Устройство устранения обратных потоков энергии

 

Изобретение относится к электроэнергетике и электротехнике, может быть испльзовано для уменьшения обратных потоков энергии от потребителя в сеть. Цель изобретения является повышение точности срабатывания цепей с несинусоидальными формами токов и напряжений. Новым является введение полностью управляемого ключевого коммутатора с двусторонней проводимостью, датчика напряжения, сумматора, компаратора, а также использование нового алгоритма работы переключателя режимов работы, что позволяет учесть особенность работы генератор - нагрузка (несинусоидальный характер токов и напряжений) и исключить возможность броска тока в генератор от вентильного преобразователя . 3 ил., 1 табл.

СООЭ СОЙЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1580486 (51)5 Н 02 J 3/18

ГОСУДАРСТНЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ П1НТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ вЂ”вЂ”

М ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4419596/24-07 (22) 04.05.88 (46) 23.07.90. Бюл. Ь 27 (71) Институт проблем энергосбережения АН УССР (72) В.Е ° Тонкаль, С.П. Денисюк и А.Б. Руденко (53) 621.316.925(088.8) (56) Н»»дловский А.К. и др. Однофаз.— ный HPN с частотным регулированием.

Препринт 1 14. — Киев: ИЗД АН УССР, 1976, с. 7-10.

Авторское свидетельство СССР

Р l457062, кл. Н 02 J 3/18, 1988. (54) УСТРОЙСТВО УСТРАНЕНИЯ ОБРАТНЫХ

ПОТОКОВ ЭНЕРГИИ (57) Изобретение относится к электроэнергетике и электротехнике, может

Изобретение относится к электроэнергетике и электротехнике, в частности к устранению обратных потоков энергии от потребителя в сеть с помощью статических вентильных устройств и может быть использовано в электрификации.

Целью изобретения является повышение точности срабатывания в цепях с несинусоидальными формами токов и напряжений.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства устранения обратных потоков энергии; на фиг. 2 — схема переключателя режимов работы; на фиг. 3 — временные диаграммы токов, напряжений и мощностей в системе ге.нератор — нагрузка, поясняюцие прин" цип работь» устройства.

2 быть использовано для уменьшения обратных потоков энергии от потребителя в сеть. Целью изобретения является повышение точности срабатывания цепей с несинусоидальными формами токов и напряжений. Новым является введение полностью управляемого ключевого коммутатора с двусторонней проводимостью, датчика напряжения, сумматора, компаратора, а также использование нового алгоритма работы переключателя режимов работы, что позволяет учесть особенность работы системы генератор — нагрузка (несинусоидальный характер токов и напряжений) и исключить возможность броска тока в генератор от вентильного преобразо- Ж вателя. 3 ил., 1 табл.

Устройство устранения .обратных потоков энергии содержит вентильный преобразователь 1 в виде пяти полностью управляемых ключей коммутаторов

2-6 с двусторонней проводимостью, первые четыре из которых включены по мостовой схеме, в одну диагональ которой включен дроссель-реактор 7 и .первьп» датчик 8 тока, а узлы второй диагонали подключены к нагрузке 9 и через пятый ключевой коммутатор 6 к генератору 10, второй датчик 11 тока,два датчика 12 и 13 напряжения, сумматор 14, четыре компаратора 15-18 и переключатель 19 режимов работы.

Вход первого компаратора 15 подклю- чен к выходу первого датчика 8 тока, включенного в цепи дросселя 7, а его гыкод соединен с первым входом пере1580486

1. . ключателя 19 режимов работы, на второй вход которого подается выход второго компаратора 16, вход которого подключен к выходу первого датчика 12 напряжений, параллельно включенного между вентильным преобразователем 1 и нагрузкой 9. Вход третьего компаратора 17 подключен к выходу второго датчика 11 тока, включенного в цепь нагрузки 9, à10 ,его выход соединен с третьим входом переключателя 19 режимов работы, чет, вертый вход которого подключен к выхо ду четвертого компаратора 18, вход !, которого соединен с выходом сумматора 15

14, на неинвертирующий вход которого . подается сигнал с. выхода первого датчика 12 напряжения, а его инвертирующий вход подключен к выходу второго датчика 13 напряжения, параллельно включенного между вентильным преобразователем 1 и генератором 10.

Переключатель 19 режимов работы (фиг. 2) содержит дешифратор 20 и пять усилителей-формирователей 21-25. 25

В переключатель 19 режимов работы двоичный код, формируемый компараторами 15-18 через клеммы А, В, С ц D поступает на вход дешифратора 20, первый выход 26 которого через усилительформирователь 21 подключен к .управляющему электроду клгочевого коммутатора

6. Второй выход 27 дешифратора 20 через усилители-формирователи 22 и 23 подключен к управляющим электродам ключевых коммутаторов 2 и 3, а его третий выход 28 через усилители-формирователи 24 и 25 соединен с управляющими электродами ключевых коммутаторов 4 и 5.

