SU1372468A1 - Устройство дл подключени конденсаторной батареи - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в устройствах дл  подключени  к электрическим сет м переменного тока кон- денсаторных батарей большой емкости. Цель изобретени  - повышение коэффициента полезного действи  устройства и расширение его функциональных возможностей . Указанное устройство снижает потери мощности в цеп х управлени  за счет применени  узла 15 за-. держки сигнала управлени , узла 16 формировани  импульсов и управл ющего ключа 14, применение которых позво-. л ет через ключи 10 и 11 поддерживать в замкнутом состо нии силовые коммутаторы , состо щие из тиристоров 4 и 5 диодов 6 и 7, исключить необходимость применени  разр дных резисторов в цепи конденсаторной батареи и позы- 3 сить надежность и качество управлени  устройством за счет независимости це- Л пей управлени  от качества напр жени  сети. 3 ил.

Description

оо

bs оо

11

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано в устройствах дл  подключени  к электрическим сет м переменного тока конденсаторных батарей большой емкости.

Цель изобретени  - повышение коэффициента полезного действи  устройства и расширение его функциональных возможностей.

На фиг.1 представлена принципиальна  блок-схема устройства дл  подключени  конденсаторной батареи; на фиг.2 - принципиальна  электрическа  схема одного из вариантов реализации устройства; на фиг.З - временные диаграммы напр жений и токов, по сн ющие работу устройства.

Устройство (фиг,1) содержит кон-ч денсаторную батарею с трем  зажимами 1 - 3 дл  ее подключени  к трехфазно сети, причем, зажим 1 подключен к сети непосредственно, а зажимы 2 и 3 - через силовые коммутаторы, каждый из которых состоит из тиристора 4 (5) и диода 6 (7), включенных встречно- параллельно, диоды подключены к конденсаторной батарее одноименными электродами, два резистора 8 и 9 и п ть управл емых ключей 10-14, управл емые ключи 10 и 11 подключены первыми выводами к управл ющим электродам соответственно тиристоров 4 и 5, а вторыми выводами - соответственно к резисторам 8 и 9. Узел 15 за-, держки сигнала управлени  подключен выходом к управл ющим входам первого 10 и второго 11 управл емых ключей, а узел 16 формировани  импульсов соединен выходом с управл ющими входами третьего 12 и четвертого 13 управл емых по тиристорному принципу ключей первые выводы которых соединены с катодами соответственно тиристоров 4 и 5, а вторые выводы - соответственно с вторыми выводами первого 10 и второго 11 управл емых ключей. Входы узлов 15 и 16 соединены с первым выводом п того управл емого ключа 14, второй вывод которого заземлен или соединен с потенциалом управлени . Вторые выводы резисторов 8 и 9 соединены соответственно с анодами тиристоров 4 и 5,

Первый 10 и второй 11 управл емые ключи могут быть вьтолнены, например на транзисторе, тиристоре или опто- тиристоре. Третий 12 и четвертый 13 управл емые ключи могут быть выпол

Г

0

0

нены на тиристоре или оптотиристоре. П тый управл емый ключ 14 может-быть реализован на любом из перечисленных приборов или на контактном устройстве .

Узел 15 задержки сигнала управлени  может быть вьтолнен в виде стандартного логического элемента задержки времени или в виде сочетани  ис- точника посто нного,напр жени  с интегрирующей RC-цепочкой, коммутируемой с помощью ключа. Узел 16 формировани  импульса может быть выполнен в виде стандартного элемента - одно- вибратора либо в виде сочетани  дифференцирующей RC-цепочки с тем же источником посто нного напр жени  и ключом.

Принципиальна  электрическа  схема , реализующа  блок-схему устройства дл  подключени  конденсаторной батареи (фиг.2), содержит в качестве управл емых ключей с первого по чет- 5 вертый оптотиристоры 10 - 13. Источник 17 посто нного напр жени , резисторы 18 и 19 и конденсатор 20 представл ют собой в совокупности узел 15 задержки сигнала управлени , а источник 17 и резистор 18 в сочетании с конденсатором 21 и диодом 22 образуют узел 16 формировани  импульса. При этом светодиоды оптотиристоров О и 12 соединены катодами между со- 6ofi, с анодом диода 22 и с заземлен- ным отрицательным зажимом источника 17 посто нного напр жени , анод све- тодиода оптотиристора 10 соединен через включенный в обратном направлении светодиод оптотиристора 11 с точкой, соединенной через конденсатор 20 с отрицательным зажимом источника 17 и через резистор 19 с первым выводом п того управл емого ключа 14, второй вывод которого заземлен, первый вывод ключа 14 соединен через резистор 18 с положительным зажимом источника 17. Анод светодиода оптотиристора 12 через включенный в обратном направлении светодиод оптотиристора 13 соединен с катодом диода 22 и через конденсатор 21 с первым выводом ключа 14. Возможны и другие варианты реализации предлагаемого устройства.

