Высоковольтный стабилизированный источник постоянного напряжения (тока)

 

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

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (51) 4 G 05 F 1 56, Н 02 М 3 335

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbiTVIA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ,с О

CO (>

CO

4 (21) 4004341/24-07 (22) 08.01.86 (46) 23.06.87. Бюл. № 23 (72) М. В. Колоколов (53) 621.316.722.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 384097, кл. G 05 F 1/56, 1971.

Авторское свидетельство СССР № 626431, кл. G 05 F 1/56, 1975. (54) ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИСТОЧНИК ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (ТОКА) (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам дистанционного электроснабжения необслуживаемых об ьектов. 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.A ИЛИ, узлов 9.1 — 9.N коммутации и ключей 10.1 — 10. (N — 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 питаюгцих входов силовых блоков 1.1 — 1.N, 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 — 1.% включаются параллельно. 2 з. п. ф-лы, 1 ил.

1319004

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.%, шунтируюшие диоды 2.1 и 2.N, включенные последовательно между выводами для подключения нагрузки 3, блоки 4.1 — -4.М управления, датчик 5 выходного стабилизируемого параметра (напряжения или тока), первый источник Г> питания постоянного тока, датчики 7.1- 7.Л сигнала аварии, диодные элементы ИЛИ 8.1- — 8.N, узлы 9.1--9.N коммутации электронные ключи 10.1--10. (М вЂ” -1), элемент

11Е 11, второй источник 12 питания постоянного тока. В состав каждого из узлов 9.!—

9.N коммутации входят элемент ИЛИ-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 питаюгцие выводы силовых блоков 1.1--1.N, а позициями 20 и 21 — их первый и второй выходные выводы. Позиции 22 и 23 присвоены первому и второму входным выводам диодных элементов ИЛИ 8.! — 8.N, а позиции 24 и 25 — потенциальным выводом перво о и второго входов узлов 9.1 — 9.N коммутации. Выходное напряжение источника 12 питания постоянного тока (амплитудное значение напряжения источника 15 питания переменного тока) выбрано в N раз большим выходного напряжения источника 6 питания постоянного тока.

Первые выходные выводы 20 силовых блоков 1.1 — - I.N соединены с первыми выводами (анодами) соответствующих шунтируюших диодов 2.1- — 2.N. Каждый из блоков

4.1 — 4.М управления выполнен с N выходами соединенными с управляющими входами соответствующих силовых блоков 1.1- — 1.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 ! . l — ).N и вторыми выводами (катодами) соответствующих шунтирующих диодов 2. I—

2.N. Первые входы (с потенциальными выводами 24) узлов 9.1 — 9.М коммутации соединены с выходами соответствующих датчиков 7.1 — 7.N сигнала аварии, вторые входы (с потенциальными выводами 25) — с выходом элемента НЕ 11, а выходы — с питающими входами соответствующих силовых блоков l.l — I.N. Первые (отрицательной

5 !

О

55 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. (N — 1), вторые силовые выводы которых соединены с первым входным питающим выводом 18 соответствующих силовых блоков 1.2 — I.N, 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.! — 8.N соединены с вторым (положительной полярности) выводом источника 6 питания постоянного тока. Второй входной 23 и выходной выводы каждого из диодных элементов ИЛИ 8.1 — 8.(% — !) подключены соответственно к первому входному питающему выводу 18 последуюгцего и второму входному питающему выводу 19 предыдущего из двух смежных силовых блоков. Второй входной 23 и выходной выводы диодного блока ИЛИ 8.N соединены соответственно с вторым (положительной полярности) выводом источника 12 питания постоянного тока и вторым входным питающим выводом 19 силового блока I.N. 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 % коммутации последовательно включены элемент ИЛИ-НЕ 3 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 источник 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 появление сигнала «!» на выходе элемента НЕ 11, который подается на управляющие входы ключей 10.1 — 10. (N — 1) . Последние открываются и соединяют входные питаюгцие выводы 18 силовых блоков 1.2 — 1.N с обьединенными первыми выводами источников 6 и 12 питания постоянного тока. Входной питаюгций вывод 19 каждого из силовых блоков 1.! — I.N через соответствующий из диодных элементов ИЛИ 8.1 — 8.N оказывается подключенным к второму выводу источника 6 питания постоянного тока. Таким образом, при отсутствии напряжения на выходе источника 15 питания переменного тока питающие входы всех силовых блоков

