Устройство для управления тиристорами переключателя питания @ -фазной нагрузки переменного напряжения

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) А1 (511 4 Н 02 J 9 06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:,"

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К ASTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 342 41 00/2 4-07 (22) 04.05.82

"(46) 30.06.87. Бюл. Ф 24 (7 1) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по автоматизированному электроприводу в промьппленности, сельском хозяйстве и на транспорте (72) Ю.П.Кузнецов и В. И.Пономарев (53) 621.316.925(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 577610, кл. H 02 J 9/06, 1975.

Авторское свидетельство СССР

У 776475, кл. Н 02 J 9/06, 1979. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ТИРИСТОРАИИ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЯ ПИТАНИЯ

m-ФАЗНОЙ НАГРУЗКИ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее основной и резервный каналы питания, соединенные с нагрузкой, причем каждая фаза канала питания содержит встречно-параллельные тиристоры, блоки управления тиристорами, датчики проводимости по числу тиристоров, датчики напряжения основного и резервного каналов и блок логики, состоящий иэ первого элемента ИНВЕРСИЯ, вход которого соединен с первым входом блока логики, а выход через первый вход первого элемента И, первый вход элемента ИЛИ соединен с первым выходом блока логики, второй вход блока логики соединен с вторым входом первого блока

И и вход ом в торо го элемен та ИНВЕРСИЯ . выход которого соединен с вторым выходом блока логики и первым входом второго элемента И, второй вход которой соединен с третьим входом блока логики, а выход — с вторым входом элемента ИЛИ, причем к первому входу блоков логики подключен выход датчика напряжения своего канала, к третьему входу — выход датчика напряжения другого канала, второй вход блока логики основного канала через ключ переключения приоритета соединен с источником сигнала логической единицы, второй вход блока логики резервного канала соединен с первым выходом блока логики основного канала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения оптимальной синхронизации управляющих сигналов при переменных коэффициентах нагрузки, для повышения надежности электроснабжения ответственных потребителей, в цепь управления каждым тиристором введены логический элемент И и блок задержки включения управляющего сигнала, причем один вход логического элемента И каждого тиристора подключен к второму выходу блока логики данного канала, второй вход — к выходу датчика проводимости противополож;ной полярности тиристора данного канала, а третий — к выходу блока задержки включения, соединенного с датчиком проводимости противоположной полярности тиристора другого канала.

13200ь5

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для управления тиристорами переключателя питания фазной нагрузки переменного напряжения, содержащее основной и резервный каналы питания, соединенные с нагрузкой, причем каждая фаза канала питания содержит встречно-параллельные тиристоры, блоки управления тиристорами, датчики проводимости по числу тиристоров, датчики напряжения основного и резервного каналов и блок логики, состоящий из первого элемента

ИНВЕРСИЯ, вход которого соединен с

Изобретение отис сптся к управлению низковопьтными бесконтактными аппаратами, а именно к устройствам для переключения нагрузки переменного напряжения на другой источник пита- 5 ния при отклонении параметров питающей сети основного источника за допустимые пределы, и может широко использоваться в области электроснабжения ответственных потребителей, не допускающих перерыва питания более половины периода питающего напряжения.

Известно устройство для управления тиристорами переключателя питания тп-фазной нагрузки переменного напряжения, содержащее встречно-параллельные тиристоры в m-фазах обоих источников, объединенных на нагрузке, блоки управления тиристорами, блоки токовой защиты, цатчики напря— жения и логические схемы каждой сети, входы логических схем подключены к выходам блока токовой защиты и датчикам напряжения, а выходы — к блокам управления соответствующего тиристора.

Недостатками указанного устройства являются низкая надежность переключения при получении сигналов о

30 работе тиристоров по датчикам тока потребителя: при пробое в тиристорах основной и резервной сети даже при синхронных источниках в момент переключения происходит отказ переключателя, при пробое при несинхронных источниках потребитель теряет питание; трудность реализации датчиков нуля тока потребителя для оценки работы на уровне токов удержания тиристоров; необходимость выдачи сиг4О налов управления в момент равенства величины напряжения основной и резервной сети, что увеличивает время переключения, ттср ым входом Г лока . юрики, а выход через первый вход TI! рвого эттемента

И, первый вход элемента ИЛИ соединен с первым выходом блока логики, второй вход блока логики соединен с вторым входом первого блока И и входом второго элемента ИНВЕРСИЯ, выход которого соединен с вторым выходом блока логики и первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с третьим вхоцом блока логики, а выход — с вторым входом элемента

ИЛИ, причем к первому входу блок логики подключен выход датчика нанряжения своего канала, к третьему входу— выход датчика напряжения другого канала, второй вход блока логики основного канала через ключ переключения приоритета соединен с источником сигнала логической "1", второй вход блока логики резервного канала соединен с первым выходом блока логики основного канала.

Недостатками известного технического решения являются необходимость схемы синхронизации для формирования импульсов управления с учетом коэффициента мощности нагрузки, что не всегда обеспечивает все режимы для нагрузки; отсутствие возможности четко работать при широком диапазоне коэффициента мощности нагрузки, некоторое усложнение схемы и соответственно снижение надежно сти; усложн ение реализации схемы контроля системы управления тиристорами и работоспособности самих тиристоров.

