Система вторичного электропитания постоянного напряжения

Патент 1053211

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2I ) 3466140/24-07 (22) .09, 07. 82 (46) 07. 11. 83, Бюл. 9 41 (72) И.Д.Колодеев и В.Н.Скачко (53). 621 ° 316.925,4г621.316.722.1 (088.8) (56) 1. унифицированный блок питания

ЕС ЭВМ уБП в Ж 2,087 172.

2, Авторское свидетельство СССР

Р 748387, кд. G 05 F 1/58, 1978. (54)(57) 1, CHCTEMA ВТОРИЧНОГО ЭЛЕКTPOIlHTAHHR ll0(T0jlHHO1"O HAgPHREHHR снабженная выходами индикации и сигнала групповой защиты и содержащая узел вторичного электропитания, вклю.чающий блок питания, снабженный за прещающим входом и включаггщий трансформатор с первичной обмоткой, под.ключенной к усилителю мощности, и двумя вторичными обмотками, первая из которых через выпрямитель соединена с основным выходом блока пита" ния, являкщимся выходом системы, а вторая вЂ” с дополнительным выходом блока питания, реле времени, блок для защиты по верхнему и нижнему пределам выходного напряжения систе гик,снабженный тиристорной оптронной

„ парой и двумя входами,первый из которых связан с основным выходом блока . питания, а второй - подключен к первому выходу реле времени, блок конт" роля запуска, снабженный тиристорной оперенной ларой на выходе, первый вход :блока контроля запуска подключен к второму выходу реле време» ни, второй вход - к дополнительному выходу блока питания, а силовые вхо" ды блока контроля запуска, цепи первичного питания блока контроля запуска-и реле времени подключены к входным выводам системы, о т л ич .а ю щ а я с я тем, что, с целью обеспечения помехоустойчивости эащи

t ты, в нее введены дифференцирующая цепь и одновибратор, в узел вторич„„Я(,)„„1053211 А

1(5)) H 02 Н 7/12г G 05 F 1/58 ного электропитания введены два электронных выключателя, два элемента ИЛИ и согласу.гщий блок, а в блок для защиты по верхнему и нижнему пределам выходного напряжения введен

:узел сброса сигналов защиты, выполненный .на диоде и реле, обмотка и размы.кающие контакты которого вместе с ти ристором оптронной пары этого блока. включены последовательна между первым выходом блока для защиты и выводом для подключения к шине питания, полярность которой соответствует рабочей полярности напряжения на входе первого электронного выключателя, причем один из выводов обмотки реле

;соединен с первым выходом блока для И защиты и одновременно через диод узла сброса сигналов защиты подключей к Ц дополнительно введенному третьему входу блока для заггиты, а другой вы- %, вод этой обмотки подключен к второму выходу этого блока, первый выход Я блока для защиты через первый электронный выключатель соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, вы-;( ходом подключенного к запрещающему входу блока питания, а второй выход - гг к первому входу второ1 о элемента ИЛИ, (ф своим в%содом соединенного с входом согласующего блока, выход .которого подКлючен к выходу индикации срабатнвания защиты и через дифференцирую- щую цепь - к входу одновибратора, чувствительного к импульсам полярности, противоположной полярности импульсов на выходе согласующего блока, выход одновибратора подключен к,)Э третьему входу блока для защиты, выход блока контр ля запуска подключен к второму входу второго элемента ИЛИ и к входу второго электронного выклю-, чателя, первый и второй входы которого подключены соответственно к второму входу первого элемента.ИЛИ и к

I выходу сигнала групповой защиты.

1053211

2. Система по и. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью образования многоканального варианта вве ден по крайней мере один узел вторичного электропитания и дополнительный элемент ИЛИ е количеством входов, равным числу узлов вторичного электропитания, подключенных к выходам

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке средств вторичного электропитания радиоэлектронной an"" паратуры, обладающих при большой чувствительности и быстродействии защитных устройств повышенной устойчивостью 4с импульсным помехам.

