Устройство для бесперебойного электропитания потребителей переменного тока

Устройство для бесперебойного электропитания потребителей переменного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

© П И C А Н И Е 11!17696 79

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 03.05.78 (21) 2611190/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) М. Кл.

Н 02.1 9 06

Государственный комитет

Опубликовано 07.10.80. Бюллетень ¹ 37 (53) УДК 621.316.925 (088,8) ло делам изобретений и открытий

Дата опубликования описания 07.10.80 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Ю. A. Мордвинов и С. И. Королев

Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСПЕРЕБОЙНОГО

ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТО

-;"«1f: v!i< rt(. ° 14

&»,... 9, t

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к электроснабжению потребителей, не допускающих персрыва и искажения формы питающего напряжения.

Известное устройство для бесперебойного переключения электропитания в сетях переменного тока, содержащее статические переключатели с блоками управления и блок контроля !(1).

Это устройство позволяет осуществлять бесперебойное электропитание потрсс)ителсй при наличии двуx автономных сетей. При исчезновении напряжсния в одной сети нагрузка при помощи статических переключателей подсоединяется к резервной.

Однако форма выходного напряжения при переключении с одной сети на другую зависит от разности фаз указанных сетей, и длительность одного полупериода питающего нагрузку напряжения может быть увеличена в два раза, что приводит к насыщению электромагнитных устройств или сбою в работе систем автоматики.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности являстся устройство для бесперебойного электропитания потребителей переменного тока, содержащее статические переключатели с блоками управления, блок контроля, переключатели основной и резервной сети, автономньш инвсртор напряжения с источником питания, синхронизатор и датчики напряжения (2).

При питании нагрузки от основной сети

5 выходное напряжение инвсртора совпадает

Ilo фазе с напряжением указанной сети, что позволяет при исчезновении питания от основной сети осущсствить питание нагрузки

От инВср10ра, Далсс при помоlц!1 О,lок l с11II !

О хронизац!1и осуLllccTI.";IIIcòcë синхронизация напряжения инвертора tl0 фазе и частоте с

11апр<1)ксп!!с)III) В IIСP110;1, BPC

Кроме того, при таком построс llltl системы возможно, что контактор резервной сети

30 включится раш,шс i o»tc!IT2 синхро изацин

769679 напряжений резервной сети и напряжения инвертора. Это приводит к искажению формы выходного напряжения, когда полярность указанных напряжений совпадает, или выходу из строя инвертора, когда полярность указанных напряжений не совпадает. Если же синхронизацию инвертора осуществлять таким образом, чтобы мгновенная частота выходного напряжения была в допустимых пределах, то для надежности необходимо увеличить время срабатывания контактора резервной сети. А если учесть, что время срабатывания зависит от многих факторов, то очевидно, что время работы инвертора на нагрузку будет значительно увеличено для того, чтобы в любых условиях эксплуатации контактор резервной сети замыкался после совпадения фазы и частоты инвертора и резервной сети. Это приводит к тому, что инвертор будет в несколько раз больше работать на нагрузку, чем это необходимо для перевода питания на резервную сеть. В подобных системах, как правило, в качестве источника питания применяют два выпрямителя, подключенных к разным сетям, и работающую в буфере с ними аккумуляторную батарею, от которой нагрузка получает питание при аварии в обеих сетях переменного тока.

Из принципа действия рассматриваемого устройства очевидно, что структура инвсртора должна предусматривать рсгулирование выходного напряжения.

Пример. Положим, что напряжение сети переменного тока (одной из двух) имеет максимальную величину и аккумуляторная батарея заряжена максимальной. 3атсм напряжение питающей сети снижается, а напряжение на выходе инвертора остастся почти прежним, что приводит к переводу питания на инвертор. Подобные режимы возникают и при использовании в отдельности аккумуляторных батарей и выпрямителей. Если введена система стабилизации, то она должна обладать значительным быстродействием, чтобы при скачкообразном изменении питающего напряжения (в допустимых пределах) питание нагрузки не переводилось на инвертор. Введение регулятора в цепь инвертора неизбежно приводит к введению инерционных элементов, а значит при переводе питания нагрузки на инвертор неизбежен провал амплитуды его напряжения. Естественно, для того, чтобы этот провал был в допустимом диапазоне, в первоначальный момент его напряжение должно быть максимально допустимос. Однако это напряжение зависит от напряжения сети, которое перед аварией может иметь напряжение минимально допустимое.

