Способ перевода нагрузки на автономный инвертор Советский патент 1978 года по МПК H02J9/06 

Предлагаемый сяособ перевода нагрузки на автоёомный инвертор относится к обпасти статических преобразователей и рода тока, содержащих, в частности автономные инверторы. Он предназначен для обеспечения бесперебойного электроснабжения потребителей переменного тока путем резервирования пигания с помощью автономных инверторов.

Ряд ответственных потребителей переменного тока, например, вычислительные машины, устройства контроля, автоматики, регулирования и другие, не допускают перерыва питания ни на один период частоты сети. Для резервирования основных источников пита- ния например, синхронных генераторов или обшей сети переменного ток а j при меняются статические преобразователи на базе автономных инверторов. В случае выхода из строя основного источника производится пере вод нагрузки на автономный инвертор, получающий энергию от аккумуляторной батареи или другого источника постоянного тока, благодаря чему обеспечивается бесперебойное питание .потребителей.

Известен способ резерв .фования основного источника питания с помощью автономных инверторов, при котором непрерывное питание потребителей осуществляется через инвертор, который в нормальных условиях получает питание от основного источника через выпрямитель, а при выходе из строя основного источника производится перевод, питания инвертора на резервный источник постоянного тока, обычно акку(л/ляторную батарею . Этот способ невыгоден тем, что требует непрерывной работы инвертора и работы выпрямителя при нормальных условиях в сети, чего увеличиваются потери энергии и ускоряется выработка технического ресурса статического преобрайватеяя. Кроме того,необходимо переключение потребителей на другой источник при выходе из строя преобразователя.

