Устройство для резервирования электро-питания

ОП ИСАНИЕИЗОВРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСТВУ Сфез СфветеннкСфщнаянстнчесннкРеспублнн п 1838905(54 ) УСТРОЙСТВ РЕЗЕРВИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОПИТАНИ тносиости ит Изобретение о тся к электро технике, в частн к системам резервирования питания ответственных потребителей электроэнергии, и может найти применение, например, на подстанциях передач постоянного тока для осуществления п ания устройств управления и защиты вентильными пре" образователями.Известно устройство для резервирования электропитания, содержащее вентильный преобразователь-выпрямитель, соединенный с сетью переменно-. го тока, и источник постоянного тока - аккумуляторную батарею1.Недостаток устройства обусловлен1 наличием в нем аккумуляторной батареи, требующей специального помещения, оборудованного вентиляционной системой, и агрегата для ее подзарядки.20Наиболее 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 напряжени первого исТочника связан с регулято ром напряжения второго источника, а датчик напряжения второго через орган задержки - с регулятором напряжения первого.Недостатком этого устройства является то, что между выходом системы электропитания и нагрузкой включен полупроводниковый диод, а при изме ненни тока нагрузки изменяется выходное напряже 1 тие на несюэлько деся ков 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 происходит3 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.5Цель изобретения в . 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, четыре15 управляемые ключа, основной и вспомогательный элементы сравнения, источник опорного напряжения, блок управления ключами, причем выход каждого сумматора соединен соответствен 20 но с управляющим входом каждого регулятора напряжения, первые входы сумматоров соединены с выходом основного элемента сравнения, первый вход которого соединен с источником опор 25 ного напряжения, а второй - с выхо-. дами первого и второго управляемых ключей, вторые входы сумматоров соединены соответственно через третий и четвертый управляемые, ключи с выхоЗо дом вспомогательного элемента сравнения, при этом выходы первого и второго регуляторов напряжения соединены соответственно со входами первого и второго управляемых ключей, а.так 35 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.1 представлена схема устройства для резервирования электропитания; на фиг.2 - принципиальная схема управления ключами.К раздельным питающим шинам 1 и50 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 10, первые входы которых соединены с основным элементом 1 05 4сравнения. 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 15сравнения, входы которого соединеныс выходами регуляторов 5 и б напряжения основного 3 и дополнительного4 источников питания, Датчики 16 и 17 входных напряжений подключенык соответствующим питающим шинам ико входам блока 18 управления ключами. Один выход этого блока соединен с управляющими входами первого 7 итретьего 14 управляемых ключей, авторой выход - с управляющими входами второго 8 и четвертого 13 управляемых ключей. Работа устройства происходит следующим образом.При отсутствии нарушений на питающих 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 холостом ходу, так как второй управляемый ключ 8 закрыт+ Выходное напряжение 0 на нагрузке поддерживается равным напряжению источника опорного напряженияблагодаря 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. Б результате обеспечивается стабильное выходное напряжение независимо от наличия остаточного сопротивления первого управляемого ключа 7, Для обеспечения напряжения на выходе второго регулятора 6 напряженияработающего 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 источника 4 и его регулятора 6 разомкнут, служит дополнительная цепь коррекции5 напряжения, выполненная из дополнительного 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 1 О 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 из20 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 переключения.В случае возникновения аварии или посадки напряжения на питающих шинах 1. сигнал на выходе датчика 16 входного напряжения исчезает, нона выход датчика 17 входного напряжения остается, Это приводит к формированию сигнала на выходе блока 18 управления ключами, связанным с вторым 8 и четвертым 13 управляемыми ключами (работа блока 18 управления ключами будет пояснена ниже). В результате исчезновения сигнала с од ного выхода блока 18 управления ключами и появления на другом его .выходе происходит запирание первого 7 и третьего 14 управляемых ключей и отпирание второго 8 и четвертого 45 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 регулятор 6 напряжения вступают в работу, при этом используется общий элемент 5 б11 сравнения и общий источник 12опорного напряжения, обеспечивающиепрежний уровень выходного напряжения,Подготавливается также цепь коррекциинапряжения первого источника 3 питания и регулятора 5 напряжения, благодаря отпиранию управляемого ключа13, которая после исчезновения авариина питающих шинах 1 вступит в работу,а источник 3 питания будет игратьроль дополнительного. Учитывая, чтоуправляемые ключи 7 и 8 практическиидентичны, а напряжения на выходахрегуляторов напряжения поддерживались одинаковыми, то напряжение нанагрузке даже в течение коммутацииисточников питания не изменится.Для пояснения работы блока 18управления ключами на фиг.2 изображена его принципиальная схема,При подаче напряжения сначала напитающие 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 черезрезисторы 21 и 22. Транзистор 20блокирует входные цепи управляемыхключей 8 и 13, поэтому после появления сигнала с датчика 17 входногонапряжения эти ключи будут заперты.В случае аварии на питающих шинах 1,например посадки напряжения до контролируемого уровня, сигнал с выходадатчика 16 напряжения исчезает, чтоприведет к запиранию транзистора 20и отпиранию транзистора 19. В результате управляемые ключи 7 и 14 запираются, 8 и 13 отпираются, послечего 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 мелСцу ними и нагрузкой разделительные элементы - ключи, позволяетполучить на выходе напряжения, стабильность которого нисколько не ухудшается по сравнению с использованиемтолько одного регулируемого источника питания (например стабилизатора)а при переключении источников избежать появления переходного процессана выходе устройства и обеспечитьзначение напряжения, идентичное су8905 8торов соединены с выходом основногоэлемента сравнения, первый вход которого соединен с источником опорного напряжения, а второй - с выходамипервого и второго управляемых ключей, вторые входы сумматоров соединены соответственно через третифи четвертый управляемые ключи с выходом вспомогательного. элемента сравнения, при этом выходы первого ивторого регуляторов напряжения соединены соответственно со входами первого и второго управляемых ключей,и с первым и вторым входами вспомогательного элемента сравнения, причемвыходы обоих датчиков входных напряжений соединены соответственно совходами блока управления ключами,первый выход которого соединен с управляющими входами первого и третьего управляемых ключей, а второй - суправляющими входами второго и четвертого управляемых ключей. 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 вспомогательный элементы сравнения, источник опорного напряжения и блок упрайления ключами, причем выход каждого сумматора соединен соответственно с управляющим входом каждого регулятора напряжения, первые входь сумма 7 83 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. Источники, информации, принятые во внимание при экспертизе1. Технические условия на устройство резервирования электропитания типа ТППС;80 У 4, ТУ-529-76.2. Авторское свидетельство СССР У 603053, кл, Н 02 У 9/04, 973.838905 ВНИИПИ Заказ 4459/83 Тирах 675 Подписное илиал ППП "Патент", Ухгород,ул.Проектная,4