Система электропитания постоянным током для нескольких потребителей Советский патент 1979 года по МПК G05F1/64 

(54) СИСТЕМА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ПОСТОЙННЬМ ТОКОМ ДЛЯ НЕСКОЛЬКИХ ПОТРЕБИТЕЛЕЯ тора блока подключения батареи, в момент отпирания повышенное на 20- 50% от номинального значения напряжение заряженной батареи коммутируется на понизившееся выходное напряжение выпрямителей. Это приводит к значительньм динамическим толчкам напряжения и тока в системе и недопустимым (повышениям (выбросам) напряжения питания потребителей. Для повышения надежности и экономичности системы в систему электропитания постоянным током для нескольких потребителей, дополнительно, по числу потребителей, введен блок автоматического запуска и выключения, выходс 1 подключенного к преобразователю, а одним из входов - к аккумуляторной батарее, а другим к выходу дополнительно введенного логического блока , один из входов которого соединен со входом, а другой - с выходом соответствующего стабил}- зированного выпрямителя. Кроме того, блок автоматического запуска и выключения состоит из тиристора запуска в цепи задающего генератора преобразователя и тиристора выключения в цепи обмотки управления контактора, размыкшмцие контакты которого включены в цепь питания тиристорногр усилителя преобразователя, реле времени, включенного между выходим 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 - замыкаюсцие контакты логического блока И-НЕ. Для повышения качества выходного напряжения блок для подключения батареи к потребителю опорного напряжени состоит из встречно-параллельно соединенных диода и транзистора, вход которого соединен с элементом сравнвВИЯ,.подключенным параллельно выходу стабилизированного выпрямителя для питания потребителя опорного напряже ния. Такая система позволяет при нали чии напряжения сети переменного тока содержать преобразователи в таком рв жимеСпри котором они, имея минималь ное потребление энергии, не работают на нагрузку, но подготовлены к быстр действукадему вклк)чению; осуществлять включение преобразователей в зазисимостй от величины входного и выходно го напряжения соо.тветствунхцего стаби лизированного выпрямителя. Это повышает КПД и надежность системы, Наличие реле времени повышает стабильнос работы системы и качество напряжения в переходных режимах. Выполнение бло ка для подключения батареи к потреби -телю опорного напряжения, как указан вьдие, позволяет исключить выбросы напряжения при переходах работы системы с сети переменного тока на батарею и обратно и, кроме этого, создает возможность использования мощности зарядно-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 и зарядно-буферный выпрямитель 2, стабилизированный выпрямитель 3 для питания потребителей 4 опорньдм напряжением 24, стабилизированные выпрямители 5 и б для питания соответственно потребителей 7 и 8 напряжениями 60 и 220 В. Плюсовые полюсы аккумуляторной батареи 1, зарядно™ буферного выпрямителя 2 и стабилизированного выпрямителя 3 соединены между собой и подключены к потребителям 4. Между минусовыми выводами этик выпрямителей включен блок 9 для подключения батареи к потребителям 4 опорного 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 5 и 6 включены выходы преобразователей 13 и 14 опорного напряжения 24 В в выходные напряжения 60 и 220 В. Каждый из преобразователей содержит задающий генератор 15 и тиристорныйусилитель 16. Система снабжена блоком 17 и 18 автоматического запуска и выключения преобразователей. Каждый из блоков содержит тиристор 19 запуска и тиристор 20 выключения. Тиристор 19 запуска включен в цепи задающего генератора 15 преобразователя, а тиристор 20 выключения в цепи обмотки управления контактора 21, размыкающие контакты а и б которого включены между ми вусом батареи 1 и входом тиристорного усилителя 16 соответствующего преобразователя. Реле 22 времени, вход которого подключен к выходу тиристора 19 запуска, а выход - к цепи управления тиристора 20 выключания, обеспечивает отпирание тиристора выключения с.заданной задержкой, создавая гарантированное минимальное время, работяг преобразоватв ля при кратковременных запусках во время переходных процессов в системе. Конденсатор 23 обеспечивает необходимую задержку отпускания контакто.ра 21 в процессе выключения преобразоватвля. Резистор 24, подключённый к управляющему электроду тиристора запуска 19, обеспечивает его отпирание. Блоки 17 и 18 запуска и выключе ия преобразователей управляются дву входовыми логическими блоками И-НЕ 2 и 26 контроля напряжения. Входы пере менного тока логических блоков под .. чены ко входам стабилизированных BP-Jпрямителей 5 и 6, а входы постоянного тока - к выходам этих выпрямителе На выходе логические блоки содержат размыкающие и замыкеиощие контакты д, включенные параллельно управляющим переходам тиристоров запуска и выключения ков 17 и 18. Двум положениям этих контактов соответствуют два режима работы преобразователя: замыканию контактов в, г - режим резерва, при котором тиристорный усили тель 16 находится под напряжением пи тания без управляющих импульсов;замыканию контактов жим работы. Переход из режима резерв в режим работы осуществляют логические блоки 25 и 26, которые при сниже нии или пропадании входных или выход ных