Устройство для резервирования электро-питания

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОВРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСТВУ

Сотоз Советеннк

Сощнаянстнчесянк

Республик ii438905 (6l ) Дополнительное к авт. санд-ву(22) Заявлено 19.09. 79 (21 } 28! 8718/24-07 с прнсоеднненнем эаявкн М— (5l)M. Кл.

Н 02 J 9/06

Всудсретсене11 кемктет

СССР м дедам кзсбрстений . я orgyalfNII (23) Прнорнтет

Опублнковано 15 06 ° 81 ° Бюллетень М 22 (53) УД К 621. 316. .925 (088.8) Дата. опублнковання опнсання 17 .06.81 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕЗЕРВИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

Изобретение относится к электро-технике, в частности к системам резервирования питания ответственных потребителей электроэнергии, и может найти применение, например, на подстанциях передач постоянного тока для осуществления питания устройств управления и защиты вентильными преобразователями.

Известно устройство для резервирования электропитания, содержащее вентильный преобразователь-выпрямитель, соединенный с сетью переменно-. го тока, и источник постоянного тока — аккумуляторную батарею (1 ).

Недостаток устройства обусловлен

1% наличием в нем аккумуляторной батареи, требующей специального помещения, оборудованного вентиляционной системой, и агрегата для ее подзарядки. 20

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство резервированного электропитания, содержащее два источника питания с регуляторами напряжения, соединенные между собой через диоды, а также датчики напряжения этих источников. При этом датчик напряжения первого исТочника связан с регулятором напряжения второго источника, а датчик напряжения второго через орган задержки — с регулятором напряжения первого.

Недостатком этого устройства asляется то, что между выходом системы электропитания и нагрузкой включен полупроводниковый диод, а при изменении тока нагрузки изменяется выходное напряжение на несклько десятков милливольт из-за наличия сопротивления диода в прямом направлении.

Причем изменение выходного напряжения в укаэанных пределах приводит к нарушению работы систем регулирования или управления, содержащих операционные усилители, интеграторы, нуль-органы и т.п. Нарушение работы таких" узлов автоматики происходит

3 8389 из-за изменейия баланса нуля на вхо.де этих узлов. Кроме того, при питании устройств уставок регуляторов от таких систем невозможно стабильно поддерживать заданное значение регулируемого параметра.

Цель изобретения —. повышение стабильности выходного напряжения.

Цель достигается тем, что в устройство, содержащее основной и допол!

0 нительный источники питания, соединенные соответственно через регуляторы напряжения с нагрузкой, а также датчики входных напряжений, введены в него два сумматора, четыре

15 управляемые ключа, основной и вспомогательный элементы сравнения, источник опорного напряжения, блок управления ключами, причем выход каждого сумматора соединен соответствен20 но с управляющим входом каждого регулятора напряжения, первые входы. сумматоров соединены с выходом основного элемента сравнения, первый вход которого соединен с источником опор25 ного напряжения, а второй — с выхо-. дами первого и второго управляемых ключей, вторые входы сумматоров соединены соответственно через третий и четвертый управляемые, ключи с выхо30 дом вспомогательного элемента сравнения, при этом выходы первот о и второго регуляторов напряжения соединены соответственно со входами первого и второго управляемых ключей, а.так35 же с первым и вторым входами вспомогательного элемента сравнения, причем выходы обоих датчиков входных напряжений соединены соответственно со входами блока управления ключами, первый выход которого соединен с управляющими входами первого и третьего управляемого ключей, а второй— с управляющими входами второго и четвертого управляемых ключей.

На фиг.l представлена схема устройства для резервирования электропитания; на фиг.2 — принципиальная схема управления ключами.

К раздельным питающим шинам l u

2 подключены основной 3 и дополнительный 4 источники питания, которые через регуляторы 5 и 6 напряжения и первый 7 и второй 8 управляемые ключи соединены с нагрузкой. Регулирующие входы регуляторов 5 и 6 напряжения соединены соответственно с выходами сумматоров 9 и lQ, первые входы которых соединены с основным элементом 1!

