Способ бесконтактной коммутации трехфазной конденсаторной батареи Советский патент 1986 года по МПК G05F1/70 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в тех отраслях народного хозяйства, где необходима быстродействующая коммутация конденсаторной батареи в трехфазной сети переменного тока, в частности в установках компенсации реактивной мощности.

Цель изобретения - упрощение коммутационного устройства и повышение его надежности в работе.

На фиг. 1 представлена схема конденсаторной батареи со встречно-параллельными тиристорами в двух линиях и одной линии, подключенной к сети непосредственно, а также схема управления, реализующая предлагаемый способ коммутации, на фиг.2 временные диаграммы напряжений и токов, действующих в схеме при отключении и последующем включении неразрядившейся батареи; на фиг. 3 - временные диаграммы токов и напряжений при включении разряженной батареи.

Схема содержит трехфазную конденсаторную батарею 1 с внутренним соединением фаз в треугольник, подключенную к трехфазной сети 2 переменного тока через встречно-параллельно включенные тиристоры 3,4 и 5,6 в дву линиях А и С, трехфазный синхронизирующий трансформатор 7, подключенный к сети, компараторы 8-10, импульсные трансформаторы 11-13, формирователь 14 команды управления, синхронные триггеры 15-18 у логические элементы 19-21, усилители 22-24 импульсов и генератор 25 высокочастотных импульсов .

Входы компараторов 8-10 подключены к фазам вторичной обмотки синхронизирующего трансформатора 7. Синхронизирующие входы С триггеров 16 и 18 присоединены непосредс.твенно к выходам компараторов 9 и 8, а такие же входы триггеров 15 и 17 соединены вместе и подключены к выходу компаратора 10. Информационные входы Д триггеров 15-18 присоединены к положительному полюсу источника питания Установочный вход R триггера 15 подключен к выходу формирователя 14 команды управления, такой же вход триггера 16 подключен к инвертирующему выходу триггера 15, а установочные входы триггеров 17 и 18 подключены к выходу триггера 15о Один из входов логических элементов 19-21 подключен к выходу соответствующего триггера, а второй вход к выходу генератора 25. Выходы логических элементов 19-21 подключены к входам усилителей 22-24 импульсов, выходы которьпс в, свою очередь, через разделительные импульсные трансформаторы 11-13 подключены к управляющим электродам тиристоров. Причем выходы усилителей 22 и 24 подключены через двухобмоточные трансформаторы к тиристорам 5 и 4 соответственно, а выход усилителя 23 подключен через трехобмоточньй трансформатор к тиристорам 3 и 6. Фазные напряжения сети через трансформатор 7 поступают на входы компараторов 8-10, которые изменяют логическое состояние выхода при переходе напряжения между входами через нулевое значение, формируя тем самым прямоугольные импульсы с частотой напряжения сети. Передний фронт импульсов компаратора 8 совпадает с моментом перехода через нуль

линейного напряжения сети-Ug,, из об-. ласти положительных в область отрицательных значений. Передние фронты импульсов компараторов 9 и 10

совпадают с моментом перехода через О фазного напряжения сети Од, причем для компаратора 9 - в сторону отрицательных, а для компаратора 10 в сторону положительных значений. Синхронные триггеры 15-18 переключаются по переднему фронту сигнала на синхронизирующем входе, сброс триггеров в исходное состояние осуществляется нулевым сигналом на установочном входе.

Способ осуществляется следующим образом.