На фиг. 3 приведены следующие временные диаграммы произвольной несинусоидальной формы, позволяющие пояснить принцип действия предлагаемого 45 устройства в составе системы генератор — нагрузка: 29 — диаграммы напряжений Ц, (с) генератора 10 и тока

i<(t) нагрузки 9; 30 — диаграмма мгновенной мощности Рн() нагрузки 9; 31 диаграмма тока ipse(t) дросселя 7;

32 - диаграмма работы группы ключевых коммутаторов 2 и 3; 33 — диаграмма работы группы ключевых коммутаторов

4 и 5; 34 — диаграмма работы ключевого коммутатора 6; 35 — диаграмма тока

iy(t) генератора 10; 36 — диаграмма мгновенной мощности Р () генератора

10.

Устройство работает следующим образом.

Датчики 8 и 11 тока и датчики 12 и

13 напряжения, формируют сигналы соответетвенно

U (t) = ; i (t);

U>2 () ф н () э UH () U > 1 н() и Бц (t) =Ыц U<(t), гдес(;, 0(;,Мцги ,(г — определяются конструкцией датчиков. Эти сигналы поступают на компараторы 15-1.7 непосредственно, а на компаратор 18 - через сумматор 14.

Сумматор 14, на неинвертирующий вход которого поступает сигнал U«(t); а на пнвертирующий вход — сигнал U (t) формирует напряжение U (t) = U>q (t) — Бн (г.), которое поступает на компаратор 18.

Компаратор 15 определяет моменты времени, когда мгновеиное значение тока 1др(г.) дросселя 7 положительно, отрицательно или равно нулю. Сигналы с комларатора 15 поступают на клемму

А переключателя 19 режимов работы.

Компаратор 16 определяет моменты времени, для которых мгновенное значение напряжения Uq(t) нагрузки 9 положительно, отрицательно или равно нулю. Сигналы с компаратора 16 поступают на клемму В переключателя 19 режимов работы.

Коиларатор 17 определяет моменты времени, когда мгновенное значение тока гг() нагрузки 9 положительно, отрицательно или равно нулю. Выходные сигналы комларатора 17 поступают на клемму С переключателя 19 режимов работы.

Когпгаратор 18 определяет моменты времени, когда разность мгновенных значений напряжения U„(c) нагрузки 9 и напряжения генератора 10 положительна, отрицательна или равна нулю.

Выходные сигналы компаратора 18 поступают на клемму D переключателя 19 режимов работы. . Сигналы логической "1", поступающие через клеммы А, В и С с компараторов 15-17 на дешифратор 20, соответствуют нулевым значениям аналоговых величин токов и напряжения, а сигналы логического "0" — нулевым значе-. ниям. Сигналы логической "1", поступающие через клемму D с компаратора

18 на дешифратор 20, соответствуют отрицательному значению напряжения цс(), т.е. когда гн()1 (юг()1,.а сигналы логического "0" — положитель1580486 ному пли равному нулю значению напряжения U a (t), т. е. когда 10 (t) r., I

) U<(t)) °

В связи с тем, что сигнал, поступающий на клемму Р, зависим от сигнала, поступающего на клемму В, некоторые входные двоичные коды дешифратора 20 не имеют иесто при данной лоJ гике работы схемы (например, пз значения В = О следует U<(t) -- О, а из значения 1) = 1 следует lU (t)(с

clU(.(t)l что невозможно). Поэтому таблица истинности работы дешифратора 20 в соответствии с возможными входными двоичными кодами имеет .следуюций вид:

Входы

77L

Выходы

А В С D

К1 К2 КЗ

О О

1 1

О 0 0 О

0 0 1 0

0 1 О О

0 1 1 1

1 О 0 0

1 1 0 0

1 1 0 1

1 1 1 0

1 1 1

0 О

1 0

1

П р и м е ч а н и е. Знак "1" обозначает наличие сигнала; "О" — отсутствие сигнала; — сохранение предыдуцего 35 состояния; - — отсутствие таких выходных кодов и соответствуюцих им аварийных режимов (аварийное отключение нагрузки и аварийное отключение генератора) при работе устройства.

Сигналы логической "1" с клемм

26 (К1), 27(К2), 28(КЗ) и дешифратора

20 через усилители-формирователи 21-25 отпирают полностью управляемые ключевые коммутаторы 2-6 соответственно,а сигналы логического "0" их запирают.

При.таком алгоритме работы переключателя 19 режимов работы суцествует восемь интервалов на периоде Т работы gg системы генератор-нагрузка, в сечение которой подключено предлагаемое устройство.

