SU1631657A1 - 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 конденсаторных батарей большой емкости. Целью изобретени   вл етс  повышение быстродействи  устройства и допустимого напр жени  сети. Устройство содержит управл емые ключи 5, 6, 9, 10, 11, 17, 18, силовой коммутатор на тиристорах 3, 15, формирователи 8, 13 импульсов , блок 7 задержки, узел 14 блокировки импульса. В момент замыкани  ключа 9 Сеть одновременно срабатывают блок 7 задержки и формирователь 8 импульсов. При этом замыкаютс  ключи 6 или 18, в зависимости от того, к какому из них в данный момент приложено положительное напр жение, Через необходимое дл  надежного замыкани  ключа 6 или 18 врем  происходит замыкание ключей 5, 17. Окончательное подключение батареи к сети происходит при полном прекращении тока через ключ 6 или 18 и включении тиристоров 3 или 15, когда напр жение на конденсаторной батарее становитс  равным мгновенному значению напр жени  сети в данный момент. Отключение батареи происходит при размыкании ключа 9. При этом снимаетс  сигнал управлени  с ключей 5, 17 и блокирующий сигнал с первого входа формировател  13 импульсов. Но отключение батареи происходит только когда и на втором его входе блокирующий сигнал также отсутствует . 3 ил. (Л о со сь ел XJ

Description

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 быстродействи  устройства и допустимого напр жени  сети.

На фиг. 1 представлена принципиальна  блок-схема устройства дл  подключени  конденсаторной батареи; на фиг. 2 - принципиальна  электрическа  схема одного из вариантов его реализации; на фиг. 3 - временные диаграммы напр жений и токов, по сн ющие работу устройства.

Устройство (фиг, 1) содержит конденсаторную батарею с зажимами 1 и 2 дл  ее подключени  к сети, причем первый зажим подключен к сети непосредственно, а второй зажим - через силовой коммутатор, содержащий тиристор 3, анод которого соединен с вторым зажимом и через резистор 4 - с управл ющим электродом и катодом соответственно через управл емые ключи 5 и 6, управл ющие входы которых подключены к выходам блока 7 задержки сигнала управлени  и формировател  8 импульсов соответственно, входы которых соединены с ключом 9, второй вывод которого заземлен. Устройство содержит управл емые ключи 10, 11, соединенные между собой встречно параллельно и первыми общими выводами - с первым зажимом, а вторыми общими выводами через резистор 12 - с вторым зажимом 2. Управл ющие входы ключей 10 и 11 соединены с выходом второго формировател  13 импульсов, первый вход которого соединен с ключом 9, а второй - с выходом узла 14 блокировани  импульса, входы которого подключены к сети . Устройство содержит также включенный встречно параллельно тиристору 3 второй тиристор 15, управл ющий электрод и катод которого соединен через резистор 16 с его анодом через ключи 17 и 18 соответственно. Управл ющие входы ключей 17 и 18 соединены с выходами узлов 7 и 8 соответственно .

Принципиальна  электрическа  схема , реализующа  блок-схему устройства дл  подключени  конденсаторной батареи (фиг. 2) содержит в качестве управл емых ключей 5, 6, 10, 11, 17 и 18 оптотиристоры. Источник 19 посто нного напр жени , резистор 20, дроссель 21 и диод 22 представл ют собой в совокупности блок 7 задержки, а источник 19, диод 23, резистор 24 и конденсатор 25 образуют первый формирователь 8 импульсов. Конденсатор 25, резисторы 26-28, транзисторы 29-31, конденсатор 32 и трансформатор 33 в совокупности представл ют собой блокинг-гене- ратор и второй формирователь 13 импульсов. Оптотиристор 31, выпр ми- тельный мост 35,.резистор 36 и конденсатор 37 представл ют собой узел 14 блокировани  импульса. Нагрузкой блока

7задержки  вл ютс  последовательно соединенные светодиоды оптотиристоров 5 и

0 17. Нагрузкой формировател  8 импульсов  вл ютс  последовательно соединенные светодиоды оптотиристоров 6 и 18, а последовательно соединенные свешдиоды оптотиристоров 10 и 11  вл ютс  нагрузкой 5 формировател  13 импульсов.

На временных диаграммах напр жений и токов элементов устройства (фиг. 3) показаны:

а - напр жение сети (тонка  лини ) и 0 напр жение на конденсаторной батарее (утолщенна  лини );

б - сигнал блокировани  импульса на выходе узла 14;

в - сигнал управлени  на выходе клю- 5 ча 9;

г - выходной сигнал первого формировател  импульсов;

д - выходной сигнал блока 7 задержки; е - выходной сигнал второго формиро- 0 вател  импульсов;

ж - ток через конденсаторную батарею (утолщенна  лини ) и гипотетический ток установившегос  процесса, протекающий через конденсаторную батарею и тиристоры 3 5 и 15 при замкнутом силовом коммутаторе (пунктирна  лини ).

