Устройство для резервирования питания нагрузки постоянным током

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕЗЕРВИРОВАНИЯ ПИТАНИЯ НАГРУЗКИ ПОСТОЯННЫМ ТОКОМ , содержащее основной источник переменного тока, подключенный через первый трансформатор к группе первых выпрямителей, резервный источник постоянного тока, выход которого через последовательно соединенные преобразователь постоянного тока в переменный и второй трансформатор подклк)чен к группе вторых выпрямителей , связанных с соответствующим выходом устройства и соответствующим первым выпрямителем группы, и блок запуска, состоящий из первого транзисторного ключа и связанный управляющим входом через третий выпрямитель с первым трансформатором , отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства, в блок запуска введены источник постоянного опорного напряжения , первый операционный усилитель , второй транзисторный ключ, времязадающий конденсатор, ограничивающий диод, второй операционный усилитель ,, шесть масштабирующих резисторов , три токоограничивающих резистора и два резистора обратной связи, каждый из которых одним выводом подключен к выходу соответствующего операционного усилителя, а другим выводом - к прямому входу данного операционного усилителя, прямые вхо ды первого и второго операционных усилителей соответственно через первый и второй масштабирующие резисторы связаны с общей шиной, подключенной к первому выводу времязадающего конденсатора, эмиттеру второго транзисторного ключа, катоду ограничивающего диода, общей точке источника постоянного опорного напряжения и. отрицательному выводу третьего выпрямителя , управляющий вход блока запуска через третий масштабирующий резистор подключен к инвертирующему входу первого операционного усилителя и через четвертый масштабирующий резистор к отрицательному выво (Л ду источника постоянного опорного напряжения, выход первого операцион--j ного усилителя подключен через первый токоограничивающий резистор к аноду ограничивающего диода и базе второго транзисторного ключа, коллектор которого подклю ен к второму выводу времязадающего конденсатора и через второй токоограничивающий ю резистор к отрицательному выводу ис4 точника постоянного опорного напряжения , а через пятый масштабирую: ,о ;о щий резистор - к инвертирующему входу второго операционного усилителя , подсоединенного к положи:о тельному выводу источника постоянного опорного напряжения, выход второго операционного усилителя через третий токоограничивающий резистор подключен к базе первого транзисторного ключа, к коллектору которого подсоединен управляющий вход преобразователя постоянного тока в переменный , а к эмиттеру - отрицательный вывод резервного источника постоянного тока.

(19) (10

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

3(5Н Н 02 J 9/06, Н 05 К 10/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3493140/24-24 (22) 07.07.82 (46) 15.11.84. Бюл. 9 42 (72) Ю.A.Íoòêèí и Л.И.Белоцерковский (71) Ленинградское научно-производственное объединение "Буревестник" (53) 618.321.56 (088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

Р 406248, кл. H 02 J 9/00, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

9 892580,кл. Н 02 J 9/00,1980 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ЛЯ РЕЗЕРВИРОВАНИЯ ПИТАНИЯ НАГРУЗКИ ПОСТОЯННЫМ ТОКОМ, содержащее основной источник переменного тока, подключенный через первый трансформатор к группе первых выпрямителей, резервный источник постоянного тока, выход которого через последовательно соединенные преобразователь постоянного тока в переменный и второй трансформатор подключен к группе вторых выпрямителей, связанных с соответствующим выходом устройства и соответствующим первым выпрямителем группы, и блок запуска, состоящий из первого транзисторного ключа и связанный управляющим входом через третий выпрямитель с первым трансформатором, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности. устройства, в блок запуска введены источник постоянного опорного напряжения, первый операционный усилитель, второй транзисторный ключ, времяэадающий конденсатор, ограничивающий диод, второй операционный усилитель, шесть масштабирующих резисторов, три токоограничивающих резистора и два резистора обратной связи, каждый из которых одним выводом подключен к выходу соответствующего операционного усилителя, а другим выводом — к прямому входу данного операционного усилителя, прямые вхо ды первого и второго операционных усилителей соответственно через первый и второй масштабирующие резисторы связаны с общей шиной, подключенной к первому выводу времязадающего конденсатора, эмиттеру второго транзисторного ключа, катоду ограничивающего диода, общей точке источника постоянного опорного напряжения и.отрицательному выводу третьего выпрямителя, управляющий вход блока запуска через третий масштабирующий резистор подключен к инвертирующему . входу первого операционного усилиС теля и через четвертый масштабирую- щ щий резистор к отрицательному выводу источника постоянного опорного напряжения, выход первого операционного усилителя подключен через пер- С вый токоограничивающий резистор к аноду ограничивающего диода и базе Я второго транзисторного ключа, коллектор которого подключен к второму выводу времязадающего конденсатора и через второй токоограничивающий резистор к отрицательному выводу источника постоянного опорного напряжения, а через пятый масштабируюший резистор — к инвертирующему входу второго операционного усилителя,подсоединенного к положительному выводу источника постоянного опорного напряжения, выход второго операционного усилителя через третий токоограничивающий резистор подключен к базе первого транзисторного ключа, к коллектору которого подсоединен управляющий вход преобразователя постоянного тока в переменный, а к эмиттеру — отрицательный вывод резервного источника постоянного тока.

