Устройство для параллельной работы двух источников питания переменного тока

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 17 у 8855 5 ау ПИСАН И ТЕН Б СВИДЕТЕЛ ЬСТВ К АВТОРСКО ко, о НИЯ датч - 16 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Институт электродинамики АН УС(56) Авторское свидетельство СССРМ 1117776, кл. Н 02 3 9/06, 1983,.Авторское свидетельство СССРМ 1121743, кл. Н 02 3 9/06, 1983.Авторское свидетельство СССРМ 838903, кл, Н 02 3 9/06, 1979,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПАРАЛЛЕЛРАБОТЫ ДВУХ ИСТОЧНИКОВ ПИТПЕРЕМЕННОГО ТОКА Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для резервирования питания потребителей, недопускающих перерывов в электроснабжении. Изобретение может быть использованов системах, обеспечивающих бесперебойноепитание особо ответственных электроприемников, не терпящих даже кратковременногопрекращения подачи электроэнергии (например, ЭВМ; САУ, медицинская аппаратура),что достигается использованием параллельно работающих источников питания (ИП).Целью изобретения является повышение качества напряжения на нагрузке путемустранения его снижений при отключенииодного иэ источников питания и перекоммутациях источников,На фиг.1 изображена принципиальнаясхема устройства и приняты обозначения:1,2 - источники питания; 3,4 - трансформаторы; 5,6 - ключи; 7,8 - реакторы; 9,10 -(57) Сущность изобретения: устройство содержит основной и резервный источники питания, напояжения которых сдвинуты по фазе на 120, подключенные к первичным бмоткам трансформаторов, Потребитель подключен к последовательно включенным вторичным обмоткам трансформаторов. При отключении одного из источников питания Соответствующая первичная обмотка закорачивается с помощью полупроводникового ключа, выпрямительного моста и дросселя, подключенного к выводам постоянного тока этого моста. Использование изобретения .в системах резервирования питания позволяет повысить надежность энергоснабжения ответственных потребителей, 4 ил. ики тока; 11,12 - блоки управления; 13- диоды выпрямительного моста; 17 - 20 - диоды выпрямительного моста; Е, - сопротивление нагрузки; на фиг.2 - топографическое иэображение устройства, на фиг. а 3 - графики зависимостей коэффициента Д стабилизации Кст (1) и выходного напряжения Овцх(2) от входного напряжения; на фиг, . р 4 - трехфазный вариант устройства и введено обозначение: 1 - устройство в однофазном варианте.Предлагаемое устройство (фиг, 1) состо- (Л ит из двух источников питания 1 и 2, напряжение которых сдаинуты по фазе на 120; ). трансформаторов 3 и 4, первичные обмотки д которых подключены соответственно к источникам 1 и 2, а вторичные обмотки соединены последовательно и крайними зажимами подключены к нагрузке Ъ; ключей 5 и 6, которые включены последовательно с разнополярными выводами выпрямительных мостовАК = 2ЬОех=- СК =1 - х на диодах соответственно 13, 14, 15, 16 и 17,18, 19, 20 и совместно с ними включеныпараллельно первичным обмоткам транс-.форматоров 3 и 4; реакторов 7 и 8, включенных между однополярными выводамивыпрямительных мостов на диодах соответственно 13, 14, 15, 16 и 17, 18, 19, 20; датчиков тока 9 й 10, включенных входами в цепиисточников соответственно 1 и 2; блоковуправления 11 и 12, выходы которых соединены с управляющими входами тиристорных ключей 5 и 6 соответственно, При этомвходы блоков управления 11 и 12 соединеныс выходами датчиков тока 9 и 10 соответственно, 15Работает устройство следующим образом. В нормальном режиме на первичныеобмотки трансформаторов 3 и 4 поданы напряжения, сдвинутые по фазе на 120, ключи 5 и 6 закрыты. После трансформации 20напряжения суммируются на вторичных обмотках трансформаторов, как показано на.фиг. 2. Если принять модули векторов АС иСВ, соответствующих напряжениям первого и второго источников, за единицу, то их 25сумма - вектор АВ будет также иметь модуль, равный единице (т.к. угол АСВ равен60 и АС 1=СВ), т.