05 4 сравнения. Первый вход элемента 11 сравнения соединен с источником 12 опорного напряжения, а другой — с выходами первого и второго управляемых ключей 7 и 8, подсоединенных к нагрузке. Вторые входы сумматоров, соединены соответственно через четвертый 13 и третий 14 управляемые ключи со вспомогательным элементом 15 сравнения, входы которого соединены с выходами регуляторов 5 и 6 напряжения основного 3 и дополнительного

4 источников питания. Датчики 16 и 17 входных напряжений подключены к соответствующим питающим шинам и ко входам блока 18 управления ключами. Один выход этого блока соединен с управляющими входами первого 7 и третьего 14 управляемых ключей, а второй выход — с управляющими входами второго 8 и четвертого 13 управляемых ключей.

Работа устройства происходит следующим образом.

При отсутствии нарушений на питак щих шинах 1 и 2 в работе находится основной источник 3 питания,-подключенный к нагрузке через регулятор

5 напряжения и открытый управляемый ключ 7. Дополнительный источник 4 питания при этом работает на холос— том ходу, так как второй управляемый ключ 8 закрыт. Выходное напряжение U на нагрузке поддерживается равным напряжению источника опорного напряжения U благодаря формированию сигнала рассогласования на выходе основного элемента 11 сравнения и воздействию его через сумматор 9 на вход регулятора 5 напряжения.

При работе основного источника 3 питания блок 18 управления ключами в результате воздействия на него сигнала с датчика 16 входного напряжения обеспечивает отпирание первого

7 и третьего 14, а также запирание второго 8 и четвертого 13 управляемых ключей. Поэтому на вход сумматора 9 поступает сигнал только от основного элемента 11 сравнения.

В результате обеспечивается стабильное выходное напряжение независимо от наличия остаточного сопротивления первого управляемого ключа 7. Для обеспечения напряжения на выходе второго регулятора 6 напряжения работающего совместно с дополнительным источником 4 питания при его холостом ходе, 5 83890 равного напряжению на выходе первого регулятора 5, т. е. когда основной контур, обратной связи второго источ-. ника 4 и его регулятора 6 разомкнут, служит дополнительная цепь коррекции

5 напряжения, выполненная из дополни.тельного элемента 15 сравнения, управляемых ключей 13 и 14 и сумматоров

9 и 10. От дополнительного элемента

15 сравнения, соединенного с выходамк обоих регуляторов 5 и 6 напряжения через открытый управляемый ключ 14 на вход сумматора 10 поступает корректирующий сигнал, воздействующий на вход регулятора 6 напряжения. Равенство напряжений на выходах обоих регуляторов 5 и 6 напряжения позволяет сократить время переходного процесса, т. е. время установления зацепи обратной связи у одного из

20 занного с процессом переключения источников питания. В этом случае не возникает скачков напряжения на выходе устройства при переключении источников питания из-за отсутствия цепи обратной связи у одного из .источников питания до момента перек( лючения.

В случае возникновения аварии или посадки напряжения на питающих шинах 1. сигнал на выходе датчика 16 входного напряжения исчезает, но на выход датчика 17 входного напряжения остается. Это приводит к формированию сигнала на выходе блока 18 управления ключами, связанным с вто— рым 8 и четвертым 13 управляемыми ключами {работа блока !8 управления ключами будет пояснена ниже). В результате исчезновения сигнала с од- 40 ного выхода блока 18 управления клю— чами и появления на другом его .выходе происходит запирание первого 7 и третьего 14 управляемых ключей и отпирание второго 8 и четвертого 4>

13 управляемых ключей, т.е. происходит процесс переключения источников питания. В момент переключения замыкается контур обратной связи по напряжению дополнительного источника 4 питания, так как отпирается управляемый ключ 8. Одновременно снимается сигнал коррекции с регулятора 6 напряжения, подаваемый через сумматор

10, благодаря запиранию управляемого ключа 14. В результате дополнительный источник 4 питания и его регуля тор 6 напряжения вступают в работу, при этом используется общий элемент

5 б

11 сравнения и общий источник 12 опорного напряжения, обеспечивающие прежний уровень выходного напряжения.

