Автоматический переключатель резервного питания автономной сети электроснабжения с переменной частотой питания нагрузки Советский патент 1987 года по МПК H02J9/06 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах резервирования электроснабжения потрееУителей, питающихся от се- g ти с переменной частотой.

Цель изобретения - улучшение энер- гетических показателей системы электроснабжения .

На фиг.1 показана функциональная 10 . схема предлагаемого переключателя, на фиг.2 - функциональная схема блока управления.

Переключатель содержит коммутируюЕсли происходит отказ -в преобразователе 5 или основной сети 7, приводящий к исчезновению напряжения на выходе преобразователя 5 или снижению его ниже определенного уровня, срабатывает реле 3 минима:льного напряжения, которое воздействует на схему 9 управления.

Схема 9 управления формирует сигналы, которые обеспечивают через выходной блок 11 отключение коммутирующего элемента 1 и через выходной блок 10 включение коммутирующего элещие элементы 1.и 2, например симистор-15 мента 2, который переключает нагрузные ключи, два реле 3 и 4 минимального напряжения, подключенные соответственно к выходу преобразователя 5 частоты с задатчиком 6 частоты, подключенному к основной сети 7, и к резервной сети 8, схему 9 управления, на входы которой подключены выходы реле 3 и 4 напряжений, а выходы соединены через выходные блоки 10 и 11 с ключевыми элементами. Нагрузка 12 присоединяется через ключевые элементы 1 или 2 к основной 7 или резервной 8 сети.

В переключатель дополнительно введены два блока 13 и 14 сравнения, ис- 30 выходной блок 10 отключающий комму- точник 15 опорного напряжения, соот- тирующий элемент 2.

Если нагрузка работает от основной сети 7 через преобразователь 5

ветствующего минимальной частоте переключения, источник 16 опорного напряжения,, соответствующего максимальной частоте переключения, логическая схема НЕ 17, логическая схема И 18, причем два входа первого блока 14 сравнения присоединены к выходу за- датчика 6 частоты и выходу источника

частоты с частотой промьшшенной сети 35 f с И близкой к ней f f(,±4f, где /if - отклонение частоты от частоты сети, выбираемое из условия сохранения технологических качеств нагрузки, „ - частота преобразователя ча

15 опорного напряжения, а выход блока 40 стоты, то дополнительно введенные сравнения подключен к первому входу блоки 13 и 14 сравнения, источники логического элемента И 18.15 и 16 опорного напряжения и логиДва входа второго блока 13 сравнения присоединены к выходу задатчика

ческие элементы НЕ и И 17 и 18 обес печивают автоматическое переключени

6 частоты и выходу источника 16 опор- 45 нагрузки 12 с питания от преобразоного напряжения, соответствующего максимальной частоте переключения, а выход блока сравнения через логический элемент НЕ 17 подключен к второму входу логического элемента И 18, выход которого присоединен к дополнительному входу схемы 9 управления.

Переключатель работает следующим образом.

В основном режиме нагрузка 12 получает питание от основной сети 7 через преобразователь 5 частоты, частота которого измеряется уровнем напряжения на выходе задатчика 6 частоты.

Если происходит отказ -в преобразователе 5 или основной сети 7, приводящий к исчезновению напряжения на выходе преобразователя 5 или снижению его ниже определенного уровня, срабатывает реле 3 минима:льного напряжения, которое воздействует на схему 9 управления.

Схема 9 управления формирует сигналы, которые обеспечивают через выходной блок 11 отключение коммутирующего элемента 1 и через выходной блок 10 включение коммутирующего эле

ку 12 к резервной сети 8 с промьшшен- ной частотой. Нагрузка 12 питается от резервной сети с постоянной частотой и этим обеспечивается частичное резервирование, т.е. поддержание работоспособности нагрузки в режиме, имеющем или постоянную производительность, или худшие технологические параметры.

При отказе резервной сети, при- . водящем к исчезновению напряжения, реле 4 минимального напряжения воздействует на схему 9 управления, в которой формируется сигнал, через

частоты с частотой промьшшенной сети 35 f с И близкой к ней f f(,±4f, где /if - отклонение частоты от частоты сети, выбираемое из условия сохранения технологических качеств нагрузки, „ - частота преобразователя чаческие элементы НЕ и И 17 и 18 обеспечивают автоматическое переключение

0

5

вателя 5 частоты на питание от резервной сети 8 и тем самым исключаются из схемы электроснабжения преобразователь частоты и дополнительные потери электрической энергии в нем при сохранении технологических качеств нагрузки.

В этом случае преобразователь работает следующим образом.

