Система электропитания постоянного напряжения

Изобретение относится к электротехнике, в частности к построению систем электропитания постоянного тока особо важных потребителей электроэнергии, требующих повышенного качества электроэнергии. Система электропитания постоянного напряжения содержит нерегулируемый генератор с переменной частотой вращения, вал которого подключен к валу авиадвигателя, и полупроводниковый преобразователь переменного тока в постоянный на тиристорах с первым контуром защиты, выполненным в виде первого датчика напряжения, связанного через первую выдержку времени с системой управления тиристорами преобразователя. Дополнительно в систему введен второй контур защиты, содержащий силовой проходной транзисторный ключ, включенный в цепь нагрузки тиристорного преобразователя, узел второй выдержки времени, второй и третий датчики напряжения, а также управляющее устройство второго контура защиты, связанное с первым и вторым устройствами управления проходным ключом. Первое устройство управления переводит ключ в режим отсечки и связано через управляющий орган защиты и вторую выдержку времени со вторым датчиком напряжения. Второе устройство управления переводит ключ в режим стабилизации напряжения и связано непосредственно с выходом третьего датчика напряжения и выходом управляющего органа защиты, причем уровень напряжения срабатывания третьего датчика напряжения больше, чем уровень напряжения срабатывания второго датчика напряжения. Технический результат - повышение надежности питания потребителей. 2 ил.

 

Предложение относится к электротехнике, в частности, к построению систем электропитания постоянного тока особо важных потребителей электроэнергии, требующих повышенного качества электроэнергии не только при всех возможных внешних воздействующих факторах, включая радиационное и электромагнитное излучение, но и при всех возможных авариях силовых и управляющих элементов собственного преобразователя. Это особенно важно для тех потребителей электроэнергии, питание которых, с целью повышения надежности, осуществляется от «n»-источников постоянного тока с развязкой последних с помощью распределительных диодов. К таким потребителям относятся, например, системы дистанционного управления вертолетов и самолетов.

В этом случае при коротком замыкании в любом источнике питания или его линии последний отключается, а оставшиеся «n-1»-источники постоянного тока продолжают питать потребителей.

В случае перенапряжений на выходе любого из «n»-источников постоянного тока, вызванного аварией в самом источнике или в системе его защиты, перенапряжения поступают на вход потребителей, причем диоды оставшихся нормально работающих «n-1»-источников постоянного тока при этом запираются.

Известна система электропитания постоянного тока по патенту РФ №2257655 от 27.07.2005 г. «Система энергоснабжения потребителя электроэнергии», состоящая из генератора переменного тока, подключенного к авиадвигателю с широким диапазоном изменения оборотов, и статического преобразователя переменного тока в постоянный на тиристорах. Система также содержит контур защиты потребителей, выполненный в виде датчика напряжения, узла выдержки времени и исполнительного органа защиты. Основным недостатком данной системы энергоснабжения является то, что вышеприведенный контур защиты не спасает потребителей электроэнергии от перенапряжений во время аварий в системе его управления (не отключается преобразователь при срабатывании защиты) или в системе силового преобразования, например, при трансформации тиристора в диод, или при авариях в собственно системе защиты.

Известно также устройство по патенту РФ №71046 от 20.02.2008 г. «Устройство защиты системы электроснабжения», содержащее нерегулируемый генератор, вал которого связан с валом авиадвигателя, и тиристорный выпрямитель на тиристорах с первым контуром защиты, в которую введен второй контур защиты в виде трехфазного контактора, включенного последовательно с фазными обмотками генератора. Недостатки данного технического решения заключаются в том, что при высоких оборотах генератора и высоком напряжении невозможно подобрать контактор, соответствующий требованиям по допустимой рабочей частоте, а также время срабатывания выключения контактора измеряется несколькими миллисекундами (7÷10 мс), в течение которых перенапряжение будет проходить к потребителям, что во многих случаях недопустимо.

Цель изобретения - повышение надежности, абсолютное исключение поступления перенапряжений на клеммы потребителей электроэнергии при всех видах аварийных состояний в системе электропитания.

