Устройство для питания электротехнологической установки стабилизированным током Советский патент 1985 года по МПК G05F3/06 H05B7/144 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам питания мощных электротехнологическ установок. Известны источники питания, соде жащие неуправляемые параметрические источники тока (ПИТ), соединенные параллельно и подключенные к нагруз ке. Регулирование тока нагрузки такого устройства возможно путем отключения или подключения отдельных источников (такое регулирование называгтся блочньм) lj . Однако дискретность значений выходного тока устройства велика и он Н8 может быть п рименено для питания большинства типов мощных электротехнологических установок. Кроме того, вьзходной ток питания ПИТ зависит линейно от напряжения сети и при колебаниях напряжения изменяется в тех же пределах, что также недопустимо по условиям технологических процессов. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является уст ройство для питания электротехнологичес-кой установки стабилизированным током, содержащее по меньшей мере два нерегулируемых и един регулируемый параметрические ясточники тока, соединенные входами с аппа ратами включения, а вьпсодами через согласующие трансформаторы - с выводами для подключения нагрузки, пр чем согласующий трансформатор регулируемого источника тока снабжен переключателем ступеней его первичной обмотки и подключенным параллел но ей шунтирующим аппаратом, датчик выходного тока, блок управления током и блок задания программы тока датчик текущего напряжения сети и задатчик номинального напряжения 2 Однако для данного устройства ха рактерны недостаточная стабилизация тока и снижение потерь мощности. Цель изобретенич - повышение ста билизации тока и снижение потерь мощности, Поставленная цель достигается тем, что устройство.содержащее по меньшей мере два нерегулируемых и один регулируемый параметрические источники тока, соединенные входами с аппаратами включения, а выхода ми через согласующие трансформаторы с выводами для подкгаочения нагрузки причем согласующий трансформатор регулируемого источника тока снабжен переключателем ступеней его первичной обмотки и подключенным параллельно ей шунтирующим аппаратом, датчик выходного тока, блок управления током и блок задания программы тока, латчик текущего напряжения сети и радатчик номинального значения напряжения, снабжено блоком сравнения текущего и номинального значений напряжения сети, блоком алгебраического суммирования и блоком сравнения текущего и номинального значений тока, один из входов которого соединен с блоком задания программы тока, второй вход - с датчиком выходного тока, его первый выход подключен к шунтирующему аппарату, второй выход - к входу блока управления током, третий и четвертый выходы к аппаратам включения соответственно первого и второго нерегулируемых источников тока,, выход блока алгебраического суммирования соединен с входом блока управления током, его первый вход - с выходом блока задания программы тока, второй вход - с выходом блока сравнения текущего и номинального напряжений сети соединенного первым входом с датчиком напряжения сети, а вторым входом с задатчиком номинального напряжения сети, На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство содержит два нерегулируемых параметрических источника тока 1 и 2 и один регулируемый источник 3, при этом нерегулируемые источники имеют по одному выходу 4 и 5 и по одному входу 6 и 7 соответственно (выходы 4 и 5 - Ток нагрузки, входы 6 и 7 - Включение-отключение) Регулируемый источник 3 имеет один выход 8 и три входа 9,10,11 (вьпсод 8 Ток нагрузки, вход 9 - Управление переключателем ответвлений, вход 10 - Шунтирование, вход 11 Включение-отключение), причем источники 1,2,3 соединены параллельно на общих шинах 12 нагрузки. Устройство содержит также аппараты включения 13, 14, 15 источников 1,2,3, при этом аппараты включения Т 3 и 14 имеют по три выхода 16 - 18 и 19 - 21 и по четыре входа 22 - 25 и 26 - 29 соответственно (выходы 16 и 19 - Включение-отключение, выходы 17 и 20 - Включено, выходы 18 и 21 - Отключено, входы 22 и 26 - Отключение, входы 23 и 27 Включение, входы 24 и 28 - Блокировка отключения, входы 25 и 29 Блокировка включения). / Аппарат включения 15 имеет два выхода 30 и 31 и два. входа 32 и 33 (выход 30 - Включение-отключение, выход 31 - Включено, вход 32 Включение, вход 33 - Блокировка включения). Устройство снабжено также пгунтирующим аппаратом 34, имеющим три выхода 35 - 37 и один вход 38 )выход 35 - Шунтирование, выход 36 Отключение, выход 37 - Включено вход 38 - Включение-отключение), а система управления содержит пусковой блок 39, имеющий четьфе