Резервированная система электропитания Советский патент 1983 года по МПК G05F1/56 H02J1/10 

(54.) РЕЗЕРВИРОВАННАЯ СИСТЕМА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в электроустановках, к которялм одновременно предъявляются требования по поддержанию на неизменном уровне напряжения на потребителе и заданного токораспределения меяоду питаквдими источниками.

Известна резервированная система электропитания, содержащая ряд параллельно включенных питающих узлов, в выходные цепи которых включены датчики нагрузочного тока, сумматор, входы которого соединены с выходами датчиков тока, делитель напряжения, потенцисшьный вход которого подключен к выходу сумматора, блок управления, вход которого соединен с выходом делителя напряжения, один из выходов с управлягамим входом последнего, а остальные выходы - с опорными входами питающих узлов Fll.

Недостаток известной системы, в которой один из питающих узлов (ведущий) предназначен для стабилизации напряжения, а остальные (ведомые) для стабилизации тока, связан с низкой надежностью работы в случае отказа ведущего питгиощего узла. Остальные источники поддерживают только

заданное соотношение токов, а напряжение на потребителе не стабилизируется. Пониженная надежность системы с объясняется также и значительной

сложностью ее конструктивного выполнения.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является резер10вированная система электропитания, содержащая два параллельно включенных источника напряжения, в каждый из которых введены регулирующий элемент, включенный между полюсами соответст15вующей первичной питающей сети и выводами для подключения нагрузки, первый сумматор, соединенный одним из входов с выходом источника, второй сумматор, подключенный одним из вхо20дов к выходу первого сумматора, другим входом - к выходу блока опорного напряжения, а выходом - к цеди управления регулирующим элементом, датчик нагрузочного тока, включенный в вы25ходную цепь регулирукадего элемента, дифференциальный усилитель, связанный входами с выходами датчиков нагрузочного тока обоих источников, а выходом - с другим входом первого 30 сумматора 2.

Недостаток указанной системы также определяется невысокой эксплуатационной надежностью, обусловленной в основном нерациональной последовательностью функционального включения измерительных и управляющих блоков источников.

Целью изобретения является повышение надежности работы подобного пиIтакадего комплекса.

Поставленная цель достигается тем что в резервированной системе элект.ропитания, содержащей два параллельно включенных источника напряжения, каждый из которых включает в себя регулирующий элйлент, включенный между полюсами соответствующей первичной питающей сети и выводами для подключения нагрузки, первый сумматор, соединенный одним из входов с выходом источника, второй cyNftiaTOp, подключенный одним из входов к выход первого суьвлатора, а выходом - к цепи управления регулирующим элементом датчик нагрузочного тока источника, включенный в выходную цепь регулирующего элемента, блок опорного напряжения, в каждом из источников напряжения другой вход первого сумматора соединен с выходом блока опорного напряжения, два других входа второго сумматора - с выходами датчиков нагрузочного тока обоих источников, а выход первого сумматора подт ключей к соответствующему управляющему входу регулирующего элемента.

На фиг. 1 представлена функционалная схема предлагаемой резервированной системы электропитания; на фиг.2один из возможных вариантов исполнения трехвходового сумматора в совокупности с ограничителем.

Система содержит два параллельно включенных источника 1 и 2 напряжения (фиг. 1), силовые части которых отображены регулирующими элементами 3.1 и 3.2 (в целях упрсвдения в эти регулирующи е элементы условно введены выпрямители, фильтри, блоки формирования закона регулирования, защитные блоки) . Входы указанных регулирующих элементов подключены к пер вичным питающим сетям с напряжениями DCI и UjNX/ а в их выходные цепи включены датчики 4.1 и 4.2 нагрузочного тока источников напряжения. Сигналы рассогласования вырабатывгцотся сумма торами 5.1 и 5.2, входы которых соединены с выходами соответствующих источников напряжения и блоков опорного напряжения показаны), а также сумматорс1ми 6.1 и 6.2, входы которых подключены к выходам сумматоров соответственно 5.1 и 5.2 и входам обоих датчиков 4.1 и 4.2 нагрузочного тока. На выходах сумматоров 6.1 и 6.2 установлены ограничители 7.1 и 7.2. Выходы названных ограничителей, а также выходы сумматоров 5.1 и 5.2 соединены с управляющими входами соответствующих регулирующих элементов. Нагрузочные токиЛ и 3/2.И отдельных источников составляют общий ток нагрузки Ьц , протекающий в блоке 8 нагрузки, включенном на общем выходе данной системы электропитания под напряжение UH

Конструктивная реализация каждого из трехвходовых сумматоров 6.1 и 6.2 с ограничителем выполнена с использованием операционных усилителей 9 и 10 (фиг. 2), резисторов 11-17 и диодов 18 и 19.

