Автономная система энергоснабжения

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автономных системах энергоснабжения, предъявляющих повышенные требования по надежности обеспечения электроэнергии , в основном для систем энергоснабжения транспортных средств. Целью изобретения является повышение надежности. Преимуществом изобретения является наличие логического узла, определяющего характер и вид неисправности выходного ключа регулятора напряжения и позволяющего за счет дублирования и включения выходных ключей через предохранители обеспечивать нормальное функционирование энергосистемы. Для ускорения восстановления работы энергосистемы имеется функциональный узел, обеспечивающий ускоренное перегорание предохранителей при аварии. Для индикации повреждения в энергосистеме имеется сигнальная лампа. 2 ил. с S (Л

союз советских социмистичесиих

РЕСПУБЛИК (,51)5 Н 02 P 9 30 Н 02 J 7/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTOPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbfTHRM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4685793/07 (22) 03.05.89 (46) 23.04.91. Бюл. Ф 15 (72) В.K.Ëèïñêèé, Л.Г.Липская и В.И.Шпицер (53) 629.113.064.317.722 (088.8) (56) Патент CliIA Р 4345199, кл. Н 02 3 7/14, 1982.

Патент Японии Р 61-15664, кл. Н 02 J7/24,,1986.

Синельников А.Х. Электронные при— боры для автомобилей, M. Энергоатомиздат, 1986, с. 142, рис. 52 ° (54) АВТОНОМНАЯ СИСТЕМА ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автономных системах энергоснабжения, предъявляющих повышенные требования

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автономных системах энергоснабжения, йредъявпяющих повышенные требования по надежности обеспечения электроэнергией в основном систем энергоснабжения транспортных средств.

Целью изобретения является повышение надежности.

На фиг. 1 изображена функциональная схема автономной системы энергоснабжения; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие работу регулятора напряжения в составе системы энергоанабжения.

Изображенная на фиг. 1 автономная система энергоснабжения содержит ге„„80„„1644357 А 1

2 по надежности. обеспечения электроэнергии, в основном для систем энергоснабжения транспортных средств, Целью изобретения является повышение надежности. Преимуществом изобретения является наличие логического узла, определяющего характер и вид неисправности выходного ключа регулятора напряжения и позволяющего за счет дублирования и в ключ ения выходных ключей через предохранители обеспечивать нормальное функционирование энергосистемы. Для ускорения вос— становления работы энергосистемы имеется функциональный узел, обеспечивающий ускоренное перегорание предохранителей при аварии. Для индикации Ж повреждения в энергосистеме имеется сигнальная лампа. 2 ил. нератор 1, аккумуляторную батарею 2 и регулятор напряжения генератора, содержащий первый 3 и второй 4 выходные транзисторные ключи, подключенные соответственно через предохранители 5 и 6 к аноду гасящего диода 7, включенного параллельно обмотке 8 возбуждения генератора. Катод диода

7 подключен к положительной шине 9 питания, соединенной с выходом вспомогательного выпрямителя генератора, Иежду положительной 9 и отрицательной 10 шинами питания регулятора . включен третий транзисторный ключ 11, содержащий р-и-р-транзистор 12, базовый 13 и коллекторный 14 резисторы.

База транзистора 12 через базовый

1644357 резистор 13 соединена с анодом гасящего диода 7, змиттер транзистора соединен с положительной шиной 9 питания, а его коллектор через кол5 лекторпый резистор 14 подсоединен к отрицательной шине 10 питания. Точка соединения коллектора транзистора

12 с коллекторным резистором 14 связана с одним из входов пеРвого двухвходового элемента И 15, второй вход которого соединен с инверсным выходом узла 16 управления, à его выходс входом одновибратора. Вход схемы

16 управления подключен к положитель-15 ной клемме аккумуляторной батареи 2, соединенной с выходом основного выпрямителя генератора 1, и через выключатель 7 подключен к сигнальной лампочке 18, второй контакт которой связан с анодом защитного диода 19. Удвоитель 20 напряжения содержит два транзистора р-и-р 21 и п-р-и 22 типов проводимости, два последовательно соединенных делителя напряжения, первый из которых образован Резисторами 23 H 24, а второй — резисторами 25 и 26, и конденсатор 27, при этом конденсатор 27 включен между точкой соединения коллекторов транзисторов .21 и 22 и ка.— ..