В момент времени, предшествующий началу отключения батареи, с выхода формирователя 14 на установочный вход триггера 15 поступает нулевой сигнал, обуславливая единичный сигнал на его инвертирующем выходе.С выходов триггеров 16-18 на входы логических элементов 19-21, осуществ-,: ляющих функцию и, поступают единичные сигналы, поэтому высокочастотные импульсы генератора 25 проходят через эти элементы на входы усилителей

22-24 и далее через трансформаторы 11-13 на управляющие электроды тиристоров 3-6, поддерживая последние в открытом состоянии.; При отключении батареи подачу уп равляющих импульсов прекращают в мо мент, когда напряжение фазы А сети переходит через О в сторону положительных значений, который находит ся. в интервале от момента перехода через О линейного напряжения ид, напряжения между линией В, подключе ной к сети непосредственно и предшествующей ей по порядке чередовани фаз линией А, до момента такого же перехода линейного напряжения Ug,. Это осуществляется следующим образо Пусть в момент времени t (фиг, 2) поступает команда на отключение ,батареи, т.е. на выходе формирователя 14 устанавливается единичный сигнал Так как триггер 15 больше не удержи вается в исходном состоянии (фиг.2) то по переднему фронту первого импульса с выхода компаратора 10 (момент tj, соответствующий переходу ч рез О в сторону положительных зна чений напряжения фазы А сети) он пе реключается в нулевой сигнал на ег инвертирующем выходе, поступая на у тановочньй вход триггера 16, устанав ливает на его выходе нулевой сиглал который, в свою очередь устанавливает в нулевое состояние триггеры 17 и 18. Нулевые сигналы с выходов триггеров 16-18, поступая на входы логических элементов 19-21, блокируют прохождение управляющих импульсов генератора 25 на усилители 22-24 и далее на тиристоры. Таким образом прекращение подачи управляющих импульсов происходит в момент, когда напряжение фазы А сети переходит через О в сторону положительных значений. После прекращения подачи управляющих импульсов в схеме происходят следукйцие процессы. Б момент вре мени t, когда .ток в линии А равный нулю, закрывается тиристор 3, тиристор 4 не открывается вследствие отсутствия управляющих импульсов, и линия А отключается от сети. Еще через четверть периода переменного тока (момент t4, фиг. 2) становится равным нулю ток в линии С, закрывается тиристор 6 и батарея полностью отключается от. сети. При такой синхронизации момента лрекращения подачи управляюпщх импульсов последним проводит ток при отключении всегда тиристор 6. После отключения батареи напряжения на тиристорах линии А и С обусловлены суммой линейных напряжений сети и соответствующих остановочных напряжений на фазах конденсаторов. Максимальное значение напряже- . ния на тиристорах линии С (фиг. 2) не превьш1ает двойной амплитуды напрйжения сети. Напряжение на тиристорах линии А еще меньше. Последним проводит ток при отключении батареи всегда тиристор 6. Поэтому при включении батареи управляющие импульсы подаются в первую очередь на тиристор 5, который подключен встречно-параллельно тиристору 6, а затем на остальные тиристоры. Это осуществляется следующим образом. Допустим, что команда на включение батареи поступает при максимальном быстродействии установки в течение периода, непосредственно следующего за моментом отключения (момент, t, фиг. 2). При этом с формирователя 14 на установочный вход триггера 15поступает нулевой сигнал, устанавливая 1 на его выходе. Триггер 16 больше не удерживается В нулевом состоянии и поэтому по переднему фронту первого импульса с компаратора 9 (момент tg, фиг. 2) он переключается и на его выходе устанавливается единичньш сигнал, который, поступая на вход логического элемента 19, разрешает прохождение управляющих импульсов на тиристор 5. В этот момент йапряжение на тиристоре 5 равно нулю и начинает изменяться в сторону положительных значений, поэтому он включается без всплеска зарядного тока. Одновременно единичный сигнал с выхода триггера 16 поступает на установочные входы триггеров 17 и 18, подготавливая их к управлению по синхронизирующему входу. Поэтому в момент t передним фронтом соответствующего сигнала триггер 17 переключается в единичное состояние, разрешая тем самым прохождения управляю- ш;их импульсов на тиристоры 3 и 6. Так как на тиристоре 3 в этот момент имеет место запирающая полярность анодного напряжения, то он не включается до тех пор, пока напряение на его аноде не становится поожительным, т.е. до следующего периода, напряжения сети. Для тиристора 6 в этот момент анодное напряжение переходит через О в сторону поожительных значений, поэтому он

включается без всплеска тока. В момент времени tg переключается триггер 18 и разрешает прохождение управляющих импульсов на тиристор 4. Процесс включения заканчивается и батарея оказывается симметрично подключенной к сети.