На временных диаграммах напр жений. и токов на элементах устройства (фиг.З) по оси а показаны: пунктирные линии - линейные напр жени  питаь

0

5

Q

5

юшен сети; непрерывные линии - напр жени  на фазных конденсаторах C,j, по оси б - управл ющий сигнал через ключ 14; по оси в - выходной сигнал узла 15 задержки сигнала управлени , формирующий входной сигнал на первый 10 и второй 11 управл емые ключи; по оси г - выходной сигнал узла 16 формировани  импульсов, форми- рующего входные сигналы на третий 12 и четвертый 13 управл емые ключи; по оси д: пунктирные линии - гипотетический ток через коммутаторы, который был бы, если бы конденсаторы были подключены к трехфазной сети посто нно; непрерывные лини с момента времени tj до t, - ток через резистор 8, с tQ до t, - ток через резистор 9,

6, с t, до

t ток через

с момента времени t, до

Ч рез диод диод 7,

ток через тиристор 4, с момента времени tj - ток через диод 6, с момента t g - ток через резистор 9.

Устройство работает следующим образом .

Предположим, что замкнутое состо ние п того управл емого ключа 14 определ ет отсутствие команды на замыкание устройства. В этом состо нии сигналы на управл ющих входах ключей 10 - 13 отсутствуют, ключи 10 - 13 разомкнуты, тиристоры 4 и 5 выключе ны, т.е. в цеп х управлени  и в силовых устройствах токи отсутствуют, а к силовым коммутаторам приложено напр жение , измен ющеес  по синусоидальному закону от нул  до двойного амплитудного значени  напр жени  сети . В устройстве (фиг.2) протекает только ток источника 17 посто нного напр жени  через резистор 18 и замкнутый ключ 14. В момент размыкани  ключа 14 t р одновременно начинают работать узлы 15 и 16, в результате чего в этот же момент подаетс  сигна на замыкание ключей 12 и 13, которые включаютс  и начинают проводить ток разр да конденсаторной батареи через сеть, ограниченный по величине с помощью резисторов 8 и 9. Через необходимое дл  надежного замыкани  ключей 12 н 13 врем  по вл етс  сигнал на замыкание ключей 10 и II, которые включаютс , однако при этом тиристоры 4 и 5 остаютс  выключенными даже при наличии достаточного дп  их включени  анодного положительного на

пр жени . Это происходит благодар  шунтированию управл ющих переходов тиристоров 4 и 5 замкнутыми ключами 12 и 13, которые при этом выполн ют одновременно две функции: предотвращение включени  тиристоров 4 и 5 с опасным дл  них броском анодного тока и подготовка оптимальных условий дл  замыкани  силовых коммутаторов - равенства нулю напр жени  на их элементах . Из графиков (фиг.З) видно, что такие услови  достигаютс  в момент окончани  протекани  тока через ключи 12 (t) и 13 (tj), после чего к диодам 6 и 7 прикладываетс  пр мое напр жение и они начинают проводить ток установившегос  значени  - силовые коммутаторы замыкаютс . После перехода тока диодов через нуль (t и t) токи силовых коммутаторов вначале замыкаютс  через резисторы 8 и 9 и соответствующие замкнутые ключи 10 и 11 по цепи управлени  тиристоров 4 и 5, в результате чего они включаютс  и провод т ток конденсаторной батареи по главной цепи до вступлени  в работу диодов 6 и 7. Если в результате замыкани  ключа 14 сн ть управл ющий сигнал с входов ключей 10 и 11, они выключаютс  и протекание тока конденсаторной батареи прекращаетс  в момент выключени  диодов 6 и 7, так как отсутствует цепь дл  протекани  тока через тиристоры 4 и 5. Таким образом , поддержание в замкнутом состо нии коммутаторов после их включени  сводитс  к поддержанию замкнутого состо ни  управл емых ключей 10 и 11, которое требует минимальных энергетических затрат. Минимальны также энергетические затраты на подготовку оптимальных условий дл  замыкани  силовых коммутаторов, которые равны энергии, израсходованной в цепи р.з- р да конденсаторной батареи через резисторы 8 и 9, ключи 12 и 13 и сеть в результате предшествующего замыкани  силовых коммутаторов однократного разр да конденсаторной батареи.