30 тодом защитного диода 19, который в свою очередь соединен с положительпой шиной 9 питания и одним из входов разностного интегратора 28.

Второй вход интегратора 28 соединен с эмиттером р-и-р-транзистора 21 удвоителя 20 напряжения, свободным выводом 23 первого делителя напряженил и точкой соединения выключателя 17 и сигнальной лампочки 18. База 40 р-и-р-транзистора 21 удвоителя напряжения соединена с выходом первого делителя напряжения 23-24. База р-и-р-транзистора 22 соединена с выходом второго делителя напряжения 45 (25-26), а его эмиттер, соединенный со свободным выводом 26 второго делителя напряжения, связан с отрицательной шиной 10 питания. Общая точка резистора 29 и конденсатора 50

30 дифференцирующей ЕС- цепочки, подключенной между отрицательной шиной 10 питания и выходом одновиб ратора 31, соединена с анодом диода

32, катод которого соединен с одним . 55 иэ входов элемента ИЛИ 33, второй вход которого, соединен с выходом второго двухвходового элемента И 34.

Первый вход второго элемента И 34 соединен с положительной шиной 9, а второй вход — с выходом порогового устройства 35, при этом вход порогового устройства подключен к выходу раз ностного интегратора 28. Выход элемента ИЛИ 33 соединен с входом

T-триггера 36, выходы которого соединены попарно с первыми входами элементов И-HE 37 и 38, при этом вторые входы элементов И-НЕ подключены к прямому выходу схемы 16 управления, а их выходы соединены соответственно с управляющими входами первого и второго выходных транзисторных ключей, включенных между предохранителями и отрицательной шиной питания.

На фиг. 2 приняты следующие обозначения:

U — напряжение на положительной шине регулятора (Us „), Ug — выходное напряжение генератора U c, подаваемое на аккумуляторную батарею и в на» грузку, U - напряжение на инверсном выходе схемы управления, U — напряжение на коллекторном резисторе третьего транзисторного ключа, U — напряжение на выходе одновиб5 ратора, U — напряжение на входе элемента

ИЛИ, подключенного через диод к дифференцирующей цепочке, U — напряжение на выходе разност7 ного интегратора, I

U — напряжение на .выходе порого8 вого устройства;

«7

U — -напряжение на выходе элемента ИЛИ, U напряжение на входе первого транзисторного ключа, Š— ток через первый транэистор1 ный ключ, Š— ток в обмотке возбуждения

U — напряжение на входе второго

9 тра из ис тор ног о ключа, U — напряжение на выходе T-тригЮ гера; .Устройство работает следующим образом.

При исправном регуляторе напряжения ток в обмотке 8 возбуждения регу-, лируемого генератора 1 задается первым 3 или вторым 4 выходными транзисторными ключами, в зависимости от состояния прямого и инверсного выхо"

4357 ливает свою работу.

5 164 дов Т-триггера 36. Предположим, что на прямом выходе триггера установлена логическая единица, тогда сигнал управления от схемы 16 управления будет поступать на вход первого транзисторного ключа 3, а на выходе элемента И-HE 38 установится логическая 1, устанавливающая второй транзисторный ключ 4 в запертое состояние (в случае р-и-р проводимости транзисторных ключей). Пусть в момент времени t! (фиг. 2) напряжение U, подаваемое на заряд аккумулятора и в нагрузку, превысило номинальное значение U Это приводит к появлению на прямом выходе схемы 16 управления логического нуля, а на инверсном выходе .— логической единицы.

На выходе элемента И-НЕ 37 устанавливается логическая единица, переводящая первый транзисторный ключ 3 в .запертое состояние. Так как ток в обмотке 8 возбуждения при этом умень-. шается до нуля, напряжение U на коллекторном резисторе 14 также становится равным нулю, и соответственно на выходе элемента И 15 устанавливается логический нуль. Конденсатор

27 схемы удвоения напряжения заряжен до напряжения U „так как транзистор !

22 открыт высоким потенциалом, существующим на выходе одновибратора 31.

