Система электропитания стабилизированными напряжениями постоянного тока

 

Союз Советских

Социал истимеских

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (647666 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 02.07.7 5 (21) 2150312/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет—

Опубликовано 15.02.79.Бюллетень № 6

Дата опубликования описания 18.02.79 (51) М, Кл

С05 F 1/50

Государстаенный номнтет

СССР по делам нзооретеннй н открытнй (53) УДК 621.316..7 22. 1 (088.8 ) (72) Авторы изобретения

Ж. Т. Апинян, H. П. Белавин, С. Д. Додик, Б. Н. Иванчук, И. И. Колосков, Н. И. Киселев, В, В. Кокорев, P. И. Латунова, Б. Я. Рувинов и М. И. Рогачев (71) Заявитель (54) СИСТЕМА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ СТАБИЛИЗИРОВАННЫМИ

НАПРЯЖЕНИЯМИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

15

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для электропитания малогабаритных транспортируемых ЦВМ и других радиоэлектронных комплексов.

Известны системы электропитания стабилизированными напряжениями постоянного тока для малогабаритной LIBM, содержащие силовую цепь из стабилизаторов первой и второй очередей включения, подключенных к трехфазному первичному источнику питания переменного напряжения через ком мутирующее устройство, вход управления которым соединен через блок контроля параметров системы (1). Недостатками таких систем электропитания являются сравнительно низкая помехоустойчивость и большие габариты. Кроме того, отсутствует сохранение информации при аварийном отключении первичного источника питания переменного напряжения.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является система электропитания стабилизированными напряжениями постоянного тока, содержащая стабилизаторы постоянного напряжения первой и второй очередей включения, выход каждого из которых соединен с соответствующим из выводов для подключения нагрузки и входом соответствующего датчика контроля выходных параметров стабилизатора, выходом связанного с соответствующим первым или вторым входом блока формирования команд, третий вход которого соединен с выходом пульта управления состоянием системы при проверочно-регулировочных работах, четвертый вход — с выводом для подключения к центральному пульту управления, а выход — с одним из управляющих входов коммутирующего блока, входом соединенного с выводом для подключения питающего источника (2). Недостатками этой системы также являются сравнительно низкая помехоустойчивость, большие габариты, отсутствие сохранения информации при аварийном отключении первичного источника питания переменного напряжения, сложность в обслуживании системы, отсутствие быстродействующей защиты логических элементов ЦВМ, значительные затраты времени при обнаружении неисправности.

Целью изобретения является уменьшение габаритов, снижение уровня коммута647666 ционных помех, повышение надежности и

КПД системы электропита ния. Это достигается тем, что предлагаемая система электропитания снабжена вольтодобавочным тиристорным регулятором напряжения с релейным режимом работы, управляющий вход которого соединен через дополнительно введенный измерительный элемент с его силовым входом и выходом цепи запрета включения вольтодобавочного тиристорного регулятора напряжения, входом соединенной с одним из выводов для подключения нагрузки, выходом блока формирования команд, через дополнительно введенную первую цепь задержки с другим управляющим входом коммутирующего блока, силовая цепь которого выполнена в виде соединенных последовательно пусковых контактов и ограничительного резистора, и через дополнительно введенную вторую цепь задержки с выходом стабилизатора второй очереди включения, причем выход коммутирующего блока соединен с входом вольтодобавочного тиристорного регулятора напряжения, выходом соединенного с входами стабилизаторов первой и второй очередей включения.

Кроме того, в системе электропитания выход каждого из датчиков контроля выходных параметров стабилизаторов может быть соедийен с соответствующим входом блока формирования команд при помощи оптоэлектронной пары.

Система может быть снабжена датчиком контроля частоты питающего источника, включенным между выводом для подключения к питающему источнику и пятым входом блока формирования команд.

Система может быть снабжена также датчиком температуры окружаюгцей среды, подключенным к шестому входу блока формирования команд.

Кроме того, в систему может быть введен транзисторный ограничитель напряжения, входом подключенный к выходу стабилизатора постоянного напряжения первой очереди включения, а выходом через дополнительно введенную третью цепь задержки к седьмому входу блока формирования команд.

На чертеже представлена блок-схема предложенной системы электропитания.

