Устройство заряда емкостного накопителя энергии

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ Сфез Советскнк Сфцнапнстнческнк Респубднкп 871309 1) Дополнительное к авт. саид-ву 2) Заявлено 280979 (21)2825573/ 1)М с присоединением заявки Нов(23) Приоритет 3/53 осударствеипый комяте СССР по делам нзобретеппя я открыткаубликовано 07,1081, Бюллетень Йо 3 та опубликования описания 07.10,81 72) Авторы изобретени(7 ) Заявитель 4) УСТРОЙСТВО ЗАРЯДА ЕМКОСТНОГО НАКОПИТЕЛ ЭНЕРГИИтехнике й энерги ля заряд ей мощно еыии нае разряд ающей се 20 а явля ие пульс-. ков. ет в 2 3 Изобретение относится к преобразования электрическо и может быть использовано д емкостных накопителей среди ти (до 100 кВА) при напряж копителя выше 2 кВ и частот накопителя ниже частоты пит Известно устройство, состоящее из трансформатора, вторичные обмотки ко торого через выпрямитель подключены к емкостному накопителю, а первичные обмотки первыми выводами подключены к питающей сети, вторьии выводами подключены к плечам выпрямителя на диодах, выход которого замкнут тиристором и схемой искусственной коммутации тиристора, а управляющие входы тиристора и схемы коммутации подключены к накопителю через блок управления 13 .Недостатком этого устройств ется неоптимальное использован трансформатора и сети из-за им ного характера потребляемых то К тому же трансформатор работа режиме циклического включения- выключения, что дополнительно эагру жает трансформатор и сеть пусковыми токами,Наиболее близким по техническойсущности к данному изобретению является устройство заряда емкостногонакопителя энергии, содержащее тиристоры, трансформатор, вторичныеобмотки которого через неуправляемыйвыпрямитель подключены к емкостномунакопителю энергии, и блок управления, выходом подключенный к управляющим электродам тиристоров, авходами - к накопителю и питающейсети Г 23Недостатки устройства:а) неоптимальное использование пи тающей сети и трансформатора из-заимпульсного характера токов и большойскважности их, что снижает удельныеэнергетические характеристики системы первичного питания и трансформатора (увеличение числа обмоток трансформатора из-завысокого эффективного значения тока);б) трудность обеспечения симметричного режима индукции, особеннов многофаэных схемах, чтобы избежатьодностороннего подмагничивания сердечника трансформатора, для уменьшениявлияния этого фактора рабочая индукция берется значительно ниже 0 возможной, т.е. эавьзаается установлен 871309ная мощность трансформатора также поэтой причине;в) пониженная надежность, т.к.при кратковременном смещении Фазы управления в начале заряда в диапазон0-906 эл. или при замыканиях (пробоях) на.стороне высокого напряжения потребляемый ток нарастает быстро, что приводит к повреждению устройства (тиристоров в первую очередь)до срабатывания защиты.Цель изобретения состоит в повышении надежности и удельных энергетических характеристик устройства.Указанная цель достигается тем,что в устройство заряда емкостногонакопителя энергии, содержащее тиристоры, трансформатор, вторичные обмотки которого через неуправляемый выпрямитель подключены к емкостному накопителю энергии,и блок управления, выходом, подключенный к управляющим элект Ородам тиристоров, а входами - к накопителю и питающей сети, введены дроссель и конденсаторы. При этом тиристоры соединены по двухполупериодной схеме выпрямителя, выводы постоянного тока которой подключены к дросселю, а выводы перЕменного тока - ковторым выводам первичных обмотоктрансформатора, конденсаторы подключены параллельно первичной обмотке каждой фазы трансформатора. ЗОНа фиг. 1 дана схема устройствав однолинейном исполнении; на фиг.2в однофазном исполнений; на Фиг.Зприведены эпюры токов и напряженийустройства. 35Первичные обмотки трансформатора 1зашунтированные конденсатором 2,подключены первыми выводами к питающей сети 3, а вторыми выводами - кплечам управляемого выпрямителя 4, 40к полюсам которого подключен дроссеЛь 5. Ко вторичной обмотке трансформатора подключены плечи неуправляемого выпрямителя б, к полюсам которого подключен емкостной накопитель 7. Блок управления 8 входами подключен к накопителю 7 и сети 3, авыходом - к тиристорам выпрямителя 4.Работа устройства на примере однофазной схемы (фиг.2)поясняетсяна Фиг. 3, где обозначено:Оп - напряжение питающей сети.