Система электропитания постоянным током для нескольких потребителей

Система электропитания постоянным током для нескольких потребителей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

G 05 F 1/64 с присоедииеиием заявки Мо

Государственный коинтет

СССР но делаи нзобретеннй н открытнй (23) Приоритет (53) УДК621 316, .722.1 (088. 8)

Опубликовано 25.09.79. Бюллетень Йо 35

Дата опубликования описания 2 509.79 (72) Авторы изобретения

Г.A Винник, Э.Л. Каган и Н.И, Королев (71) Заявитель (54) СИСТЕМА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ПОСТОЯННИ1 ТОКОМ

ДЛЯ НЕСКОЛЬКИХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ

Изобретение относится к электротехнике, а йменно к системам электропитания узлов связи.

Известна многобатарейная буферная система, содержащая в каждом номинале выходного напряжения аккумуляторную батарею и зарядно-буферные выпрямитель, а также дополнительные аккумуляторные элементы (или полупро- 10 водниковые противоэлементы) и устройство для контроля выходного напряжения и коммутации этих элементов, обеспечивающие стабилизацию выходного напряжения в режимах заряда и раз- 15 ряда аккумуляторных батарей (1).

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является система электропитания постоянным током для нескольких потребителей, содержа- 20 щая параллельно соединенные заряднобуферный выпрямитель, аккумуляторную батарею опорного напряжения, блок для подключения указанной батареи и ребителю и стабилизированный выпрями- 25 тель для питания потребителя опорного напряжения; преобразователи, по числу потребителей, состоящие из задающего генератора и тиристорного усилителя, выходами подключенные к 30 выходам соответствующих стабилизированных выпрямителей (2) .

В нормальном режиме работы этой системы и при наличии напряжения сети переменного тока аккумуляторная батарея от нагрузки отделена тиристором. Потребители опорного номинала напряжения получают питание от стабилизированных выпрямителей.

Потребители остальных номиналов напряжений получают питание от работающих параллельно на общую нагрузку стабилизированных выпрямителей и преобразователей напряжения, поэтому часть энергии от сети переменного тока к этим потребителям поступает после двойного преобразования: сначала в выпрямителе, затем в преобразователе. Это приводит к снижению

КПД системы. Кроме того, использование технического ресурса преобразователей при работе системы от сети переменного тока приводит к снижению надежности системы при ее работе от опорной аккумуляторной батареи (при отсутствии напряжения сети) .

При пропадании напряжения сети переменного тока или кратковременных понижениях напряжения питания потребителей происходит отпирание тирисб87442 тора блока подключения батареи. В момент отпирания повышенное на 2050% от номинального значения напряжение заряженной батареи коммутируется на понизившееся выходное напряжение выпрямителей. Это приводит к значительным динамическим толчкам напряжения и тока в системе и недопустимым повышениям (выбросам) напряжения пи тания потребителей.

Для повышения надежности и экономичности системы в систему электропитания постоянным током для нескольких потребителей, дополнительно, по числу потребителей, введен блок автоматического запуска к выктпочения, выходом подключенного к преобразователю, а одним иэ входан — к аккумуляторной батарее, а другим — к выходу дополнительно введенного логического блока И-НЕ, один иэ нходон которого соединен со нходом, а другой— с выходом соответствующего стабил; зк— рованного выпрямителя.

Кроме того, блок автоматического запуска и выключения состоит кэ ткристора запуска в цепи задающего ге— нератора преобразователя и ткристора выключения в цепи обмотки управления контактора, раэмыкающие контакты которого включены в цепь питания ткрксторного усилителя преобразователя, реле нремени, включенного между выходом тиристора запуска к входом тиристора выключения, причем между катодом и управляющим электродом иркстора запуска включены раэмыкаюшке 35 контакты логического блока И-НЕ, а между катодом и управляющим электродом тиристора выключения — замыкающие контакты логического блока И-НЕ.