В случае, если включение батареи происходит при полностью или частично разряженных конденсаторах, схема управления работает аналогично в части момента подачи управляющих импульсов для каждого из тиристоров Однако, характер изменения напряжений на конденсаторах и тиристорах установки при этом становится несколько другим. На фиг, 3 показан процесс включения полностью разряженной батареи. При поступлении команды включения батареи в момент t включение тиристора 5 происходит не в момент подачи на него управляющих импульсов t, а лишь после того,как напряжение на его аноде равно нулю и начинает изменяться в сторону положительных значений. Напряжение на тиристоре 3 после подачи на него управлякмцих импульсов становится отпирающим раньше, чем поданы управляющие импульсы на тиристор 4, поэтму сначала открывается,тиристор 3,а затем тиристор 4.

Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает включение батареи без всплесков тока при любой величине остаточного згаряда конденсаторов с максимально возможным для естественной коммутации быстродействием, а также ограничение максимальной величины напряжения на тиристорах в пределах двойного амплитудного значения напряжения сети.

Предлагаемый способ позволяет релизовать быстродействующее управление емкостью конденсаторной батареи с помощью более простой и надежной схемы главного тока, содержащей 5 меньшее количество силовых полупроводниковых приборов при сохранении простоты и надежности схемы управления. Преимуществом является также то, что уменьшается число типов при0 боров, что облегчает комплектацию установки и уменьшает количество запасных частей.

Формула изобретения

Способ бесконтактной коммутации трехфазной конденсаторной батареи в сети переменного тока с помощью тиристоров, включенных встречно-па0 раллельно в два линейных провода, путем подачи на их управляющие электроды непрерывной высокочастотной последовательности импульсов, начало которой для каждого из тиристоров

5 синхронизируют с соответствующим на-, пряжением сети, отличающи йс я тем, что, с целью упрощения коммутационного устройства и повышения его надежности в работе, подачу ука0 занной последовательности на все тиристоры прекращают при отключении батареи в момент времени, лежащий в интервале от момента перехода через О напряжения сети между лилией, подключенной непосредственно,и линией, предшествующей по порядку чередования фаз, до момента такого же перехода следующего по порядку чередования фаз линейного напряжения сети, а

при включении батареи указанную последовательность импульсов подают в первую очередь на тиристор, подключенный встречно-параллельно тому тиристору, который проводил ток последним при предшествовавшем отключении батареи от сети, а затем на остальные тиристоры.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в тех отраслях народного хозяйства, где необходима быстродействующая коммутация конденсаторной батареи в трехфазной сети переменного тока, в частности в установках компенсации реактивной мощности. Цель изобретения упрощение коммутационного устройства и повьппение его надежности. Для этого тиристорами управляют с помощью непрерьшной высокочастотной последовательности импульсов, начало которой для каждого из тиристоров синхронизируют с соответствующим напряжением сети. Этот способ осуществляют для схемы, содержащей две линии с включенными встречно-параллельно тиристорами и одну линию, подключенную к сети непосредственно, причем прекращение подачи управляющих импульсов на тиристоры при отключении батареи производят в интервале времени от прохождения через О напряжения сети между линией, подключенной непосредственно, и линией, предшествующей с & ей по порядку чередования фаз до прохождения через О следующего по (Л порядку чередования фаз линейного напряжения. При включении батареи управляющие импульсы подают в первую очередь на тиристор, подключенный встре чно-параллельно тому тиристору, который проводил ток последним при предшествовавшем отключении батареи, а затем - на остальные тиристоры. ND 3 ил. vl сл 4

8

sb

4i «5

S. U,p UA Us Uc Pu2.2

ил ut Uc

I I I

«H.l II I

I I I.

IlllllllPllllirilUlliniillflllllllllllllllillinil

iiiiiiiiiiiiiiiimiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii

Фиг.З