выхода 40 43 и один вход 44 (выход 40 - Сброс выход 41 - Задание, выход 42 Включение, выход 43 - Отключение вход 44 - Сброс). Блок 45 задания программы тока имеет выходы 46 - 48 и входы 49 и 50 (выход 46 - Начало, выход 47 Увеличение тока, выход 48 - Значение тока, вход 49 - Сброс, вход 50 - Пуск), причем вход 49 блока 45 соединен с выходом 40 блока 39. Блок 51 сравнения текущего и ном нального значений напряжения питающей сети имеет выход 52 и входы 53 и 54 (выход 52 - Рассогласование, вход 53 - Номинальное напряжение, вход 54 - Текущее напряжение). Блок алгебраического суммировани 55 имеет один выход и два входа, к из которых подключен выход 4 блока 45 и к другому - выход 52 бло ка 51 . Блок 56 ynpaianevKK током регулируемого параметрического источника тока 3 имеет два выхода 57 и 58 и д йхода 59 и 60 (выход 57 - Управлен выход 58 - Положение, вход 39 Задание, вход 60 - Меньше), при чем вход 59 соединен с выходом блока 55, выход 57 - с входом 9 источника 3. Блок 61 управления шунтирукицим аппаратом имеет один выход 62 и чет ре входа 63 - 66 (выход 62 - Включение-отключение, вход 63 - Включение, вход 64 - Отключение, вхо 65 - Включено, вход 66 - Отключение), причем вход 63 соединен с выходом 42 блока 39, входы 64 и 65соединены соответственно с выходами 36 и 37 блока 34, а выход 62 соединен с входом 38 блока 34. Блок 67 - логический элемент И1 имеет один выход и два входа, причем выход его соединен с входом 32 блока 15, а один из входов - с выходом 37 блока 34, второй же вход - с входом 63 блока 61. Блок 68 - логический элемент И2 - имеет один выход и шесть входов, причем выход его подключен к входу 50 блока 45 и входу 44 блока 39, первый вход соединен с выходом 41 блока 39, второй - с выходом 46 блока 45, третий - с выходом 36 блока 34, четвертый и пятый с выходами 18 и 21 аппаратов включения 13 и 14. Блок 69 - индикатор положения блока управления током - имеет один выход и один вход, выход соединен с одним из входов блока 68 и с входом 66блока 61, а вход с выходом 58 блока 56, вход 60 блока 56 соединен с выходом 37 блока 34. Блок 70 срав,нения текущего и номинального значений тока источника 3 имеет один выход и два входа, ода1н из входов этого блока соединен с выходом датчика тока 71, второй - с источником эталонного сигнала номинального тока. Блок 72 - логический элемент ИЗ имеет один выходи два входа, выход соединен с выходом 42 блока 39, один из входов - с выходом 47 блока 45. Блок 73 - нуль-орган - имеет один выход и один вход, выход соединен с вторьм входом блока 72, а вход - с выходом блока 70. Блок 74- элемент задержки - имеет один выход 75 и два входа 76 и 77 (выход 75- Включение, вход 76 - Отключение, вход 77 - Включение), причем вход 76 соединен с выходом 43 блока 39, вход 77 - с выходом 42 блока 39, а выход 75 соединен с входом 23 блока 13. Блок 78 - логический элемент И4 - имеет два входа в один выход, выход подключен к входу 27 блока 14, один из входов соединен с выходом 75 блока 74, второй - с выходом 17 блока 13. Входы 22 и 26 соединены с выходом блока 39 Блоки 79-81 - самоблокировки при включении аппаратов включения 13 - 15, имекщив один выход и один вход, причем блок 8t аппарата включения 15 соединен соответственно с входом 33 и выходом 31 этого аппарата, а блоки самоблокировки аппара тов 13 и 14 подключены соответственно к входам 25 и 29 и выходам 17и 20 этих аппаратов; блоки 82 и самоблокировки при отключении аппаратов включения 13 и 14 нерегулируе мых источников 1 и 2 имеют по одному выходу 84 и 85 и по два входа в6 87 и 88, 89 (выходы 84 и 85 - Блокировка отключения, входы 86 и 88 Отключение, входы 87 и 89 Сброс), причем выходы 84 и 85 соединены с входами 24 и 28 блоков 13 и 14, входы 86 и 88 - с выходами 18и 21 блоков 13 и 14, входы 87. и 89 - с входами 23 и 27 блоков 13 и 14 Принцип работы устройства следующий . При подаче команды на включение на пусковой блок 39 он вьщает сигна лы на вход 49 Сброс блока 45, на блок 68 - логический элемент И2, на вход 63 Включение блока 61 управления шунтирующим аппаратом, на блок 67 - логический элемент И1, на вход 76 Отключение и 77 Включение блока 74, на входы 22 и 26 Отключение аппаратов включения 13 и 14, для предотвращения одновременной подачи сигналов ка входы 22 и 26 Отключение, и 23 Включение аппарата включения 13 блок 74 задерживает прохождение сигнала на вход 23 аппарата включения 13 при наличии сигнала на входе 76 этого блока. При этом состояние схемы изм няется следующим образом: блок 45 задания программы тока переводится в исходное состояниеJ блок 61 уп равления шунтирующим аппаратом вклю чает шунтируювдапй аппарат 34, который вьщает сигнал с выхода 37 Вклю

