Высоковольтный стабилизированный источник постоянного напряжения (тока) Советский патент 1987 года по МПК G05F1/56 H02M3/335 

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования при реализации дистанционного электроснабжения необслуживаемых усилительных пунктов систем дальней многоканальной связи.

Целью изобретения является повышение надежности электроснабжения потребителей.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Высоковольтный стабилизированный источник постоянного напряжения (тока) содержит силовые блоки 1.1 - 1./V, шунтирующие диоды 2.1 и 2./V, включенные последовательно между выводами для подключения нагрузки 3, блоки 4.1-4.М управления, датчик 5 выходного стабилизируемого параметра (напряжения или тока), первый источник 6 питапия постоянного тока, датчики 7.1- 7.N сигнала аварии, диодные элементы ИЛИ 8.1-8./V, узлы 9.1-9.Л коммутации электронные ключи 10.1 -10.(;V-1), элемент НЕ 11, второй источник 12 питания постоянного тока. В состав каждого из узлов 9.1 - 9.Л коммутации входят элемент ЙЛИ-НЕ 13 и электронный ключ 14. Источник 12 питания постоянного тока включает в себя источник 15 питания переменного тока, выпрямитель 16 и конденсаторный фильтр 17. Позициями 18 и 19 на схеме обозначены соответственно первый и второй входные питающие выводы силовых блоков 1.1 - 1./V, а позициями 20 и 21 - их первый и второй выходные выводы. Позип,ии 22 и 23 присвоены первому и второму входным выводам диодных элементов ИЛИ 8.1-8.Л/, а позиции 24 и 25 - потенциальным выводом перво1 о и второго входов узлов 9.1-9.Л/ коммутации. Выходное напряжение источника 12 питания постоянного тока (амплитудное значение напряжения источника 15 питания переменного тока) выбрано в Л раз большим выходного напряжения источника 6 питания постоянного тока.

Первые выходные выводы 20 силовых блоков 1.1 - l.yV соединены с первыми выводами (анодами) соответствующих ш-унти- руюп1их диодов 2.1-2.Л . Каждый из блоков 4.1-4./VI управления выполнен с N выходами соединенными с управляющими входами соответствующих силовых блоков 1.1 - l.N. Выход датчика 5 выходного стабилизируемого параметра подключен к входам блоков 4.1-4.М управления. Датчики 7.1-7.Л сигнала аварии включены между вторыми выходными выводами 21 силовых блоков 1.1 - 1 .Л и вторыми выводами (катодами) соответствующих шунтирующих диодов 2.1 - 2.Л/. Первые входы (с потенциальными выводами 24) узлов 9.1-9./V коммутации соединены с выходами соответствующих датчиков 7.1-7./V сигнала аварии, вторые входы (с потенциальными выводами 25) - с выходом элемента НЕ 11, а выходы - с питающими входами соответствующих силовых блоков 1.1 - 1.. Первые (отрицательной

0

полярности) выводы источников 6 и 12 питания постоянного тока подключены друг к другу, к первому входному питающему выводу 18 силового блока 1.1 и первым силовым

выводам ключей 10.1 -10. (/V-1), вторые силовые выводы которых соединены с первым входным питающим выводом 18 соответствующих силовых блоков 1.2-1.Л , а управляющие входы - с выходом элемента НЕ 11, подключенного входом к выходу источника 12 питания постоянного тока.

Первые входные выводы 22 диодных элементов ИЛИ 8.1-8.Л соединены с вторым (положительной полярности) выводом источника 6 питания постоянного тока. Второй

5 входной 23 и выходной выводы каждого из диодных элементов ИЛИ 8.1-8.(. V - 1) подключены Соответственно к первому входному питающему выводу 18 последующего и второму входному питающему выводу 19 предыдущего из двух смежных силовых бло0 ков. Второй входной 23 и выходной выводы диодного блока ИЛИ 8./V .соединены соответственно с вторым (положительной полярности) выводом источника 12 питания постоянного тока и вторым входным питающим

5 выводом 19 силового блока 1.Л . В источнике 12 питания постоянного тока последовательно включены источник 15 переменного тока, выпрямитель 16 и конденсаторный фильтр 17. В каждом из узлов 9.1-9./V коммутации последовательно включены эле0 мент ИЛИ-НЕ 13 и ключ 14, причем входы элемента ИЛИ-НЕ 13 являются входами (с потенциальными выводами 24 и 25), а выход ключа 14 - выходом узла коммутации.

