Устройство для гарантированного электропитания многофазных потребителей переменного тока Советский патент 1985 года по МПК H02J9/06 

1 1

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к системам гарантированного электропитания наиболее ответственных потребителей переменного тока.

Известно устройство для гарантированного электропитания нагрузки, содержащее в цепи питающего фидера силовой выпрямитель с аккумуляторной батареей, основной и резервный инверторы, тиристорный переключатель с узлами принудительной коммутации и схему управления. Указанные инверторы формируют многофазные системы напряжений, находящихся в фазе, причем один инйертор является основным и от него нагрузка получает питание, а другой инвертор является резервным и подключается к нагрузке только в режиме аварии основного инвертора. В общем случае вместо основного инвертора может выступать и сеть переменного тока, тогда резервный инвертор должен формировать переменное напряжение, находящееся в фазе с сетью переменного тока. Переключение нагрузки с одной сети на другую осуществляется с помощью тиристорных переключателей с узлами принудительной коммутации jj .

Недостатками данного устройства являются низкая надежность, большие масса и габариты за счет большого количества тиристоров переключателя с узлами принудительно коммутации. В трехфазном варианте их 12.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для бесперебойного электропитания нагрузки, содержащее силовой выпрямитель с аккумуляторной батареей, основной и резервны инверторы, подключенный через вспомогательные тиристоры к аккумуляторной батарее, тиристорный п.ереключатель, -соединяющий выходы инверторов с нагрузкой, коммутирующий конденсатор и схему управления. В нормальном режиме нагрузка через тиристорный переключатель, инвертор,вспомогателыный тиристор подключена к аккумуляторной, батарее. В это время резервный инвертор не работает. При аварии в основном инверторе (в общем случае в основном источнике переменного тока) включается вспомогательный тиристор, включенный в цепи питания резервного инвертора, и тиристорньй

88832

- переключатель в резервной цепи. При этом одновременнопроисходит выключение вспомогательного тиристора, включенного в цепи питания основного 5 инвертора, и тиристорного переключателя в основной цепи 2j .

Недостаток известного устройства - низкая надежность за счет большого количества управляемых ключевых элементов. Кроме того.при работе инверторов на нагрузку с низ« КИМ коэффициентом мощности на входе инвертора необходимо включить конденсатор, величина емкости которого должна соответствовать минимальному коэффициенту мощности нагрузки. Поэтому при включении, например, вспомогательного тиристора напряжение на выходе резервного инвертора формирует переменное напряжение с разверты вающейся во времени амплитудой, что приводит к кратковременному провалу питающего напряжения на нагрузке. В отдельных случаях указанные провалы напряжений могут отрицательно сказываться на нормальной работе потребителей.

Пелью изобретения является повышение надежности устройстваJ

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для гарантированного электропитания многофазных потребителей переменного тока, содержащего вспомогательные тиристоры, основной согласующий трансформатор, подключенный к основному источнику переменного тока, силовой выпрямитель, вход которого соединен с сетью переменного тока, а выход - с аккумуляторной батареей, инвертор, вход которого подключен к аккумуляторной батарее, а выход - к резервному согласующему трансформатору-, коммутирующий конденсатор и схему управления, дополнительно введены многофазные мостовые выпрямители, объединенные аноды и катоды которых подключены соответственно к катодам и анодам вспомогательных тиристоров, между

