Система электропитания стабилизированными напряжениями постоянного тока Советский патент 1979 года по МПК G05F1/50 

(54) СИСТЕМА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ.СТАБИЛИЗИРОВАННЫМИ

НАПРЯЖЕНИЯМИ поотоянного ТОКА

нионных помех, повышение надежности и КПД системы электропитания. Это лостигается тем, что предлагаемая-система, электропитания снабжена вольтодобавочным тиристорным регулятором напряжения с релейным режимом работы, управляющий вход которого соединен через дополнительно введенный измерительный элемент с его силовым входом и выходом цепи запрета включения вольтодобавочного тиристорного регулятора напряжения, входом соединенной с одним из выводов для подключения- нагрузки, выходом блока формирования команд, через дополнительно введенную первую цепь задержки с другим управляющим входом коммутирующего блока, силовая цепь которого выполнена в виде соединенных последовательно пусковых контактов и ограничительного резистора, и через дополнительно введенную вторую цепь задержки с выходом стабилизатора второй очереди включения, причем выход коммутирующего блока соединен с входом вольтодобавочного тиристорного регулятора напряжения, выходом соединенного с входами стабилизаторов первой и второй очередей включения.

Кроме того, в системе электропитания выход каждого из датчиков контроля выходных параметров стабилизаторов может быть соединен с соответствующим входом блока формирования команд при помон1и оптоэлектронной пары.

Система может быть снабжена датчиком контроля частоты питающего источника, включенным между выводом для подключения к питающему источнику и пятым вхо; дом блока формирования команд.

Система может быть снабжена также датчиком температуры окружающей среды, подключенным к щестому входу блока формирования команд.

Кроме того, в систему может быть введен транзисторный ограничитель напряжения, входо.м подключенный к выходу стабилизатора постоянного напряжения первой очереди включения, а выходом через дополнительно введенную третью цепь задержки к седьмому входу блока формирования команд.

На чертеже представлена блок-схема предложенной системы электропитания.

Система содержит силовую цепь из последовательно соединенных трехфазного пер-вичного питающего источника 1 переменного напряжения, выполненного, например, в виде трехфазного преобразователя типа двигатель- генератор, двигатель которого питается от сети 50 Гц, а генератор выдает напряжение 400 Гц, коммутирующего блока 2, выполняющего одновременно роль огра йГйЧигеля пусковых токов, вольтодобавочного тиристорного регулятора 3 напряжения, дополнительно выполняющего роль бесконтактного коммутатора, и стабилизаторов 4 и 5 постоянного напряжейгия соответственно первой и второй очередей включения Управляющий вход вольтодобавочного тиристорного регулятора 3 через измерительный элемент 6 подключен к его силовому входу. Вольтодобавочный тиристорный регулятор 3 сцабжен цепью 7 запрета, вход которой подключен через блок 8 формирования команд к пульту управления 9 состояние.м системы при проверочно-регулировочных работах и центральному пульту управ0 ления 10, а также через первую цепь 11 задержки к входу коммутирующего блока 2, силовая цепь которого содержит соединенный последовательно с пусковыми контактами 12 и 13 пускового контактора ограничительный резистор 14, и через вторую цепь 15 задержки к стабилизатору 5 постоянного напряжения второй очереди включения. Датчики 16 и 17 контроля выходных параметров стабилизаторов 4 и 5 постоянного напряжения с отдельными индикаторами «М (меньще) и «Б (больше) подключены к блоку 8 формирования команд через оптоэлектронные пары 18 и 19. .. Датчики 16 и 17 контроля выходных параметров стабилизаторов служат для контроля стабилизаторов (контроль на умень5 щение и увеличение выходного напряжения). Оптоэлектронные пары 18 и 19 необходимы для гальванической развязки цепей постоянного тока. Датчик 20 контроля частоты питаюн1его источника вырабатывает сигнал на отключение системы питания в случае аварийного пропадания напряжения на выходе питающего источника 1, характеризуюн егося, в первую очередь, уменьшением частоты генератора. Датчик 21 температуры окружающей среды, вход и выход которого

5 соединен с блоком 8 формирования команд, используется для сигнализации о превышении температуры в системе электропитания ЦВМ. Транзисторный ограничитель 22 напряжения, соединенный с выходо.м стабилизатора 4 постоянного напряжения первой очереди включения и через третью цепь 23 задержки с блоком 8 формирования команд, ограничивает напряжение на нагрузке 24 на уровне не более 7 В.

Стабилизатор 4 постоянного напряжения первой очереди включения используется, как правило, для питания нагрузки 24, выполненной в виде микроэлектронных логических схем (например, типа «Логика-2). Стабилизатор 5 постоянного напряжения второй очереди включения используется обычно для

0 питания ферритового оперативного запоминающего устройства (ФОЗУ).

Систе.ма работает следу юидим образом.

