Комбинированное нагрузочное устройство

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических республик(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 180180 (21) 2871200/24-07с присоединением заявки Но -(51)М, К,зН 02 д 3/00 Н 02 Р 9/4,2 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(088.8) Дата опубликования описания 230981(72) Авторы изобретения Ю.В. Козаков и А.П,вак Украинский заочный политехнический йнституч. .:(54) КОМБИНИРОВАННОЕ НАГРУЗОЧНОЕ УСТРОЙСТВО Изобретение относится к области преобразовательной техники, в частности, оно может быть использовано в процессе испытаний различного рода двигателей, электрических генераторов переменного тока или автономных электростанций,Известно устройство для нагрузки источника переменного тока, выполнен" ное на основе преобразователя частоты с промежуточным звеном постоянного тока для согласования параметров выходного напряжения испытуемого генератора переменного тока с параметра,ми напряжения нагружающей сети. Ус тройство содержит автоматическуюсистему регулирования тока нагрузки с коррекцией задания текущим значением входного напряжения. Применение коррекции позволяет использовать нагру зочное устройство не только в процессе испытаний, но и при ремонте автономной электростанции для обкатки и регулировки приводного двигателя, а также в процессе наладки устройств системой автоматики 1).Известно также нагрузочное устройство для испытания генератора электростаиции переменного тока, содержащее две системы автомэтического регу лирования (САР) параметров нагрузкиг систему регулирования тока нагрузки и систему регулирования коэффициента мощности нагрузки. При этом САР тока нагрузки охватывает управляемый выпрямитель и содержит коррекцию по входному напряжению, а САР коэффициента мощности нагрузки охватывает ин-. вертор и содержит коррекцию по напряжению сети. Такое построение САР параметров нагрузки испытуемой электростанции исключает опрокидываний инвертора даже при самом неблагоприятном плавном понижении напряжения нагружающей сети и одновременном плавном возрастании напряжения испытуемого генератора(2).Однако, при скачкообразном снижении (пропадании) напряжения хотя бы одной фазы нагружающей сети опрокидывание инвертора возможно.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является нагруэочное устройство, снабженное системой защиты, предотвращающей опрокидывание инвертора дажепри внезапном пропадании напряжения ведущей сети. Это нагруэочное устройство позволяет нагружать судовые электростанции не только в процессе швартбвыхиспытаний, но и в процессе ремонта,наладки и регулировки ее элементов.Оно отличается надежностью и высокойстабильтностью параметров нагрузки (3 .Недостатки устройства - ограниченная мощность нагрузки, определяемая5предельной мощностью единичных преоб;разователей, выпускаемых промышленностью, Увеличить допустимую мощностьнагруз ки можно параллель ным включени"ем двух или более секций нагрузочногоустройства, содержащих преобразователи электрической энергии. Однако стоимость нагрузочного устройства приэтом возрастает, система управленияусложняется, 35Цель изобретения - увеличение мощности нагрузки нагрузочного устройства без существенного усложнения иувеличения его стоимости.Указанная цель достигается тем,. р 0что в известное нагрузочное устройство, содержащее преобразователь частоты с промежуточным звеном постоянного тока, имеющий систему регулирования тока нагрузки, систему регулирования коэффициента мощности и систему защиты инвертора от опрокидывания при понижении напряжения ведущейсети, введены первый и второй коммутирующие элементы, программный блоки задатчик режима работы, причем си- З 0ловой вход первого коммутирующегоэлемента соединен со входом управля.