Таким образом, нсдостаток рассмотренного устройства бесперебойного переключения электропитания потребителей переменного тока является низкая надежность электроснабжения, которая проявляется:a счет

65 возможности провала напряжения на нагрузке в динамических режимах, искажения формы питающего напряжения либо выхода из строя инвертора.

Цель изобретения — повышение надежности электроснабжения путем исключения искажения формы питающего напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для бесперебойного электропитания потребителей переменного тока, содержащее источник питания, инвертор, выход которого и точка соединения переключателей обеих сетей, основной и резервной, предназначены для подключения к нагрузке через статические переключатели инвертора и обеих сетей с блоками управления, входы блока контроля и датчиков напряжения предназначены для подключения к обеим сетям, введены блок сравнения фазы, блок коммутации, блок сравнения частот, причем входы блока сравнения фазы соединены соответственно с инвертором, блоком контроля и с входом, предназначенным для подключения к обеим сетям, а выходы — с блоками управления, датчиками напряжения и блоком коммутации, включенным между источником питания и инвсртором, выход которого соединен с блоком управления статическим переключателем инвертора, причем цепи управления блока коммутации соединены с переключателями обеих сетей, входы блока сравнения частот подключены к датчикам напряжения, блоку контроля и предназначены для подключения к обеим сетям, а выход соединен с инвертором.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство для бесперебойного электропитания потребителей переменного тока содержит сети 1 и 2 переменного тока, переключатели 3 и 4 основной и резервной сети, блок 5 коммутации, статический переключатель б с блоком управления 7, блок контроля 8, датчики напряжения 9 и 10, блок 11 сравнения частот, блоки 12 и 13 сравнения фазы, инвертор 14, блок управления 15 статического переключателя 16, датчик тока

17, нагрузку 18 и источник питания 19. К двум автономным сетям 1 и 2 переменного тока подключены переключатели 3 и 4 основной и резервной сети, выходы которых коммутируют цепи питания нагрузки, контакты 20 и 21 переключателя основной сети, контакт 22 переключателя резервной сети соединены с блоком 5, статический переключатель 6 с блоком управления 7, выход которого соединен с нагрузкой, блок контроля 8, выходы которого соединены с датчиками напряжения 9 и 10, блоком 11 сравнения частот и блоками 12 и 13 сравнения фазы, датчики напряжения 9 и 10, которые соединены с блоком 11 сравнения частот, инвертором 14 и блоком 12 и 13 сравпсния фазы, блок 11 сравнения частот, 769679

1О

35

55 ао

G5 выход которой соединен с пнвсртором 14, блоками 12 и 13 сравнения ф зы, когорыс подключены к инвертору 14, блоку коммутации 5 и блокам управления 14 и 7. Причем инвертор 14 присоединен через статический переключатель 16 и датчик тока 17 к нагрузке 18 и через блок питания коммутации 5 к источнику питания 19.

В нормальном режиме на переключатель основной сети 3 подано напряжение и контакт 20 замкнут, на статический переключатель б поступают сигналы управления с блока управления 7 и нагрузка подключена к указанной сети. При этом на блок 12 сравнения фазы поступает напряжение сети и напряжение со схемы управления силовой частью инвертора. При совпадении фазы указанных напряжений на выходе появляется сигнал, поступающий на блоки управления 7 и 15. А если учесть, что в этом режиме инвертор управляется сигналами только датчика напряжения 9, то очевидно, что с выхода блока 12 сравнения фазы сигнал поступает постоянно. B таком режиме блок коммутации 5 выключен и напряжение на силовую часть инвертора не поступает, однако схема управления инвертором работает и подает с1ггналы управления на силовую часть. Блок контроля 8 выдает сигнал, который обеспечивает работу (формирование выходного сигнала) только датчика напряжения 9 и исключает работу блоков 10, 11 и 13. Такое построение схемы обеспечивает питание нагрузки от основной сети 1 и отпадает необходимость регулирования выходного напряжения инвертора, так как в нормальном режиме напряжение на выходе равно нулю и выполняется условие, что оно меньше напряжения питающей сети. При этом предусматривается, чтобы при включении блока коммутации напряжения на выходе инвертора было близким к vàêñèìàëüío допустимой величине, чтобы исключить влияние провала выходного напряжения на работу потребителя. 1 роме того, построение нерегулирусмых инвсрторов значительно проще и пх можно получить с высоким динамическими и массогабаритными свойствами за счет использования схем пнверторов с дискретным способом синтезирования кривой выходного напряжения, исключающим установки на выходе фильтра и опрсделяющим в значитсльной 1срс указанные выше свойства.