Напряжения U! и П2, подаваемые соответственно на шину 9 питания и заряд аккумулятора, начинают падать. В момент времени t напряжение U< становится равным UNr На инверсном выходе схемы 16 управления устанавливается логический нуль, а на прямом — логическая единица, переводящая первый транзисторный ключ 3 в открытое состояние. Появляется ток в обмотке

8 возбуждения, и напряжения Б v U<, вырабатываемые генератором, начинают расти. Наличие тока в обмотке 8 возбуждения и обусловленное его протеканием падение напряжения на ней приводит к отпиранию транзистора 12, и па его коллекторном сопротивлении появляется напряжение, соответствующее логической единице. Однако вследствие напичия нуля на инверсном выходе схемы 16 управления на выходе элемента И 1S продолжает оставаться напряжение, соответствующее логическому нулю. При достижении напряжением U< величины UII< снова происходит запирание транзисторного ключа 3 и т.д.!

Предположим, Что произошел пробой коллекторно-эмиттерного перехода первого транзисторного ключа 3. В этом случае при достижении в момент времени t> напряжением U велччины

Н!!! ключ 3 не запрется, несмотря на наличие нуля на прямом выходе схемы.

16 управления. Так как при этом ток через обмотку 8 возбуждения не прекратится, то транзистор 12 будет открыт и на его коллекторном сопротивлении 14 будет падение напряжения, соответствующее логической единице.

-Вследствие наличия единицы на инверсном выходе схемы 16 управления на выходе элемента И 15 установится единица, вызывающая срабатывание одновибратора 31, напряжение на выходе которого на время с становится близким к нулю. Зта приводит к запиранию транзистора 22 и отпиранию транзистора 21, в результате чего заряженный до напряжения UE конденсатор 27 оказывается соединенным последовательно через выключатель 17 с выходным напряжением генератора U ä,.

Напряжение. на шине 9 становится равным Б! + Б2. Диод 19 оказывается при этом включенным встречно, что препятствует разряду конденсатора 27 через сигнальную лампочку 18. Поэтому конденсатор 27 разряжается через последовательно соединенные обмотку

8 возбуждения, предохранитель S u пробитый транзисторный ключ 3.« Вследствие удвоенного напряжения, приложенного к указанному соединению элементов, ток становится примерно в 2 раза больше номинального, что привоцит в некоторый момент времени к перегоранию предохранителя 5 и соответственно отключению пробитого транзисторного ключа 3. Напряжение U начинает уменьшаться. В мо-! мент окончания импульса, генерируемого одновибратором 31, его задний фронт через дифференцирующую RC-цепочку 29-30 и диод 32 воздействует на вход элемента ИЛИ 33 и перебрасывает Т-триггер 36 в противоположное состояние. На прямом выходе триггера

36 устанавливается нуль, а на инверсном — единица, приводящая к подключению второго транзисторного ключа 4 (сигнал от схемы 16 управления подается на его базу через элемент И-EIR 37) . Регулятор восстанав1644357 8

При неисправности, заключающейся в обрыве транзисторного ключа 3, ток в обмотке 8 возбуждения прекращается (момент времени t< на фиг.2) и генератор перестает вырабатывать

5 энергию. В результате на шину 9 регулятора подается напряжение от аккумулятора через лампочку 18 и диод

19. Вследствие этого на вход разност- 10 ного. токового интегратора 28 поступают разные токи и на его выходе появляется медленно растущее напря- жение U7 (фиг.2), при этом на выходе элемента И 15 будет установлен логический нуль. При достижении напряжением U уровня срабатывания порогсво го устройства 35 в момент времени

t на его выходе появляется положи тельный импульс, подаваемый через элемент И 34 и затем элемент ИЛИ ЗЗ на вход Т-триггера 36. Триггер перебрасывается в противоположное состояние, отключая неисправный транзисторный ключ 3 и разрешая посредством 25 подачи единицы на один из входов схемы И-HE 38 прохождение сигнала от схемы 16 управления на базу исправногс второго транзисторного ключа 4, обеспечивающего нормальное функционирование регулятора.

При коротком замыкании обмотки

8 возбуждения и неисправности выпрямителя генератора 1, когда потенциал положительной шины 9 становится близким к нулю, на входы интегратора 28 также поступают разные токи, и, спусти некоторое время, появляется импульс на выходе порогового устройства 35. Однако вследствие наличия нуля на втором входе второго элемента 40

И 34 импульс с выхода порогового устройства 35 на вход элемента И П! 33 не поступает. В то же время разность потенциалов на лампочке 18 достаточна для ее свечения, сигнализирующего как и в известном устройстве о нали,чии неисправностей генератора.