Высоковольтный стабилизированный ис5 точник постоянного напряжения (тока) работает следующим образом.

При отсутствии напряжения на выходе источника 15 питания переменного тока отсутствует напряжение на выходе конденсаторного фильтра 17, что вызывает появле- ние сигнала «1 на выходе элемента НЕ 11, который подается на управляющие входы ключей 10.1 -10.(Л/-1). Последние открываются и соединяют входные питающие выводы 18 силовых блоков 1.2-1./V с объеди5 ненными первыми выводами источников 6 и 12 питания постоянного тока. Входной питающий вывод 19 каждого из силовых блоков 1.1 - 1./V через соответствующий из диодных элементов ИЛИ 8.1-8.Л оказывается подключенным к второму выводу

0 источника 6 питания постоянного тока. Таким образом, при отсутствии .напряжения на выходе источника 15 питания переменного тока питающие входы всех силовых блоков 1.1 - 1./V оказываются подключенными параллельно выходу источника 6 питания по5 стоянного тока. При этом на входных питающих выводах 18 и 19 каждого из силовых блоков 1.1 - 1./V будет присутствовать на- пряж(ние источника 6, например 24 В. Кроме

того, сигнал «1 с выхода элемента НЕ 11, поступая на упрагзляющие входы (с потенциальными выводами 25) всех узлов 9.1 - 9./V коммутации, блокирует последние, не давая возможности открытия ключам 14.

Блоки 4.1-4.М управления имеют число выходов, равное числу силовых блоков 1.1 - 1,Л , причем выходы, соответствующие одному и тому же силовому блоку, соединены параллельно и подключены на управляющий вход этого блока. На входы всех блоков 4.1 - 4.М управления поступает один и тот же сигнал с выхода датчика 5 выходного напряжения (тока). Все блоки 4.1-4./М управления работают параллельно, но ведущим является только один из них, например тот, у которого управляющий импульс появляется раньще, чем у других. Если работают все силовые блоки 1.1 - l.yV, то выходное напряжение каждого из них меньще его номинального значения. В случае выхода из строя одного из силовых блоков 1.1 - l.yV ток нагрузки протекает в прямом направлении через один из щунтирующих диодов 2.1-2./Ч Благодаря наличию общего датчика 5 выходного напряжения (тока) выходной сигнал блоков 4,1-4.М управления .меняется таким образом, что выходное напряжение оставщихся силовых блоков возрастает, а выходное напряжение (ток) на нагрузке 3 (через нагрузку 3) остается неизменным. При выходе из строя одного из блоков 4.1 - 4.М управления нормальную работу устройства обеспечивают оставщиеся блоки управления.

При наличии напряжения на выходе источника 15 питания переменного тока оно выпрямляется выпрямителем 16, в результате чего на выходе конденсаторного фильтра 17 присутствует постоянное напряжение на выходе источника 15. Например, если на выходе источника 15 имеется переменное напряжение 220 В, то на выходе фильтра 17 присутствует постоянное напряжение 310 В. Это напряжение, воздействуя на вход элемента НЕ 11, вызывает появление на его выходе сигнала «О. Все ключи 10.1 - 10.(Л -I) закрываются, а все силовые блоки 1.1 - l./V оказываются включенными последовательно с фильтром 10 и между собой по входным питающим выводам по следующей цепи: объединенные первые выводы источников 6 и 12 питания постоянного тока, входной питающий вывод 18, выходной вывод диодного э лемента ИЛИ 8.1, входной вывод 23 диодного элемента ИЛИ 8.1, входной питающий вывод 18 силового блока 1.2, входной питающий вывод 19 силового блока 1.2, выходной вывод диодного элемента ИЛИ 8.2, входной вывод 23 диодного элемента ИЛИ 8.2 и так далее, входной вывод 23 диодного элемента ИЛИ 8.(N-1), входной питающий вывод 18 силового блока I.N, входной питающий вывод 19 силового блока l.A , выходной вывод диодного элемента