Включение системы питания производится с пульта управления 9 состоянием системы при проверочно-регулировочных работах или с центрального пульта управления 10. При включении сначала нодается сигнал на коммутирующий блок 2, в котором при отклюценной нагрузке замыкаются пусковые контакты 13 контактора, через которые на питающий источник 1 подключается ограничительный резистор 14. Через время задержки, достаточное для замыкания пусковых контактов 13 контактора (10-15 мс), включается вольтодобавочный тиристорный регулятор 3 напряжения и на стабилизаторы 4 и 5 постоянного напряжения (на их трансформаторы) поступает ток, ограниченный ограничительным резистором 14 коммутирующего блока 2. При этом пусковой ток стабилизаторов (трансформаторов) уменьщается во многЬ раз, что умепьщает помехи при включении, повыщая надежность работы системы. Через время, достаточное для пере.магничивания сердечников трансформаторов (5-10 мс), в коммутируюндем блоке 2 включает ся второй пусковой контактор, пусковые контакты 12 которого перемыкают ограничительный резистор 14, после чего первые пусковые контакты отключаются. При этом, на стабилизаторы 4 и 5 постоянного напряжения подается полное напряжение, но, так как сердечники трансформаторов выведены из зоны насыщения, то ток несуп1,ественно возрастает до установиви.егося значения. После включения вольтодобавочного тиристорного регулятора 3 напряжения стабилизатор 4 постоянного напряжения первой очереди включается на нагрузку 24. Через время, определяемое цепью 15 задержки и достаточное для установления номинального значениявыходного напряжения стабилизатора 4 постоянного напряжёния перво.й очереди, когда информационные сигна.лы ЦВДА приняли необходимые значения, которые обеспечивают отсутствие искажений информации, накопленной в ФОЗУ, стабилизатор 5 постоянного напряжения второй очереди подключается к нагрузке 24. Через время, достаточное для установления номинального значения выходного напряжения стабилизатора 5 постоянного напряжения второй очереди, датчики 16 и 17 контроля выходных параметров стабилизаторов начинают осуществлять контроль напряжения. На это.м процесс включения заканчивается. Отключение системы питания в нормально.м режиме производится с пульта управления 9 состоянием системы или с центрального пульта управления 10. При этом сигнал отключения поступает непосредственно на нагрузку 24 и используется для блокировки информации. Через время, определяемое цепью 15 задержки и достаточное для блокировки информации в нагрузке 24 (в ФОЗУ), сигнал поступает на стабилизатор 5 постоянного напряжения второй очереди, благодаря чему этот стабилизатор отключается. После того, как напряжение на выходе стабилизатора 5 уменьшится до величины порядка 20% от номинального значения, что гарантирует невозможность разрущения информации в нагрузке 24, подается сигнал на вольтодобавочный тиристорный регулятор 3 напряжения. При этом бесконтактный коммутатор регулятора 3 напряжения отключает переменный ток от стабилизаторов 4 и 5 постоянного напряжения, после чего все стабилизаторы отключаются. После отключения вольтодобавочного тиристоргюго регулятора напряжения, через время, определяемое цепью 11 задержки, отключаются пусковые контакты 12 коммутирующего блока 2 и система питания обесточивается. При отключении системы питания в аварийном режиме, когда выходит из строя первичный питающий источник 1 переменного напряжения, датчик 20 контроля частоты выдает сигнал об изменении частоты (через 5-10 мс после неисправности). При этом напряжение питающего источника I сохраняется enie в заданных пределах благо-, даря кинетической энергии двигателя в течение несколько больщего времени (50- 100 мс). Сигнал отключения от датчика 20 контроля частоты отключает систему питания в указанной последовательности, что обеспечивает сохранение информации в нагрузке 24 при данном виде аварии. В случае неисправности любого из стабилизаторов постоянного напряжения, связанной с уменьшением или увеличением выходного напряжения, срабатывает соответствующий датчик 16 или 17 контроля выходных параметров и в нем вырабатывается сигнал неисправности от увеличения или уменьИ1ения напряжения. Этот сигнал запоминается в соответствующем датчике 16 или 17 и индицируется на двух отдельных индикаторных лампах «М (меньн1е) и «Б (больше). Кроме того, сигнал «Л1 или «Б через развязывающие оптоэлектронные пары 18 и 19 поступает на блок 8 формирования команд и отключает систему питапия. При этом благодаря наличию вспомогательного источника в блоке 8 формирования команд индикация сохраняется и при отключении системы питания, что позволяет быстро выявить место и вид неисправности и устранить ее. Сигнал «М обычно говорит о коротком замыкании в нагрузке, а сигнал о неисиравности стабилизатора. В случае увеличения выходного напряжения стабилизатора 4 постоянного напряжения свыще определенного значения (например, 7 В) срабатывает транзисторный ограничитель 22 напряжения (быстродействуюи.1ая защита). При этом выход стабилизатора 4 постоянного напряжения практически мгновенно (несколько микросекунд) подгружается малым активным сопротивлением, вследствие чего напряжение выпрямителя указанного стабилизатора из-за па дения напряжения на его внутреннем сопротивлении падает до заданного уровня срабать1вания транзисторного ограничителя 22 напряжения. Напряжение на нагрузке даже кратковременно не превышает заданного уровня, что повышает надежность ее работы. Еслипревышение напряжения достаточно длительное (более 3-5 мс) и больп1е времени, задаваемого цепью 23 задержки, то сигнал от транзисторного ограничителя 22 напряжения поступает на вход блока 8 формирования команд и отключает систему нитания. Если превьииение напряжения длится недолго (например, из-за помехи) и меньuje времени задержки, определяемого цепью 23 задержки, то после возвращения напряжения стабилизатора в ис.