0 катодами которых включен коммутирующий конденсатор, а аноды объединены, при этом одни выводы вторичных обмоток основного и резервного согласуюрдих трансформаторов присоединены к зажимам переменного тока многофазных мостовых выпрямителей а другие выводы предназначены для пофазного подключения потребителей переменного тока, при этом схема управления содержит формирователь синхронизирующих импульсов и датчик напряжения основного источника, блок контроля фаз, конъектор, вход которого соединен с формирователем синхронизирующих импульсов и блоком контроля Лаз, а выход - с синхронизируемым задающим генератором, причем цепи управления ключевых элементов инвертора подключены к задающему генератору, а цепи управления вспомогательных тиристоров - соответ ственно к блоку контроля фаз и датчи ку напряжения. На фиг. 1 представлена силовая схема предлагаемого устройства на фиг. 2 и 3 - соответственно схемы управления, когда в качестве основного источника переменного тока служит сеть переменного тока и основной инвертор. Устройство для гарантированного электрЪпитания многофазных потребителей переменного тока содержит вспо могательные тиристоры 1 и 2, основ,ной согласующий трансформатор 3, под ключенный к основному источнику 4 пе ременного тока, силовой выпрямитель входом соединенный с сетью переменно го тока, а выходом - с аккумуляторно батареей 6, инвертор 7, входом подкл ченный к аккумуляторной батарее 6, а выходом - к pesepBHONry согласующем трансформатору 8, коммутирующий конденсатор 9 и схему 10 управления,многофазные мостовые выпрямители 11 и объединенные аноды.и катоды которых подключены соответственно к катодам и анодам вспомогательных тиристоров 1 и 2, а зажимы 13-15 и 16-18 перемен-. кого тока - к концам вторичных обмоток основного 3 и резервного 8 согла сующих трансформаторов, при этом ком мутирующий конденсатор 9 подключен к катодам вспомогательных тиристоров 1 и 2, аноды которых объединены, а свободные концы вторичных обмоток согласующих трансформаторов пофазно соединены с нагрузкой 19. Схема 10 управления (фиг. 2), ког да в качестве основного источника переменного тока применяется сеть переменного тока, содержит формирова тель 20 синхронизирующих импульсов и датчик 21 напряжения, подключенные к вспомогательным обмоткам основного согласующего трансформатора 3,блок 22 контроля фаз, соединенный с вспомогательными обмотками основного 3 и резервного 8 согласующих трансформаторов, конъюнктор 23, связанньш входом с формирователем 20 синхронизирующих импульсов и блоком 22 контроля фаз, а выходом - с синхронизируемым задающим генератором 24, при этом цепи управления ключевых элементов инвертора 7 подключены к задающему генератору 24, а цепи управления вспомогательных тиристоров 1 и 2, включенных в цепях вторичных обмоток основного и резервного согласующих трансформаторов, - соответственно к блоку 22 контроля фаз и датчику 21 напряжения. Схема 10 управления (фиг. 3), когда в качестве основного источника переменного тока применяется основной инвертор, содержит задающий генератор 25, подключенный выходом к цепям управления ключевых элементов основного 4 и дополнительного 7 инверторов, датчик 26 напряжения, входом подключенный к вспомогательным обмоткам основного согласующего трансформатора 3, а выходом - к цепям управления вспомогательных тиристоров 1 и 2. Устройство работает следующим образом. В нормальном режиме нагрузка 19 подключена к вторичным обмоткам ос- новного согласующего трансформатора 3 за счет включенного вспомогательного тиристора 1. В качестве основного источника 4 Г1еременного тока .может выступать основной инвертор или сеть переменного тока. В случае, когдаВ качестве основного источника 4 переменного тока применяется сеть переменного тока, формирователь 20 синхронизирующих импульсов формирует импульсы напряжения при переходе напряжений сети переменного тока через нуль и через конъюнктор 23 подает их на.синхронизацию задающего генератора 24 (с выхода блока 22 поступает на конъюнктор 23 1), с выхода которого происходит управление включевыми элементами резервного инвертора 7. Приэтом напряжения на вторичных обмотках согласующих трансформаторов 3 и 8 находятся в фазе, а резервньв инвертор 7 получа-ет питание от аккумуляторной батареи, включенной в буфере с силовым выпрямителем 5, При аварии в сети переменного тока (например, в промышленной сети) датчик 21 напряжения формирует на выходе импульс напряжения (1)$ по ступающий на цепь угфавления вспомогательного тиристора 2. Когда вспомо гательньй т,;аристор 2 выключен, то от вторичных обмоток резервного согласу ющего трансформатора через тиристор конденсатор 9 заряжается (полярности без скобок). После поступления им- , пульса управления на тиристор 2 от датчика 21 напряжения тиристор 2 включается, замыкает вторичные обмот ки резервного согласующего трансфор матора 8 в звезду и обеспечивает разряд коммутирующего конденсатора 9 по цепи 9-1-2, что приводит к выключению вспомогательного тиристора 1. В таком режиме (когда нет напряжения в сети переменного тока) нагрузка 19 получает питание от аккумуляторной батареи через резервный инвертор 7 И согласующий трансформатор 8. При этом ни обрыва, ни существенного провала амплитуды и фазы питающего нагрузку напряжения при подключении нагрузки к резервному трансформатору 8 не происходит. При появлении напря жения в основной сети (на трансформаторе 3) начинает заряжаться коммутирующий конденсатор 9 полярностью, указанной в скобках. Для этого в блоке 22 контроля фаз предусмотрена выдержка времени 1-10 с, необходимая кроме того, для окончания переходных процессов в сети, и после этого начи нает определяться момент совпадения фаз.