Устройство работает следующим образом .

Предположим, что разомкнутое состо - 0 ние ключа 9 соответствует отсутствию команды на включение устройства. В этом состо нии сигналы на управл ющих входах всех управл емых ключей и тиристоров отсутствуют , конденсаторна  батаре  разр - 5 жена до нул , в силовой цепи и цеп х управлени  токи отсутствуют, к силовому коммутатору приложено напр жение сети

8устройстве (фиг,2) протекает только суммарный ток резистора 36 и конденсатора 37

0 величиной до 50 мА через выпр мительный мост 35, светодиод оптотиристора 34 и сеть, В момент t0 замыкани  ключа 9 одновременно начинают работать блоки 7 и 8, в результате чего в этот же момент подаетс 

5 сигнал (импульс) на замыкание ключей 6 и 18, при этом замыкаетс  ключ 6, к которому приложено положительное напр жение, и начинаетс  зар д конденса горной батареи от сети током, величина которого ограничиваетс  резистором 4. Аналогичные процессы протекают и после замыкани  ключа 9 в момент t2, с той лишь разницей, что замыкаетс  ключ 18 и ток зар да протекает через резистор 16, но в любом случае ток через конденсаторную батарею начинает протекать с момента замыкани  ключа 9. Через необходимое дл  надежного замыкани  ключа 6 (18) врем  с выхода блока 7 поступает сигнал на замыкание ключей 5 и 17, однако это не приводит к включению тиристора 3 или 15 до прекращени  тока через ключ 6 или 18, так как они шунтируют управл ющий переход соответствующего тиристора . Таким простым и надежным способом исключаетс  возможность замыкани  тиристоров силового коммутатора с опасным дл  них броском анодного тока.

На фиг. 3 видно, что процесс включени  устройства начинаетс  в момент замыкани  ключа 9 и заканчиваетс  в момент, когда напр жение на конденсаторной батарее становитс  равным мгновенному значению напр жени  сети в данный момент. Процесс включени  характеризуетс , как правило , наличием переходного тока конденсаторной батареи, отличающегос  от гипотетического установившегос , а также отличием напр жени  на ней от сетевого (моменты to, t2, t). Очевидно, что врем  включени  устройства при этом пропорционально посто нной времени зар да конденсаторной батареи и может быть оптимизировано выбором сопротивлени  в цепи зар да. Возможно включение устройства и без переходного тока, когда в момент замыкани  ключа 9 напр жение на силовом коммутаторе равно нулю (момент ts), при этом в работу вступает сразу тиристор силового коммутатора, ток которого скачкообразно измен етс  от нул  до установившегос  значени .

Установившийс  процесс работы устройства характеризуетс  совпадением формы тока через конденсаторную батарею и формы гипотетического тока и равенством напр жени  конденсаторной батареи напр жению сети (интервалы toy - ti, t2y - т,зв, т.5 - te и - tio), при этом ток конденсаторной батареи провод т поочередно тиристоры 3 и 15 до момента размыкани  ключа 9. Размыкание ключа 9 соответствует команде на выключение устройства, по которой снимаетс  сигнал управлени  с входов ключей 5 и 17 и блокирующий сигнал с первого входа узла 13 формировани  импульса. Если в этот момент на втором его входе блоки- рующий сигнал также отсутствует, происходит формирование..импульса управлени  ключами 10 и 1 Г(моменты ti и te) и включаетс  тот из них, на котором напр жение положительной пол рности, Разр д конденсаторной батареи при этом начинаетс  при провод щем еще силовом коммутаторе (моменты ц и te), либо после

выключени  тиристора естественным образом . В первом случае разр д конденсаторной батареи приводит к тому, что напр жение на ней становитс  меньше текущего значени  напр жени  сети и к про0 вод щему тиристору прикладываетс  обратное напр жение, он выключаетс  принудительно - раньше естественного спада тока конденсаторной батареи до нул .

В устройстве (фиг. 2) блоки 7, 8, 13 и 14

5 работают следующим образом.