Поставленная цель достигается в системе электропитания постоянного напряжения, содержащей нерегулируемый генератор с переменной частотой вращения, вал которого подключен к валу авиадвигателя, и полупроводниковый преобразователь переменного тока в постоянный на тиристорах с первым контуром защиты, выполненным в виде первого датчика напряжения, связанного через первую выдержку времени с системой управления тиристорами преобразователя. В систему дополнительно введен второй контур защиты, содержащий силовой проходной транзисторный ключ, включенный в цепь нагрузки тиристорного преобразователя, узел второй выдержки времени, второй и третий датчики напряжения, а также управляющее устройство второго контура защиты, связанное с первым и вторым устройствами управления проходным ключом, причем первое устройство управления переводит ключ в режим отсечки и связано через управляющий орган защиты и вторую выдержку времени со вторым датчиком напряжения, а второе устройство управления переводит ключ в режим стабилизации напряжения и связано непосредственно с выходом третьего датчика напряжения и выходом управляющего органа защиты. Уровень напряжения срабатывания третьего датчика напряжения больше, чем уровень напряжения срабатывания второго датчика напряжения.

На фиг. 1 представлена функциональная схема системы электропитания, где:

1 - приводной авиадвигатель,

2 - генератор,

3 - управляемый преобразователь на тиристорах,

4 - система управления тиристорами преобразователя,

5 - исполнительный орган защиты преобразователя,

6 - узел первой выдержки времени (выдержка времени защиты преобразователя),

7 - первый датчик напряжения (датчик напряжения защиты преобразователя),

8 - проходной транзисторный ключ,

9 - первое устройство управления ключа 8 (режим отсечки),

10 - второе устройство управления ключа 8 (режим стабилизации),

11 - управляющее устройство второго контура защиты,

12 - узел второй выдержки времени,

13, 14 - датчики напряжения,

15 - нагрузка преобразователя.

На фиг. 2 приведены эпюры, поясняющие работу системы электропитания, где:

Uвых - выходное напряжение системы электропитания,

Uвых1 - порог срабатывания второго датчика напряжения (13),

Uвых2 - порог срабатывания третьего датчика напряжения (14),

τ - вторая выдержка (t2÷t4) времени.

Система электропитания постоянного напряжения работает следующим образом.

Авиадвигатель 1 приводит во вращение генератор 2, выход которого связан с управляемым преобразователем 3 на тиристорах и через нормально открытый проходной транзисторный ключ 8 связан с нагрузкой 15 преобразователя. Управляемый преобразователь 3 на тиристорах содержит систему защиты от перенапряжений, состоящую из первого датчика напряжения 7, узла 6 первой выдержки времени и исполнительного органа 5 защиты преобразователя 3, который воздействует на систему управления 4 тиристорами преобразователя, снимая с них импульсы управления при срабатывании первого датчика 7 напряжения, т.е. при достижении определенного уровня выходного напряжения преобразователя. Этим обеспечивается защита нагрузки 15 преобразователя от перенапряжений. В обычных условиях работы системы электропитания постоянного напряжения этого вполне достаточно. Однако при выходе из строя устройств защиты (5, 6, 7) управляемого преобразователя 3 на тиристорах или системы управления 4 тиристорами преобразователя сигналы с исполнительного органа защиты 5 преобразователя не проходят к преобразователю 3 на тиристорах, тиристоры не запираются, и, следовательно, появление высокого напряжения на нагрузке 15 ничем не блокируется. Крайний случай аварии в преобразователе 3 связан с коротким замыканием управляющего перехода собственно силового тиристора, в силу чего он превращается в обычный диод, и, следовательно, известными способами защиты нагрузку 15 невозможно оградить от перенапряжений.

Для исключения этих явлений в систему электропитания постоянного напряжения вводятся дополнительно проходной транзисторный ключ 8 и узлы 9÷14, причем проходной транзисторный ключ 8 может работать в трех режимах: нормально-открытом, нормально-закрытом (режим отсечки) и в режиме стабилизации выходного напряжения.