Система содержит силовую цепь из последовательно соединенных трехфазного первичного питающего источника 1 переменного напряжения, выполненного, например, в виде трехфазного преобразователя типа двигатель — генератор, двигатель которого питается от сети 50 Гц, а генератор выдает напряжение 400 Гц, коммутирующего блока

2, выполняющего одновременно роль огра. Ничитечя пусковых токов, вольтодобавочного тиристорного регулятора 3 напряжения, дополнительно выполняющего роль бесконтактного коммутатора, и стабилизаторов 4 и 5 постоянного напряжения соот4 ветственно первой и второй очередей включения. Управляющий вход вольтодобавочного тиристорного регулятора 3 через измерительный элемент 6 подключен к его силовому входу. Вольтодобавочный тиристорный регулятор 3 снабжен цепью 7 запрета, вход которой подключен через блок 8 формирования команд к пульту управления 9 состоянием системы при проверочно-регулировочных работах и центральному пульту управ1 ления 10, а также через первую цепь 11 задержки к входу коммутирующего блока 2, силовая цепь которого содержит соединенный последовательно с пусковыми контактами 12 и 13 пускового контактора ограничительный резистор !4, и через вторую цепь !

5 задержки к стабилизатору 5 постоянного напряжения второй очереди включения. Датчики lб и 17 контроля выходных параметров стаоилизаторов 4 и 5 постоянного напряже ния с отдельными индикаторами «М» (меньше) и «Б» (больше) подключены к блоку 8 формирования команд через оптоэлектронные пары !8 и 19.

Датчики 16 и 17 контроля выходных параметров стабилизаторов служат для контроля стабилизаторов (контроль на умень2З шение и увеличение выходного напряжения).

Оптоэлектронные пары 18 и 19 необходимы для гальванической развязки цепей постоянного тока. Датчик 20 контроля частоты питающего источника вырабатывает сигнал на отключение системы питания в случае ава30 риицого пропадания напряжения на выходе питающего источника 1, характеризующегося, в первую очередь, уменьшением частоты генератора. Датчик 21 температуры окружающей среды, вход и выход которого соединен с блоком 8 формирования команд, используется для сигнализации о превышении температуры в системс электропитания

ЦВМ. Транзисторный ограничитель 22 напряжения, соединенный с выходом стабилизатора 4 постоянного напряжения первой

40 очереди включения и через третью цепь 23 задержки с блоком 8 формирования команд, ограничивает напряжение на нагрузке 24 на уровне не оолее 7 В.

Стабилизатор 4 постоянного напряжения

45 первой очереди включения используется как I правило, для питания нагрузки 24, выполненной в виде микроэлектронных логических схем (например, типа «Логика — 2»). Стабилизатор 5 постоянного напряжения второй очереди включения используется обычно для

so питания ферритового оперативного запоминающего устройства (ФОЗУ).

Система работает следующим образом.

Включение системы питания производится с пульта управления 9 состоянием системы при проверочно-регулировочных работах или с центрального пульта управления !О.

При включении сначала подается сигнал на коммутирующий блок 2, в котором при отклю647666

35

4О

50

5 ченной нагрузкс замыкаются пусковые контакты 13 контактора, через которые на питающий источник 1 подкл1очается ограничительный резистор 14. Через время задержки, достаточное для замыкания пусковых контактов 13 (10 — 15 мс), включается вольтодобавоч н ы и тир истор ный регулятор 3 напряжения и на стабилизаторы

4 и 5 постоянного напряжения (на их трансформаторы) поступает ток, ограниченный ограничительным резистором 14 коммутирующего блока 2. Прн этом пусковой ток стабилизаторов (трансформаторов) уменьшается во много раз, что уменыпает помехи при включении, повышая надежность работы системы. Через время, достаточное для перемагничивания сердечников трансформа15 торов (5 10 1c), в коммутирующем блоке

2 включается второй пусковой контактор, пусковые контакты 12 которого персмыкают ограничительный резистор 14, после чего первые пусковые контакты отключаются.

