Устройство гарантированного электропитания

 

Назначение: техническое решение относится к устройствам электропитания автоматических систем управления (АСУ) и их подсистем и может быть использовано для электропитания различных электронно-вычислительных и программируемых средств на основе микропроцессорной техники. Устройство гарантированного электропитания содержит выпряМитель, резервный источник питания, схему подзаряда резервного источника питания, разрядный диод и инвертор. Введение стабилизатора постоянного напряжения и буферного диода позволяет повысить стабильность ..и помехоустойчивость выходного напряжения. 4 ил.

СО!ОЗ СОВЕ ГСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s H02 J 9/Î6

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ KOMNTFТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

Г1РИ ГКНТ СССР

OllMCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

« чэ (21) 4892403/07 (22) 30.10.90 (46) 23.08.92, Бюл. М 31 (71) Научно-производственное объединение

"Взлет" (72) П.П,Лазутин, В.К.Самойлов и В,В.Балабанов (56) Патент Японии

М 61-47052, кл. Н 02,3 7/34, 1987.

Справочник военного электрика, M.: Воейное издательство, MO СССР, 1980, с. 284285, рис, 10,7. (54) УСТРОЙСТВО ГАРАНТИРОВАННОГО

Эл Е КТРОПИТАН И Я

Изобретение относится к устройствам электропитания ACY и их подсистем и может быть использовано для электропитания различных электронно-вычислительных и программируемых средств на основе микропроцессорной техники в испытательных центрах и других случаях(и с другими потребителями), где недопустимо даже кратковременное пропадание или резкое колебание электрических характеристик (амплитуда, частота) питающего напряже« ния.

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости и стабильности характеристик выходного напряжения при различных изменениях нагрузки потребителя.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 — схема инверторэ; на фиг.3 — схема управляемого усилителя; нэ фиг,4 — схема регулятора возбуждения; нэ фиг.5 — временная характеристика работы устройства.,. Ы, . 1757022 А1 (57) Назначение: техническое решение относится к устройствам электропитания BBтоматических систем управления (АСУ) и их подсистем и может быть использовано для электропитания различных электронно-вычислительных и программируемых средств на основе микропроцессорной технйки, Устройство гарантированного электропитания содержит выпрямитель, резервный источник питания, схему подзаряда резервного источника питания, разрядный диод и инвертор. Введение стабилизатора постоянного напряжения и буферного диода позволяет повысить стабильность и помехоустойчивость выходного напряжения, 4 ил, Устройство гарантированного электропитания содержит выпрямитель 1, вход которого соединен с шиной 2 первичной сети. резервный источник питания 3, схему 4 подзаряда резервного. источника питания, разрядный диод 5, инвертор 6, стабилизатор 7 постоянного напряжения, буферный диод 8, причем выход выпрямителя 1 через стабилизатор 7 постоянного напряжения и буферный диод 8 соединен с инвертором

6, при этом схема 4 подзаряда резервного источника питайия имеет резистор 9 и диод 10, анод которого связан с инверторам

6; а его катод через резистор 10 соединен с резервным источником питания 3, разрядный диод 5 катодом связан с инвертор:и 6, а анод связан с резервным источником питания 3.

Инвертор 6 (см.фиг.2) содержит генератор 11, узел регулирования напряжения 12 генератора 11, приводной двигатель 13 постоянного напряжения и узел 14 стабилизации его числа оборотов, причем узел 12 регулирования напряжения генератора снабжен трансформатором 15 отбора энергии, управляемым выпрямителем 16, реактором

17 и регулятором возбуждения 18, при этом первичные обмотки реактора 17 и "рансформатора 15 отбора энергии подключены к выходу генератора 11,- а их соответствующие вторичные обмотки соединены соответственно с регулятором возбуждения 18 и управляемым выпрямителем 16, вход которого соединен с выходом регулятора возбуждения 18, а его выход соединен через щетки 19, которые размещены на валу генератора, с обмоткой возбуждения генератора, Узел 14 стабилизации числа оборотов приводного двигателя постоянного напряжения имеет датик 20 оборотов генератора 11, выполненного в виде тэхогенератора и усилитель 21, при этом обмотка возбуждения

22 приводного двигателя постоянного на" ряжения и датчик 20 числа оборотов генератора 11 соединены с усилителем 21, а якорь 23 приводного двигателя 13 постоянного напряжения связан с выходом усилителя 21, причем вал приводного двигателя 13 постоянного напряжения механически связан с валом генератора 11 через муфту.

