Система непрерывного электропитания постоянного тока Советский патент 1991 года по МПК H02J9/06 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для построения систем электропитания вычислительной техники и аппаратуры, для которо: необходимо обеспечить непрерывность электропитания при авариях и переходных процессах в системе электроснабжения.

Цель изобретения - снижение массы и габаритов системы непрерывного электропитания.

На фиг.1 представлена принципиальная схема системы непрерывного электропитания постоянного тока для случая трехфазного переменного тока; на фиг.2 - эквивалентная схема системы,

Система через блок 1 коммутации подключена к двум каналам 2 и 3 генерирования, обеспечивающим питание системы

переменным трехфазным током (фиг. 1). Схема включает в себя два силовых трансформатора 4 и 5 с первичными обмотками 6 и 7 соответственно. Каждый трансформатор 4 или 5 содержит также две группы вторичных обмоток 8 и 9 или 10 и 11 и дополнительных обмоток 12 и 13 или 14 и 15, Группы выпрямительных диодов 16 и 17, а также группа дополнительных выпрямительных диодов 18 в совокупности с соответствующими вторичными и дополнительными обмотками 8- 15 образуют три выпрямителя, выходы которых включены параллельно и присоединены к входам импульсных стабилизаторов 19, содержащих широтно-импульсный модулятор 20, измерительный орган 21, присоединенный к общему выходу стабилизаторов, и датчики 22-25 тока. Стабилизаторы 19 соО 00

о о о

00

держат также транзисторы 26-29, блок 30 диодов обратного тока, состоящий из дио- доа 31-34, фильтрующие дроссели 35-38 и выходной конденсатор 39.

Система работает следующим образом.

При подключении системы блоком 1 коммутации к каналам 2 и 3 генерирования переменного тока напряжение подается на первичные обмотки 6 и 7 трансформаторов 4 и 5. Напряжения трансформируются во вторичные обмотки 8 и 9, а также 10 и 11 и дополнительные обмотки 12 и 13, а также 14 и 15 трансформаторов 4 и 5.

Вторичные обмотки 8 трансформатора 4, соединенные началами по схеме звезда, а концами через одинаково направленные диоды 16-с концами других фаз другой группы вторичных обмоток 9 данного трансформатора 4, образуют выпрямитель, потребляющий энергию, поступающую в первичные обмотки 6 данного трансформатора 4.

Аналогично, вторичные обмотки 10 и 11 трансформатора 5 с диодами 17 образуют выпрямитель, потребляющий энергию, поступающую в первичные обмотки 7 трансформатора 5.

Третий многофазный двухполупериодный выпрямитель, образованный всеми вторичными обмотками 8 и 11 и всеми дополнительными обмотками 12-15 трансформаторов 4 и 5, связанных диодами 18, потребляет энергию, поступающую как в первичные обмотки 6 трансформатора 4, так и в первичные обмотки 7 трансформатора 5. Функционирование системы поясняет ее эквивалентная схема (фиг.2).

Ветвь с источником KUi моделирует выпрямитель на группе диодов 16, ветвь с источником KUa моделирует выпрямитель на группе диодов 17, ветвь источниками 1/2 (К + A)Ui: 1/2(K+ A)U2 моделирует выпрямитель на группе диодов 18.

Коэффициент К связан с соотношением первичных 6 или 7 и вторичных обмоток 8 и 9 или 10 и 11, а коэффициент А - с соотношением первичных 6 или 7 и дополнительных обмоток 12 и 15 или 13 и 14.

Число витков дополнительных обмоток 12 и 15 или 13 и 14 выбирается из условия, что во всех установившихся режимах справедливо неравенство

-(K + A)Ui+j(K+A}U2

KUi

KU2

где Ui и U2 - напряжения в каналах 2 и 3 генерирования соответственно при учете того обстоятельства, что, например, Ui может быть максимальным, a Ua - минимальным. В этом случае во всех установившихся режимах энергия поступает по ветви с диодами 18, и, приблизительно, поровну распределяется энергопотребление от каналов 2 и 3. При провале напряжения Uisce энергопотребление осуществляется по ветви с диодами 17, а при провале U2 все энергопотребление осуществляется по ветви с диодом 16. При всплеске напряжения на одном из каналов он срезается стабилизатором 19.

Аналогично функционирование системы поясняется по схеме фиг. 1.