Для повышения качества выходного gg напряжения блок для подключения батареи к потребителю опорного напряжения состоит из встречно-параллельно соединенных диода и транзистора, вход которого соединен с элементом сравне- 45 ния, подключенным параллельно выходу стабилизированного выпрямителя для питания потребителя опорного напряжения.

Такая система позволяет: при наличии напряжения сети переменного тока содержать преобразователи н таком режиме„ при котором они, имея минимальное ауреблеиие энергии, не работают на нагрузку, но подготовлены к быстродействующему включениюу осушестнлять включение преобразователей в зависимости от величины входного и выходного напряжения соогнетствующего стабилизированного выпрямителя. Это повышает КПД и надежность системы. Налк- @ чие реле времени повышает стабильность работы системы и качество напряжения н переходных режимах. Выполнение блока для подключения батареи к потреби=. .телю опорного напряжения, как указана 65 выше, позволяет исключить ныбросы на" пряженкя при переходах работы системы с сети переменного тока на батарею и обратно к, кроме этого, созда" ет возможность использования мощности зарядка-буферного выпрямителя для питания потребителей опорного напряжения (дополнительный резерв).

На фиг, 1 дана принципиальная электрическая схема предлагаемой системы электропитания постоянным током для нескольких потребителей; на фиг, 2 показана диаграмма напряжения.

Система содержит параллельно соединенные аккумуляторную батарею 1 к эарядно-буферный выпрямитель 2, стабилизированный выпрямитель 3 для питания потребителей 4 опорным напряжением 24, стабилизированные выпрямители 5 к 6 для питания соответственно потребителей 7 и 8 напряжениями 60 и 220 B. Плюсовые полюсы аккумуляторной батареи 1, эаряднобуфернаго выпрямителя 2 и стабилизированного выпрямителя 3 соединены между собой и подключены к потребителям 4. Между минусовыми выводами этих выпрямителей включен блок 9 для подктпоченкя батареи к потребителям

4 спорного напряжения. Он содержит встречно-параллельно соединенные диод 10 и транзистор 11, вход которого подключен к элементу 12 сравнения, который подключен параллельно выходу выпрямителя 3„

Параллельно выходам выпрямителей " и 6 включены выходы преобразователей 13 к 14 опорного напряжения 24 R в выходные напряжения 60 к 220 B. Каждый из преобразователей содержит задающий генератор 15 и тиристорный усилитель 16.

Система снабжена блоком 17 и 18 автоматического запуска и выключения преобразователей. Каждый иэ блоков содержит тиристор 19 запуска к тиристор 20 выключения. Тири" стор 19 запуска включен в цепи задающего генератора 15 преобразователя, а тиркстар 20 выключения — н цепи обмотки управления контактора

21, размыкающке контакты а и б которого включены между минусом батареи 1 и входом ткркстарного усилителя 16 соответствующего преобразователя. Реле 22 времени, вход которого подключен к выходу тиристора 19 запуска, а выход — к цепи управления тиристора 20 выключения, обеспечивает отпирание ткристора выключения с заданной задержкой, создавая гарантированное минимальное время работы преобразователя при кратковременных запусках но время переходных процессов в системе.

Конденсатор 23 обеспечивает необходимую задержку отпускания кантакто.ра 21 в процессе выключения преобра687442 эователя. Резистор 24, подключенный к управляющему электроду тиристора запуска 19, обеспечивает его отпирание.

Блоки 17 и 18 запуска и выключения преобразователей управляются двух- 5 входовыми логическими блоками И-H"r. 25 и 26 контроля напряжения. Входы пере.менного тока логических блоков под:.-:очены ко входам стабилизированных в..— прямителей 5 и б, а входы постоянного тока — к выходам этих выпрямителей.