емого выпрямителя, силовой вход второго коммутирующего элемента подключен к нагружающей электрической сети, З 5силовые выходы первого и второго коммутируницих элементов объединены иподключены к дополнительным выходнымвыводам для потребителей энергии,управляющие входы первого и второго 0коммутирующих элементов соединеныс выходами программного блока, одиниз входов которого соединен с выходом задатчика режима работы, а другой с упомянутыми выше дополнительными выходными выводами,Дополнительная нагрузка может бытьсекционирована, число секций не ограничено,На чертеже приведен вариант выполнения комбинированного нагрузочногоустройства с одной секцией дополнительной нагрузки,Цриводной двигатель 1 судовойэлектростанпии вращает генератор 2 55перЕменного тока. Последний нагруженуправляемым выпрямителем 3, череззависимый инвертор 4 соединенным ссетью 5, Датчик 6 тока нагрузки может быть включен последовательно всиловую пепь нагрузки, например, на 60входе управляемого выпрямителя. Датчик 7 входного напряжения выпрямите"ля своим входом подключен к выходнымвыводам испытуемого генератора, авыходом - к одному из входов задатчи- б 5 ка 8. На второй вход задатчика вводится (автоматически или вручную) задание тока нагрузки, а выход его соединен с одним из входов первого решающего блока 9, второй вход блока9 соединен с выходом датчика тока б,а выход - со входом операционногоусилителя 10. Выход усилителя 10 соединен со входом системы импульснофазового управления (СИФУ) выпрямителем 11. Выход логического элемента 12соединен с одним из входов первогорешающего блока 9, а два его входасоответственно соединены с выходом датчика 13 входного напряжения инвертора и выходом датчика 14 выходногонапряжения инвертора. Задатчик 15 системы автоматического регулированиякоэффициента мощности нагрузки имеетдва входа, один из которыхсоединен с .выходом датчика выходного напряженияинвертора, а второй используется дляввода задания коэффициента мощностинагрузки. Выход задатчика 15 соединен с одним из входов второго решающего блока 16, второй вход которогосоединен с выходом датчика коэффициента мощности 17, В свою очередь, датчик коэффициента мощности 17 включенна выходе испытуемой судовой электростации. Выход второго решающегоблока 1 Ь соединен со входом операционного усилителя 18, выход которогосоединен с СИФУ инвертора 19. Секциядополнительной нагрузки 20 соединенас выходами первого коммутирующегоэлемента 21 и второго коммутирующегоэлемента 22. Силовой вход первогокоммутирующего элемента 21 соединенс входом управляемого выпрямителя 3,а силовой вход второго коммутирующего элемента 22 соединен с заводскойсетью 5, Программный блок 23 имеетдва входа, на один из них поступаетинформация о режиме питания потребителей секций дополнительной нагрузки 20, а на второй - программа работы коммутирующих устройств из задатчика режима 24. Два выхода программного блока соединены с управляющимивходами коммутирующих устройствКомбинированное нагрузочное устройство работает следующим образом.Испытуемая судовая электростанция, представленная приводным двигателем 1 и генератором 2, может нагружаться либосетью 5 через преобразователь частоты либо секциями (например 20) дополнительной нагрузки, либо той и другой нагрузки бдновременно. В процессе нагружения испытуемой электростанций сетью нагрузку можно изменять плавно, автоматически поддерживая ее с высокой степенью точности. При этом можно задаьать любое (в допустимых пределах) значение коэффициента мощности нагрузки. Дополнительная нагрузка задается подключением с помощью первого коммутирующего элемента кгрузки 20, задавая последовательность и временные интервалы в процессе работы коммутирующих устройств. Так,например, при необходимости подключить секцию 20 к испытуемой электростанции срабатывает сначала второекоммутирующее устройство 22, отключая секцию от питающей сети 5, а затем первое коммутирующее устройство21, подключающее секцию к испытуемой 55 60 электростанции. При отключении той жесекции 20 от испытуемой электростанции первое и второе коммутирующие ус испытуемой электростанции одной или нескольких секций. При этом указанные секции должны быть предварительно отключены, от электрической сети но так, чтобы непрерывность питания потребителей не нарушалась. 5В САР тока нагрузки, задаваемое с помощью задатчика 8 значение тока нагрузки сравнивается решающим блоком 9 с текущим значением. тока нагрузки,измеряемым датчиком тока 6.