1.1 — !.N оказываются подключенными параллельно выходу источника 6 питания постоянного тока. При этом на входных питающих выводах 18 и 19 каждого из силовых блоков 1.1 — 1.% будет присутствовать напряжение источника 6, например 24 В. Кроме

1319004

55 того, сигнал «1» с выхода элемента НЕ 11, поступая на управляющие входы (с потенциальными выводами 25) всех узлов 9.!в

9. iV ком мута ци и, блокирует последн ие, не давая возможности открытия ключам 14.

Блоки 4.1 4.М управления имеют число выходов, равное числу силовых блоков 1.1

1,N, причем выходы, соответствующие одному и тому же силовому блоку, соединены параллельно и подключены на управляюгций вход этого блока. На входы всех блоков 4.!—

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 раньше, чем у других. Если работают все силовые блоки 1.1 — 1.N, то выходное напряжение каждого из них меньше его номинального значения. В случае выхода из строя одного из силовых блоков 1.1 — 1.N ток нагрузки протекает в прямом направлении через один из шунтирующих диодов 2.1 2.N.

Благодаря наличию обгцего датчика 5 выходного напряжения (тока) выходной сигнал блоков 4,1 — 4.М управления меняется таким образом, что выходное напряжение оставшихся силовых блоков возрастает, а выходное напряжение (ток) на нагрузке 3 (через нагрузку 3) остается неизменным.

При выходе из строя одного из блоков 4.!—

4.М управления нормальную работу устройства обеспечивают оставшиеся 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 HE 11, вызывает появление на его выходе сигнала «О». Все ключи 10.!в

10.(N — 1) закрываются, а все силовые блоки 1.1 — 1.N 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 элемента 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 1.N, входной питающий вывод 19 силового блока

1.N, выходной вывод диодного элемента

1О !

ИЛИ 8.А, входной вывод 23 диодного элемента ИЛИ 8.А, второй вывод источникd 12 питания постоянного тока. Поскольку все силовые блоки 1.1 — 1.N соединены tlo Bbtxoдам последовательно между собой и нагрузкой 3, а напряжения на выходных выводах 20 и 2! всех силовых блоков 1.1- -1.А равны между собой, на их входных питающих выводах 18 и 19 устанавливаются одинаковые напряжения, равныс напряжению на выходе конденсаторного фильтра 17, деленному на N. В приведенном примере при N=13 на входных питающих выводах 18 и 19 каждого из OBловых блоков 1.1 — 1.А присутствует входное напряжение 24 В. Управление всеми силовыми блоками 1.! — 1.N нри помощи блоков 4.1--4.М управления осуществляется так же, как и в случае работы силовых блоков 1.1 — (.N от источника 6 питания постоянного тока, который Ilptt на.зичнн В;3пряжения на выходе конденсаторного фильтра 17 оказывается отключенным от входных выводов 18 и 19 силовых блоков 1.1 — 1.N диодными элементами ИЛИ 8.1 8.А . Сигнал «О» с выхода элемента НЕ 1! поступает на вторые входы (с потенциальными выводами 25) всех узлов 9.1 — 9.А коммутации.

Если все силовые блоки 1.1 — -1.А исправны. то через датчики 7.1 7.N сигнала аварии, включенные в их выходные цепи, протекаюз выходные токи силовых блоков 1.! — — 1.А .