При нормальном режиме работы каналов 2 и 3 генерирования переменного тока на первичные обмотки 6 и 7 трансформаторов 4 и 5 подаются почти одинаковые напряжения,

и выходное напряжение выпрямителя на диодах 18 за счет согласно-последовательного включения дополнительных обмоток 12 и 15 превышает напряжения, которые могут иметь на выходе выпрямители на диодах 16

и 17. В результате при нормальном режиме диоды 16 и 17 смещены в обратном направлении и тока практически не пропускают. В этом режиме выпрямитель работает на диодах 18, причем за счет последовательного

включения обмоток 8, 11, 12 и 15, а также 9, 10,13 и 14 трансформаторов 4 и 5, первичные обмотки б и 7 которых подключены к разным каналам 2 и 3 генерирования, система непрерывного электропитания имеет равное потребление от каждого из каналов 2 или 3.

Возмущение напряжения по одному из каналов на выходе выпрямителя на диодах 8 ослабляется в два раза за счет равного влияния каждого из каналов 2 и 3 генерирования, Окончательная стабилизация напряжения осуществляется стабилизатором 19, составленным из ряда параллельно включенных по входу и выходу ячеек, выполненных в виде импульсных стабилизаторов, что

позволяет уменьшить пульсации как на выходе, так и на входе стабилизатора 19, Выравнивание токов в ячейках осуществляется за счет суммирования в широтно-импульс- ном модуляторе 20 сигнала рассоглсования

с измерительного органа 21 выходного напряжения с сигналами датчиков 22-25 тока соответствующих каналов. В частном случае может быть использован и одноканальный стабилизатор 19.

При существенном возмущении, например пропадании напряжения в одном из каналов 2 или 3 генерирования, начинают работать выпрямители на диода 17 или 16.

При работе выпрямителя на диодах 17 группы диодов 16 и 18 находятся в режимах обратного смещения и тока не проводят.

При работе выпрямительного устройства на диодах 16 разгруженными оказывают- ся диоды 17 и 18.

Через некоторое время, если напряжение в поврежденном канале 2 или 3 генерирования не восстановится, блок 1 коммутации переключит обесточенный трансформатор 4 или 5 к действующему каналу генерированияя, а при восстановлении указанного канала генерирования вернется в исходное состояние, соответствующее нормальному режиму работы системы.

Уменьшение напряжения на входе стабилизатора 19 определяется в основном числом витков в дополнительных обмотках 12-15, а их выбор производится в связи со стабильностью напряжений в каналах 2 и 3 генерирования при нормальных режимах так, чтобы постоянно работал выпрямитель на диодах 18 и не работали выпрямители на диодах 16 и 17. Этот режим обеспечивает одинаковую нагрузку на трансформаторы 4 и 5 при одинаковом потреблении от каналов 2 и 3 генерирования.

Таким образом, в системе непрерывного электропитания установленная мощность трансформаторов 4 и 5, а также мощность стабилизатора 19 соответствуют мощности нагрузки.

Формула изобретения Система непрерывного электропитания постоянного тока, подключенная к двум каналам генерирования m-фазного переменного тока и содержащая два т-фазных силовых трансформатора с первичными и двумя группами вторичных обмоток каждый, выпрямительные диоды и импульсные стабилизаторы напряжения, выходы которых соединены с клеммами для подключения общей нагрузки, начала вторичных обмоток каждой группы обоих трансформаторов соединены вместе, а концы их через соответствующие выпрямительные диоды связаны с концами вторичных обмоток других фаз другой группы вторичных обмоток того же трансформатора, отличающаяся тем, что, с целью снижения массы и габаритов системы, каждый трансформатор снабжен двумя группами дополнительных обмоток, каждая дополнительная обмотка включена согласно последовательно с соответствующей вторичной обмоткой своего трансформатора, а конец каждой дополнительной обмотки связан с концами дополнительных обмоток всех фаз другой группы другого трансформатора через соответствующий дополнительный выпрямительный диод, причем общие точки соответствующих соединений начал вторичных обмоток обоих трансформаторов объединены между собой и с входами всех импульсных стабилизаторов.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для построения систем электропитания вычислительной техники и аппаратуры, для которой необходимо обеспечить непрерывность электропитания при авариях и переходных процессах в системе электроснабжения. Цель изобретения - снижение массы и габаритов системы непрерывного электропитания. Система через блок коммутации подключена к двум каналам генерирования переменного напряжения. Система имеет два силовых трансформатора, три группы выпрямителей и выходной стабилизатор напряжения постоянного тока. Вторичные обмотки трансформатора и выпрямители включены таким образом, что образуют три ветви питания нагрузки. При наличии напряжения в двух каналах генерирования энергия в нагрузку поступает с той ветви, которая обеспечивает одинаковую нагрузку трансформаторов. При аварии одного из каналов работает одна из других вышепоименнованных ветвей, обеспечивая питание нагрузки от рабочего канала генерирования 2 ил. Ё

nrv- |

Фиг. 2