Целью изоб етения является. обеспечение оптимальной синхронизации уп.— равляющих сигналов при переменных коэффициентах нагрузки для повышения надежности электроснабжения ответственных потребителей.

Поставленная цель достигается тем, ч го в устройстве для управления тиристорами переключателя питания m-фазной нагрузки переменного напряжения, содержащее основной и резервный каналы питания, соединенные с нагрузкой, причем кажцая фаза канала питания содержит встречно-параллельные тиристоры, блоки управления тиристорами, датчики проводимости го числу тиристоров, датчики напряжения основного и резервного каналов и блок логики, состоящий из первого э1темента ИНВЕРСИЯ, вход которого соединен с первым входом блока логики, а выход через

i 320865 первый вход первого элемента И, первый вход элемента ИЛИ соединен с первым выходом блока логики, второй вход блока логики соединен с вторым входом первого блока И и .входом вта- 5 рого элемента ИНВЕРСИЯ, выход которого соединен с вторым выходом блока логики и первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с третьим входом блока логики, а выход — с вторым входом элемента

ИЛИ, причем к первому входу блоков логики подключен выход датчика напряжения своего канала, к третьему входу — выход датчика напряжения другого канала, второй вход блока логики основного канала через ключ переключения приоритета соединен с источником сигнала логической единицы, второй вход блока логики резервного канала соединен с первым выходом блока логики основного канала, в цепь управления каждым тиристорам введены логический элемент И и блок задержки включения управляющего сигнала, при25 чем один вход логического элемента И каждого тиристора подключен к второму выходу блока логики данного кана— ла, второй вход — к выходу датчика проводимости противоположной полярности тиристора данного канала, а третий — к выходу блока задержки включения, соединенного с датчиком проводимости противоположной поляр— ности тиристора другого канала. 35

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для переключения нагрузки переменного напряжения (показана одна фаза); на фиг. 2 — схема, блока логики переключателя питания; на фиг. 3 — приведены временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

На чертежах приняты следующие обозначения:.1.1 и 1.2 — источники питания переменного напряжения, 2.1, 3.1, 2.2 и 3.2 — датчики проводимости, которые выполняются в виде датчиков тока, фиксирующих проводящее и закрытое состояние тиристаров, при О чем уровень тока фиксации должен быть меньше тока удержания тиристора (предпочтительно использование датчика в виде высокочастотного генератора, замкнутого на тиристор); 4.5, 5.1, 4.2 и 5.2 — силовые тиристоры переключателя; 6.1 и 6.2 — трансформаторы датчика напряжения, 7.1 и 7.2— датчики напряжения; 8 ° 1, 8.2, 9.1 и 9.2 — блоки управления тиристарами, выполненные па любой известной схеме, позволяющей формировать широкий импульс управления на тиристарах; 10. 1, 10.2, 11. 1 и 11.2 — логические элемента И; 12.1 и 12.2 — блоки логики, 13.1 14.1, 13.2 и 14.2 блоки задержки, 15 — нагрузка; 16 ключ переключения приоритета, 17 источник сигнала логической единицы;

18 и 19 — логические элементы ИНВЕРСИЯ; 20 и 21 — логические элементы

И блока логики, 22 — логический элемент ИЛИ, 23.1 и 23.2 — первый вход блока логики, 24.1 и 24.2 — второй вход блока логики; 25.1 и 25.2 — третий вход блока логики, 26.1 и 26.2— первый выход блока логики; 27.1 и

27 ° 2 — второй выход блока логики.

Устройство состоит из оснавногс. и резервного каналов, идентичных между собой. Источники 11 и 12 питания через встречна-параллельные тиристары 4. 1, 5.1, 4.", 5.2 подключены к нагрузке 15. При этом каждый источник питания имеет трансформаторы 6. и

6.2 и датчики 7.1 и 7.2 напряжения для контроля параметров сети, Каядый тиристар схемы соединен с саатветствующич датчикам 2.1, 3.1, 2." и 3.2 проводимости и блоками 8.1, 9.1, 8.2 и 9.2 управления. Блоки 12.1 и 12.2 логики имеют входы ат датчиков напряжения обоих источников, ат схемы приоритета (в первой схеме 12, 1 — вход

24.1 ат источника логической единицы

17 через тумблер 16, а ва второй схеме 12.2 — вход 24.2 ат вь1хода 26.1 блока 12.1 логики.

Выходы 27.1 и 27.2 блоков логики подключены к первому входу логических элементов И 10.1 и 11 1 (10.2 и l1.2), К второму входу тех же логических элементов И подключены выходы датчиков проводимости противоположной пав лярнасти в данной фазе, а к третьему входу — выходы блоков 13.1 и 14.1 (13.2 и 14.2) задержки включения ат блока проводимости противоположной полярности тиристара другого канала.