В устройстве (фиг.2) узлы 15 и 16 работают следующим образом. В момент размыкани  ключа 14 t начинаетс  зар д конденсатора 21 в цепи: источник 17 посто нного напр жени , резистор 18, конденсатор 21 и светодиоды ключей 13 и 12, при этом амплитуда тока зар да ограничиваетс  только резистором 18. Посто нна  времени зар да конденсатора 21 выбираетс  соизмеримой с временем переключени  оптоти ристоров 12 и 13. В момент размыкани ключа 14 начинаетс  также зар д кон- денсатора 20, подключенного парал-- лельно светодиодам ключей 10 и 11, от источника 17 посто нного напр жени  через последовательно соединенны резисторы 18 и 19. Таким образом, в момент размьжани  ключа 14 создаютс  оптимальные услови  дл  замыкани  ключей 12 и 13, а ключи 10 и 11 не могут включитьс , так как имеют на управл ющих входах нулевое напр же- ние управлени . По мере зар да конденсаторов 20 и 21 возникают услови  дл  замыкани  ключей 10 и 11, однако это замыкание уже не  вл етс  опасным дл  тиристоров коммутаторов после включени  оптотиристоров 12 и 13. В момент замыкани  ключа 14 начинаетс  разр д конденсатора 20 через ключ 14 и резистор 19, сигнал управлени  с ключей 10 и 11 при этом снимаетс  че рез некоторое врем , что приводит к отключению оптотиристоров 10 и 11 и устройства в целом. Конденсатор 21 также разр жаетс  через замкнувшийс  ключ 14 и диод 22. После полного разр да конденсаторов 20 и 21 устройство снова готово к подключению конденсаторной батареи к сети. При очередном размыкании ключа 14 происходит описанный цикл формировани  импульса и задержки сигнала управлени . В остальном работа изображенного на фиг.2 устройства не отличаетс  от работы устройства по фиг.1.

Использование изобретени  позво- лит существенно повысить КПД устройства дл  подключеии  конденсаторной батареи по сравнению с известным. Потери активной мощности только в цеп х управлени  устройства во включен- ном состо нии уменьшаютс  более чем в дес ть раз. Предлагаемое устройство может нормально функционировать в сет х с допустимыми отклонени ми напр жени  от номинала 50% и более за счет применени  однократного разр да конденсаторной батареи перед ее подключением к сети. Оно также может использоватьс  в трехфазных сет х без нулевого провода и даже в однофазных

сет х, при этом второй силовой ком мутатор, второй резистор, второй и четвертый управл емые ключи могут быть исключены из устройства. Преи

мутцеством предлагаемого устройства  вл етс  также независимость качества управлени  устройством от качества напр жени  сети. Оно  вл етс  бо-« лее быстродействующим, чем известное, у которого максимальна  задержка подключени  фазового конденсатора к сети равна периоду сетевого напр жени . У предлагаемого устройства эта задержка зависит от времени разр да конденсатора через сеть, которое может быть минимизировано.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  подключени  конденсаторной батареи, имеющей три зажима дл  ее подключени  к трехфазной сети, первый из которых соединен с сетью непосредственно, а два других - через первый и второй силовые коммутаторы, каждый из которых состоит из тиристора и диода, включенных встречно-па- раллельно, причем диоды подключены к конденсаторной батарее одноименными электродами, содержащее два резистора и четыре управл емых ключа, первый и второй из которых подключены первыми выводами к управл ющим электродам тиристоров соответственно первого и второго силовых коммутаторов, а вторыми выводами - соответственно к первому и второму резисторам, отличающеес  тем, что, с целью повьш1ени  КПД и расширени  функциональных возможностей устройства , оно снабжено п тым ключом, узлом задержки сигнала управлени , выход которого соединен с управл ющими входами первого и второго управл емых ключей, и узлом формировани  импульса , выход которого соединен с управл ющими входами третьего и четвертого ключей, первые выводы которых соединены с катодами тиристоров соот- ветственно первого и второго силовых коммутаторов, а вторые - с вторыми вьшодами первого и второго управл емых ключей, входы узлов задержки сигнала управлени  и формировани  импульса соединены с первым выводом п того управл емого ключа, второй вывод которого заземлен, а вторые выводы первого и второго резисторов соединены с анодами тиристоров соответственно первого и второго силовых коммутаторов .