При этом на стабилизаторы 4 и 5 постоян- 20 ного напряжения подается полное напряжение, но, так как сердечники трансформаторов выведены из зоны насьнцения, то ток несущественно возрастает до установившегося значения. После включения вольтодобавочного тиристорного регулятора 3 напряжения стабилизатор 4 постоянного напряжения первой очереди включается на нагрузку 24. Через время, определяемое цепью 15 задержки и достаточное для установления номинального значения выходного напряжения стабилизатора 4 постоянного напряжения первой очереди, когда информационные сигналы ЦВМ приняли необходимые значения, которые обеспечивают отсутствие искажений информации, накопленной в ФОЗУ, стабилизатор 5 постоянного напряжения второй очереди подкл1очастся к нагрузке 24.

Через время, достаточное для установления номинального значения выходного напряжения стабилизатора 5 постоянного напряжения второй очереди, датчики 16 и 17 контроля выходных параметров стабилиза- торов начинают осуществлять контроль напряжения. На этом процесс включения заканчивается.

Откл1очение системы питания в нормальном режиме производится с пульта управления 9 состоянием системы или с центрального пульта управления 10. При этом сигнал отключения поступает непосредственно на нагрузку 24 и используется для блокировки информации. Через время, определяе»oe цепью 15 задержки и достаточное для блокировки информации в нагрузке 24 (в ФОЗУ), сигнал поступает на стабилизатор 5 постоянного напряжения второй очереди, благодаря чему этот стабилизатор отключается.

После того, как напря>кение на выходе стабилизатора 5 уменьшится до величины порядка 20 /о от номинального значения, что гарантирует невозможность разрушения информации в нагрузке 24, подается сигнал на вольтодобавочный тиристорный регулятор 3 напряжения. При этом бесконтактный коммутатор регулятора 3 напряжения отключает переменный ток от стабилизаторов 4 и

5 постоянного напряжения, после чего все стабилизаторы отключаются. После отключения вольтодобавочного тиристорного регулятора напряжения, через время, определяемое цепью 11 задержки, отключаются пусковые контакты 12 коммутирующего блока 2 и система питания обесточивается.

При отключении системы питания в аварийном режиме, когда выходит из строя первичный питающий источник 1 переменного напряжения, датчик 20 контроля частоты выдает сигнал об изменении частоты (через 5 — 10 мс после неисправности). При этом напряжение питающего источника 1 сохраняется еще в заданных предела благо-. даря кинетической энергии двигателя в течение несколько большего времени (50—

100 мс).

Сигнал отключения от датчика 20 контроля частоты отключает систему питания в указанной последовательности, что обеспечивает сохранение информации в нагрузке

24 при данном виде аварии.

B случае неисправности любого из стабилизаторов постоянного напряжения, связанной с уменьшением или увеличеннем выходного напряжения, срабатывает соответствующий датчик 16 или 17 контроля выходных параметров и в нем вырабатывается сигнал неисправности от увеличения или уменьшения напряжения. Этот сигнал запоминается в соответствующем датчике 16 или 17 и индицируется на днуY отдельных индикаторных лампах «М» (меHblllc) и «Б» (больше). Кроме того, сигнал «М» или «Б» через развязывающие оптоэлектронные пары

I8 и 19 поступает на блок 8 формирования команд и отключает систему питания. При этом благодаря наличию вспомогательного источника в блоке 8 формирования команд индикация сохраняется и при отключении системы питания, что позволяет быстро выявить место и вид неисправности и устранить ее. Сигнал «М» обычно говорит о коротком замыкании в нагрузке, а сигнал «Б»вЂ” о неисправности стабилизатора.

В случае увеличения выходного напряжения стабилизатора 4 постоянного напряжения свыше определенного значения (например, 7 В) срабатывает транзисторный ограничитель 22 напряжения (быстродейству1ощая защита). При этом выход стабилизатора 4 постоянного напряжения практически мгновенно (несколько микросекунд) подгружается малым активным сопротивлением, вследствие чего напряжение выпрямителя указанного стабилизатора из-за па647666 дения напряжения на его внутреннем сопротивлении падает до заданного уровня срабатывания транзисторного ограничителя 22 напряжения. Напряжение на нагрузке даже кратковременно не превышает заданного уровня, что повышает надежность ее работы.

Если превышение напря>кения достаточно длительное (более 3 — 5 мс) и больше времени, задаваемого цепью 23 задер>кки, то сигнал от транзисторного ограничителя 22 напряжения поступает на вход блока 8 формирования команд и отключает систему питания.