В блоке 12.1 (12,2) логики на вход 23.1 (23.2) пацается сигнал от датчика напряжения своего канала, а на вход 25.1 (25.2) — ат другого канала. На вход 2 блока 12.1 подается сигнал логической единицы 17, а инверсный сигнал после лагическога элемента 19 (выхад 26. 1 блока 12. 1) 1 320865 на вход 24. 2 блока 12. 2 логики. Выход 23.1 (23.2) блока 12.1 (12 Z) логики после логических элементов 18,, 20, 21 и 22 соединен с логическими элементами 10. 1 и 11. 1 (10.2 и 11.2) для управления соответствующими сило выми тир ис торами.

В нормальном режиме вклочены тиристоры основной сети, при этом формирование управляющих сигналов в данной фазе осуществляют для каждого тиристора, когда не прпводит тиристор противоположной полярности, т.е. происходит формирование управляющих сиг-. налов длительностью 180 эл.град. в полном соответствии с коэффициентом мощности нагрузки

{фиг. 3, кривые 29 и 29 напряI жения) . При отклонении параметров питающей сети от заданного уровня снимают управляющие си.гналы с тиристоров данной сети и одновременно лов дают управляющие сигналы на тиристоры резервной сети, при этом включают тиристор той же полярности, что и проводящий тиристор основной сети, а после закрытия укаэанного тиристора задерживают команду на включение второго в-тречно-параллельного тиристора в резервной сети на время, большее времени восстановления тиристора (переходные процессы и диаграммы выходных напряжений блоков 2.1, 3.1, 8.1, 9.1, 2.2, 3.2, 8.2 и 9.2 показаны соответственно на кривых 28-35.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Ключом 16 приоритета от источника

17 логического сигнала включается любой тиристорный ключ (4. 1 и 5. 1 или 4. 2 и 5. 2) и нагрузка подключается к соответствующему источнику питания. При включенном положении любо— го тиристорного ключа на выхоце 23.1 (23 .2) логической схемы 12. 1 (1 2.2) формируется логическая единица и поступает на первые входы логических элементов 10.1 {10.2) и 11.1 (11.2).

Учитывая, что тиристорный ключ другого источника находится в закрытом состоянии, на третьи входы элементов

10.1 (10.2) и 11.1 (11.2) также поступают логические единицы. Датчик

2,! (2.2} проводимости включенного тиристорного ключа формируют при включенном состоянии тиристора нулевой сигнал для логического элемента 11.1 (11.2), запрещая подачу импуль5

ЗО

35 ,1О

55 са на тиристор от блока 9. 1 (9. 2) .

При окончании проводимости тиристоров 4. 1 и 4. 2,цатчики 2. 1 и 2. 2 проводимости выдают сигналы логической единицы на вход логического элемента 11.1 (11.2), что вызывает формирование импульса управления на тиристоре 5 . 1 (5 .2) от блока 9 . 1 (9 . 2) .

Таким образом, без дополнительных цепей синхронизации обеспечивается работа противовключенных тиристоров, формируя импульсы управления в противофазе с длительностью по 180 эл.град.

При этом при изменении cos(g нагрузки схема автоматически выбирает режим управления тиристорами, выполняя вышеуказанные параметры, т.е. при изменении фазы тока автоматически изменяется фаза управления тиристорами, сохраняя на нагрузке синусоидальное напряжение.

При отклонении уровня напряжения на источнике питания схема датчика

7.1 (7.2) напряжения подает логический сигнал на входы блоков 23.1 и

25.2 логики для отключения тиристоров одного источника и включения второго. При проводящем состоянии тиристора 4.1 блок 12.2 логики. подает сигнал управления на логические элементы !0.2 и 11.2, а датчик 2.1 проводимости, выдавая логический нулевой сигнал на логическик элемент 11.2, не разрешает включение т гристора 5.2, непроводящий тирлстор 5.1 не запрещает включение тиристера 4.2, который включае тся .

Датчик проводимости, как правило, достаточно точно определяет открытое или закрытое состояние, но не дает информацию о времени восстановления тиристора. Поэтому после прекращения проводимости данного тиристора датчик проводимости дает на выходе сигнал логической единицы, что вызывает включение тиристора противоположной полярности и соответственно — режим короткого замыкания между двумя источниками питания.

Для ликвидации этого режима в каждом канале управления тиристора устанавливаются элементы 13.1 (13.2) и 14.1 (14.2) задержки на время восстановления тиристора, т.е. при закрытии каждого тиристора данного плеча противоположной полярности. Задержка устанавливается в зависимости от характеристик тиристора.

1320865

Таким образом, в переключателе питания m-фазной нагрузки переменного напряжения выполняется оптимальная синхронизация управляющих сигна— лов в функции проводимости каждого тиристора при различных коэффициентах мощности на груз ки, что исключает дополнительные цепи синхронизации блока управления тиристорами и обеспечивает переключение с одного кана5 ла на другой без нарущення работы ,нагрузки.

1320865

Составитель Г. Дамская

Техред В Кадар Корректор М Демчик

Редактор Л.Повхан

Заказ 2664/54

Тираж 618 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, М(-35, Раушская наб., д. 4/5

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