В момент замыкани  ключа 9 начинаетс  зар д конденсатора 25 в цепи: источник 19 посто нного напр жени , диод 23, резистор 24; конденсатор 25, светодиоды опто0 тиристоров 18 и 6, при этом амплитуда импульса тока зар да ограничиваетс  резисторов 24. Посто нна  времени зар да конденсатора 25 выбираетс  соизмеримой со временем переключени  оптотиристоров 6

5 и 18. При однократном замыкании ключа формируетс  в указанной цепи импульс экспоненциальной формы дл  включени  оптотиристоров 6 и 18. В момент замыкани  ключа 9 начинаетс  также процесс форми0 ровани  сигнала управлени  ключами 5 и 17 в цепи: источник 19 посто нного напр жени ; резистор 20, дроссель 21; диод 22; светодиоды ключей 17 и 5, при этом величина тока управлени  ограничиваетс  резисто5 ром 20, а диод 22 служит дл  устранени  перенапр жени  в момент обрыва тока через дроссель 21 при размыкании ключа 9. Посто нна  времени нарастани  тока через дроссель 21 выбираетс  также соизмери0 мой со временем переключени  оптотиристоров .. Формирователь 13 импульсов использует энергию зар женного в процессе формировани  импульса управлени  ключами 6 и 18 конденсатора 25 и начинает

5 работать в момент совпадени  включенного состо ни  транзистора 29 и выключенного транзистора 30. Это возможно при разомкнутом ключе 9, когда ток через резистор 27 и базу транзистора 30 не протекает, а

0 оптотиристор 34 в узле 14 блокировани  импульса выключен, что вызывает насыщение транзистора 29 протекающим через резистор 26 и его базу током разр да конденсатора 25. По вл ющийс  при этом

5 ток базы транзистора 31 вызывает блокинг- процесс, в результате которого конденсатор 25 разр жаетс  через светодиоды оптотиристоров 10 и 11, трансформатор 33 и насыщенный транзистор 31. Длительность и амплитуда тока управлени  выбираютс  из

условий надежного включени  оптотиристо- ров 10 и 11. Узел 14 блокировани  импульса формирует сигнал запрета при включенном тиристоре оптотиристора 34, который работает при этом в транзисторном режиме, т.е. с величиной анодного тока тиристора, котора  значительно меньше тока удержани . Через светодиод оптотиристора 34 протекает пульсирующий от нул  до определенного значени  ток, которой  вл етс  выпр мленным с помощью моста 35 суммарным током резистора 36 и конденсатора 37. Параметры резистора и конденсатора выбираютс  таким образом, чтобы этот ток отставал от тока конденсаторной батареи ( в установившемс  режиме) на 45 эл. град,, а амплитуда пульсирующего тока равн лась удвоенному току переключени  оптотиристора 34. При этих услови х узел 14 блокировани  импульса формирует сигнал запрета (фиг. 3, ось б). В остальном работа изображенного на фиг. 2 устройства не отличаетс  от описанной ранее работы устройства по фиг, 1.

Использование изобретени  позвол ет повысить быстродействие устройства дл  подключени  конденсаторной батареи и допустимого напр жени  сети.

Предлагаемое устройство может быть использовано в однофазных и трехфазных сет х. Дл  пофазной коммутации трехфазной конденсаторной батареи применение устройства не отличаетс  от случа  однофазной сети, подробно изложенного. Дл  коммутации трехфазной конденсаторной батареи по общему дл  всех фаз сигналу управлени  необходимо использовать только два комплекта предлагаемого устройства , которые получают общий сигнал управлени  от одного общего управл емого ключа 9, либо от двух синхронно работающих ключей 9.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  подключени  конденсаторной батареи, содержащее зажимы дл  подключени  батареи к сети, первый из которых соединен непосредственно с сетью, а второй - через силовой коммутатор, содержащий первый тиристор, анод которого соединен с вторым зажимом конденсаторной

   батареи, и через первый резистор - с управл ющим электродом и катодом первого тиристора соответственно через первый и второй управл емые ключи, управл ющие входы которых соединены соответственно с

   выходом блока задержки, соединенного с управл ющим входом третьего ключа управлени  и с выходом первого формировател  импульсов, соединенного с управл ющим входом четвертого ключа управлени , п тый

   ключ управлени , первый выход которого подключен к входам первого формировател  импульсов и блока задержки, а второй вывод заземлен, второй тиристор и второй резистор, отличающеес  тем, что, с

   целью повышени  быстродействи  устройства и допустимого напр жени  сети, оно снабжено шестым и седьмым управл емыми ключами, третьим резистором, вторым формирователем импульсов и узлом блокировки импульса, причем шестой и седьмой управл емые ключи соединены между собой встречно параллельно и первыми общими выводами - с первым зажимом конденсаторной батареи и первым входом

   узла блокировки импульса, а вторыми общими выводами - с вторым ее зажимом через третий резистор, управл ющие выходы этих ключей подключены к выходу второго формировател  импульсов, первый вход которого соединен с первым выводом п того ключа, а второй вход - с выходом узла блокировки импульса, вторым входом подключенного к сети, в силовом коммутаторе

   второй тиристор подключен встречно параллельно с первым тиристором, при этом анод второго тиристора соединен с первым выводом второго резистора, второй вывод которого через третий управл емый ключ соединен с управл ющим электродом второго тиристора и через четвертый управл емый ключ - с катодом этого тиристора.

   Qhi2