Известен способ перевода нагрузки на автономный инвертор после выхода из строяосновного источника переменного тока путем отключения потребителей от основного источника и последующего подключения их к к инвертору. В тех случаях, когда потребитли допускают кратковременный перерыв пит ния при переводе нагрузки на инвертор, в качестве выключателей могут использоваться более простые контактные аппараты. Если допускается перерыв питания в течение не более одного - двух периодов частоты питающей сети, то могут использоваться бесконтактные тиристорные выклю чатели с естественной коммутацией. Однако во многих случаях потребители яе допускают перерыва питания более 0,5 периода (или меньше), и тогда в качестве вы лючателей применяются бесконтактные тири торные выключателис принудительной коммутацией. Кроме того, если длительность переходного процесса пуска инвертора превышает 0,5 периода, что обычно происходит, то требуется длительная работг инвер тора на холостом ходу при нормальной работе основного источника. Таким образом, недостатками известного способа перевода нагрузки на инвертрр без перерыва питания потребителей являют ся: необходимость наличия двух бесконтакт ных тиристорных выключателей с принудитепьной комк-гутацией и увеличение потер эпектроэнергии за счет длительной работы инвертора на холостом ходу. Цель изобретения - повышение надежно ти, уменьшение потерь электроэнергии и обеспечение перевода нагрузки без какоголибо перерыва питания путем поддержания напряжения возбуждением двигателей нагрузки. Для этого производят синхронизацию си мы управления вентилями инвертора от нап жения на нагрузке до момента включения вертора в работу, сравнивают сигнал от датчика напряжения с заданной величиной, полученным сигналом сравнения, зависящим от напряжения, воздействуют на изменение угпа открытия группы вентилей инвертора так, чтобы от него к двигателям нагрузки передавалась реактивная мощность, достаточная для поддержания fta заданном уровне напряжения на шинах нагрузки. Применение предлагаемого способа рассмотрено на примере системы бесперебойного питaн ш.r На фиг, 1 показана упроисенная структурная схема системы, где инвертор 1 предназначен для резервирования питания всех потребителей .2 переменного тока и соизме рим по мощности с основным источником 3, -подключенным через выключатель 4, Если автономный инвертор выполнен по одной из схем инвертора тока, например, параллельного, параллельно-последовательного инверторовiили инвертора с геометри ческим сложением напряжений блоков, то в него входят конденсаторы и устройство регулирования реактивной мощности. На фиг. 2 показана одна из возможных схем включения конденсаторов и такого устройства (УРМ), в котором изменением угпа открытия тиристоров можно регулировать ток через дроссели, т. е. .потребляемук. реактивную мощность основной гармоники. Возможно и другое исполнение устройства генерирования и регулирования реактивной мощности, например в виде конденсаторов, включаемых через управляемые вентили. Для осуществления предлагаемого спо соба может использоваться и инвертор напряжения, поскольку часть его вентилей и других элементов также может быть использована для генерирования и регулирования реактивной мощности. в нормальных условиях потребители 2 (см. фт:, 1) получают питание от основного источника 3, в то время как конденсаторы и устройство регулирования реактивной мощности, входящие в инвертор 1, прк соединены к шинам нагрузки и могут исполь зоваться для регулирования реактивной У;ОЩНОСТИ в сети. В этом режиме система управления основными вентилями инвертора также синхронизируется от напряжения на шинах нагрузки, хотя эти вентили закрыты. При выходе из строя основного источни. ка 3 питания или внезапного ложного отключения выключателя 4 (см. фиг. 1) начинается процесс самовозбуждения двигателей нагрузки, в данном слу-чаеза счет реактивной мощности конденсаторов (см. фиг. 2). Система управления вентилей устройства регулирования реактивной мощности (УРМ) (фиг. 2 см.) входящего в инвертор}, так же как система управления остапьньгх вентилей инвертора синхронизируется .от напряжения на нагрузке. От датчика напряжения на нагрузке сигнал, пропорциональный этому напряжению сравнивается с эталонной величиной и затем сигнал рассогласования преобразовывается в узле „регулирования УРМ и подается на изменение угла открытия вентилей УРМ. Регулирование угла открытия вентилей УРМ производится так что, от конденсаторов и УРМ передается к двиателям нагрузки реактивная мощность акой величины, чтобы напряжение на нагузке оставалось на заданном уровне, несн мотря на снижение частоты в процессе ыбега двигателей. Одновременно с началом процесса самовозбуждения двигателей и независимо от него сигналом от датчика напряжения, частоты или датчика аварии осуществляется тключение выключателя4 (см. фиг. l) н после размыкания его контактов производится включение в работу инвертора, 1 полностью, т. е, включение его основных (ирн торов. Поскольку полное время отключения даже контактного выкгаочателя обычно неве ко (до 50-80 мс), то за время процесса поддержания напряжения при выбеге двигателей частота снижается незначительно (| обычно на 3-5%}.. Поддержание близкого к номинальному нагфяжения на нагрузке аа счет рассмотренного выше самовозбужде ния двигателей в течение такого отрезка времени, т. е. от начала аварии до момента включения в работу инвертора (примерло до О,1 с), может обеспечиваться, если двигательная нагрузка составляет 10-15% или более от мощности всей нагрузки. Это условие, как правило, выполняется, если учесть, что от инвертора обычно питаются двигатели вентиляторовЛ1ли насоса, необходимых для охлаждения. Включение инвертора в работу производится в условиях, когда на его выходных зажимах имеется близкое к номинальному напряжение, частотой, , медленноt изменяющейся по мере выбега двигателей. нагрузки. Успешное включение инвертора в таких условиях обеспечивается благодаря тому, что система управления вентилей инвертора перед его включением синхронизируется от напряжения на нагрузке. В моме включения инвертора в работу синхронизаци системы управления вентилей инвертора от нап ряжения на нагрузке отключается, и; инвертор н чинает работать в автономном режиме,с часто той, определяемой его задающим генератором причем переход от частоты внешней синхронизации к I собственной; частоте задаю- щего генератора может осуществляться пла но. Предлагаемый способ может быть применен и при другом построении системы бесперебойного питания потребителей, например когда на инвертор должна переводиться только часть нагрузки - ответствен ные потребители, выделяемые на отдельную секдию сети, к которой присоедлнен ir инвертор. В этом случае при выходе из строя основного источника питания производится поддержание напряжения во всей сети так же,как и в предыдущем примере, а автономный инвертор включается в работу после отключения секционного выключателя, отделяющего ответственных потребителей от остальных потребителей. В рассмотренном примере, как и в других подобных системах, вместо, автономного инвертора может применяться статический обратимый преобразователь, который может работать поочередно в режиме автономного инвертора и выпрямителя. Применение предлагаемого способа наиболее э4х1)ективно и поэтому предпочтительнее в автономных энергосистемах ограниченной мощности. Формула изобретения Способ перевода нагрузки на автономныЛ инвертор, основанный на получении сигнала от датчика отклонения напряжения, частоты или датчика аварии на щинах нагрузки и воздействии этим сигналом на отключение выключателя основного источника и включения автономного инвертора, отличающи -й.с я тем, что, с целью повышен1ш надежности, уменьшения потерь электроэнергии и обеспечения перевода нагрузки без какоголибо перерыва питан ш путем поддержания напряжения возбуждением двигателей нагруз- КИ, производят синхронизацию системы управления вентилями инвертора от напряжения на нагрузке- до момента включения инвертора в работу, сравнивают сигнал от датчика напряжения с заданной величиной, полученным сигналом сравнения, зависящим от напряжения, воздействуют на изменение угла открьктия группы вентилей инвертора так, чтобы от него к двигателям нагрузки передавалась реактивная мощность достаточная для поддержания на заданном уровне напряжения на шинах нагрузки.

Фиг.