Устройство гарантированного электропитания

СООЗ СОВЕ ГСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК т).ъЫн 1 1 7,19 0 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМГ 1 РИ ГКНТ СССР т ЕТЕНИ ОПИСАНИЕ ИЗ АВТОРСКОМУ СВИ,ЦЕТЕ.П 3/О 2, Бюл. М 31-производств ое объединение нн ис, 10,7. НТИ РС 1 ВАН НОО ОИСТВО ГАГ 1 ИТАНИЯ(54) УЭЛЕКТ Изобретение относится к устройствам электропитания АСУ 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 4 и с другими потребителями), где недопустимо даже кратковременное пропадание или резкое колебание электрических характеристик 4 амплитуда, частота) питающего напряжеlния.Целью изобретения является повышение помехоустойчивости и стабильности характеристик выходного напряжения при различных изменениях нагрузки потребител рная схенвертора; ителя; на дения; на а работы На фиг.1 представлена структума устройства; на фиг.2 - схема ина фиг,3 - схема управляемого усилфиг,4 - схема регулятора возбужфиг,5 - временная характеристикустройства. фиг,2) содержования наподной двигаия и узел 14 ит генераяжения 12 ель 13 поИнвертор 6 (см тор 11, узел регул генератора 11, пр стоянного напряж абилиз 21) 48924"Взлет"Р 2) П.П,Лбанов56) ПатейМ 61-4705Справ зутин, В.К.Самойлов и В,В.БалаЯпонии2, кл. Н 02 1 7/34, 1987.очник военного электрика, М.: Вотельство, 4 У 10 СССР, 1980, с. 284(57) 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 выпря 4 р 4 итель, 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 ко- а торого соединен с шиной 2 первичной сети. резервный источник питания 3, схему 4 подзаряда резервного источника питания, . ь разрядный диод 5, инвертор 6, стабилизатор 7 постоянного напряжения, буферный у 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 ЬР источника питайия имеет резистор 9 и ди- ЬьЪ од 10, анод которого связан с инвертором6, а его катод нерее резистор 10 соединен с резервным источником питания 3, разрядный диод 5 катодом связан с инвертор км 6, а анод связан с резервным источником питания 3.ции его числа оборотов, причем узел 12 регулирования напряжения генератора снабжен трансформатором 15 отбора эчэргии, управляемым выпрямителем 16, реактором 17 и регулятором возбуждения 18, при этом первичные обмотки реактора 17 и рансформатора 15 отбора энергии подключенык 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 тахогенератора 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 2 1, причем вал приводного двигателя 13 постоянноо напряжения механически связан с валом генератора 11 через муфту.Управляемый усилитель 16 см, фиг,3)имеет усилители фазового упоавления 24, 25, управляемый тиристорный выпрямитель26, 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, преобразующийвыпрямленное и стабилизированное напряжение постоянного тока в переменное, которое с него поступает к потребителю.Промышленные помехи и нестабильность напряжения, возникающие в первичной сети, сглаживаются стабилизатором 7,Причем стабилизатор сглаживает толькодолговременные помехи и нестабильностьнапряжения 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 первичной сети подзаряжает непрерывно резервный источник питания, причем в качестве резервного 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, подэаряд 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 пропадании стабилизированного напряжения, поступающего на инвертор, вызванного 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 экспоненте, постоянная времени которой 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 и 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 рассогласования. увеличится; усилитель 38 усилит его. схема фазового управления ре10 ряда резервного источника питания, разрядный диод и инвертор, о т л и ч а ю щ е ес я тем, чта, с целью повышения помехоустойчивости и стабильности характеристи ки выходного напряжения при различныхизменениях нагрузки потребителя, оно снабжено стабилизаторам постаянноГО напрякения и буферным диодом, причем выход выпрямителя через стабилизатор 20 постоянного напряжения и буферный диодсоединен с инвертором, при этом схема подзаряда резервного источника питания имеет резистор и диод, анод которого связан с инвертором, а его катод через рези стор соединен с резервным источникомпитания, разрядный диод катодом связан с инвертором, а анод связан с резервным . источником питания, причем инвертор содержит генератор, узел регулирования на пряжения генератора, приводной двигательпостоянного напряжения и узел стабилизации его числа оаоратов, причем узел регулирования напряжения генератора снабжен трансформатором отбора энергии, управля- ЗБ емым выпрямителем, реактором и регулятором возбуждения, при этом первичные обмотки реактора и трансформатора отбора энергии йадключены 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 ега выход соединен через щетки, размещенные 45 на валу генератора, а узел стабилизациичисла оборотов приводного двигателя постоянного напряжения имеет датчик оборотов генератора и усилитель, при этом обмотка возбуждения приводного двигате ля постоянного напряжения и датчик чи"лаоборотов генератора соединен с усилителем, а якорь приводного двигателя постоянна го напряжения связанс выходом усилителя, ПРИЧЕМ Вад ПРИВОДНОГО ДейГаТЕЛЯ ПОСтОЯН- % ного напряжения механически связан с валом генератора,гулятора возбуждения 18 сдвинет фазы управляющих сигналов так, что выпрмленное напряжение уменьшится, что приведет к уменьшениа тока в обмотке возбуждения генератора 11, чта в сво а очередь приведет к уменьшению выходного напряжения генератора 11 и наоборот,Управляемый реактор 17 работает по принципу магнитного усилителя. Рабочая обмотка реактора 17 включена паслдовательно 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 в моменты, близкие к короткому замьн:анию в цепи потребителя, При работе инвертора 6 пад нагрузкой, меньшей или равной номинальной, реактор принимает пассивное участие в регулировании выходных характеристик инвертора б (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 трансформаторе 15, а зто в свою очередь приводит к форсированному возрастанию напряжения на обмотке возбуждения генератора 11, а значит и к поддержанию выходного напрякения в цепи потребителя,Таким образом, при отсутствии напрякения на выходе инвертора б или состояния, близкого к короткому замыканию в цепи потребителя, напряжение на переменном резисторе 36 отсутствует или начинает резко падать, что приводит к резкому уменьшению сигнала рассогласования, что в сваю 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 от колебаний напряжения и частоты в первичной сети, или даже его кратковременного или длйтельного 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 б,Формула изобретенияУстройство гарантированного электропитания, содержащее выпрямитель, вход которого соединен с шиной первичной сети, резервный источник питания, схему подза