"I

Таким образом, применение устройства позволяет увеличить надежность функционирования автсномпой системы энергоснабжения. Достоинством его также является отсутствие в схеме моточных узлов, электромагнитных реле, что позволяет выполнить pery- 55 лятор (за,исключением транзисторных ключей 3 и 4 с предохранителями 5 и 6) по гибридной или интегральной технологии, Фсрмулаизобретения

Лвтсномная система энергоснабжения, содержащая синхронный генератор с ОснОВным и допсл нит ель ным Выпрями телями, входы переменного тока которых подключены к якорной обмотке синхронного генератора, аккумулятор, выводы которого соединены с выводами. основного выпрямителя, замыкающий выключатель, один вывод которого соединен с плюсовым выводом аккумулятора, а другой вывод соединен с одним из контактов сигнальной лампы, и регулятор тока возбуждения с узлом управления с прямым и инверсным выходами, измерительный вход последнего подключен к выводам аккумулятора, а выходной транзисторный ключ одним выводом соединен с объединенными минусовыми выводами основного выпрямителя и аккумулятора, а другим выводом через обмотку возбуждения синхронного генератора связан с первым выводом дополнительного выпрямителя, соединенным с положительной шиной питания регулятора, причем параллельно обмотке возбуждения включен гасящий диод, с т л и ч а ю щ а я с я тем, .что, с целью увеличения надеж-. ности, дополнительно введены два пр едохр ани т еля, второй выходной транзисторный ключ, два двухвходовых элемента И-НЕ, р-п-р-транзистор, базсвыи и коллекторный резисторы, Т-триггер, двухвходовый элемент ИЛИ, интегратор, пороговое устройство, защитный диод, удвоитель напряжения, содержащий конденсатор, pBQ разнополярных транзистора и два реэистивных делителя напряжения, дифференцирующал

КС-цепь, диод, одновибратор и два двухвходовых элемента И, при этом один из входов первого элемента И соединен с инверсным выходом урла управления регулятора, а второй - с точкой соединения коллектора и коллекторного резистора р-и-р-транзистора, эмиттер которого соединен с положительной шиной питания регулятора, а база через базовый резистор подключена к аноду гасящего диода, выход первого элемента И подключен к входу сднсвибратсра, выход которого связан с. общей точкой соединения двух делителей напряжения, при зтси крайний вывод первого делителя соединен с эмиттерсм р-и-р-транзистора удвоителя напряжения, одним из вхо—

l64435> дов интегратора и общей точкой соединения выключателя и сигнальной лампы, а крайний вывод второго делителя — с отрицательной шиной питания, другой контакт сигнальной лампы через защитный диод соединен с положительной шиной питания и другим входом интегратора, база р-и-р-транзистора удвоителя напряжения соединена со средней точкой первого делителя напряжения, а коллектор — с одним из выводов конденсатора удвоителя напряжения, второй вывод которого соединен с положительной шиной питания, и коллектором и-р-и-транзистора удвоителя напряжения, база которого соединена со средней точкой. второго делителя налряжения, а эмиттер " с отрицательной шиной питания, общая точка резистора и конденсато20 ра дифференцирующей RC-цепи, соединенной крайними выводами между отрицательной шиной питания и выходом одновибратора,. через диод соединена с одним из входов элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И, один иэ выходов которого соединен с положительной шиной питания регулятора, а второй— с выходом порогового устройства, при этом вход порогового устройства соединен с выходом интегратора, а выход элемента ИЛИ соединен с входом

T-триггера, выходы которого соединены с первыми входами общих элементов

И-НЕ, при этом вторые входы обоих элементов И-НЕ подключены к прямому выходу узла управления, а их выходы соединены соответственно с управляющими входами первого и второго выходных транзисторных ключей, включенных между отрицательной шиной питания и предохранителями, вторые выводы которых соединены с анодом гасящего диода.

1б44357 7 4 tz t4tS

4ие 2

Редактор Т.Куркова

Заказ 1467 Тираж 351 Подписное

ВНИИПИ Государстве. (ного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 2

Уу

4я2

Составитель A.ËåáåäåB

Техред И.Дидык Корректор С. 11екмар