Известен источник вторичного алек" тропитания, снабженный устройством защиты, установленным в тракте прохождения сигнала от входа устройства защиты, связанного с выходом контролируемого вторичного источника электропитания до исполнительного органа, RC интегрирующего звена (1}, Однако эффективность устройства существенно зависит от уровня номехи, от ее природы и путай ее проникновения к входу схемы сравнения (компаратора) защитного устройства. Некритичность к уровню помехи со стороны собственного сигнального входа этого"устройства Можно добиться лишь увеличением постоянной! времени звена, в остальных же случаях укаэанное звено вообще неэффективно. Получить ат такого рода защитных устройств какую" либо информацию о помехах на основе распознавания по признакам, отличающим их проявление относительно действительно аварийной ситуации (отказа контролируемого .защитой источника электропитания), не представляется

Возможниме

Наиболее близкой к изобретению по технической суцности является сис)тема электропитания с двухуровневой защитой, снабженная, кроме выхода. для отвода. энергии на потребитель, выходами индикации и.сигнала групповой.защиты.и содержащая блок пита-... ния с .силовым и запрецакцим входом, а также с основным и дополнительным выходами, имеющий трансформатор с первичной обмоткой, подключенной к усилителю мощности, и двумя вторичными обмотками, иэ которых первая через выпрямитель связана с основным выходом и одновременно с выходом системы, а вторая - с дополнительно соответсл ующих согласукщих блоков узлов вторичного электропитания, а выход этого элемента ИЛИ подключен к входу дифференцируксаей цепи, при" чем выход одновибратора подключен одновременно к третьим входам блоков для защиты каждого из узлов вторичного электропитания.

2. выходом блока питания, реле времени с двумя выходами, блок для зациты по верхнему и нижнему пределам выходного напряжения системы, имекиций

5 связанную со своим выходом тиристорную оптронную пару и два выхода, первый из которых связан,с выходом блока питания, а второй подключен к первому выходу реле времени, а также ð блок контроля запуска, также имеющий тиристорную оптронную пару на выходе, связанную с запрещаке им входом блока .питания и с выходом сигнала групповой защити, и два входа, подключенные соответственно к второму выходу реле времени и к дополнительному выходу блока питания, причем силовой вход этого блока, а также цепи пер" вичного питания блока контроля запус. ка и реле времени подключены к вход"

® ным выводам системы.

Кроме того система включает в себя блок автоматики, через который осуцествлявтся связь тиристоров оптронных пар (соединенных параллель 5 но) блока для защиты и блока контроля запуска с запрецаюцим входом блока питания. С этого же блока выводятся внешние выходы: первый для индикации (о срабатывании зациты) и второй

30 для сигнала групповой защиты (2).

Недостатком атой системы является то, что при проникновении к входу блоков для защиты (схем сравнения, пороговых датчиков, компараторов) импульсных помех они, как правило, сра" батывают (в конечном счете срабатывает их тиристор), что влечен за собой отключение блока питания и самой системы электропитания и целом. Это вызывает неоправданные перерывы в работе аппаратуры и требует проведения дополнительных работ по контролю источников, для того, чтобы убедиться, что срабатывание защиты вызвано нв какой-либо их неисправностью, а помехой. Однако и этого установить однозначно невозможно, ибо зацита могла сработать Из-за кратковремен-. ной перегрузки со стороны потреби« теля. Таким образом, система имея

1053211 невысокие эксплуатационные показатели, прежде всего в части помехоустойчивости, не обладает какой-либо информативностью относительHo причин срабатывания защиты.

Цель изобретения - обеспечение 5

1 ,в системе электропитания помехоустойчивости защиты.