При этом на выходе каждого из датчиков

7.1- 7.А присутствует сигнал «1», который подается на первый вход (с потенциальным выводом 24) соответствующего узла коммутации. На выходе элемента ИЛИ-HE 13 в этом случае имеется сигнал «О», ключ 14 закрыт и не шунтнрует питающий вход соответствующего силового блока. При выходе из строя любого из сн toBblx блоков 1.1 -1.V, например 1.А . датчик 7.А 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.А коммуl ttttttt появляется сигнал «!», открываюгцнй ключ !4. Таким образом, при выходе нз строя какого-либо из силовых блоков !.1 — -1.А его выходные питающие выводы 18 и 19 шуHTHруются выходом соответствующего узла коммутации, à выходное напряжение конденсаторного фильтра 17 равномерно персраспределяется между оставшимися силовыми блоками. При этом напряжение на выходных питаюгцнх выводах )8 и 19 каждого из силовых блоков !.1 — 1.N увеличиА вается в — — раз. В.приведенном примере

N — 1 при выходе из строя одного силового блока напряжение на входных питающих выводах 18 и 19 оставшихся !2 силовых блоков увеличивается в 1,08 раза, достигая 26 В, что примерно на 8% больше нормаlbHot o значения. Далее все устройство функцнони1319004

Составите.ть. 1. Морозов

Редактор A. Воров ии Текред И. Верес Корректор;I. Патай

Заказ 2511/42 Тираж 863 Подписное

В14И11П11 Государственного коми ы та (.(.СР но дедам изобрс гений и откры гий

113035, Москва, >К -35. I ахи скея наа., д. 4!5

Производственно-но,тиграфииеско предприятие, г. У кгород, ъл. Проектная. 4 рует так же, как и в случае его работы от источника 6 питания постоянного тока при выходе из строя одного из силовых блоков

1.1 — l.N.

При пропадании напряжения на выходе источника 15 питания переменного тока пропадает постоянное напряжение на выходе конденсаторного фильтра 17, а на выходе .элемента HE 11 появляется сигнал «1», открывающий все ключи 10.1 — -10. (N — -1) и блокирующий все узлы 9.1 — 9.Л коммутации.

Источник 6 питания постоянного тока через диодные элементы ИЛИ 8.1 — 8.Ф подклкзчается к входным питаюшим выводам 18 и 19 силовых блоков 1.1 — 1.N. Происходит перестройка структуры соединения силовых блоков 1.1- — 1.М по входным питающим выводам 18 и 19 с последовательной на параллельную, а весь высоковольтный источник постоянного напряжения (тока) продолжает нормально функционировать.

Возможность автоматической перестрсйки структуры высоковольтного источника постоянного напряжения (тока) и связанная с этим возможность резервирования входных питающих цепей позволяют су1цественно повысить надежность электроснабжения потребителей.

Формула изобретения

1. Высоковольтный стабилизированный источник постоянного напряжения (тока), содер>каший N силовых îчоков, первые выходные выводы которых соединсны с первыми выводами соответствующих шунтируюших диодов, включенных последователы-.о между выводами для подключения нагрузки, М блоков управления, каждый из которых выполнен с % выходами, соединенными с управляющими входами соответствующих силовых блоков, датчик выходного стабилизируемого параметра, выход которого подключен к входам блоков управления, первый источник питания постоянного тока, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности электроснабжения потребителей в него введены»V датчиков сигнала аварии, N узлов коммутации, элемент HE, % диодпых элементов ИЛИ, N--1 ключей н второй источник питания постоянного тока, с выходным напряжением, в Л раз больп1им вы5

ЗО

40 ходного напряжения первого источника питания постоянного тока, причем датчики сигнала аварии включены между вторыми

BblxoilHbIMH. выводами соответствуюгцих шунтирующих диодов, первые входы узлов коммута ции соединены с выходами соответствуюгцих датчиков сигнала аварии, вторые входы — с выходом элемента НЕ, а выходы— с питаюшими входами соответствующих силовых блоков, первые выводы двух источников питания постоянного тока подключены друг к другу, к первому входному питаюгцему выводу первого силового блока и первым силовым выводам ключей, вторые силовые вывозы которых соединены с первым входным питаюгцим выводом второго и последуюгцих соответствующих силовых блоков, а упразляюшие входы — с выходом элемента

НЕ., подключенного 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 N-ro элемента, подключены соответственно к первому входному питающему выводу последующего и второму входному питаюшему выводу предыдущего из двух смежных силовых блоков, а второй входной и выходной выводы

N-го диодного блока ИЛИ соединены соответственно с вторым выводом второго источника питания постоянного тока и вторым входным питающим выводом Л -го силового блока.

2. Источник по п. 1, отличающийся тем, 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 фильтPG.

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