напряжений выпрямителей 5 и 6 пе реключают выходные контакты в, г,. д, выдавая сигнал на запуск преобразователей. Процесс запус ка 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 по лучают питания от сети соответственно через выпрямители 3, 5 и 6. Заряженная аккумуляторная батарея находится в режиме непрерывного подзаряд стабильным повышенным напряжением, например 30 В, зарядно-буферного выпрямителя 2. Выходное напряжение 24 выпрямителя 3, приложенное к эпементу 12 сравнения, удерживает транзистор 11 в запертом состоянии. Разност напряжений зарядно-буферного выпрями теля 2 и выпрямителя 3 (30-24 В) при ладывается к диоду 10 в виде обратно го напряжения. Аккумуляторная батаре оказывается отделённой от потребителей 4. Мощность зарядно-буферного выпрямителя, необходимая для заряда ба тареи, в этом режиме находится в резерв-е: 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 5 и 6f поступая на входы логических блоков 25 и 26, удерживают эти блоки от срабатывания, при-этом контакты находятся в исходном состоянии. Тиристор 19 запуска заперт, так как его управляющий переход шунтирован контактами в , г, поэтому задающий генератор 15 преобразователя, реле 22 времени, тиристор 20 включения и контактор 21 обесточены. Под током в этом режиме находится только резистор 24 цепи управления тиристора 19 запуска. На тиристорный усилитель мощности через размыкающие контакты а, контактора 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 6, при подключении потребителей и набросах нагрузки происходит кратковременные понижения (провалы) выходных напряжений. Когда выходное напряжение номинала 24 В при своем уменьшении достигает заданного уровня U, например 23 В (момент времени tj), элемент сравнения 12 начинает приоткрывать транзистор 11. При этом обеспечивается подача к потребителям 4 дополнительной энергии от зарядно-буферного. выпрямителя 2, соединенного параллельно батарее, и стабилизация выходного напряжения на новом несколько меньшем уровне. По окончании переходного процесса уровень выходного 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 процесс 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 размыкания его контактов в, г отпирается тиристор 19 запуска, включается задающий генератор 15 преобразователя и реле 22 времени блока за пуска. Управляющие импульсы эадающвго генератора запускают усилитель 16 мсацности. За счет выходной энергии преобразователя заполняется провал выходного напряжения. В време ни tj, когда выходное напряжение выпрямителя восстанавливается, контакты в, г вновь замыкаются. После этого в момент времени Ц срабатывает реле времени 22, отпираетс 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 сос тояние. Преобразователь переходит в режим резерва. При пропадании напряжения сети сигналы на блоки 25 и 26 поступают в момент времени t до снижения выходного напряжения, затем в момент времени t сигналы дублируются входами постоянного тока. В дальнейшем процессы протекгиот аналогично описанным, только после срабатывания реле времени тиристор 20 не отпирается, так как его управляюцщй переход шунтируется контактами г, ..д. Размыкание контактов и выклю чение преобразователей происходит пр нгипичии двух факторов появления се ти и достижения выходным нйпрях.нием значения Ui Диод 10 при появлении напряжения сети создает цепь заряда разряженной ниже 24 В батареи от выпрямителя 3, и исключает возможность появления обратного напряжения на транзисторе 11. Формула изобретения 1. Система электропитания постоя ным током для нескольких потребителей, содержащая параллельно соединенные зарядно-буферный выпрямитель аккумуляторную батарею опорного напряжения, блок для подключения указанной батареи к потребителю и стабилизированный выпрямитель для пита ния потребителя опорного напряжения преобразователи, по числу потребите лей, состоящие из задающего генератора и тиристорного усилителя, выходами подключенные к выходам соответствующих стабилизированных выпрямителей, отличающаяся ем, что, с целью повышения надежости и экономичности, в нее дополительно, по числу потребителей, веден блок автоматического запуска выключения, выходом подключенного преобразователю, а одним из вхоов - к аккумуляторной батарее, а ругим - к выходу дополнительно виеенного логического блока И-riE, один з входов которого соединен со вхоом, а другой с выходом соответстунядего стабилизированного выпрямиеля. 2.Система по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что блок автоматического запуска и выключения состоит из 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 размыкайщие контакты логического блока И-НЕ, а между катодом и управляющим электродом тиристора выключения - замыкающие контакты логического блока И-НЕ. 3.Система по п.1, о т л и ч аютем, что, с целью повышещ а я с ния качества выходного напряжения и создания дополнительного резерва при работе от сети переменного тока, блок для подключения батареи к потребителю опорного напряжения состоит из 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. Электропитшощке установки для городских АТС. М., Связь, 1974, с. 9-14. 2.Эскизный проект Необслуживаемая электропитакадая установка для МТС малой емкости (вариант с опорной батареей 24 В) . М., Гипросвязь, 1965.

/

/

/

/

/

./

Оtv

iPut.