Поставленная цель-достигается тем, что в систему вторичного электропи тания постоянного напряжения, снаб- 1О женную выходами индикаций и сигйала групповой .зайиты и содержацую узел вторичного электропитания, включающий в блок питания, снабженный за-. прещающим входом и включающий транс- 15 форматор с первичной обмоткой, под-„ ключенной к усилителю моцности, и двумя вторичными обмотками, первая из которых через выпрямитель соединена с основным выходом блока питания, являюцимся выходом системы, а вторая - с дополнительным выходом блока питания, реле времени, блок для защиты по верхнему и нижнему пределам выходного напряжения системы, снабженный тиристорной оптрон" ной парой и двумя входами, первый из которых связан с основным выходом блока питания, а второй - подключен к первому выходу реле времени, блок контроля запуска, снабженный ти-ЗО ристорной оптронной парой на выходе, первый вход блока контроля запуска подключен к второму выходу реле времени, второй вход вЂ” к дополнительному выходу блока питания, а силовые Зэ входы блока контроля запуска, цепи первичного питания блока контроля запуска и реле времени подключены к входным выводам системы, введены дифференцирующая цепь и одновибратор, 40 в узел вторичного электропитания введены два электронных выключателя, два элемента ИЛИ и согласующий блок, а в блок для защиты по веркнему и нижнему пределам выходного напряже- 45 ния введен узел сброса сигналов защиты, выполпвнный на диоде и реле, обмотка и размыкающие контакты которого вместе с тирнстором оптронной пары этого блока включены последовательно между первым выходом блока для зациты и выводом для подключения к шине питания, полярность которой соответствует рабочей полярности напряжения на входе первого электронного выключателя, причем один из выводов обмотки реле соединен с первым выходом блока зациты и одновременно через диод узла сброса сигналов Защиты подключен к дополнительно введенному третьему входу блока для защиты,50 а другой вывод этой обмотки подключен к второму выходу этого блока, первый выход блока для защиты через первый электронный выключатель соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, 5 выходом подключенного к эапрещакщему входу блока питания, а второй выход вЂ” к первому входу второго элемен" та ИЛИ, своим выходом соединенного с входом согласующего блока, выход которого подключен к выходу индикации срабатывания защиты и через дифференцирующую цепь вЂ” к входу одновибратора, чувствительного к импульсам полярности, противоположной полярности импульсов на выходе согласукщего блока, выход одновибратора подключен к третьему входу блока для защиты, вьгсод блока KQHTgoJIH:запуска подключен к второму входу BTpporo ,элемента ИЛИ и к входу второго элект,ронного выключателя, первый и второй входы которого подключены соответственно .к второму входу .первого элемента ИЛИ и к выходу сигнала групповой защиты.. кроме .того, с. целью создания многоканального варианта введен по крайней мере один узел вторичного электропитания и дополнительный. элемент

ИЛИ с количеством входов, равным числу узлов вторичного электропитания, подключенных к выходам соответствую" щих согласуюцих блоков узлов вторичного электропитания, а выход этого элемента ИЛИ подключен к входу дифференцируюцей цепи, причем выход од" новибратора подключен одновременно к третьим входам блоков для з щиты каждого из узлов вторичного электропитания.

На фиг. 1 представлена схема системы в одноканальном ее варианте на фиг. 2 - то же, в многоканальном варианте; на фиг. 3 вЂ” наиболее характерные эпюры напряжений на элементах схемы для случая воздействия импульсной помехиу. на фиг. 4 - то же, для случая действительно аварийной ситуации.

Система содержит узел 1 вторичного электропитания, включающий в себя блок 2 питания, включаюций в себя трансформатор с первичной обмоткой

3.1 и вторичными обмотками 3 ° 2

3.3, усилитель 4 моцности, к которому подключена первая из этих обмоток, и выпрямитель 5, входом подключенный к обмотке 3;2, а выходом " к основно,му выходу блока питания, являюцемуся выходом и всей системы, причем вторая вторичная обмотка 3,3 трансформатора подключена к дополнительному выходу блока питания. Система также состоит из реле 6 времени, блока 7 для защиты по верхнему и нижнему пределам выходного напряжения системы, в состав которого входят оптронная тиристорная пара 8 и узел

9 сброса сигналов защиты, в свою очередь выполненный на реле с обмоткой

10.1 и размыкающими контактами 10.2 и диоде 11, при этом тиристор упомя1053211 иутой оптопары, контакты реле и его обмотка включены в последовательную цепь, которая одним выводом подключена к шине питания отрицательной полярности, а другим " к nepsoMy вы,ходу блока для защиты, связанному с, 5 запрещакщим входом блока питания.