На интервале I (tz, t<) переключа-: тель 19 режимов работы замыкает ключе-. вые коммутаторы 2 и 3 (коммутатор 6 по предыдуцему состоянию замкнут), обратный ток нагрузки 9, возникающий при разной полярности напряжения и тока па нагрузке 9, направляется в дроссель 7, тем самым снижается его поток в генератор 10 °

При достижении тока ig(t) нагрузки

9 нулевого значения переключатель 19 режимов работы в соответствии с описанным алгоритмом запирает ключевые комиутаторы 2, 3 и 6 и отпирает ключевые коммутаторы 4 и 5. Этот режим соответствует интервалу ЕЕ (t, tq) Ha котором ток ip,p(t) за счет самопндукции дросселя 7 возврацается только в нагрузку 9, а возможность броска тока дросселя в генератор исключается закрытым ключевым коммутатором 6. !

При потреблении нагрузкой 9 накопленного тока дросселя 7 наступает момент ЕЕ, когда напряжение Щ (1) на нагрузке 9 станет меньше напряжения

Up(t) генератора 10. В этот иомент переключатель 19 режимов работы отпирает ключевой коммутатор б, т.е. вновь подключает генератор 10 к нагрузке 9. Этот режим соответствует интервалу ЕЕЕ (t, t ) .

В t îòëåíò tg ток дросселя 7 1др() уменьшается до нулевого значения и переключатель 19 режимов работы отключает ключевые коммутаторы 4 и 5 и нагрузка 9 потребляет полный ток ip(t) генератора 10. Этот режим соответствует интервалу IV (t, гд).

Прп изменении полярности напряжения Ut(t) генератора 10 (момент ty) процессы повторяются с учетом отрицательной полярности напряжения U<(t).

Таким образом, благодаря использованию предлагаемого устройства эффективно устраняются обратные потоки энергии в системе генератор — нагрузка. Кривая мгновенной мощности генератора имеет интервалы времени (Рг(С) + О, для которых обратные потоки энергии значительно ниже (фиг. 3).

Основная функция предлагаемого устройства — устранение обратных потоков .энергии в системе генератор— нагрузка при неспнусоидальном харак-. тере токов и напряжений.

Применение устройства позволит улучшить энергопотребление в энергосистемах путем устранения или суцественного уменьшения влияния обратных потоков энергии на работу элементов систем (в частности, генераторов).

158048á

Формула изобретения

Устройство устранения обратных потоков энергии, включаюцее вентильный преобразователь в виде четырех полностью управляемых ключевых коммутаторов с двусторонней проводимостью, включенных по мостовой схеме, (s одну диагональ которой включен дроссель-реактор, а узлы другой диагонали служат для подключения к ге, нератору и нагрузке, переключатель режимов работы, снабженный входами и

:.выходами и содержаций четыре усили теля-формирователя, выходы которых

: являются выходами переключателя режимов работЫ и подключены к управляющим электродам ключевых коммутаторов . вентильного преобразователя, два датчика тока, датчик напряжения, три компаратора, причем вход первого компаратора подключен к выходу первого датчика тока, включенного в цепь дрос, селя, а его выход соединен с первым входом переключателя режимов работы, к второму входу которого подключен выход второго компаратора, вход которого подключен к выходу датчика напряжения, параллельно подключенного к выходу вентильного преобразователя, и 39 вход третьего компаратора соединен с выходом второго датчика тока, включенного в выходную цепь, а его выход подключен к третьему входу.переключателя режимов работы, о т л и ч. а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения точности срабатывания в цепях с несипусоидальными формами токов и напряжений, в него введены второй датчик напряжения, пятый полностью управляемый ключевой коммутатор с двусторонней проводимостью, сумматор, четвертый компаратор, а в переключатель режимов работы введены дешифратор и пятый усилитель-формирователь, причем пятый ключевой коммутатор включен между генератором и вентильным преобразователем, неинвертируюций вход сумматора соединен с выходом первого датчика напряжения, а инвертируюций вход сумматора подключен к выходу второго датчика напряжения,подключенного к зажимам генератора, выход сумматора соединен с входом четвертого компаратора, выход которого подключен к четвертому входу переключателя режимов работы, входы которого являются входами деын>ратора, первый выход которого подключен к входу пятого усилителя-формирователя, выход которого, являюцийся пятым выходом переключателя ре>химов работы, соединен с управляюпим электродом пятого ключевого коммутатора, к второму и третьему выходам дешифратора попарно подключены входы первых четырех усилителей-формирователей.

1580486

Ключу 6

Кебичу 2 fMNOg 3

/(ююиу4

Ккюочу5

Д

Ь

Ор сн Риг.З

Составитель Г. Дамская

Техред Л.Олийньп.

Корректор М. Пожо

Редактор С. Пекарь

Заказ 2019 Тираж 418 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С СР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101