5

0

5

0 7

5

0

5

0

ИЛИ 8.., входной вывод 23 диодного элемента ИЛИ 8.Л , второй вывод источника 12 питания постоянного тока. Поскольку все силовые блоки 1.1 - 1./V соединены по выходам последовательно между собой и нагрузкой 3, а напряжения на выходных выводах 20 и 21 всех силовых блоков 1.1 - l./V равны между собой, на их входных питающих выводах 18 и 19 устанавливаются одинаковые напряжения, равные напряжению на выходе конденсаторного фильтра 17, деленному на N. В приведенном примере при на входных питаюпщх выводах 18 и 19 каждого из силовых блоков 1.1 - 1..V присутствует входное напряжение 24 В. Управление всеми силовыми блоками 1.1 - l.. V при помощи блоков 4.1-4.М управления осуществляется так же, как и в случае работы силовых блоков 1.1 - I.. V от источника 6 питапия постоянного тока, который при наличии напряжения на выходе конденсаторного фильтра 17 оказывается отключенным от входных выводов 18 и 19 силовых блоков 1.1 - 1./V диодными элементами ИЛИ 8.1-8.. V. Сигнал «О с выхода элемента НЕ 1 1 поступает на вторые входы (с потенциальными вывот дами 25) всех узлов 9.1-9./V коммутации. Если все силовые блоки 1.1 - 1.Л исправны, то через датчики 7.1-7.Л сигнала аварии, включенные в их выходные цепи, протекают выходные токи силовых блоков 1.1 - .М. При этом на выходе каждого из датчиков 7.1-7.Л присутствует сигнал «1, который подается на первый вход (с потенциальным выводом 24) соответствующего узла коммутации. На выходе элемента ИЛИ-НЕ 13 в этом случае имеется сигнал «О, ключ 14 закрыт и не шунтирует питающий вход соответствующего силового блока. При выходе из строя любого из силовых блоков 1.1 - l.. V, например 1.Л , датчик 7.. V сигнала аварии, включенный в его выходную цепь, фиксирует отсутствие в этой цепи тока и вырабатывает сигнал «О, в результате чего на выходе элемента ИЛИ-НЕ 13 узла 9.. V коммутации появляется сигнал «, открывающий ключ 14. Таким образом, при выходе из строя какого-либо из силовых блоков 1.1--1.Л его выходные питающие выводы 18 и 19 шунтируются выходом соответствующего узла коммутации, а выходное напряжение конденсаторного фильтра 17 равномерно перераспределяется между оставшимися cn,:io- выми блоками. При этом напряжение на выходных питающих выводах 18 и 19 каждого из силовых блоков 1.1 - L. V увеличивается

Л ЛГраз. В-приведенном примере

при выходе из строя одного силового блока напряжение на входных питающих выводах 18 и 19 оставщихся 12 силовых блоков увеличивается в 1,08 раза, достигая 26 В, что примерно на 8% больше нормального значения. Далее все устройство функционирует так же, как и в случае его работы от источника 6 питания постоянного тока при выходе из строя одного из силовых блоков 1.1--.Л/ .

При пропадании напряжения на выходе источника 15 питания переменного тока пропадает постоянное напряжение на выходе конденсаторного фильтра 17, а на выходе .элемента НЕ II появляется сигнал «1, открывающий все ключи 10.1 -10.(Л -1) и блокируюндий все узлы 9.1-9.Л коммутации. Источник 6 питания постоянного тока через диодные элементы ИЛИ 8.1-8.jV подключается к входным питающим выводам 18 и 19 силовых блоков 1.1 - 1.Л . Происходит перестройка структуры соединения силовых блоков 1.1 - l.N по входным питающим выводам 18 и 19 с последовательной на параллельную, а весь высоковольтный источник постоянного напряжения (тока) продолжает нормально функционировать.