Управляемый усилитель 16 (см, фиг,3) имеет усилители фазового упоавления 24, 25, управляемый тиристорный выпрямитель

26, сглаживающий фильтр 27, диоды 28, 29, трансформаторы 30-33.

Регулятор возбуждения 18 (см.фиг,4) имеет резистор 34, стабилитрон 35, переменный резистор 36 схему сравнения 37, усилители 38, 39, Устройство работает следующим образом.

Рассмотрим случай, когда напряжение первичной сети поступает непрерывно, Первичное напряжение переменного тока поступает на выпрямитель 1, далее на стабилиэатор 7 и инвертор 6, преобразующий выпрямленное и стабилизированное напряжение постоянного тока в переменное, которое с него поступает к потребителю.

Промышленные помехи и нестабильность напряжения, возникающие в первичНой C8TY, Ct Ji33KM83OTCA GT85N 38TOÄOé 7, Причем стабилизатор сглаживает только долговременные помехи и нестабильность напряжения в первичной сети, Кратковременные помехи, пульсации и нестабильность устраняются инвертором 7, выполненным в виде злектромашинного преобразователя с самовозбуждением, При этом схема подзаряда 4 резервного источника 3 при наличии напряжения В r„epвичной сети подэаряжает непрерывно резервный источник питания, причем в качестВе рез8рВногО источника питания может быть использована, например, аккумуляторная батарея или большая емкость, При пропадании напряжения на шине 2 первичной сети,, например, на 0,5-1,0 с или более, подзэряд прекращается, так как пропадает стабилизированное напряжение на выходе стабилизатора 7, создающее через буферный диод 10 и резистор 9 ток подзаряда аккумулятора 3. Аккумулятор 3 через диод 5 подключен к шине питания инвертора

6 в горячем резерве, поэтому, как только при г ропадании стабилизированного напряжения, поступающего на инвертор, выэванного пропаданием напряжения в первичной сети, его величина станет меньше нап ряжения на аккумуляторе, питание инвертора 6 начнет осуществляться через диод 5, Скачкообразное измене::ие напряжения питания инвертора 6 не приведет к скачкоооразному изменению напряжения и частоты на выходе инвертора 6, так как он является инерционным накопителем энергии и не может резко изменить число оборотов двигателя электромашинного преобразователя.

Для облегчения работы системы автоматического регулирования, поддержания частоты Выходного напряжения (числа оборотов двигателя) и амплитуды выходного напряжения (напряжение возбуждения генератора) может быть использован конденсатор, подключенный между катодами диодов 10 и 4 и землей, Тогда при пропадании напряжения питания инвертора 6 оно будет уменьшаться не скачкообразно, а по

ЭКСПОН8НТ8, ПОСТОЯННЭЯ ВРЕМВНИ l(OTOPOA будет определяться емкостью конденсатора и током питания инвертора 6.