Напряжение источника 15 опорного напряжения соответствует минимальной частоте переключения f r u/au-n ft -uf и подается на блок 14 сравнения, а напряжение источника 16 опорного

31336152

напряжения соответстнуе 1 максимальной

частоте переключения ff, . f ; и подается на блок 13 сравнения.

Если при работе от основной сети 7 частота преобразователя 5 частоты, устанавливаемая с помощью эадатчика 6 частоты, находится в пределах от

О до f

ГПц М UH

то на выходе первого

блока 14 сравнения сигнал соответствует нулевому уровню О, так как напряжение на выходе источника 15 опорного напряжения, поступающего на первый вход блока 14 сравнения, больше напряжения с выхода задатчика 6 частоты. На выходе второго блока 13 сравнения сигнал также соответствует уровню О, так как напряжение источника 16 опорного сигнала, поступающее на первый вход блока 13 сравнения, больше напряжения, поступающего на второй вход блока 13 сравнения с выхода задатчика 6 частоты. На входе схемы И 18 в этом случае действует напряжение О на первом входе, присоединенном к блоку 14, и 1 на втором входе, присоединенном к выходу элемента НЕ 17. На выходе элемента И 18 сигнал равен О.

Если частота преобразователя 5 вьше f n4MaKc fc+df, то на выходах блоков 14 и 13 сравнения будет сигнал 1. На первом входе элемента И 18 будет сигнал 1, а на втором входе этого элемента, присоединенном к выходу элемента НЕ 17, - сигнал О и на выходе элемента И 18 будет сигнал О.

Если частота преобразователя лежит в пределах от f ДО fnywoKc то на выходе блока 14 сравнения сигнал равен 1 нения 13 - входах элемента И 18 сигнал равен 1 и на его выходе сигнал равен 1 Сигнал 1 с выхода элемента И 18 поступает на схему 9 управления, которая формирует сигнал, обеспечивающий через выходной блок 11 отключение коммутирующего элемента 1 и через выходной блок 10 включение коммутирующего элемента 2. Нагрузка 12 питается с частотой сети, пока сигна на выходе элемента И 18 равен 1. При появлении сигнала О на выходе элемента И 18 схема управления обеспечивает отключение коммутирующего элемента 2 и включение коммутирующего элемента 1.

, а на выходе блока срав 0. На первом и втором

0

5

Схема 9 управления содержит DRS- триггер 19, генератор 20 стробирую- щих импульсов, логическую схему И 21, логические схемы НЕ 22 и 23, логическую схему ИЛИ 24, кнопку 25 Установка исходного положения, источник 26 питания постоянного тока. Схема управления имеет четыре входа. Первый вход 27 присоединен к S-входу триггера 19 и к первому элементу НЕ 22, выход которого присоединен к первому входу логического элемента И 21. Третий вход 28 схемы управления присоединен к второму входу логической схемы И 21. Второй вход 29 схемы управления присоединен к входу второго элемента НЕ 23, выход которого присоединен к третьему входу логического элемента И 21 и через логическую схему ИЛИ 24 к. R-входу триггера 19. С-вход триггера 19 присоединен к генератору 20. Q-выход триггера 19 приг соединен к выходному блоку 10, а Q5 выход, к блоку 11. Выходы триггера 19 являются выходами схемы 9 управления.

Первый вход схемы 9 управления присоединен к реле 3 минимального напряжения, второй вход к логической

0 схеме И 18, третий вход к реле 4 минимального напряжения, четвертый вход к кнопке 25 Установка исходного положения, присоединенной к источнику 26 питания.

g Схема работает следующим образом. При пуске кнопкой 25 через схему ИЛИ 24 подается сигнал на R-вход триггера 19, который устанавливает триггер 19 в положение, когда на eroj Q-выходе имеется единичный сигнал, подаваемый на выходной блок 11, ко- торый включает ключ 1, и нагрузка 12 питается от преобразователя 5 частоты. При нормальной работе реле 3 и 4 не работают поэтому сигналы на входах 1 и 3 схемы 9 управления равны нулю, а на входах 1 и 3 логической схемы И 21 равны 1. Если в этом случае сигнал на выходе логической схемы И 18 равен 1 (частота преобразователя лежит в пределах fпцмин (П(,макс то он через схему И 21 поступает на D-вход триггера 19 и переводит триггер в состояние 1,т.е.

на Q-выходе будет 1, а на выходе Q - О. В этом случае с Q-выхода триггера 19 и схемы 9 управления подается сигнал на выходной блок 10, который включает коммутирующий эле0

5

0

10

мент 2, а коммутирующий элемент 1 отключается, так как на выходном блоке 11 сигнал с-р-выхода триггера равен О.