З)О О - сигналы управления тиристорами выпрямителя 4,О - напряжение на обмотках трансформатора 1;О - напряжение на дросселе 5,1 - ток выпрямителя б;ток конденсатора,"- ток питающей сети 3. 60В начале заряда (диапазон 1) фазаигналов управления тиристорами уменьшается, начиная от 90 эл. Посколькудроссель 5 поддерживает ток неизменньи по величине и направлению, а сетевсе напряжение коммутирует тиристоры при подаче на них сигналов управления, напряжение, токи трансформатора имеют форму, близкую к прямоугольной, с крутыми фронтами и пологой вершиной.В момент коммутации тиристоров первичная обмотка трансформатора переключается на противоположное, по отношению к предыдущему направлению тока, и на обмотках трансформатора возникает напряжение (момент 1)показанное пунктиром. Это происходит из-эа того, что реальный трансформатор обладает индуктивностью рассеяния.Подключение конденсатора 2 параллельно первичной обмотке уменьшает амплитуду перенапряжений за счет увеличения времени переключения. По мере увеличения напряжения на емкостном накопителе энергии 7 блок управления 8 уменьшает фазу управления (циапазон 11) . Теперь напряжение дросселя 5 должно после коммутации преодолевать не только индуктивность рассеяния, зашунтированную конденсатором 2, но и напряжение емкостного накопителя энергии 7, приведенное к первичной обмотке (этим напряжением заперты диоды выпрямителя б) . Появляется пауза в токе накопителя 7 (диапазон 1 ), во время которого напряжение на дросселе 5, конденсаторе 2 и, значит, на трансформаторе 1, возрастает до напряжения накопителя 7. Искажается вершина импульса тока (индуктивность дросселя 5 - минималь - но необходимая), т.к. возрастает энергия дросселя 5, запасаемая и отдаваемая накопителю 7 в течение угла проводимости. В диапазоне 111 при углах управления, близких к Ооэл., заканчивается заряд накопителя 7. Искажение веригины и пауза выходного тока в этом диапазоне максимальны, но входной токпо-прежнему имеет Форму, близкую к прямоугольной, благодаря аккумулирующему действию конденсаторов 2.В устройстве происходит эффективное симметрирование индукции трансФорматора даже при значительной не- симметрии управления тиристорами. При постоянной составляющей в индукции трансформатора в одни из полу- периодов ток трансформатора будет стремиться к возрастанию. В этом случае дроссель 5 будет ограничивать ток в этом полупериоде, а во втором полупериоде прикладывать к обмотке повышенное напряжение, в результате чего происходит симметрирование рабочей петли гистерезиса (если остальные процессы и параметры симметричны по полупериодам) .Так как токи устройства имеют форму, близкую к прямоугольной (в многофазной системе - ступенчатую), коэффициент формы тока близок к "., и элементы устройства и сети используют"ся лучшим образом. В многофазной схеме потребляемый ток при необходимостилегко фильтруется до синусоидального.При внутренних коротких замыканияхдроссель ограничивает скорость нарастания аварийного тока, что позволяет защите отключить устройство безповреждения. Формула изобретения 30 Устройство заряда емкостного накопителя энергии, содержащее тиристоры, трансформатор, вторичные обмот ки которого через неуправляемый выпрямитель подключены к емкостному накопителю энергии, и блок управления, выходом подключенный к управляющим электродам тиристоров, а входами - к како- Щ 1 пителю и питающей сети, о т л и ч аю щ е е с я .тем, что, с целью повышения надежности и удельных энергетических характеристик, в него введены дроссель и конденсаторы, при этом тиристоры соединены по двухполупериодной схеме выпрямителя, выводы посто . янного тока которой подключены к дросселю, а выводы переменного тока .- ко вторым выводам первичных обмоток трансформатора, при этом конденсаторы подключены параллельно первичной обмотке каждой фазы трансформатора.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР 9 319031, кл, Н 02 Н 7/155, 1971.2. Схема линейного заряда емкостного накопителя, "Приборы и техника эксперимента", М 3, 1974, с. 81-82 (прототип) ./5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна НИИПИ Госу по делам 113035, Мооставитель В.Чорбахред А.Савка Корректор Тираж 991 Подрственного комитета СССРзобретений и открытийва, Ж, Раушская наб.,