чено на блок 67 - элемент И1, т.е. на обоих входах элемента И1 появляются сигналы и он, в свою очередь, сигналом на вход 32 аппарата включения 15 включает источник 3, при этом блок 81 самоблокировки при включении обеспечивает включенное состояние аппарата включения 15, но выходной ток источника 3 равен нулю, так как включен шунтирунщий аппарат 34, сигнал состояния Включено аппарата 34 с выхода 3.7 вьщается на вход 60 Меньше блока 56 управлевьщаваемый на блок 70, сравнива тся с сигналам номинального тока на рругом входе этого блока и исчезает на его выходе, после чего срабатывает нуль-орган 73 и вьщает сигнал на один из входов блока 72 - логического элемента ИЗ, на другой вход которого поступает сигнал с выхода 47 Увеличение тока блока 45 задания программы тока, и блок 72 вьщает сигнал на вход 63 Включение блока 61, который включает шунтиРзпощий аппарат 34, при этом выход206НИН током регулируемого источника 3, блок 56 переводит переключатель ответвлений первичной обмотки трансформатора источника 3 в положение, соответствующее минимальному току, кроме того, источники 1 и 2 отключены аппаратами включения 13 и 14. Таким образом, суммарный выходной ток устройства после подачи команды на включение на пусковой блок 39 равен нулю. После перехода блока 56 в состояние, соответствующее минимальному выходному току источника 3, индикатор положения 69 вьщает сигналь: на вход 66 Отключение блока 61 управления щунтирующим аппаратом и на один их входов блока 68 - элемента И2, при этом блок 61 отключает шунтирующий аппарат 34, и на общие шины нагрузки вьщается минимальный ток источника 3. Затем на блок 68 элемент И2 - вьщаются все входные сигналы - с выхода 41 Задание блока 39, с выхода 46 Начало блока 45, с блока 69 - индикатора положения, с выхода 36 Отключено шунтирующего аппарата 34, с выходов 18 и 21 Отключено аппаратов включения 13 и 14, после чего элемент И2 вьщает сигнал на вход 50 Пуск блока 45 задания программы тока и на вход 44 Сброс блока 39. Затем блок 45 осуществляет программное увеличение тока устройства посредством выдачи с выхода 48 Значение тока сигнала на блок 55 алгебраического суммирования, выход которого подключен к блоку 56 управления током источника 3. При этом ток на общих шинах 12 устройства увеличивается за счет увеличения выходного тока источника 3. После достижения источником 3 номинального значения выходкого тока сигнал датчика тока 71,

