тиристорный коммутатор трехфазной конденсаторной батареи

Формула изобретения

ТИРИСТОРНЫЙ КОММУТАТОР ТРЕХФАЗНОЙ КОНДЕНСАТОРНОЙ БАТАРЕИ, содержащий три пары встречно параллельно включенных тиристоров, каждая из которых предназначена для включения между соответствующей фазой питающей сети и соответствующим конденсатором трехфазной конденсаторной батареи, систему управления, включающую задатчик режима работы коммутатора и три аналогичных блока формирования импульсов управления соответствующими встречно параллельно включенными тиристорами, каждый из которых включает в себя формирователь импульсов управления тиристорами, предназначенный для подключения к управляющим электродам соответствующих тиристоров, формирователь синхроимпульсов, три элемента И, первый элемент И - НЕ, узел задержки, элемент ИЛИ, отличающийся тем, что, с целью упрощения устройства и повышения его надежности, введены три датчика напряжения, а в каждый блок формирования импульсов управления тиристорами введены элемент НЕ и второй элемент И - НЕ, причем в каждом блоке формирования импульсов управления тиристорами формирователь синхроимпульсов входом предназначен для подключения к соответствующим фазам питающей сети, а выходом соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом формирователя импульсов управления тиристорами, второй вход первого элемента И соединен с первым входом первого элемента И - НЕ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И - НЕ и первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом датчика состояния тиристоров, вход которого предназначен для подключения параллельно соответствующим тиристорам, выход третьего элемента И соединен с вторым входом элемента ИЛИ, первым входом второй элемент И - НЕ соединен с выходом первого элемента И - НЕ и входом узла задержки, выход которого подключен к второму входу второго элемента И, а второй вход второго элемента И - НЕ соединен с выходом элемента НЕ, вход которого подключен к выходу третьего элемента И, вторые входы первых элементов И всех трех блоков формирования импульсов управления соединены между собой и задатчиком режима работы коммутатора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к преобразовательной технике, а именно к управлению тиристорными коммутаторами трехфазных конденсаторных батарей, используемых для компенсации реактивной мощности в промышленных сетях или обеспечения искусственной коммутации в источниках реактивной мощности автономных инверторов тока.

Известен тиристорный коммутатор, содержащий регулирующий орган на тиристорах, включенный между входными и выходными выводами, генератор импульсов, выход которого соединен с первым входом элемента И, выход которого соединен с управляющим входом регулирующего органа, блок задержки, включенный между выходом ограничителя и первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого соединен непосредственно с выходом ограничителя, а выход - с вторым входом элемента И [1].

Недостатком известного коммутатора для подключения конденсаторной батареи к сети переменного тока является недоиспользование по мощности конденсаторов, так как через них протекают прерывистые токи и возникают асимметричные режимы, приводящие к загрузке сети нежелательными гармониками тока, как следствие этого, к искажению питающего напряжения.

Наиболее близким к изобретению является тиристорный коммутатор трехфазной конденсаторной батареи, содержащий конденсаторы, включенные между фазами питающей сети через встречно-параллельно включенные тиристоры, систему управления тиристорами, состоящую из блока команд и трех аналогичных каналов формирования импульсов управления соответствующими встречно-параллельно включенными тиристорами, состоящими из формирователя импульсов управления тиристорами, подключенного к управляющим электродам соответствующих тиристоров, вход которого подключен к выходу первого элемента И, первый вход которого подключен к выходу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход - к прямому выходу D-триггера, а третий вход - к выходу блока команд и к D-входу триггера, причем С-вход триггера подключен к выходу элемента И - НЕ, первый вход которого подключен к выходу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а второй вход - к выходу блока задержки и первому входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемент ИЛИ выходом подключен к второму входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и входу блока задержки, а первым и вторым входами - соответственно к второму элементу И и третьему элементу И, первые входы которых подключены соответственно к инверсному и прямому выходам опережающей фазы формирователя фазных синхроимпульсов, а вторые входы - к прямому и инверсному выходам формирователя линейных синхроимпульсов для линейного напряжения данной пары тиристоров коммутатора [2].