1124399

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для обеспечения надежного энергоснабжения автоматических и контрольно-измерительных приборов, перерывы питания которых недопустимы.

Известно устройство для питания нагрузки постоянным током, содержащее основной источник переменного тока и резервный источник постоянного тока, подключенные к нагрузке че- 0 реэ выпрямительные элементы, причем между резервным источником постоянного тока и выпрямительными элементами включен преобразователь, выходной трансформатор которого содержит вто- 15 ричные обмотки по числу питаемых нагрузок (1) .

Однако преобразователь работает непрерывно, в том числе и в то время, когда нагрузка питается от ос- 20 новного источника, в результате снижается КПД всего устройства и бесполезно расходуется энергия резервно.

ro источника (аккумулятора).

Известно также устройство, содер- 25 жащее основной источник переменного тока, подключенный через первый трансформатор к группе первых выпрямителей, резервный источник постоянного тока, выход которого через последовательно соединенные преобразователь постоянного тока в переменный и второй трансформатор подключен к группе вторых выпрямителей, связанных с соответствующим выходом устройства и соответствующим первым выпрямителем, и блок запуска, состоящий из последовательно включенного резистора, трансформаторной обмотки преобразователя и транзисторного ключа, вход которого через до- 40 полнительный выпрямитель подключен к отдельной обмотке первого трансформатора. При отключении основного источника переменного тока преобразователь запускается и нагрузка на- 45 чинает питаться от резервного источника. Если же основной источник работае нормально, то преобразователь выключен, чем повышается его надежность и КПД (2 .

Однако при снижении напряжения ос новного источника до границы допустимого уровня запуск преобразователя точно не фиксируется и происходит с большим разбросом по величине отклонения напряжения основного источника, а в точке отпирания за". пускающего транзисторного ключа возможно хаотичное включение и отключение резервного источника, что вызывает большие пульсации напряжения на нагрузке и может привести К ее ненормальной работе, Цель изобретения - повышение надежности устройства, 65 .(Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для резервирования питания нагрузки постоянным током, содержащем основной источник переменного тока, подключенный через первый трансформатор к группе первых выпрямителей, резервный источник постоянного тока, выход которого через. последовательно соединенные преобразователь постоян.ного тока в переменный и второй трансформатор подключен к .группе вторых выпрямителей, связанных с .соответствующим выходом устройства и соответствующим первым выпрямителем группы, и блок запуска, состоящий из первого транзисторного ключа и связанный управляющим входом через третнй выпрямитель с первым трансформатором, в блок запуска введены источник постоянного опорного напряжения, первый операционный усилитель, второй транзисторный ключ, времязадающий конденсатор,-ограничивающий диод, второй операционный усилитель, шесть масштабирующих резисторов., три токоограничивающих резистора и два резистора обратной связи, каждый иэ которых одним выводом подключен к выходу соответствующего операционного усилителя, а другим выводом — к прямому входу данного операционного усилителя, прямые входы первого и второго операционных усилителей соответственно через первый и второй масштабирующие резисторы связаны с общей шиной, подключенной к первому выводу времязадающего конденсатора, эмиттеру второго транзисторного ключа, катоду ограничивающего диода, общей точке источника постоянного опорного напряжения и отрицательному выводу третьего выпрямителя, управляющий, вход блока запуска через третий . масштабирующий резистор подключен к инвертирующему входу первого операционного усилителя и через четвертый масштабирующий резистор к отрицательному выводу источника постоянного опорного напряжения, выход первого операционного усилителя подключен через первый токоограничивающий резистор к аноду ограничивающего диода и базе второго транзисторного ключа, коллектор которого подключен к второму выводу времязадающего конденсатора и через второй токоограничивающий резистор к отрицательному выводу источника постоянного опорно-. го напряжения, а через пятый масштабирующий резистор — к инвертирующему входу второго операционного усилителя, подсоединенного к положительному выводу источника постоянного опорного напряжения, выход вто-, рого операционного усилителя через" третий токоограничивающий резистор

1124399 подключен к базе первого транзисторного ключа, к коллектору которого подсоединен управляющий вход преобразователя постоянного тока в переменный, а к эмиттеру — отрицательный вывод резервного источника по- стоянного тока.

На фиг.1 приведена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 временная диаграмма работы отдельных его элементов. 10

Устройство для резервирования питания нагрузки постоянным током содержит основной источник 1 переменного тока, первый трансформатор 2, первые выпрямители 3, резерв- 15 ный источник 4 постоянного тока, преобразователь 5, второй трансформатор 6, вторые выпрямители 7, выходы 8 устройства, блок 9 запуска, первый транзисторный ключ 10, третий 20 выпрямитель 11, источник 12 постоянного опорного напряжения, первый операционный усилитель 13, второй транзисторный ключ 14, времязадаюший конденсатор 15, ограничивающий диод 16, 75 второй операционный усилитель 17, масштабирующие резисторы 18, токоограничивающие резисторы 19> резисторы 20 обратной связи, стабилитрон 21, резисторы 22, трансформатор 23 связи и транзисторы 24.