ной ток регулируемого источника тока 3 становится равным нулю.и, соответственно, ток на общих шинах нагрузки также равен нулю. Сигнал с входа 37 Включено шунтирующего аппарата ЗА поступает на вход 60 Меньше блока 56 управления током и блок 56 переводится в состояние, соответствующее минимальному выходному току источника 3. Кроме того, сигнал с блока 72 поступает на вход 77 Включение блока 74 и с выхода блока 74 - на вход 23 Включение аппарата включения 13 нерегулируемого параметрического источника тока 1 и на вход 87 Сброс блока 82 самоблокировки при отключении. Таким образом, после отключения тока регулируемого параметрического источника тока 3 включается нерегулируемый источник 1 и ток на общих шинах нагрузки 12 становится равным номинальному току нерегулируемого источника 1.

После того как блок 56 достигнет положения, соответствующего минималному выходному току источника 3, индикатор положения 69 отключает шунтирующий аппарат 34 через блок управления 61 и на общие шины 12 вьщается минимальный ток источника 3 и номинальный ток источника 1. Дальнейшее увеличение тока устройства осуществляется блоком 45 задания программы тока посредством увеличения тока источника 3. При достижении источником 3 номинального, значения вькодного тока (при этрм ток на общих шинах нагрузки 12 равен сумме токов двух источников - 1-го и 3-го), сигнал датчика тока 71, выдаваемый на блок сравнения 70, равен сигналу на другом входе этого блока, а на выходе равен нулю, вследствие чего срабатывает нуль-орган 73 и выдает сигнал на один из входов блока 72 логического элемента ИЗ, на другой вход KOTjoporo поступает сигнал с выхода 47 Увеличение тока блока 45 задания программы тока, и блок 72 вьщает сигнал на вход 63 Включение блока 61, который включает шунтирующий аппарат 34, при этом выходной ток регулируемого источника 3 становится равньм нулю, а на общих шинах нагрузки ток устройства равен току нерегулируемого источника 1. Сигнал с выхода 37 Включено шунтирующего аппарата 34 поступает на вход 60 Меньше блока 56 управления током, и блок 56

5 переводится в состояние, соответствующее минимальному выходному току источника 3. Кроме того, сигнал блока 72 поступает на вход 77 Включение блока 74 и с выхода блока 74 на один из входов блока 78 (логического элемента И4), на другой вход которого поступает сигнал с выхода 17 Включено аппарата включения 13, блок 78 вьщает сигнал на

5 вход 27 Включение аппарата включения 14 и на вход 89 Сброс его блока 83 самоблокировки при отключении. Таким образом, после отключения тока регулируемого параметрического

0 источника тока 3 включается нерегулируемый источник 2 и ток на общих шинах нагрузки становится равным сумме токов двух нерегулируемых параметрических источников тока 1

и 2, После того как блок 56 достигает положения, соответствующего минимальному выходному току источника 3, индикатор положения 69 отключает шунтирующий аппарат 34 блоком управления 61 и на общие шины 12 вьщается ток, равный сумме токов источников 1 и 2 и минимального тока источника 3. Дальнейшее увеличение тока устройства до заданного значения

5 осуществляет блок 45 задания программы тока.

Выходной ток устройства, содержащего параметрические источники

0 тока, зависит от напряжения питающей сети, поэтому при отклонениях напряжения от номинального пропорционально изменяется и ток устройства. Компенсация отклонеинй напряжения

5 осуществляется блоком 51 сравнения напряжений, на выходе которого выдается сигнал, равный разности .напряжений на входе 53 Номинальное напряжение и на входе 54 Текущее

0 значение напряжения, сигнал с выхода блока 51 подается на блок 55 алгебраического суммирования, куда приходит сигнал с выхода 48 Значение тока блока 45 задания программы тока, и скорректированный сигнал с блока 55 поступает на блок 56 управления током регулируемого параметрического источника тока 3,

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ СТАВИПИЗИРОВАННШ ТОКОМ, содержащее по меньшей мере два нерегулируемых и один регулируемый параметрические источники тока, соединенные входами с аппаратами включения, а выходами через согласуюосие трансформаторы - с выводами для подкгшчения нагрузки, причем согласукяций трансформатор регулируемого источника тока снабжен переключателем ступеней его первичной обмотки и подключенным параллельно ей шунтирукяцим аппаратом, датчик выходного тока, блок управления током и блок задания программы тока, датчик текущего напряжения сети и задатчик номинального значения напряжения, отличающееся тем, что, с целью повьвпения стабилизации тока нагрузки и снижения расхода электрознергии, оно снабжено блоком сравнения текущего и номинального значений напряжения сети, блоком алгебраического суммирования и блоком сравнения текущего и номинального значений тока, один из входов которого соединен с блоком задания программы тока, второй вход - с датчиком выkn ходного тока, его первый выход подключен к шунтирующему аппарату, второй выход - к входу.блока управления током третий и четвертый выходы - к аппаратам вклятчения соответственно первого и второго нерегулируемых источников тока, выход блока алгебраического суммирования :л соединен с входом блока управления током, его первый вход - с выходом Эд D блока задания программы тока, второй вход - с выходом блока сравнения текущего и номинального напряжений сети, соединенного первым входом с датчиком напряжения сети, а вторым входом - с задатчиком номинального напряжения сети.