Например, когда выходное напряжение Uвых системы электропитания (фиг. 2) достигает уровня срабатывания датчика напряжений 13, то включается узел 12 второй выдержки времени, и если напряжение UвыхX далее не увеличивается или увеличивается ниже уровня срабатывания датчика напряжений 14, то через время Δt, равное интервалу времени t2÷t4, проходной транзисторный ключ 8 закрывается. Если же напряжение Uвых возрастает более уровня напряжения срабатывания датчика напряжения 13 и достигает уровня срабатывания датчика напряжения 14 (Uвых2), которое соответствует максимально допустимой величине напряжения на нагрузке 15 преобразователя, то срабатывает датчик напряжения 14 и его выходной сигнал поступает на второе устройство управления 10, переводя проходной транзисторный ключ 8 в режим стабилизации напряжения Uвых. При этом по-прежнему работает узел второй выдержки времени 12, который отключает преобразователь 3 в момент времени t4.

Таким образом, введение второго уровня защиты управляемого преобразователя 3 на тиристорах в виде узлов 8÷14 позволяет ограничить выходное напряжения преобразователя 3 на любом уровне, соответствующем Uвых2, и исключить поступление напряжения на нагрузку 15 преобразователя выше этого уровня при всех возможных авариях управляемого преобразователя 3 на тиристорах или в его системе управления и защиты.

Система электропитания постоянного напряжения, содержащая нерегулируемый генератор с переменной частотой вращения, вал которого подключен к валу авиадвигателя, и полупроводниковый преобразователь переменного тока в постоянный на тиристорах с первым контуром защиты, выполненным в виде первого датчика напряжения, связанного через первую выдержку времени с системой управления тиристорами преобразователя, отличающаяся тем, что дополнительно вводят второй контур защиты, содержащий силовой проходной транзисторный ключ, включенный в цепь нагрузки тиристорного преобразователя, узел второй выдержки времени, второй и третий датчики напряжения, а также управляющее устройство второго контура защиты, связанное с первым и вторым устройствами управления проходным ключом, причем первое устройство управления переводит ключ в режим отсечки и связано через управляющий орган защиты и вторую выдержку времени со вторым датчиком напряжения, а второе устройство управления переводит ключ в режим стабилизации напряжения и связано непосредственно с выходом третьего датчика напряжения и выходом управляющего органа защиты, причем уровень напряжения срабатывания третьего датчика напряжения больше, чем уровень напряжения срабатывания второго датчика напряжения.



 

Похожие патенты:

Использование: в области релейной защиты и автоматики. Технический результат - повышение устойчивости технологических систем за счет ввода в устройство блока управления АВР, позволяющего выполнять расчеты и выбор оптимального алгоритма работы для данного режима работы предприятия и энергосистемы.

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для использования в местах проведения подземных работ. Техническим результатом является расширение арсенала технических средств.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат заключается в возможности задания требуемого времени восстановления напряжения.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат заключается в повышении мощности устройства.

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой устройство для масштабного преобразования тока и напряжения с гальванической развязкой между высоковольтной сетью и приборами измерения на основе аналого-цифрового кодирования величин тока и напряжения с последующим излучением модулированного светового потока.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах резервного или бесперебойного питания сети постоянного тока, преимущественно работающей от нестабильных источников электропитания, напряжение которых может меняться в широких пределах.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам противоаварийной автоматики системы электроснабжения, и может быть использовано в схемах для питания потребителей постоянного и переменного тока группы А-1 первой категории надежности электроснабжения, не допускающих перерыва питания.

Изобретение относится к электроснабжению электропотрсбителей, в частности средств железнодорожной автоматики и телемеханики, оснащенных системами дистанционного отключения источников электропитания, в которых используются автономные резервные источники бесперебойного электропитания на напряжение, опасное для жизни человека.

Использование: в области электротехники. Технический результат - уменьшение относительной мощности резервных преобразователей, необходимой для обеспечения бесперебойной работы циркуляционных насосов энергообъекта.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в автоматизированных электроприводах доменного производства в металлургии, общем машиностроении в многоприводных комплексах.