ходное состояние транзисторный ограничитель 22 напряжения отключается и не оказывает влияния на работу систе. питания. Если температура окружающей среды в системе питания ЦВМ превышает допустимое значение, то датчик 21 температуры окружающей среды срабатывает и выдает сигнал в блок 8 формирования команд для засвечивания индикации перегрева, в системе питания ЦВМ. В нормальном режиме работы системь питания, когда напряжение сети незначительно отличается от номинального значения, на стабилизаторы подается напряжение сети через вольтодобавочный тиристорный регулятор 3 нанряжения непосредственНО. Если напряжение сети падает от 7 до 25%, то чувствительная схема регулятора 3 напряжения включает вольтодобавочпый автотрансформатор, с которого на стабилизаторы поступает повышенное напряжение сети. Вследствие этого стабилизаторы постоянного напряжения могут быть рассчитаны на меньшее изменение напряжения сети. При этом уменьщаются потери, масса, габариты и тепловыделепия стабилизаторов и повышается их надежность. Использование предлагаемой системы позволяет уменьщить габариты, повысить надежность, КПД и помехоустойчивость ЦВМ и обеспечить сохранение информации при аварийно.м отклЕОчении первичного источника. Кроме того, применение системы значительно повыщает долговечность защищаемых логических микроэлектронных эл ментов, например микросхем типа «Логика-2. Возможность расчета стабилизаторов на меньшее изменение напряжения сети, а также сокращение обслуживающего персонала ЦВМ в части обслуживания системы питания повыщают экономический эффект. Формула изобретения 1. Система электропитания стабилизированными напряжениями, постоянного тока. содержащая стабилизаторы постоянного напряжения первой и второй очередей включения, выход каждого из которых соединен с соответствующим из выводов для подключения нагрузки и входом соответствующего датчика контроля выходных параметров стабилизатора, выходом связанного с соответ.ствующим первым или вторым .входом блока формирования команд, третий вход которого соединен с выходом пульта управления состоянием системы при проверочно-регулировочных работах, четвертый вход - с выводом для подключения к центральному пульту управления, а выход - с одним из управляющих входов коммутирующего блока, входом соединенного с выводом для подключения питающего источника, отличающаяся тем, что, с целью уменьи1ения габаритов, снижения уровня коммутационных помех, повыщения надежности и КЦД систеMiii, она снабжена вольтодобавочным тиристорным регулятором напряжения с релейным режимом работы, управляющий вход которого соединен через дополнительно введенный измерительный элемент с его силовым входо.м и выходом цени запрета вклю-чения вольтодобавочного тиристорного регу.тятора напряжения, входом соединенной с ОД1ШМ из выводов для подключения нагрузки, выходом блока формирования команд, через дополнительно введенную первую цепь задержки с другим управляюц.1им входом коммутирующего блока, силовая цепь которого выполнена в виде соединенных последовательно пусковых контактов и ограничительного резистора, и через дополнительно введенную вторую цепь задержки с выходом стабилизатора постоянного напряжения второй очереди включения, приче.м выход коммутирующего блока соединен с входом вольтодобавочного тиристорного регулятора напряжения, выходом соединенного с входами стабилизаторов первой и второй очередей включения. 2. Система по п. I, отличающаяся тем, что выход каждого из датчиков контроля выходных параметров стабилизаторов соединен с соответствую1 шм входом блока формирования команд при помощи оптоэлектронной пары, 3. Система по п. I, отличающаяся тем, что она снабжена датчиком контроля частоты питающего источник а, включенньт между выводом для нодключения к питающему источнику и пятым входом блока формирования команд. 4.Система по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена датчиком температуры окружающей среды, подключенным к шестому входу блока формирования команд. 5.Система по и. 1, отличающаяся тем, что она снабжена транзисторным ограничителем напряжения, входом подключенным к выходу стабилизатора постоянного напряжения первой очереди включения, а выходом через дополнительно введенную третью цепь задержки к седьмому -вх-оду блока формирования команд.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент Великобритании № 1092273, кл. Н 2 F, 1969.

2.Отраслевой стандарт ОСТ 5.8001-70, М., 1970, с. 34.