Подготавливается также цепь коррекции напряжения первого источника 3 питания и регулятора 5 напряжения, благодаря отпиранию управляемого ключа

13, которая после исчезновения аварии на питающих шинах 1 вступит в работу, а источник 3 питания будет играть роль дополнительного. Учитывая, что управляемые ключи 7 и 8 практически идентичны, а напряжения на выходах регуляторов напряжения поддерживались одинаковыми, то напряжение на нагрузке даже в течение коммутации источников питания не изменится.

Для пояснения работы блока 18 управления ключами на фиг.2 изображена его принципиальная схема.

При подаче напряжения сначала на питающие шины 1 транзистор 19 заперт, поэтому управляющие ключи 7 и 14 будут открыты, а на выходе датчика 16 входного напряжения появляется сигнал, который отпирает транзистор 20 через резисторы 21 и 22. Транзистор 20 блокирует входные цепи управляемых ключей 8 и 13, поэтому после появления сигнала с датчика 17 входного напряжения эти ключи будут заперты.

В случае аварии на питающих шинах 1, например посадки напряжения до контролируемого уровня, сигнал с выхода датчика 16 напряжения исчезает, что приведет к запиранию транзистора 20 и отпиранию транзистора 19. В результате управляемые ключи 7 и 14 за— пираются, 8 и 13 отпираются, после чего вводится дополнительный источник 4 питания. При аварийной ситуации на питающих шинах 2 процесс будет происходить аналогично описанному.

Таким образом, предлагаемое устройство для резервирования электропитания с двумя или несколькими источниками питания, несмотря на включенные между ними и нагрузкой разделительные элементы — ключи, ° позволяет получить на выходе напряжения, стабильность которого нисколько не ухудшается по сравнению с использованием только одного регулируемого источника питания (например стабилизатора) а при переключении источников избежать появления переходного процесса на выходе устройства и обеспечить значение напряжения, идентичное су7 838905 ществовавшему ранее до переключения.

Устройство можно использовать в прецизионных системах регулирования для питания бзлансных схем и установок регуляторов.

Экономический эффект заключается в повышении точности поддержания регулируемого параметра, а также повышении стабильности работы систем регулирования и измерения. При этом сохраняется высокая надежность электропитания, что повышает надежность работы объекта в целом.

Формула изобретения

Устройство для резервирования электропитания, содержащее основной и дополнительный источники питания, соединенные через регуляторы напряжения с нагрузкой, и датчики входньп щ напряжений, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения стабильности выходного напряжения, в него введены два сумматора, четыре управляемых ключа, основной и вспомогатель-д ный элементы сравнения, источник опорного напряжения и блок упра 3ления ключами, причем выход каждого сумматора соединен соответственно с управляющим входом каждого регулятора напряжения, первые входь сумма8 торов соединены с выходом основного элемента сравнения, первый вход которого соединен с источником опорного напряжения, а второй - с выходами первого и второго управляемых ключей, вторые входы сумматоров соединены соответственно через третиф и четвертый управляемые ключи с выходом вспомогательного. элемента сравнения, при этом выходы первого и второго регуляторов напряжения соединены соответственно со входами первого и второго управляемых ключей, и с первым и вторым входами вспомогательного элемента сравнения, причем выходы обоих датчиков входных напряжений соединены соответственно со . входами блока управления ключами, первый выход которого соединен с управляющими входами первого и третьего управляемых ключей, а второй — с управляющими входами второго и четвертого управляемых ключей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Технические условия на устройство резервирования электропитания типа ТППС.-80У4, ТУ-16-529-76.

2. Авторское свидетельство СССР

У 603053, кл, Н 02 J 9/04, !973.