Недостатками указанного тиристорного коммутатора трехфазной конденсаторной батареи являются сложность, обусловленная тем, что для обеспечения полного использования установленной мощности конденсаторной батареи в процессе работы необходима регулировка длительности импульсов с периодом 90 эл.град. питающей сети, а также низкая надежность, так как в процессе работы на тиристоры подаются лишние импульсы, что приводит к дополнительному нагреву управляющих переходов тиристоров.

Цель изобретения - упрощение коммутатора и повышение его надежности.

Цель достигается тем, что в тиристорный коммутатор трехфазной конденсаторной батареи, содержащий три пары встречно-параллельно включенных тиристоров, каждая из которых предназначена для включения между соответствующей фазой питающей сети и соответствующим конденсатором трехфазной батареи, систему управления, включающую задатчик режима работы коммутатора, и три аналогичных блока формирования импульсов управления соответствующими встречно-параллельно включенными тиристорами, каждый из которых включает в себя формирователь импульсов управления тиристорами, предназначенный для подключения к управляющим электродам соответствующих тиристоров, формирователь синхроимпульсов, три элемента И, первый элемент И-НЕ, узел задержки, элемент ИЛИ, введены три датчика напряжения, а в каждый блок формирования импульсов управления тиристорами введены элемент НЕ и второй элемент И-НЕ, причем в каждом блоке формирования импульсов управления тиристорами формирователь синхроимпульсов входом предназначен для подключения к соответствующим фазам питающей сети, а выходом соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом формирователя импульсов управления тиристорами, второй вход первого элемента И соединен с первым входом первого элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И-НЕ и первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом датчика состояния тиристоров, вход которого предназначен для подключения параллельно соответствующим тиристорам, выход третьего элемента И соединен с вторым входом элемента ИЛИ, первым входом второй элемент И-НЕ соединен с выходом первого элемента И-НЕ и входом узла задержки, выход которого подключен к второму входу второго элемента И, а второй вход второго элемента И-НЕ соединен с выходом элемента НЕ, вход которого подключен к выходу второго элемента И, вторые входы первых элементов И всех трех блоков формирования импульсов управления соединены между собой и задатчиком режима работы коммутатора.

На чертеже представлена схема тиристорного коммутатора трехфазной конденсаторной батареи.

Коммутатор содержит три пары 1-3 встречно-параллельно включенных тиристоров, каждая из которых включена между соответствующей фазой питающей сети и соответствующим конденсатором трехфазной конденсаторной батареи 4. Система 5 управления парами встречно-параллельно включенных тиристоров 1-3 подключена к фазам питающей сети и соединена с датчиками 6-8 напряжения, подключенным параллельно парам встречно-параллельно включенных тиристоров 1-3 соответственно. Система 5 управления состоит из задатчика 9 режима работы коммутатора и трех аналогичных блоков 10-12 формирования импульсов управления парами встречно-параллельно включенных тиристоров 1-3 соответственно. Например, блок 10 формирования импульсов управления парой встречно-параллельно включенных тиристоров 1 включает в себя формирователь 13 синхроимпульсов, подключенный к фазам питающей сети, между которыми включена пара встречно-параллельно включенных тиристоров 1. Выход формирователя 13 синхроимпульсов подключен к первому входу первого элемента И 14, выход которого соединен с первым входом второго элемента И 15. Выход последнего соединен с первым входом элемента ИЛИ 16, выход которого соединен с входом формирователя 17 импульсов управления тиристорами, выход которого соединен с управляющими электродами пары встречно-параллельно включенных тиристоров 1. Второй вход первого элемента И 14 соединен с первым входом первого элемента И-НЕ 18, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И-НЕ 19 и первым входом третьего элемента И 20, второй вход которого соединен с выходом датчика 6, а выход - с вторым входом элемента ИЛИ 16. Выход второго элемента И 15 соединен с входом элемента НЕ 21, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И-НЕ 19. Первый вход элемента И-НЕ 19 соединен с выходом первого элемента И-НЕ 18 и входом узла 22 задержки, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И 15. Вторые входы первых элементов И 14 всех трех блоков 10-12 формирования импульсов управления соединены между собой и задатчиком 9 режима работы коммутатора.