Диод ll .включен между первым выходом и третьим входом этого блока, общая точка обмотки реле 10.1 и его контактной группы подключена к второму 10 выходу блока 7 для защиты. Кроме того, система состоит нз блока 12 контроля .запуска, также с оптронной тиристорной парой 13 на выходе, дифференцирукщей цепи 14, одновибратора tg

15, из двух электронных выключателей

16 и 17., двух элементов ИЛИ 18 и 19, а также нз согласующего блока 20.;

Связь первого выхода блока 7 для защиты с запрещающим входом блока 2 питания осуществляется через электронный выключатель 16 и через первый элемент ИЛИ 18 (по его первому.входу). Второй выход .блока .7 для защи-. ты через второй элемент ИЛИ 19 (ис-. пользуется его первый вход), через согласующий блок 20, представлякщий собой .усилитель-инвертор, а далее через дифференцнрующую цепь 14 и, наконец, через одновибратор 15 связан с третьим входом своего же блока 7 для защиты, С выхода согласующего блока 20 взят также выход инди;кации о срабатывании защиты. Первый и второй входы блока 12 контроля запуска соединены соответственно с вто-3S рыч выходом реле 6 времени и с до- полнительным выходом блока 2 питания, а его .выход (связанный с имею.щимся,в этом блоке, тиристором опто-) пары 13) связан с запрещающим входом 4р блока 2 пнтания, с входом согласующего блока 20, причем первая из этих связей реализуется через второй электронный выключатель 17 (по его второму входу), а вторая - через вто-4 рой элемент ИЛИ 19 {по второму вхо ду). Второй выход электронного выключателя 17 подключен к выходу сигнала .

- групповой защиты. йногоканальный вариант системы электропитания (фиг. 2) содержит по крайней мере два узла 1 вторичного электропитания, дополнительно еще один элемент ИЛИ 21 с количеством входов по чнслу каналов, подключен-. ных к выходам соответствующих согла- сующих каскадов, а выход этого элемента подключен к входу дифференцирукщей цепи 14. При этом. выход одновибратора 15, являкиаегося вместе с 6О дифференцируя ей цепью общими элемен« тами для всей многоканальной систе» мы, подключен одновременно к третьим

-входам блоков.для защиты всех каналов„ б5

Эпюры на фиг. 3 и 4 изображают напряжения 22 - с основного выхода блока питания (на фиг. 4 изменившегося, начинай с точки <», которая отмечена крестиком, в данном случае в сторому повышения вследствие отказа блока литания)) 23 и 24 - пороги срабатывания защиты соответственно по верхнему и нижнему пределам) 25всплеск от помехи (фиг.3)$ 26 - на втором выходе блока 7 для защиты точками б и э обозначены моменты срабатывания и соответственно отпускания реле LO)) 27 - на выходе согласующего каскада 20> 28, 29 -. соответственно на выходе дифференцирукщей цепи (на входе одновибратора 15) и йа выходе одновибратора (на третьем входе блрка 7 для защиты) i 30 - на первом выходе этого, блока 31 - на дополнительном выходе блока.питания (показана огибающая этого напряжения, получающаяся в .блоке контроля запуска при его выпрямлении). 32 на выходах реле. времени) 33 и 34на выходе блока контроля запуска и соответственно на выходе первого эле- мента ИЛИ 18 35 - на выходе второго элемента ИЛИ 19.

В спокойном состоянии (при отсутствии помех.и неисправностей) с мо-. мента подачи иа систему .напряжения . первичной .сети.она работает как .и известная система ее блок 2 пита ния начинает работать на потребитель, а .блок 7 для защиты - следить за верхним aoporoM выдаваемого потреби-. телю напряжения. Спустя интервал временной уставки реле. времени включает нижний порог защиты, и одновременно вступает в работу блок 12 контроля запуска, находясь с этих пор в режиме неисправности, но не препятствуя . работе блока 2 питания, пока ее нет.