Управление управляемым выпрямителем 16 осуществляется следующим образом, Напряжение с выхода генератора 11 поступает на мостовую схему, в одно плечо котооого Включен истОчник ОпорнОГО напряжения, состоящий из резистора 34 v; стабилитрона 35, в другое плечо моста включено переменное сопротивлением 36, являющееся датчиком амплитуды выходного напряжения, Напряжение с моста поступает на схему сравнения 37. Сигнал рассогласования поступает на усилитель 38 и далее на схему фазового управления регулятора возбуждения 18 — на блоки 24, 25. Если выходное напряжение генератора 1 по каким-либо причинам увеличилось, сигнал рэссОГлэсОВэния увеличится, усилитель 38 усилит его. схема фазового управления ре1757022 гулятора возбуждения 18 сдвинет фазы управns.þùëõ сигналов так, что выпр мленное напряжение уменьшится, что приведет к уменьшению тока в обмотке возбуждения генератора 11, что в сво о очередь приведет к уменьшению выходного напряжения генератора i1 и -:.аоборот, Управляемый реактор 17 работает по принципу магнитного усилителя. Рабочая обмотка реактора 17 включена посл довательно с обмоткой трансформатора 15 отбора энергии. Со схемы 37 сравнения сигнал рассогласования поступает на усилитель 39, управляющий обмоткой 17 реактора, Реактор 17 необходим для облегчения переходных процессов, возникающих в цепи потребителя на выходе инвертора 6, в моменты включения устройства, для форсирования выхода на режим инвертора 6, а также s мMо0м е нHтT ы,, б5л и з3tк и е eк короткому замыканию в цепи потребителя, При работе инвертора 6 под нагрузкой, меньшей или равной номинальной, реактор принимает пассивное участие в регулировании выходных характеристик инвертора 6 (амплитуда и частота). В моменты запуска или режима, близкого к короткому замыканию, в цепи потребителя реактивное сопротивление реактора 17 резко уменьшается, что приводит к форсированному возрастанию напряжения на трансформатор 15, а это в свою очередь приводит к форсированному возрастанию напряжения на обмотке возбуждения генератора 11, а значит и к поддержанию выходного напря>кения в цепи потребителя, Таким образом, при отсутствии напря>кения на выходе инвертора 6 или состояния, близкого к короткому замыканию 8 цепи потребителя, напряжение на переменном резисторе 36 отсутствует или начинает резко падать, что приводит к резкому уменьшению сигнала рассогласования, что в свою очередь приведет к резкому уменьшению тока подмагничивания реактора 17, поступающего с усилителя 38, а значит и к резкому уменьшению реактивного сопротивления реактора 17, Таким образом, на выходе инвертора 6 напряжение и частота питающей сети потребителя будут независимо m колебаний напряжения и частоты в первичной сети, или даже его кратковременного или длительного пропадания, а также наличия прбмышленных помех и пульсаций, будет поддерживаться на уровне. определяемом качеством регулирования автсматических систем поддержания амплитуды и емкости частоты выходного напряжения инвертора 6, Формула изобретения

Устройство гарантированного электропитания, содержащее выпрямитель, вход которого соединен с шиной первичной сети, резервный источник питания, схему подза10 ряда резервного источника питания, разрядный диод и инвертор, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и стабильности характеристи15 ки выходного напряжения при различных изменениях нагрузки потребителя, оно снабжено стабилизатором постоянногО напря>кения и буферным диодом, причем выход выпрямителя через стабилизатор

20 постоянного напряжения и буферный диод соединен с инвертором, при этом схема подзаряда резервного источника питания имеет резистор и диод, анод которого связан с инвертором, а его катод через реэи25 стор соединен с резервным источником питания, разрядный диод катодом связан с инвертором, а анод связан с резервным . источником питания, причем инвертор содержит генератор, узел регулирования на30 пряжения генератора, приводной двигатель постоянного напряжения и узел стабилизации его числа оаоротов, причем узел регулирования напряжения генератора снабжен трансформатором отбора энергии, управля35 емым выпрямителем, реактором и регулятором возбуждения, при этом первичные обмотки реак-,îðà и трансформатора отбора энергии йодключены к выходу генератора, а их соответствующие вторичные

40 обмотки соединены соответственно с регулятором возбуждения и управляемым выпрямителем, вход которого соединен с выходом регулятора возбуждения, а его выход соединен через щетки, размещенные

45 на валу генератора, а узел стабилизации . числа оборотов приводного двигателя постоянного напряжения имеет датчик оборотов генератора и усилитель, при этом обмотка возбуждения приводного двигате50 ля постоянного напряжения и датчик числа оборотов генератора соединен с усилитлем, а якорь приводного двигателя постоянно го напряжения связан с:выходом усилителя, причем вал приводного двйгателя постоян55 ного напря>кения механически связан с валом генератора, 1. фщо g

%сна одаро/77ОО УД/2 7

me a !

///а/7,0яже/Ф/Г

//а ckr "оое ииВРО)т10012

Составитель П. Лаэутеен

Редактор Н, Лазаренко Техред M.Ìîpleíòaë Корректор T. Вашкович

Заказ 3095 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретенными и откритиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушскаа наб„4/5

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