Коммутатор работает следующим образом (на примере формирования сигналов управления парой встречно-параллельно включенных тиристоров 1).

Синхроимпульсы, формируемые формирователем 13 в моменты перехода через ноль линейного напряжения АВ, подаются на первый вход первого элемента И 14. Подача импульсов на исполнительные тиристоры 1 коммутатора определяется сигналом с задатчика 9 режима работы коммутатора. При постоянном нулевом сигнале с задатчика 9 на втором входе и выходе первого элемента И 14, первом входе и выходе второго элемента И 15, входе элемента НЕ 21, входах первого элемента И-НЕ 18, выходе второго элемента И-НЕ 19, первом входе и выходе третьего элемента И 20, на входах и выходе элемента ИЛИ 16 устанавливается нулевой сигнал, а на выходе первого элемента И-НЕ 18, входах второго элемента И-НЕ 19, входе и выходе узла 22 задержки, втором входе второго элемента И 15, выходе элемента НЕ 21 устанавливается сигнал единица. На входе формирователя 17 импульсов сигнал нулевой и импульсы не формируются.

При подаче постоянного единичного сигнала с задатчика 9 режима работы коммутатора и совпадении с первым синхроимпульсом с формирователя 13 на выходе первого элемента И 14, первом входе и выходе второго элемента И 15, первом входе и выходе элемента ИЛИ 16, входе формирователя 17 импульсов появляется синхроимпульс. Формирователь 17 формирует управляющий импульс и подает его на один из тиристоров 1 в момент перехода линейного напряжения через ноль при положительном приложении напряжения к одному из тиристоров 1. На время синхроимпульса на входе элемента НЕ 21 появляется единичный сигнал, а на выходе элемента НЕ 21 и втором входе второго элемента И-НЕ 19 появляется нулевой сигнал. При этом на выходе второго элемента И-НЕ 19, втором входе первого элемента И-НЕ 18, первом входе третьего элемента И 20 устанавливается единичный сигнал. На выходе первого элемента И-НЕ 18, первом входе второго элемента И-НЕ 19 и входе узла 22 задержки устанавливается нулевой сигнал, но на выходе узла 22 задержки в течение времени длительности синхроимпульса продолжает присутствовать единичный сигнал, позволяющий прохождению синхроимпульса через второй элемент И 15. После этого на выходе узла 22 задержки и втором входе второго элемента И 15 устанавливается нулевой сигнал. Схема устанавливается в такое положение, при котором следующий (второй) синхроимпульс с формирователя 13 синхроимпульсов не проходит через второй элемент И 15. Затем после протекания тока через отпертый один из тиристоров 1 и его закрытия к аноду другого из тиристоров 1 прикладывается положительное напряжение, и с выхода датчика 6 подается единичный сигнал. Так как на первом входе третьего элемента И 20 установился единичный сигнал, то при появлении единичного сигнала с датчика 6 на втором входе и выходе третьего элемента И 20 и на втором входе и выходе элемента ИЛИ 16 появляется единичный сигнал, формирователь 17 импульсов формирует управляющие импульсы и подает их на тиристоры 1 поочередно. При изменении сигнала с задатчика 9 режима работы коммутатора (на нулевой) схемы блоков 10-12 возвращаются в первоначальное положение, т.е. подача управляющих импульсов прекращается, и тиристоры коммутатора запираются.

Таким образом, к каждой паре встречно-параллельно включенных тиристоров коммутатора управляющие импульсы на тиристоры подаются только в моменты приложения к их анодам положительного напряжения, при этом в предлагаемом коммутаторе исключается необходимость регулировки длительности импульсов, и на тиристоры не подаются лишние импульсы управления, тем самым коммутатор упрощается и повышается его надежность.