е. треугольник АВС -равносторонний, Таким образом, напряжение выхода равно напряжению входа (при ЗОкоэффициенте трансформации трансформаторов 3 и 4, равном единице),Пусть напряжение одного из питающихисточников уменьшилось, например, вдвое(этому случаю соответствует вектор СМ на 35фиг,2, /СМ/2 1 СВ). При этом выходноенапряжение будет равно сумме АМ=/АС+СМ 1, а его модуль будет равен 1 АМ= 3/2 (изпрямоугольного треугольника АМС), Найдем коэффициент стабилизации Кст=Л Овх/ 40Ь Овых для любого изменения одного иэвходных напряжений Оех. Пусть напряжению первого источника соответствует вектор АС/АС("1/, а напряжению второгоисточника - вектор СК/ СК =Х/. Из прямоугольного треугольника АКМ находим;ЬО =АВ- АК =1 -1 - х Кт=1Из графиков зависимости Кст=1(Х) и Оаы=Г(Х) (фиг.З) видно, что при уменьшении одного иэ входных напряжений от 1 до О коэффициент стабилизации возрастает от 2 до бескойечности, причем выходное напряжение не уменьшается ниже, чем на 13 от своего номинального значения. При увеличении входного напряжения выходное напряжение также стабилизируется при Кст порядка 2-1,4(в диапазоне изменения Овх от 1 до 2).Рассмотрим случай отключения одного из источников питания, например, первого. При этом вторичная обмотка трансформатора 3 оказывается разомкнутой (если принять трансформатор идеальным, то сопротивление его становится равным бесконечности), что препятствует энергоснабжению нагрузки.Для устранения указанного недостатка предусмотрены датчик тока 9 в цепи питания, который срабатывает при отключении источника или обрыве провода. При срабатывании датчика 9 блок управления 11 выдает сигнал на замыкание ключа 5, Таким образом первичная обмотка трансформатора 3 оказывается зашунтированной и питание нагрузки осуществляется через трансформатор 4 (от второго источника). При этом ограничения тока в цепи первичной обмотки не происходит, так как через реактор протекает практически постоянный ток и диоды 13 - 16 постоянно открыты, Таким образом, в цепь питания потребителя не вносится дополнительное сопротивление.При восстановлении напряжения первого источника реактор 7 служит для ограничения тока короткого замыкания (до момента размыкания ключа 5). После размыкания ключа 5 устройство работает в нормальном режиме.В качестве входных напряжений можно использовать линейные или фазные напряжения трехфазной системы напряжений, Возможен также трехфазный вариант устройства, для которого источниками питания служат две трехфазных системы напряжений (А 1, В 1, С 1 и А 2 В 2 С 2 фиг,4);Ключи 5 и 6 могут быть реализованы, например, на основе параллельно-встречно включенных тиристоров или симисторов.Датчики тока 9 и 10 могут быть выполнены, например, на основе пороговых элемен.37 тов и срабатывают, когда ток в цепи источника становится равным нулю.В качестве блока управления может быть использована практически любая из известных схем управления ключом переменного тока,По сравнению с прототипом предлагаемое изобретение обладает высокой надежностью работы, повышенным быстродействием, а также обеспечивает стабилизацию выходного напряжения. Использование предлагаемого устройства .дает возможность повысить надежность электроснабжения ответственных потребителей.Формула изобретения Устройство для параллельной работы двух источников питания переменного тока, содержащее два источника питания, напряжения которых сдвинуты на угол 120, два ключа, рва реактора и два трансформатора, первичные обмотки которых подключены к источникам питания, а вторичные обмотки 5 соединены последовательно и подключенык зажимам для подключения нагрузки, о т ли ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества напряжения на нагрузке, оно снабжено двумя диодными выпрямительными 10 мостами, двумя датчиками тока и двумя блоками управления, причем каждый реактор подключен к выходу соответствующего диодного моста, а вход последнего через ключ включен параллельно первичной обмотке 15 трансформатора, датчики тока включенывходами в цепи источников питания, а выходами связаны с соответствующими управляющими входами ключей через блоки управления.1798855 ставитель А.Музыченкохред М.Моргентал Корректор М,Шароши актор Лроиааодстаенно.издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина,каз 776 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5