При аварии в основной сети датчик напряжения 9 выдает сигнал на блок 11 сравнения частот и переключает управление на этот блок. В это же врсмя выдается сигнал на блок коммутации и на силовую часть

cxclvibI поступает напряжение питания, а сигналы блоков 12 п 13 не поступают на блоки управления 7 и 15. Однако на блок

15 управления сигнал поступает с пнвертора 14, что обсспсчивает подключение нагрузки и инвертору через статический персключатель 16. Блок сравнения частот осуществляет сравнение эталонной частоты (номинальной) и частоты резервной сети II осуществляет быстрое изменение частоты сигналов управления, поступающих на пнвертор в сторону большей разности по отношению к частоте существующей сети переменного тока. Так, например, на нагрузке необходимо иметь (50 ++- 1) Гц. Если резервная сеть имеет частоту 49 Гц, то рабочая частота инвертора подгоняется к 51 Гц, и наоборот. Это необходимо для того, чтобы сократить до минимума время совпадения фазы напряжения инвертора и резервной сети. В течение этого времени контакт

4 переключателя резервной сети 4 должен замкнуться. При совпадении фазы напряжения инвертора и резервной сети, на выходе блока сравнения фазы 13 появляется сигнал, а значит и сигнал управления с блока управления 7. Одновременно сигнал управления с блока 13 поступает на датчик напряжения 10, подключая на него управление инвертором, и на блок коммутации

5, который снимает напряжение питания с инвертора 14, а нагрузка подключается к резервной сети. Теперь на силовую часть инвертора поступает управление с датчика напряжения 10, синхронизированное с напряжением резервной сети. Перевод питания с резервной ссти на основную осуществл я ется а н алогич но.

Таким образом, в предлагаемом устройстве исключена возможность провала питающего напряжения ниже минимально допустимой величины, искажения его формы и выхода инвертора из строя при переключснии питания на инвертор.

Фор мула изобретения

Устройство для бесперебойного электропитания потребителей переменного тока, содсржащее источник питания, инвертор, выход которого и точка соединения переключателей обеих сетей, основной и резервной, предназначены для подключения к нагрузке чсрсз статические переключатели инвертора и обеих сетей с блоками управления, входы блока контроля и датчиков напряжения предназначены для подключения к обсим сетям, отл и ч а ю щ е с с я тсм, что, с целью повышения надежности электроснабжения путем исключения искажения формы питающего напряжения, в него введены блок сравнения фазы, блок коммутации, блок сравнения частот, причем входы блока сравнения фазы соединены соответственно с инвертором, блоком контроля и с входом, предназначенным для подкл1очснпя к обеим сетям, à выходы — с блоками управдатчика >III напряжения II блоком коммутации, включенным между источником питания и инвертором, выход которого соединен с блоком управления статическим переключателем инвертора, причем цепи уп769679.р

1Г

Составитель Г. Дамская

Техред В. Серикова

Редактор С. Титова

Корректор T. Трушкина

Заказ 2272!20 Изд. № 529 Тираж 798 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по дедам изобретений и открытий

113035, Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4 5

Типография, пр. Сапунова, 2 равления блока коммутации соединены с переключателями обеих сетей, входы блока сравнения частот подключены к датчикам напряжения, блоку контроля и предназначены для подключения к обеим сетям, а выход соединен с инвертором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 316154, кл. Н 02J 9/06, 1968.

5 2. Авторское свидетельство СССР № 568115, кл. Н 02J 9/06, 1975 (прототип).