На фиг.2 обозначено U — напряжение основного источника переменно" го тока, подводимое после выпрямителя 11 к масштабирующему резистору 18, Uz — напряжение источника 12 постоянного опорного напряжения, подводимое к масштабирующему резистору 18, U — суммарное напряжение. на инвертирующем входе первого операционного усилителя 13, U> — напря- 40 жение на выходе первого операционного усилителя 13, U, — напряжение на времязадающем конденсаторе 15 U > напряжение на инвертирующем входе второго онерационного усилителя 17," 45

04 — управляющее напряжение, подаваемое на первый транзисторный клич 10, 1Π— начальный момент времени, — начало снижения напряжения основного источника с выходом 50 за допуск; 42 — запуск преобразователя ; 1 — время восстановления напряжения основного источника; время отключения преобразователя.

Устройство работает следующим образом.

В случае, если действующее значение напряжения в сети переменного тока находится в допустимых пределах, например, не ниже 187 В, ам- 60 плитуда выпрямленного синусоидального напряжения, поступающего на вход блока 9 управления запуском преобразователя, превышает уровень постоянного напряжения, поступающего 65 от опорного источника 12, при этом на выходе блока 9 отсутствует.сигнал запуска преобразователя 5, преобразователь выключен, к в общую магистраль 8 питания устройства поступают напряжения с выходов выпрямителей 3, питающихся от сети 1 переменного тока.

При кратновременном или длительном снижении напряжения питающей сети переменного тока за установленную норму, амплитуда напряжения, поступающего на вход блока 9 от источника 1, становится меньше уровня на" пряжения, поступающего от опорного источника 12, при этом на выходе блока 9 появляется сигнал запуска преобразователя, преобразователь 5 начинает работать и в магистраль питания поступают преобразованные напряжения от резервной сети 4 постоянного тока (например, аккумуляторной батареи). В блоке 9 запуска преобразователя на первом и втором операционных усилителях 13 и 17 собраны соответственно первый и второй нуль-органы, сигнал первого нуль-органа подается на управляющий вход транзисторного ключа 14, уп- равляющего зарядом и разрядом времязадающего конденсатора 15, сигнал с которого подается на второй нуль-орган (второй операционный усилитель 17), управляющий первым транзисторным ключом 10, осуществляющим запуск илн останов преобразователя 5. для создания ключевого Режима работы усилители 13 и 17 охвачены положительной обратной связью через резисторы 20.Стабилитроны 21 и резистор 22 образуют источник 12 постоянного опорного напряжения. Диод 16 фиксирует положительное напряжение на входе ключа 14. В интервале 1 фиг.2) действующее значение. напряжения питающей сети переменного тока превышает нижний допустимый предел, например 187 В, при этом амплитуда выпрямленного синусоидального напряжения 0„ выпрямителя 11 превышает уровень опорного напряжения Uo, в каждый полупериод происходит переключение нуль-органа 13. При отрицательных значениях 0 клкч 14 открыт, напряжение Uq на конденсаторе 15 равно О. В интервале -1 напряжение LJ1 на входе нуль-органа 17 ос- тается положительным, à íà его выходе — отрицательным, при этом ключ 10 и соответственно цепь запуска преобразователя постоянного напряжения 5 разомкнуты, Начиная с полупериода, следующего за моментом времени 1, действующее значение напряжения питающей сети переменного тока падает ниже установленнего предела, при этом амплитуда напряжения 0 „ не достигает уровня U, напря1124399 жение Ц на входе нуль-органа 13 остается отрицательным, а на его выхо.— де положительным, ключ 14 закрывается, конденсатор 15 заряжается, напряжение Uz на нем Возрастает и стремится к максимальному отрицательно- 5 му значению. Соответственно напряжение 5 на входе нуль-органа 17 умень-шается, в момент 1 достигается нулевое значение и далее становится отрицательным. В момент (напряже- 10 ние на выходе нуль-органа 17 изменяется на положительное, ключ 10 открывается и запускается преобразователь 5. Начиная с полупериода, сле ду щего за ментом 43, действущее 15 значение сетевого напряжения повышается до устанорленной нормы и в момент 1 происходит размыкание ключа 10,.преобразователь выключается и далее все процессы пройсходят так жег как в интервале (4 — 1,) Предлагаемая схема обладает повышенным быстродействием, При соответ- ствующем выборе постоянных времени заряда и разряда конденсатора 15, время включения и выключения преобразователя после, выхода за допуск или возвращения к норме напряжения питающей сети переменного тока не превышает длительности одного полупериода.

Таким образом,преобразователь ндежно запускается не только при полном выключении основного источника, но и .при .снижении его напряжения с выходом за допустимый предел, а после восстановления нормального питания от основного источника отключается, чем повышается его надежность и экономится электроэнергия резервного источника.

1124399

Uuc, go

to

+C

Составитель Н.Белинкова

Редактор Л.Пчелинская Техред С. Легеза Корректор О. Билак

Заказ 8294/43 Тираж 613 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул, Проектная, 4