На выходе логические блоки содержат размыкающие и замыкающие контакты в, r и д, включенные параллельно управляющим переходам тиристоров запуска и выключения бло15 ков 17 и 18. Двум положениям этих контактов соответствуют два режима работы преобразователя: замыканию контактов в, г — режим резерва, при котором тиристорный усилитель 16 находится под напряжением питания без управляющих импульсов;замыканию контактов r, д — режим работы. Переход из режима рез".ðâà в режим работы осуществляют логические блоки 25 и 26, которые при снижении или пропадании входных или выходных напряжений выпрямителей 5 и 6 переключают выходные контакты в, г, ° д, выдавая сигнал на за- 30 пуск преобразователей. Процесс запуска и выключения осуществляют блоки

17 и 18 с помощью тиристоров 19, 20 и контактора 21, Система работает следующим образом.

При наличии напряжения сети переменного тока потребители 4, 7 и 8 получают питания от сети соатветствен" но через выпрямители 3, 5 и 6. Заряженная аккумуляторная батарея находится в режиме непрерывного подэаряда стабильным повышенным напряжением, например 30 В, зарядно-буферного выпрямителя 2. Выходное напряжение 24 В выпрямителя 3, приложенное к элементу 12 сравнения, удерживает транзистор 11 в запертом состоянии. Разность напряжений эарядно-буферного выпрямителя 2 и выпрямителя 3 (30 — 24 В) прикладывается к диоду 10 в виде обратного нагряжения. Аккумуляторная батарея оказывается отделенной от потребителей 4. Мощность зарядно-буферного выгрямителя, необходимая для заряда батареи, в этом режиме находится в резерве: она может использоваться для питания, потребителей 4 через блок 9 или питания преобразователей 13 и 14 после запуска блоков 17 и 18. Входные и выходные напряжения выпрямителей 68

5 и 6, поступая на входы логических блоков 25 и 26, удерживают зти блоки от срабатывания, при -этом контакты

| в!в pв е дв| находятся в ис хадном состоянии. Тиристор 19 запуска Я заперт, так как ега управляющий переход шунтирован контактами в, г, поэтому задающий генератор 15 преобразователя, реле 22 времени, тиристар 20 включения и контактор 21 обесточены. Под токам в этом режиме находится только резистор 24 цепи управления тиристора 19 запуска. На тиристорный усилитель мощности через размыкающие контакты а, б кантактора 21 подается напряжение питания, но он не работает, так как задающий генератор обесточен.

Принцип действия системы при переходных процессах поясняется с помощью диаграммы напряжения, приведенной на фиг. 2.

В процессе работы системы от сети переменного тока, из-за инерционности фильтров выпрямителей 3, 5 и б, при подключении потребителей и набросах нагрузки происходит кратковременные понижения (провалы) выходных напряжений. Когда выходное напряжение номинала 24 B при своем уменьшении достигает заданного уровня U< например 23 В (момент времени ), элемент сравнения 12 начинает приоткрывать транзистор 11. При этом обеспечивается подача к потребителям 4 дополнительной энергии от зарядно-буферного выпрямителя 2, соединенного параллельна батарее, и стабилизация выходного напряжения на новом несколько меньшем уровне. По окончании переходного процесса уровень выхадного напряжения восстанавливается за счет энергии выпрямителя 3, элемент 12 сравнения запирает транзистор 11.

Так происходит заполнение провала .выходного напряжения — повышается стабильность опорного напряжения питания потребителей, Аналогичный роцесс происходит при выходе из строя выпрямителя 3.

При этом весь ток потребителей поступает от зарядно-буферного выпрямителя, который продолжает работать в режиме стабилизации повышенного напряжения, необходимого для содержания батареи в заряженном состоянии.

Разряда батареи не происходит. Излишек напряжения гасится транзистором

11. Мощность зарядно-буферного выпрямителя из резерва переводится в работу для питания потребителей опорного напряжения.