Система работает следующим образом.

Выходное напряжение U, выделяюШееся на сопротивлении блока 8 нагрузки, сравнивается с опорным напряжением Uo в суюлаторах 5.1 и 5.2. На выходах указанных сумматоров вырабатываются сигналы рассогласования g Hfjj, пропорциональные отклонениям напряжения И от опорного напряжения DO

ere -UH-Uo

На входы сумматоров 6.1 и 6.2 подаются соответственно сигналы 6а с выходов сумматоров 5.1 и 5.2-й по два сигнала с выходов датчиков 4.1 и 4.2 нагрузочного тока, отображающих величины токов источников 1 и 2. выходные сигналы сумматоров 6.1 и 6.2 подводятся соответственно к ограничителям 7.1 и 7.2. На выходах последних вырабатываются сигналы рассогласования и f,, уровни которых соответствуют выражениям

g- :;z-U:,rei(U:,z-U.,-e;;70i

lo , т %a-u,)o

% I :iiV ( , lo « (из,-иэ,,,МЗ, (5)

где 4x,MiM,4iiKi:i2H,K,Ki, ПОСТО-. янные коэффициенты.

Принято, что сигналы О увеличивают выходные токи соответстзукж их источников питания, а сигнаeiлы EJ О Kt. наоборот, способстлы

вуют их уменьшению. За счет действия обратных связей поддерживают

е;ч-б;Чо ч ilj.-g; o. (4) Рассмотрим случай, когда К К

и в системе поддерживается равенство

W 2. установившемся режиме 6 , f |

и находятся на нулевом уровне,

при этом

.2.И. .

Если по каким-либо причинам окажется, ч го )-(л напримерbiH 3in то в соответствии с выражением (2) имеет место IE U;)- ti 7 источником 1 на}1ряжения, согласно (4 поддерживается соотношение

игэ-и,.,,

т.е. и:э -- -:г «Лч- ги.

Поскольку в соответствии с выражением (3)tl О, то в данном случае, опять же соглеи:но (4), с пе 4Ощью источника 2 напряжения поддерживается

.0,

т.е. OH--UOТаким образом, в рассматриваеквлх условиях, источник 1 автоматически поддерживает равенство нагрузочных токов Э,ц и U-z-t, ,. а источник 2 стаб изирует выходное напряжение Им на уровне Ug, В случае источники 1 и 2 напряжения меняются ролям

.При выходе из строя одного из источников напряжения, например при пропадании напряжения Ife первичной питающей сети источника 1, величина gjl для оставшегося источника 2 в соответствии с выражением (3) равна нулю. В связи с этим источник 2 поддерживает 62. т.е. DH UeПредлагаемая резервированная система электропитания позволяет раздельно стабилизировать напряжение на нагрузке и поддерживать заданное соотношение между нагрузочными токами источников. При отказе одного из источников другой автоматически переходит в режим стабилизации напряжения, так что отказа системы в целом не наблюдается. Повышенная надеж ность работы данной системь обуслов:лена тем, что роли ведущего и ведом го источников не закреплены за ними жестко, а меняются в зависимости от шерераспределения нагрузочных токов

Формула изобретения Резервированная система электропитания, содержащая два параллельно включенных источника напряжения, кг1яздый из которых включает в себя регулирующий элемент, включенный между полюсами соответствуюс-.ей пер вичной питгиощей сети и выводами для подключения нагрузки, первый сумматор, соединенный одним из входов с зыходом источника, второй суМ матор, подключенный одним из входов к выходу первого сумматора, а выходом - к цепи управления регулирующим зпемёнтам, датчик нагрузочного тока источника, вкл{оченный в выходную цепь регулирующего элемента, блок опорного напряжения, отличающаяся тем, что, с цепью повыцения надежности ее работы, в кг1ждом из источников напряжения другой вход первого сумматора соединен с выходом блока опорного напряжения, два других входа второго сумматора - с выходами датчиков нагрузочного тока обоих источников, а выход первого/сумматора подключен к соответствующему управляющему входу регулирующего элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР 451987, кл. G 05 F 1/56, 1973.