Изобретение касается аварийного освещения рельсового транспортного средства. Аварийное освещение рельсового транспортного средства включает в себя основное освещение из светоизлучающих диодов. При активном энергоснабжении (HL) основного света все осветительные средства основного освещения светят с силой (HLS) основного света. При отсутствующем энергоснабжении (HL) основного света все осветительные средства основного освещения светят с силой (NLS) аварийного света. Энергия для эксплуатации осветительных средств как в режиме основного света, так и в режиме аварийного света отбирается от энергоснабжения (NL) аварийного света. Достигается создание аварийного освещения рельсового транспортного средства, которое при применении светоизлучающих диодов в качестве осветительных средств сократит до минимума ослепляющее действие на пассажиров. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

Использование: в области электроэнергетики. Техническим результатом является обеспечение двухступенчатого автоматического ввода резерва при поддержании необходимого уровня заряда аккумуляторных батарей. Устройство содержит резервный генератор, блок развязки с энергосистемой, состоящий из выпрямителя, последовательно соединенного с зарядным устройством и аккумуляторной батареей, выключателем, последовательно соединенным с аккумуляторной батареей, выпрямителем и инвертором, выключатели для подключения автономной электростанции к главной шине переменного тока, средства автоматического отключения потребителей, подключенных к главной шине переменного тока, систему управления, подключенную к автономной электростанции, резервному генератору, выключателю для подключения аккумуляторной батареи к инвертору, устройствам автоматического ввода резерва, одно из которых подключено параллельно выключателю для подключения автономной электростанции к шине переменного тока, а другое - параллельно выключателю для подключения резервного генератора к главной шине переменного тока, и тиристорным коммутатором, подключенным параллельно выключателю для подключения блока развязки с энергосистемой, а также к выключателю, подключающему шины переменного тока резервного генератора к выпрямителю. 1 ил.

Изобретение относится к области энергетики и электротехники и может быть использовано в устройствах для преобразования термодинамической энергии в электрическую, используемых в качестве источника электрической энергии в системах электропитания автономных электроэнергетических комплексов. Техническим результатом является повышение динамической точности и устойчивости широко-импульсного регулятора общего блока балластной нагрузки с одновременным обеспечением стабильности напряжения на шине постоянного тока в переходных и установившихся режимах работы автономной системы электроснабжения. Способ управления общей балластной нагрузкой в автономной многомодульной электроэнергетической установке генерирования на основе двигателей Стирлинга, содержащей m модулей генерации, каждый из которых включает свободно поршневой двигатель Стирлинга с интегрированным линейным генератором и выпрямитель, выходы которых включены в параллель и образуют шину постоянного тока, к которой подключаются аккумуляторная батарея, полезная нагрузка и общий блок балластной нагрузки заключается в следующем: измеряют величины напряжений и токов каждого линейного генератора и полезной нагрузки, далее на основе измеренных величин напряжений и токов каждого линейного генератора производят расчет активных мощностей с последующим их суммированием; рассчитывают текущее значение мощности полезной нагрузки, формируют сигнал отношения вычисленной мощности полезной нагрузки к суммарной мощности линейных генераторов, сравнивают измеренную величину выходного напряжения полезной нагрузки с опорным напряжением, обрабатывают результирующий сигнал с помощью блока корректирующего устройства на основе пропорционально-интегрирующего регулятора; суммируют выходной сигнал пропорционально-интегрирующего регулятора с сигналом отношения вычисленной мощности нагрузки к суммарной мощности генераторов, формируя сигнал ошибки, поступающий на один из входов компаратора, а на другой вход компаратора поступает ступенчато-пилообразное напряжение, сформированное менеджером событий DSP контроллера. На выходе компаратора формируется широко-импульсный модулированный сигнал, который поступает на драйвер управления транзистором блока балластной нагрузки. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат - обеспечение дистанционного контроля исправности цепи при сокращении элементной базы за счет использования отключаемого источника электроснабжения для питания цепей контроля и управления отключением источника электроснабжения. Автономное устройство отключения источника электроснабжения содержит автоматический выключатель с независимым расщепителем, размыкающие контакты автоматического выключателя включены между выводами фазных цепей питающей сети и выходными клеммами для подключения цепей потребителя электроэнергии, первый вывод обмотки независимого расцепителя подключен к одной из выходных клемм подключения потребителя, а второй вывод его обмотки по кабелю дистанционного управления соединен с клеммой нейтрали источника электроснабжения через нормально разомкнутый контакт коммутирующего элемента включения сигнала управления отключением электроснабжения, параллельно которому включена цепь из последовательно соединенных резистора и индикатора. 1 ил.