Заполнение провалов выходных напряжений 60 и 220 В обеспечивается за счет энергии преобразователей. В момент времени t., когда выходное напряжение выпрямителя 5 (или выпрямителя 6) достигает уровня Ц, срабатывает логический блок 25 или 26 контроля напряжения. В момент раэмыкания его контактов в, г отпирается тиристор 19 запуска, включается задающий генератор 15 преобра687442 зователя и реле 22 времени блока заI пуска. Управляющие импульсы задающего генератора запускают усилитель 16 мощности. 3а счет выходной энергии преобразователя заполняется провал выходного напряжения. В момент времени t, когда выходное напряжение выпрямителя восстанавливается, контакты в, r вновь замыкаются.

После этого s момент времени tl, срабатывает реле времени 22, отпирается тиристор 20 выключения, срабатывает контактор 21. его контакты а, б размыкают цепь питания тиристорного усилителя 16 и блока 17. Тиристоры усилителя мощности и блока запуска запираются, после разряда конденсатора 23 и отпускания контактора схема приходит в исходное состояние. Преобразователь переходит в режим резерва.

При пропадании напряжения сети сигналы на блоки 25 и 26 поступак в момент времени t< до снижения выходного напряжения, затем в момент времени сигналы дублируются вхо" дами постоянного тока. В дальнейшем процессы протекают аналогично описанным, только после срабатывания реле времени тиристор 20 не отпирается, так как его управляющий пере" ход шунтируется контактами ™г, . д . Размыкание контактов и выключение преобразователей происходит при наличии двух факторов: появления сети и достижения выходным напряг.гнием значения > U g

Диод 10 при появлении напряжения сети создает цепь заряда разряженной ниже 24 В батареи от выпрямителя 3,, и исключает воэможность появления обратного напряжения на транзисторе

11.

Формула изобретения

1. Система электропитания постоянным током для нескольких потребителей, содержащая параллельно соединенные зарядно-буферный выпрямитель, аккумуляторную батарею опорного напряжения, блок для подключения укаэанной батареи к потребителю и стабилизированный выпрямитель для питания потребителя опорного напряжениями преофразователи, по числу потребителей, cостоящие из задающего генератора и тиристорного усилителя, выходами подключенные к выходам соответствующих стабилизированных выпрямителей, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и экономичности, в нее дополнительно„ по числу потребителей, введен блок автоматического запуска и выключения, выходом подключенного к преобразователю, а одним иэ входов — к аккумуляторной батарее, а другим — к выходу дополнительно введенного логического блока И-НЕ, один из входов которого соединен со входом, а другой — с выходом соответст(вующего стабилизированного выпрямителя.

2 ° Система по п.l, о т л и ч а ющ а я с я тем, что блок автоматического запуска и выключения состоит иэ тиристора запуска в цепи задающего генератора преобразователя и тиристора выключения в цепи обмотки управления контактора, размыкающие контакты которого включены в цепь питания тиристорного усилителя преобразователя, реле времени, включенного между выходом тиристора запуска и входом тиристора выключения, причем между катодом и управляющим электродом тиристора запуска включены размыкающие контакты логического блока И-НЕ, а между катодом и управляющим электродом тиристора выключения — замыкающие контакты логического блока И-НЕ.

3. Система по п.l, о т л и ч а ю35 щ а я с я тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения и создания дополнительного резерва при работе от сети переменного тока, блок для подключения батареи к потребителю опорного напряжения состоит иэ встречно-параллельно соединенных диода и транзистора, вход которого соединен с элементом сравнения, подключенным параллельно выходу стабилизированного выпрямителя для питания потребителя опорного напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Смирнов Н.Н. и др. Злектропитающие установки для городских ATC

М., Связь, 1974 с. 9-14.

2. Эскизный проект Необслуживаемая электропитающая установка для

МТС малой емкости (вариант с опорной батареей 24 В) . М., Гипросвязь, 1965.

6 87442

Редактор Т. Иагова

Заказ 5728/44

Составитель С. Горбачева т . Чужи к Корректор Г. Решетник

Тираж 1015 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035cNocxaac Ж-35m Ра шская.наб д, 4 5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная,4