напряжений, снимаемых с согласующих трансформаторов 3 и 8 В момент совпадения фаз указанных напряжений на выходе блока 22 контроля фаз формируется 1, которая поступает на конъюнктор 23 и цепь управления вспо могательного тиристора 1. Подача 1 на конъюнктор 23 обеспечивает подачу импульсов синхронизации от бл ка 20 на задающий генерйтор 24,, а по . дача 1. на цепь управления вспомогательного тиристора I приводит к его включению и выключению тиристора 2 за :. счет энергии коммутирующего конденсатора 9, посла чего коммутирующий конденсатор 9 заряжается (полярность указана без скобок) и готовится к вы ключению тиристора 1 и т.д. В случае, когда в качестве основного источника питания применяется основной инв.ертор, он получает пита- , ние от аккумуляторной батареи ,5 (на фиг. 1 .показано пунктирно), а цепи управления основного 4 и резервного 7 инверторов (фиг. 3) подключены к общему задающему генератору 25. При этом включен вспомогательньй тиристор 1, а коммутирующий конденсатор 9 заряжен (потенциалы без скобок). При аварии в основном инверторе 4 исчезает напряжение на основном согласующем трансформаторе 3, которое поступает на датчик 26 напряжения, а на выходе датчика напряженияформируется импульс напрял ения, который мгновенно поступает на вспомогательный тиристор 2, что приводит к выключению вспомогательного тиристора 1 за счет энергии коммутирующего конденсатора 9 и подключению вторичных обмоток (зажимы 16-18) согласующего трансформатора 8 к нагрузке 19. После ремонта основного инвертора 4 он включается и на выходе датчика 26 напряжения с выдержкой времени более 1 с, необходимой для окончания переходных процессов в основном инверторе 4, формируется импульс напряжения на включение вспомогательного тиристора 1,что приводит-к выключению вспомогательного тиристора 2 за счет энергии коммутирующего конденсатора 9, отключению вторичных обмоток резервного согла-. сующего трансформатора 8 и подключению к нагрузке 19 вторичньгх: обмоток основного согласующего трансформатора 3 (замыкаются зажимы 13--15 переменного тока . Таким образом, происходит обратный перевод питания нагрузки с резервного согласующего трансформатора на основной . Предлагаемое устройство для гарантированного электропитания многофазных потребителей переменного тока обеспечивает получение энергии заданного качества, позволяет исключить большое количество управляемых ключевых элементов (для трехфазной нагрузки двенадцать тиристоров) и, следовательно, упростить схему управления, что в конечном счете приводит к повышению надежности, уменьшению массы и габаритов устройства в целом. Кроме того, в предлагаемом устройстве существенно меньше провалы амплитуды выходного напряжения при переводе питания нагрузки с одного согласующего трансформатора на другой что обусловлено отсутствием дополнительых конденсаторов на входе инверторов.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАРАНТИРОВАННОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ МНОГОФАЗНЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, содержащее вспомогательные тиристоры, основной согласующий трансформатор, подключенный к основному источнику переменного тока, силовой выпрямитель, вход которого соединен с сетью переменного тока, а выход - с аккумуляторной батареей, инвертор, вход которого подключен к аккумуляторной батарее, а выход - к резервному согласующему трансформатору, коммутируз-.гс.--l.f... liMn/K.. ющий конденсатор и схему управления, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены многофазные мостовые выпрямители, объединенные аноды .и катоды которых подключены соответственно к катодам и анодам вспомогательных тиристоров, между катодами которых включен коммутирующий конденсатор, аноды объединены, при этом одни выводы вторичных обмоток основного и резервного согласующих трансформаторов присоединены к зажимам переменного тока многофазных мостовых выпрямителей, а другие выводы предназначены для пофазного подключения потребителей переменного, тока, при этом схесл ма управления содержит формирователь синхронизирующ1г1х импульсов и датчик напряжения основного источника, блок контроля фаз, конъюнктор, вход которого соединен с формирователем синхронизирующих импульсов и блоком КОНТРОЛЯ фаз, а выход - с синхронизируемым агдающим генератором, примем со цепи управления ключевьпс элементов 00 00 00 00 инвертора подключены к задающему генератору, а цепи управления вспоНогательных тиристоров соответст- йенно к блоку контроля фаз и датчику напряжения.