- Если сигнал на выходе схемы И 18 становится нулевым (частота преобразователя 5 f или f f,„,, ), то по D-входу триггер 19 переводится в состояние, когда сигнал на Q-вьгхо- .де равен 1, а на Q-выходе - О, т.е. нагрузка опять питается от преобразователя 5. Если в этом режиме срабатывает реле 3 минимального напряжения (отказ преобразователя 5), то сигнал с его выхода поступает на S- вход триггера 19 и переводит его в состояние, когда , а , т.е. в этом случае включен блок 10 и- элемент Г. Нагрузка 12 питается от резервной сети 8. Одновременно в этом случае сигнал с выхода реле 3 через элемент НЕ 22 устанавливает О на первом входе логической схемы И 21 и на D-вход триггера 19 не пропускаются сигналы с выхода элемента И 18.

Аналогично, если сработает реле 4 минимального напряжения (выход из строя сети 8), сигнал с его выхода блокирует через схему НЕ 23 прохождение сигнала с выхода с5семы И .18 на S-вход триггера 19 и устанавливает через логическую схему ИЛИ 24 триггер 19 в положение, когда на его выходе 3. , при котором нагрузка 12 подключается через преобразователь 5 к сети 7.

Таким образом, при работе нагрузки с частотой сети или близкой к ней f...±4f предлагаемый автоматический переключатель резервного питания обеспечивает исключение из схемы электроснабжения преобразователя частоты без ущерба для работы нагрузки и

трической энергии в нем, которые определяются по формуле ЛР(0,1-0,15)Р„-Г,

где Рц - мощность, потребляемая нагрузкой;50t - время работы нагрузки с частотой сети или близкой к ней,

В сравнении с известным предлагаемый переключатель обеспечивает экономию электрической энергии и улучшение gg энергетических показателей системы электроснабжения.

Формула изобретения

Автоматический переключатель резервного питания автономной сети электроснабжения с переменной частотой питания нагрузки, содержащий два реле минимального напряжения, одно из которых подключено к выходу преобразователя частоты с задатчиком частоты, подключенному к основной сети, другое подключено к резервной сети, а выходы - к первому и второму входам схемы управления, к выходам кото15 рой подключены два выходных блока, соединенных с коммутирующими элементами, отличающийся тем, что, с целью улучшения энергетичес- . ких показателей системы электроснаб20 жения, в него введены два блока сравнения, два источника опорного напряжения, соответствующие минимальной и максимальной частоте переключения, первые элементы НЕ и И, а блок управ25 ления содержит DRS-триггер, второй и третий элементы НЕ, второй элемент И и элемент ИЛИ, причем к входам первого блока сравнения подключены выход задатчика частоты и выход источ30 ника опорного напряжения, соответствующего минимальной частоте, к входам второго блока сравнения подключены выход задатчика частоты и выход источника опорного напряжения, соот,g ветствующего максимальной частоте, выход первого блока сравнения через первый элемент, НЕ подключен к первому входу первого элемента И, к другому входу которого подключен выход

40 второго блока сравнения, а выход соединен с третьим входом схемы управления, первый вход которой соединен с S-входом триггера и через второй элемент НЕ с первым входом второго

тем самым устраняются потери элек- элемента И, второй вход схемы управления соединен с первым входом схемы ИЛИ и через третий элемент НЕ с вторым входом второго элемента И, к третьему входу которого присоединен третий вход схемы управления, вход установки исходного положения схемы упра- ления соединен с вторым входом схемы ИЛИ, причем выход второго элемента И соединен с D-входом триггера, R-вход которого соединен с выходом схемы ИЛИ, а выходы триггера являются выходами схемы управления.

К 10

Редактор А.Козориз

Составитель Г.Дамская Техред М.Дидык

Заказ 4053/51Тираж 617Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

(риг. 2

Корректор М.Шароши

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах резервирования электроснабжения потребителей, питающихся от сети с переменной частотой. Цель -улучшение энергетических показателей системы электроснабжения. В основном режиме нагрузка 12 получает питание от основной сети 7.через преобразователь 5 частоты, частота которого измеряется уровнем напряжения на выходе за- датчика 6 частоты. При отказе преобразователя 5 или основной сети 7 сра-г батывает реле 3 минимального напряжения Схема 9 управления переключает нагрузку 12 к резервной сети 8, чем обеспечивается частичное резервирование. При отказе резервной сети 8 реле 4 минимального напряжения отключает коммутирующий элемент 2. Если нагрузка работает от основной сети 7 через преобразователь 5 частоты с частотой промьштенной сети или близкой к ней, из схемы электроснабжения исключают преобразователь частоты без ущерба для работы нагрузки и тем самым устраняются потери электрической энергии в нем. 2 ил. i (Л ор со OJ ел ю