Быстродействующий переключатель птания нагрузки Советский патент 1978 года по МПК H02J9/04 H03K17/56 

Изобретение относится к низковольтным электрическим аппаратам, выполненным на базе полупроводниковой техники, в частности к бесконтактным автоматическим переключателям на Vилoвыx тиристорах, выполняющим функцию переключения с.одной сети на другую, и предназначено для электроснабжения таких потребителей как вычислительные системы, системы регулирования, системы контрольно-измерительных приборов, системы управления сложными технологическими процессами и другие, где некоторые элементы (например, запоминающие устройства) не допускают длительного перерыва питания.

Известны переключатели питания на тиристорах как с естественной коммутацией последних, так и с принудительной 1. Недостатком переключателей с естественной коммутацией тиристоров является необходимость синхронизации напряжений основной и резервной сетей, что при питании потребителя от двух независимых генераторов приводит к необходимости применения дополнительных мощного трансформатора, выпрямителя и инверторов, что в свою очередь приводит к увеличению габаритов и стоимости системы резервирования и снижению надежности работы системы резервирования в целом. Недостатком переключателей с принудительной коммутацией тиристоров является наличие пяти полупроводниковых силовых элементов (четырех диодов и тиристора) в одной силовой ячейке. При установке таких переключателей в сетях с заземленной нейтралью необходимо применение силовой ячейки диодного моста с тиристором в диагонали. Однако в сетях с и.юлированной нейтралью подобное техническое рещение приводит к значительному увеличению габаритов и веса переключателя, так как в переключателях на большие токи (более 100 А) силовые вентили вместе с охладителями определякэт их габариты и вес.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является быстродействующий переключатель питания нагрузки, содержащий встречно-параллельно вклюQ ченные силовые тиристоры в фазах основной и резервной сетей и блок управления, входь которого соединены с фазами основной и резервной сетей 2. Недостатком этого переключателя является больщое время перерыва питания потребителя при переключёнии с одной сети переменного тока с изолированной нейтралью на другую. Целью изобретения является повышение быстродействия переключателя питания. Это достигается тем, что в предлагаемьш переключатель питания дополнительно введены, шесть коммутируюш1их тиристоров и три узла принудительной коммутации, причем выводы узлов принудительной коммутации подключены к пофазным выходам переключателя со стороны нагрузки и через коммутирующие тиристоры к пофазным входам переключателя со стороны основной и резервной сетей. На чертеже дана функциональная схема описываемого переключателя питания нагрузки. Переключатель содержит блок 1 управления, коммутирующие тиристоры 2-7, узлы 8-10 принудительной коммутации и силовые тиристоры 11-22. Переключатель работает следующим образом. Напряжения обеих сетей контролируются блоком 1 управления, который формирует сигналы управления силовыми тиристорами основной или резервной сети в завнсимости от величины напряжений в фазах сетей. При снижении напряжения работающей сети ниже уставки на переключение блок управления снимает сигналы управления со всех силовых тиристоров и подает сигналы управления на три коммутирующих тиристора работающей сети. После окончания времени принудительной коммутации блок управления подает сигналы управления на силовые тиристоры резервной сети. Пусть, например, потребитель первоначально был подключен к основной. сети и при снижении напряжения распределение токов соответствовало приведенному на чертеже. Полярность предварительного заряда конденсаторов узлов принудительной коммутации также соответствует указанной на чертеже. При снижении напряжения основной сети сигналы управления снимаются с силовых тиристоров 11 -16 и подаются на коммутирующие тиристоры 2-4. При этом силовые тиристоры 13 и . 15 принудительно запираются, а конденсатор узла 10 принудительной коммутации перезаряжается через тиристор 12. По окончании принудительного запирания тиристоров 13 и 15, а также перезаряда конденсатора узла 10 силовой тиристор 12 естественно выключается при переходе тока в нем через нулевое значение, так как в сетях с изо тированной нейтралью сумма токов в фазах равна нулю. Через время, необходимое для запирания силовых тиристоров основной сети, блок управления формирует сигналы управления силовыми тиристорами резервной сети. Полное время переключения с одной сети на другую составляет 0,3-0,5 мс без учета времени реагирования блока управления на снижение напряжения. Таким образом, при.менение предлагаемого переключателя питания нагрузки дает возможность уменьшить время перерыва питания потребителей в сетях Неременного тока с изолированной нейтралью, что позволяет исключить сбои в устройствах автоматики, допускающих минимальный перерыв питания. Формула изобретения Быстродействующр|й переключатель пита пня нагрузки, содержащий встречно-параллельно включенные силовые тиристоры, предназначенные для подключения к фазам основной и .резервной сетей, и блок управления, входы которого предназначены для соединения с фазами основной и резервной сетей, отличающийся тем, что, с целью поВ1 1111ения быстродействия, в него дополнительно введены шесть коммутирующих тиристоров и три узла принудительной коммутации, причем выводы узлов принудительной коммутации подключены к пофазным выходам переключат :,я со стороны нагрузки и через коммутирующие тиристоры к пофазным входам переключателя со стороны основной и резервной сетей. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Авторское свидетельство СССР, № 543156, кл. И 03 К 17/56, 1974. 2.Экспресс-информация ВИНИТИ. «Электрические машины и аппараты, 1973, № 26, с. 37-41.