Если превышение напряжения длится недолго (например, из-за помехи) и меньше времени задержки. опредсляемого цепью 23 задержки, то после возвращения напряжения стабилизатора в исходное состояние транзисторный ограничитель 22 напряжения отключается и не оказывает влияния на работу системы питания.

Если температура окружающей среды в системе питания ЦВМ превышает допустимое значение, то датчик 21 температуры окружающей среды срабатывает и выдаст сигнал в блок 8 формирования команд для засвечивания индикации псрсгрсва в системе питания ЦВМ.

В нормальном режиме работы системы питания, когда напряжение сети незначи. тельно отличается от номинального значения, на стабилизаторы подается напряжение сети через вольтодобавочный тирпсторный регулятор 3 напряжения непосрсдствсн- 30 но. Если напряжение сети падает от 7 до

25%, то чувствительная схема регулятора 3 напряжения включает вольтодобавочный автотрансформатор, с которого на стабилизаторы поступает повышенное напряжение сети. Вследствие этого стабилизаторы постоянного напряжения могут быть рассчитаны на меньшее изменение напря>кения сети. При этом уменьшаются потери, масса, габариты и тепловыделения стабилизаторов и повышается их надежность.

Использование предлагаемой системы позволяет уменьшить габариты, повысить надежность, КПД и помехоустойчивость

ЦВМ и обеспечить сохранение информации при аварийном отключении первичного источника. Кроме того, применение clicTEìы значительно повышает долговечность защищаемых логических микроэлектронных элементов, например микросхем типа «Логи- ка — 2». Возможность расчета стабилизаторов на меньшее изменение напряжения сети, а также сокращение обслуживающего персонала ЦВМ в части обслуживания системы питания повышают экономический эффект.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена датчиком контроля частоты питающего источника, включенным между выводом для подключения к питающему источнику и пятым входом блока фор50 мирования команд.

Формула изобретения

1. Система электропитания стабилизированными напряжениями постоянного тока, содержащая стабилизаторы постоянного напряжения первой и второй очередей включения, выход каждого из которых соединен с соответствуюгцим из выводов для подключения нагрузки и входом соответствующего датчика контроля выходных параметров стабилизатора, выходом связанного с соответ.сгвующим первым или вторым входом блока формирования команд, третий вход которого соединен с выходом пульта управления состоянием системы при проверочно-регулировочных работах, четвертый вход с выводом для подключения к центральному пульту управления, а выход — с одним из управляющих входов коммутирующего блока, входом соединенного с выводом для подключения питаюгцего источника, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения габаритов, снижения уровня коммутационных помех, повышения надежности и КПД системы, Она снабжена вольтодобавочным тиристорным регулятором напряжения с релейным режимом работы, управляющий вход которого соединен через дополнительно введенный измерительный элемент с его силовым входом и выходом цепи запрета вклю-чения вольтодобавочного тиристорного регулятора напряжения, входом соединенной с одним из выводов для подключения нагрузки, выходом блока формирования команд, через дополнительно введенную первую цепь задержки с другим управляющим входом коммутирующего блока, силовая

llcI1b которого выполнена в виде соединенных последовательно пусковых контактов и ограничительного резистора, и через дополнительно введенную вторую цепь задержки с выходом стабилизатора постоянного напряжения второй очереди включения, причем выход коммутирующего блока соединен с входом вольтодобавочного тиристорного регулятора напряжения, выходом соединенного с входами стабилизаторов первой и второй очередей включения.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что выход каждого из датчиков контроля выходных параметров стабилизаторов соединен с соответствующим входом блока формирования команд при помощи оптоэлектронной пары.

4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена датчиком температуры окружающей среды, подключенным к шестому входу блока формирования команд.

5. Система по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена транзисторным ограни647666 чителем напряжения, входом подключенным к выходу стабилизатора постоянного напряжения первой очереди включения, а выходом через дополнительно введенную третью цепь задержки к седьмому .входу блока формирования команд.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании № 1092273, кл. Н 2 F, 1969.

2. Отраслевой стандарт ОСТ 5.8001 — 70, 5 М., 1970, с. 34.

Редактор A. Пейсоченко

Заказ 308/40

Составитель В. Круглова

Техред О. Луговая Корректор Л. Василина

Тираж 1014 Поди ис ное

11НИИПи1 Государственного комитета СССР оо делам изобретений и открытий

I 13035, Москва, Ж 35, Раугиская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4