Возможность автоматической перестройки структуры высоковольтного источника постоянного напряжения (тока) и связанная с этим возможность резервирования входных питающих цепей позволяют суп1ественно повысить надежность электроснабжения nfi- требителей.

Формула изобретения

1. Высоковольтный стабилизированный источник постоянного напряжения (тока), содержащий /V силовых блоков, первые выходные выводы которых соединены с первыми выводами соответствующих нунтирую- щих диодов, включенн)1х последовательно между выводами для подключения нагрузки, М блоков управления, каждый из которых выполнен с /V выходами, соединенными с управляюи1ими входами соответствующих силовых блоков, датчик выходного стаби- лиз.ируемого параметра, выход которог О подключен к входам блоков управления, первый источник питания постоянного тока, отличающийся тем, что, с целью повыщения надежности электроснабжения потребителей в него введены N датчиков сигнала аварии, ,V узлов коммутации, элемент НЕ, N диодных элементов ИЛИ, ключей и второй источник питания постоянного тока, с выходным напряжением, в Л раз большим, вы0

5

0

ходного напряжения первого источника питания постоянного тока, причем датчики сигнала аварии включены между вторыми выходными, выводами соответствующих щун- тирующих диодов, первые входы узлов коммутации соединены с выходами соответствующих датчиков сигнала аварии, вторые входы - с выходом элемента НЕ, а выходы- с питающими входами соответствующих силовых блоков, первые выводы двух источников питания постоянного тока подключены друг к другу, к первому входному питающему первого силового блока и первым силовым выводам ключей, вторые силовые выводы которых соединены с первым входным питающим выводом второго и последующих соответствующих силовых блоков, а управляющие входы - с выходом элемента НЕ, нодключенного входом к выходу второго источника питания постоянного тока, первые входные выводы диодных элементов ИЛИ соединены с вторым выводом первого источника питания постоянного тока, второй входной и выходной выводы каждого из диодных элементов ИЛИ, за исключением ,V-ro элемента, подключены соответственно к первому входному питающему выводу последующего и второму входному питающему выводу пред1 1дущего из двух смежных силовых блоков, а второй входной и выходной выводы /V-ro диодного блока ИЛИ соединен) соответственно с вторым выводом второго ис- точника питания постоянного тока и вторым входным питаюп;им выводом Л -го силового блока.

2.Источник по п. 1, отличающийся те.м, что второй источник питания постоянного тока состоит из последовательно включенных источника питания переменного тока с амплитудным значением выходного напряжения, в N раз большим выходного напряжения первого источника питания постоянного тока, выпрямителя и конденсаторного фильтра.

3.Источник по п. 1, отличающийся тем, что каждый узел коммутации состоит из последовательно включенных элемента ИЛИ- НЕ и ключа, входы первого из которых являются входами, а выход второго - выходом данного узла.

5

5

0

Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам дистанционного электроснабжения необслуживаемых объектов. Целью изобретения является повышение надежности электроснабжения потребителей. При наличии в устройстве двух источников 6, 12 питания постоянного тока, выходные напряжения которых различаются в N раз, а также при использовании диодных элементов 8.1-8.Л ИЛИ, узлов 9.1--9./V коммутации и ключей 10.1 -10.(Л -1) обеспечивается возможность надежного резервирования входных питающих цепей путем автоматической перестройки структуры высоковольтного источника. Если работает источник 12 с большим напряжением, имеет место последовательное включение питающих входов силовых блоков 1.1 - .М, при этом от источника 6 потребление отсутствует. В случае же пропадания напряжения на выходе источника 12 питание схемы обеспечивает источник 6 с меньшим напряжением, а питающие входы силовых блоков 1.1 - .М включаются параллельно. 2 з. п. ф-лы, 1 ил. с @ (О 00 со