Выработанный блоком 9 с учетом других факторов (например запаса устойчивости инвертора) сигнал рассогласования через операционный усилитель воздействует на СИФУ 11 так, чтобы свести к нулю случайно появившееся рассог ласование, т. е. чтобы поддерживать текущее значение тока нагрузки, равным заданному. Задание в систему может вводиться вручную или автоматически, Так как датчик тока 6 включен в 2 О общую магистраль тока нагрузки, значение его выходного сигнала зависит от суммарного тока нагрузки испытуемого генератора. САР тока нагрузки воздействием на СИФУ выпрямителя 3 обеспечивает поддержание с заданной степенью точности общего тока нагруз. ки испытуемой электростанции. Если при этом нагрузка соответствующей (подключенной к испытуемой электростанции) секции изменяется, например, вследствие включения или отключения отдельных потребителей, то указанные иэменения компенсируются автоматическим регулированием, т. е. соответствующими изменениями тока нагрузки испытуемого генератора.В САР задаваемое с помощью эадатчика 15 значение коэффициента мощности нагрузки сравнивается с текущим еГо значением, измеряемым датчиком 40 17. Система работает аналогично САР тока нагруэки и воздействием на СИФУ инвертора 4 обеспечивает поддержание заданного эначения суммарного коэффициента мощности нагрузки. Блоки САР 12-14 обеспечивают автоматичес" кое снижение задания тока нагруэки воздействием на один иэ входов первого решающего блока 9 при Любом, снижении запаса устайчивостэ инвер" р тора ниже допустимого уровня.тПрограмный блок 23 обеспечивает коммутацию секции дополнительной натройства срабатывают в обратной последовательности. Непрерывность снабжения электроэнергией потребителей комму ируемой секции обеспечивается непрерывностью работы и быстродействием коммутирукицих элементов в заданной последовательности. С этой целью. коммутирующие элементы содержат быстродействующие бесконтактные клюТаким образом, комбинированное нагрузочное устройство позволяет нагружать испытуемую судовую электро" станцию не только сетью (с помощьюсогласующего преобразователя частоты)но и дополнительной секционированной эаводской нагрузкой. При этом секциидополнительной нагрузки вторым коммутирующим устрсйством отключаются отпитающей сети, а эатем первым коммутирующим устройством подключаются к испытуемой судовой электростанции. Чтобы обеспечить электроснабжение потребителей, составляющих дополнительную нагрузку, без перерыва, в качестве коммутирующих элементов использованы быстродействующие бесконтактные ключи.Параллельная работа испытуемойэлектростанции с заводской сетью впроцессе переключения дополнительнойнагруЭки исключается. Тем самым облегчается процесс переключения нагрузки, расширяются функционаЛьные воэможности нагруэочного устройства.формула изобретенияКомбинированное нагрузочное устройство, содержащее преобразователь частоты с промежуточным звеном постоянного тока, имеющий систему регулирования тока нагрузки, систему регулирования коэффициента мощности и систему защиты инвертора от опрокидывания при понижении напряжения ведущейсети, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения мощности нагрузки, в него введены первый, и второй силовые коммутирующие элементы, программный блок и задатчик режима работы, причем силовой вход первого коммутирующего элемента соединен со входом управляемого выпрямителя, силовой вход второго коммутирующегоэлемента подключен к нагружающей электрической сети, силовые выходы первого и второго коммутирукзцих элементов объединены и подключены к дополнительным выходным выводам для потребителей электрической энергии, управляющие входы первого и второго коммутирующих элементов соединены с соответствующими выходами программного блока, один иэ входов которого соединен с выходом задатчика режима работы, а другой с упомянутым выше дополнительными выводами.866644 2, АвторскоеМ 736339, кл. Н 3. АвторскоеР 685136, кл. В Составитель А. Техред А.Бабин ыти каренко Редактор Н. Пушненкова орректо каэ 8089/75 Тираж 678 ИИПИ Государственного комио делам изобретений и отк 3035, Москва, Ж, Раушс писно 4 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР у 658650 кл. Н 02 Т 3/00, 25.04,79.та ССтийя наб свидетельство СССР02 Р. 9/42, 1976.свидетельство СССР01 У 9/18, 1976.