В случае срабатывания блока контроля запуска вЂ” при попытке включить систему с неисправным (незапускамщимся) блоком питания или если он откажет в ходе нормальной работы.- как и.в.известной системе, блок контроля запуска выключает блок 2 питания и всю систему s целом.. Сигнал от блока контроля запуска проходит на запрещающий вход блока питания через электронный выключатель 17 и элемент

ИЛИ 18.

При срабатывании же блока 7 для защиты (эпюры 22 и 26, фиг 2) еще не ясно, отчего оно произснало и не исключается, что от помехи (поступающий на третий вход блока для защиты и далее через диод 11 на вход электронного выключателя 16 и на реле 10), напряжение с выхода одновибратора

15 (эпюрой 29.фиг. 2) воспрепятствует выключению блока 2 питания в момент включения тиристора оптопары в блоке 7 для защиты, но создает. 1053211 условия для срабатывания реле, кото" рое, сработав (точка о на эпюре 26), размыкает своими контактами 10.2 цепь тока своей обмотки. Так как в

say цепь входит и тнристор оптрона" 8, то он включается (гасится) . Одновре- 5 менно .исчезает ток и через обмотку

10 ° 1 реле оно тоже возвращается в исходное состояние. На эпюре 26 (фиг. 2) . этот момент отражен точкой

Ь. Характерно, что для случая, пока- 30 ванного на фиг. 3, напряжение,. уста» новившееся после точки в, остается. неизменным и после точки s, в то вре» мя, как напряжение в точке B для случая, изображенного на фиг. 4, опять спадает Это означает, что при одиночной импульсной помехе (фиг. 3) .после возобновления проводимости «ои» тактов 10.2 тиристор оптопарЫ 8 боль ше не включается, так как помеха уже исчезла, между тем, как истинное отклонение выходного напряжения блока питания за один из порогов сраба-. тывания (точка о на зпюре 22 фиг.4) .после возврата реле в исходное состояние (точка б) снова:вызывает срабатывание тиристора одтопары 8. Импуль» сы со второго выхода блока 7 для.эа щиты инвертируются согласующим кас» кадом 20 (эпюра 27); а затем диффе-. ренцируются дифференцирующей цепью Ж

14 (зпюра 28). Импульсом с выхода этой цепи, соответствующим заднемуфронту импульсов согласующего каска" да, запускается одновибратор 15, .снймающий на длительность формируемого 35 им импульса (эпюра 29) напряжение с . . третьего входа блока 7 для защиты.

Поэтому при повторном срабатыва-: нии тиристора оптопары (случающемся нри фактическом отказе блока 2 пита-.4Q ния, но не имеющем места в случае помехи) реле 10 больше не срабатывает, а только передает через контакты

10 2 и свою обмотку 10.1 (с первого . выхода блока 7 для зашиты) потенциал 45 отрицательной шины сети на вход электронного выключателя 16 (эпюра

30) и далее после него чврвэ элемент

ИЛИ 18 на запрещающий вхОд блока 2 питания, выключая .его. В результате спадания напряжения на выходах блО ка питания, в том. числе (эпюра 31) и на дополнительном выходе пврвменйо"

ro напряжения с одной из обмоток (3.3) трансформатора, создаются условия для срабатывания блока 12. контроля запуска, так как напряжение с реле времени поступает по«прежне- му (эпюра .32). Сработавший э блоке, контроля запуска тиристор оптопарн

13 выдает (эпюра 33) на электронный 66 выключатель 17 отрицательный сигнал, а через него и через последовательно соединенный с ним элемент ИЛИ 18 (по его второму входу) - на запре" щающий вход. блока 2 питания. Это бу- 65 дет уже второй сигнал выключения блока питания, который появился при наличии первого (поступиэшего от блока

7 для защиты 7). Но первый сигнал исчезает (эпюра 30) сразу же по оконча" вин импульса (зпюра 29) одновнбратора 15 (точка г на эпюре. 26, фиг. 4),. н блох питания по3щерживается s выключенном состоянии ужв сигналом .с блока 12 контроля запуска, Происходит, следовательно, блокировха выклю» чения: начавшись от блока 7 для защиты, она в дальнейшем поддерживает ся блоком контроля запуска (эпюра 34) °

