Способ бесперебойного электроснабжения потребителей переменным током Советский патент 1981 года по МПК H02J9/06 

Изобретение относится к преобразовательной технике, а более конкретно к способам бесперебойного электроснабжения потребителей переменньм током с использованием тиристорных преобразователей электрической энергии и аккумуляторных батарей и может найти применение в элект роэнергетике, а также в других отраслях народного хозяйства для питания ответственных потребителей переменным током. Известны способы бесперебойного электроснабжения потребителей переMeHHtJM током, при которых потребители питают от сети переменного тока через выпрямитель и инвертор, а при перебоях электроснабжения по сети от аккумуляторной батареи, которую предварительно заряжают от того же в прямителя. При таком способе от выпр мителя питают инвертор и одновременно заряжают или подзаряжают аккумуляторную батарею ( в зависимости от ее состояния), В результате напряжение на входе инвертора изменяется от конечного при разряде аккумулятора до конечного при заряде fij. Однако большой диапазон изменения напряжения на входе инвертора обуславливает необходимость увеличения установленной мощности силового оборудования инвертора (коммутирующих конденсаторов, вентилей, трансформаторов, реакторов). Диапазон изменения выходного напряжения выпрямителя и его верхнее значение определяются режимом заряда аккумуляторной батареи, а ток, потребляемой от выпрямителя суммой токов, потребляемых инвертором и аккумуляторной батареей. Поэтому при данном способе требуется большая установленная мощность выпрямителя. Кроме того, в номинальном режиме. (при подзаряде аккумуляторной батареи и номинальной нагрузке инвертора) выпрямитель работает в зарегулированном режиме с пониженным выходным напряжением. В результате из сети переменного тока потребляе-сся большая реактивная мощность.

Известен также способ бесперебойного питания потребителей переменным током, при котором потребителей питаю от сети переменного тока через неуправляемый выпрямитель и инвертор, а при перебоях электроснабжения по сети питания инвертора переключают на аккумуляторную батарею, кото рую предварительно заряжают ( или подзаряжают) от той же сети переменного тока через зарядное устройство. При таком способе установленная мощность выпрямителя и потребляемая им из сети переменного тока реактивная мощность минимальны 2j,

Однако диапазон изменения напряжения на входе инвертора,обусловлен- ный колебаниями напряжения питающей сети и нагрузки выпрямителя, остается большим. В результате требуется большая установленная мощность силового оборудования инвертора.

Цель изобретения - уменьшение установленной мощности инвертора.

Поставленная цель достигается тем, что в способе бесперебойного электроснабжения потребителей переменного тока, заключающемся в том, что электроснабжение потребителей производят от сети переменного тока через выпрямитель и инвертор, а при исчезновении напряжения сети переменного тока - через аккумуляторную батарею, которую предварительно заряжают от той же сети переменного тока, инвертор , измеряют выходное напряжение выпрямителя, задают опорное напряжение, равное напряжению аккумуляторной батареи при разряде, сравнивают измеренное напряжение выпрямителя с опорным и регулируют выходное напряжение выпрямителя пропорционально полученному сигналу сравнения.

Причем, регулирование вйпрякнтеля начинают при выходном напряжении выпрямителя больше напряжения аккумуляторной батареи в начале разряда.

Рассмотрим случай реализации предлагаемого способа с использованием тиристорного выпрямителя и свинцовой аккумуляторной батареи, состоящей из Ii 7 соединенных последовательно элементов.

Напряжение аккумуляторной батареи в начале разряда 235 В; в конце разряда - 200 В. В.ьтрямитель должен быть рассчитан так, чтобы при пониже шом напряжении питающей сети, максимальной нагрузке и минимальных углах включения тиристоров, его выходное напряжение равнялось 200 В. При увеличении напряжения питающей сети и (или) уменьщении нагрузки выпрямителя его выходное напряжение увеличивается, Однако, углы включения тиристоров не изменяют до тех пор, пока выходное напряжение вьтрямителя не достигнет значения 235В. С этого момента углы включения тиристоров увеличивают для того, чтобы ограничить напряжение вьтрямителя на уровне 235В.

Для оценки эффективности предлагаемого способа по сравнению с известным способом произведены расчеты. При этом полагают, что для реализации обеих способов используются: сеть переменного Тока частотой 50 Гц с допустимыми отклонениями напряжения от номинального значения от +10% до -}5%, трехфазный тиристорный мостовой выпрямитель, трехфазный параллельный инвертор тока с тиристорнодроссельным компенсатором реактивной мощности и свинцовая аккумуляторная батарея типа СК. Выходное напряжение инвертора стабилизируется. Падение нпряжения на элементах выпрямителя, в том числе и за счет коммутации, 15% от номинального выпрямленного напряжения .

т -.

Расчеты показывают, что при исползовании нового способа, изменения напряжения на входе инвертора в относительных единицах составляют 1 - 0,85, в то время, как в известном способе - ,3-0,85. Установленная мощность коммутирующих конденсаторов и компенсатора реактивной мощности инвертора при предлагаемом способе составляет 0,63 от номинальной мощности нагрузки инвертора, а в известном способе - 1,15. Требуемы установленш 1е мощности выпрямителей при обоих способах одинаковые. Потребляемая из сети реактивная мощность при номинальном напряжении питающей сети и номинальной нагрузке инвертора при обоих способах одинаковая. Последнее объясняется тем,что необходимость в увеличении углов включения тиристоров выпрямителя воз никает только при повышенном напряжении питающей сети.При этом предельная глубина регулирования выпрямителя составляет 0,9, При больатх колебаниях напряжения питающей сети эффективнЬст ь предлагаемого способа увеличивается. Формула, изобретения I. Способ бесперебойного электроснабжения потребителей переменным током, заключакицийся в том, что элект роснабжение потребителей производят от сети переменного тока через выпрямитель и инвертор, а при исчезновении напряжения сети переменного тока через аккумуляторную батарею, которую предварительно заряжают от той же сети переменного тока, и инвертор, о тл и чающийся тем, что, с . целью уменьшения установленной мощности инвертора, измеряют выходное напряжение выпрямителя, задают опорное напряжение, равное напряжению , аккумуляторной батареи при разряде, сравнивают измеренное напряжение вы прямителя с опорным и регулируют вы- . ходное напряжение выпрямителя пропорционально полученному сигналу сравнения . 2. Способ non.i, отличающийся тем, что регулирование Выпрямителя начинают при выходном напряжении выпрямителя больше напряжения аккумуляторной батареи в начале разряда . Источники информацииу принятые во внимание при экспертизе 1.Адамий Г.Г. и др. Агрегаты бесперебойного питашля со статическими преобразователями.М., Информэлектро, с. 13, рис.3. 2.Адамий Г.Г. и др. Агрегаты бесперебойного пнтания со статическими преобразователями, М,, Информдлектро, с,15, рис,5.