Использование – в области электротехники. Технический результат – повышение гибкости при размещении установок с сервоприводами. Согласно изобретению сервопривод (1, 1') имеет электромотор (2, 2') и блок управления (4, 4') электромотором (2, 2'), питающийся из промежуточного контура (3, 3'). При этом промежуточный контур (3, 3') имеет, по меньшей мере, один конденсатор промежуточного контура (5). Сервопривод дополнительно содержит блок контроля (9), с помощью которого определяется моментальное зарядовое состояние конденсатора промежуточного контура (5). Блок управления (4, 4') служит для регулирования потребляемой электрической мощности электромотора (2, 2') в зависимости от полученного моментального значения зарядового состояния конденсатора промежуточного контура (5). Блок управления (4, 4') служит для снижения потребляемой мощности, когда или пока выявленное зарядовое состояние соответствует заданному количеству заряда, которое накоплено на конденсаторе промежуточного контура (5) и достигает заданного первого предельного значения или меньше его. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления сетью электрического питания летательного аппарата. Техническим результатом является снижение затрат энергии, повышение КПД. В способе и системе питания электрической энергией летательного аппарата, содержащего множество питаемых нагрузок (С1-С4) и систему питания, система питания включает в себя множество источников энергии (S1, S2, S3) и бортовой модуль (MG) управления энергией. Модуль (MG) управления энергией электрически соединен с упомянутыми источниками энергии (S1, S2, S3) и с упомянутыми питаемыми нагрузками (С1-С4). Модуль (MG) управления энергией управляет питанием по меньшей мере одной из упомянутых нагрузок (С1-С4) при помощи по меньшей мере двух разных параллельно соединенных источников энергии (S1, S2, S3) в случае увеличения потребности в энергии, при этом упомянутая нагрузка (С1-С4) изначально получает питание от единственного источника энергии (S1, S2, S3). 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

Использование – в области электротехники. Технический результат – повышение эффективности электропитания. Согласно изобретению система распределения энергии постоянного тока для распределения энергии постоянного тока к одному или нескольким электрическим устройствам содержит электрическое устройство (2) для приема энергии постоянного тока через электрический проводник (4) от устройства (3) электропитания с блоком (5) управления электропитанием и для передачи сигнала блоку управления электропитанием для запроса меньшего количества энергии или большего количества энергии. Устройство электропитания выполнено с возможностью работать в режиме большого количества мощности и в режиме малого количества мощности, и блок управления электропитанием управляет режимом работы устройства электропитания в зависимости от принятого сигнала. Это позволяет адаптировать электропитание к энергии, которая действительно необходима системе распределения энергии постоянного тока технически, относительно простым способом. В частности, работа в режиме ожидания может быть более эффективной. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к построению систем электропитания постоянного тока особо важных потребителей электроэнергии, требующих повышенного качества электроэнергии. Система электропитания постоянного напряжения содержит нерегулируемый генератор с переменной частотой вращения, вал которого подключен к валу авиадвигателя, и полупроводниковый преобразователь переменного тока в постоянный на тиристорах с первым контуром защиты, выполненным в виде первого датчика напряжения, связанного через первую выдержку времени с системой управления тиристорами преобразователя. Дополнительно в систему введен второй контур защиты, содержащий силовой проходной транзисторный ключ, включенный в цепь нагрузки тиристорного преобразователя, узел второй выдержки времени, второй и третий датчики напряжения, а также управляющее устройство второго контура защиты, связанное с первым и вторым устройствами управления проходным ключом. Первое устройство управления переводит ключ в режим отсечки и связано через управляющий орган защиты и вторую выдержку времени со вторым датчиком напряжения. Второе устройство управления переводит ключ в режим стабилизации напряжения и связано непосредственно с выходом третьего датчика напряжения и выходом управляющего органа защиты, причем уровень напряжения срабатывания третьего датчика напряжения больше, чем уровень напряжения срабатывания второго датчика напряжения. Технический результат - повышение надежности питания потребителей. 2 ил.

Наверх