B соответствии с этим и на икформаци онном выходе индикецйи подключенном к выходу согласующего каскада, сигнал не прекращается э момент Ъ, а сохра» няется(зпюру 27), свидетельствуя о состоявшемся выключении системы. Управляющим сигналом для согласующего каскада является сигнал (зпюра 35), сформированный путем сложения сигналов с второго выхода блока 7 для защиты и блока 12 контроля. запуска (зпюры 27 и 33 соответственно). Та» ким образом, блок контроЛя запуска кроме основной своей функции эыпол нявт .и функцию блокирующего устройства, закрепляющего выработанное в системе в результате анализа причин срабатывания. защиты решение на выключение блока питания, но существующее непродолжительно (эпюра 30), так как . одновибратор, окончив свой импульс (эпюра 29), снова исключает возможность прохождения запрещающего работу сигнала с тиристора оптопары 8 к блоку питания и, более того, выключает и сам тиристор этой оптопары, так как реле снова срабатывает (раэ» мыкаются контакты 10.2) и далее обвсточив свою обмотку 10.1, снова возвращается в исходное состояние (точка б на эпюрв 26,.фиг. 4). Длительность импульса одновибратора устанавливается такой, чтобы за врвыи

его существоэания прошли последовательно во времени друг за другом события выключение реле, второе выключение тиристора oaeonapra 8, выключение блока 2 питания я араба тыэанке блока контрОля эайуока (aye» менем прохождения сигнала через элв

° °

"мент ИЛИ и электронные эЫключателИ можно првнвбречь) ° Излишняя длитель» ,ность импульса одновибратора может лишь только уменьшить помехоустойчивость системы, так как если эта длительность превышает период.поэ . торяющвйся помехи, то следующий жв импульс. с блока для защиты после окончания првдшвствузщего (и вызывающего импульс одноэибратора) выклю» чает блок питания. Позтому следует стремиться к наименьшей, формирув» мой одноэибратором длительности импульсов, но чтобы она всегда была

1053211

1О больше суммарного времени прохожде= иия всех перечисленных процессов.

Вслецствие того, что блок питания уже оказывается выключенным, блок ,для защиты больше не срабатывает(для рассмотренного случая превышения

5 контролируемого напряжения с блока

2 питания по верхнему пределу). Если питание самого блока для защиты производится также от блока 2 питания (как в известной системе), то 10 он прекращает работу после выдачи запрета работы блоку питания и в случае срабатывания защиты по нижнему пределу (его порог - эпюра 23).

Выключение системы сопровождается f5 выдачей сигнала и на выход групповой защиты (второй выход электронного выключателя 17), на котором будет тот же вид сигнала, что и на выходе блока контроля запуска (эпюра 33).

Под его воздействием оказываются выключенными и другие, подобные пред" лагаемому устройству, если их точки выход сигнала групповой защиты соединены между собой. Помеха не мо" 25 жет быть причиной этого (как не будет и выключения собственно блока 2 питания за счет принятого в настоящей системе алгоритма обработки сиг" налов с блока для защиты и выделении информации о фактическом отклонении напряжения блока питания за заданные пределы.

Предлагаемая система электропитания выгодно отличается от других известных аналогичных устройств электропитания с допусковой защитой по

;напряжению,в которых предприняты меры по помехозащищенности, так как s ней совершенно исключается возможность самовыключения вследствие помехи, причем независимо от ее ин.тенсивности и способа проникновения к блоку для защиты, Вместе с тем, помехи бесследно не исчезают, а информация о их прохожде" нии выдается и на внешний информационный выход индикации, по сигналам с которого можно судить о реакции системы электропитания на помехи, что создает возможность дальнейщего совершенствования электромагнитной совместимости систем электропитания с другой радиоэлектронной аппаратурой °

ВН3!ИПИ Эаказ 8892/52

Тирай 619 Подписное

Филиал ППП "Патент", гУагород, ул.Проектная,4