом, введение в схему устройства для электроснабжения 3 дополнительных элементов, устанав5 ливающих функциональные связи между блоком управления регулятором постоянного напряжения и фазосдвигающим узлом системы управления тиристорного моста, позволяет сни0 зить в, переходных режимах токовые нагрузки на силовые элементы и тем самым повысить надежность работы. указанных на схеме связях между элементами перевод из одного режиt ма в другой производится за минимальное время, так как он осуществляет по максимальному току реактора. Скорость перевода ограничивается лишь инерционностью звена постоянного тока, обусловленной, главным образом, дискретностью закона управления регулятором постоянного напряжения и свойствами LC -фильтра. Наличие одного управляющего входа устройст ва для электроснабжения повышает удобство эксплуатации и упрощает процесс сопряжения данного устройства с ему подобными при организации системы электроснабжения.

1. УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ, содержащее последовательно соединенные регулятор постоянного напряжения с блоком управления, имеющим управляющий вх-од,ЬС -фильтр и тирирторный мост с блоком формирования управляющих импульсов, реактором и датчиком тока в цепи питания, . батареей коммутирующих конденсаторов на выходе и ключевым элементом, вьтолненным в виде диода на входе, который включен в непроводящем направлении по ртношению к питающему напряжению, а также задающий генератор и фазосдвигающий узел, имеющий вход синхронизации и вход управления, причем выход задающего генератора соединен с входом синхронизации фазасдвиг ающего узла, выход которого ,. подключён к входу блока формирования управляющих импульсов, о т л а ющ е е с я тем, что, с целью повышения функциональной надежности, оно снабжено пятью ключами, имеющими входы управления, тремя источниками опорных напряжений, логическим элет ментом НЕ, сумматором, узлом сравнения, усилителем и нелинейным элементом, причем первый и второй ключи J включены между выходами соответственно первого и второго источников опорных напряжений и управляющим входом блока управления регулятором постоянного напряжения, третий и четвертый ключи - между выходами соответственно второго и первого источников опорных напряжений и первым входом сумматора, выход которого соединен с входом управления фазосдвигающего узла, пятый ключ включен между выходом датчика тока и прямым входом (Л узла сравнения, инверсный вход которого соединен с выходом третьего источника опорного напряжения,а выход через последовательно соединенные 8 е усилитель и нелинейный элемент со вторым входом сумматора, при этом управляющие входы второго, четверто го и пятого ключей соединены с вы- . ходом логического элемента НЕ, вход .которого соединен с управляющими входами первого и третьего ключей и образует управляющий вход устройства электроснабжения. 2. Устройство по п. I, о т л и - чающееся тем, что упомянутый нелинейный элемент выполнен в виде диода, включенного в прямом направлении между выходом усилителя и вторым входом сумматора.