Система электропитания постоянным током для нескольких потребителей

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Сюъ СоветскихСоциалистическихРеслублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)М. Кл. С 05 Г 1/64 с присоедииеиием заявки Мо Государственный коинтет СССР оо делаи нзобретеннй н открытнй(54) СИСТЕМА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ПОСТОЯННИч 1 ТОКОМ ДЛЯ НЕСКОЛЬКИХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙИзобретение относится к электротехнике, а йменно к системам электропитания узлов связи. Известна многобатарейная буферная система, содержащая в каждом номинале выходного напряжения аккумуляторную батарею и зарядно-буферные выпрямитель, а также дополнительные аккумуляторные элементы (или полупро О водниковые противоэлементы) и устройство для контроля выходного напряжения и коммутации этих элементов, обеспечивающие стабилизацию выходного напряжения в режимах заряда и раз ряда аккумуляторных батарей (1.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является сис" тема электропитания постоянным током для нескольких потребителей, содержа щая параллельно соединенные заряднобуферный выпрямитель, аккумуляторную батарею опорного напряжения, блок для подключения указанной батареи иребителю и стабилизированный выпрями тель для питания потребителя опорного напряжения; преобразователи, по числу потребителей, состоящие из задающего генератора и тиристорного усилителя, выходами подключенные к 30 выходам соответствующих стабилизированных выпрямителей 2,В нормальном режиме работы этойсистемы и при наличии напряжения сети переменного тока аккумуляторнаябатарея от нагрузки отделена тирис"тором, Потребители опорного номина"ла напряжения получают питание отстабилизированных выпрямителей.Потребители остальных номиналов напряжений получают питание от рабо"тающих параллельно на общую нагрузкустабилизированных выпрямителей ипреобразователей напряжения, поэтомучасть энергии от сети переменноготока к этим потребителям поступаетпосле двойного преобразования: сначала в выпрямителе, затем в преобразователе. Это приводит к снижениюКПД системы. Кроме того, использова"ние технического ресурса преобразо"вателей при работе системы от сетипеременного тока приводит к снижению надежности системы при ее работеот опорной аккумуляторной батареи. При пропадании напряжения сети переменного тока или кратковременныхпонижениях напряжения питания потребителей происходит отпирание тирис 687442тора блока подключения батареи. В момент отпирания повышенное на 20- 50 от номинального значения напряжение заряженной батареи коммутируется на понизившееся выходное напряжение выпрямителей. Это приводит к значительным динамическим толчкам напряжения и тока в системе и недопустимым повышениям (выбросам) напряжения питания потребителей.Для повышения надежности и эконо О мичности системы в систему электропитания постоянным током для нескольких потребителей, дополнительно, по числу потребителей, введен блок автоматического запуска к выключения, выходом подключенного к преобразователю, а одним иэ входов - к аккумуляторной батарее, а другим - к выходу дополнительно введенного логического блока И-НЕ, один иэ входов которого соединен со входом, а другой - с выходом соответствующего стабил; зкрованного выпрямителя.Кроме того, блок автоматического запуска и выключения состоит кэ ткристора запуска в цепи задающего ге - нератора преобразователя и ткристора выключения в цепи обмотки управления контактора, раэмыкающие контакты которого включены в цепь питания ткрксторного усилителя преобразователя, реле времени, включенного между выходом тиристора запуска к входом тиристора выключения, причем между катодом и управляющим электродом иркстора запуска включены раэмыкаюшке 35 контакты логического блока И-НЕ, а между катодом и управляющим электродом тиристора выключения - замыкающие контакты логического блока И-НЕ.Для повышения качества вьходного напряжения блок для подключения батареи к потребителю опорного напряжения состоит из встречно-параллельно соединенных диода и транзистора, вход которого соединен с элементом сравне ния, подключенным параллельно выходу стабилизированного выпрямителя для питания потребителя опорного напряжения.Такая система позволяет: при наличии напряжения сети переменного тока содержать преобразователи в таком ре" жиме при котором они, имея минимальное ауреблеиие энергии, не работают на нагрузку, но подготовлены к быстродействующему включению; осуществлять включение преобразователей в зависимости от величины входного и выходного напряжения соответствующего стабилизированного выпрямителя. Это повышает КПД и надежность системы. Налк чие реле времеви повышает стабильность работы системы и качество напряжения в переходных режимах. Выполнение блока для подключения батареи к потреби=, .телю опорного напряжения, как указано 65 выше, позволяет исключить выбросы на" пряженкя при переходах работы системы с сети переменного тока на батарею и обратно к, кроме этого, созда" ет возможность использования мощности эарядно-буферного выпрямителя для питания потребителей опорного напря" женкя (дополнительный резерв),На Фиг, 1 дана принципиальная электрическая схема предлагаемой аис" темы электропитания постоянным током для нескольких потребителей; на Фиг, 2 показана диаграмма напряжения.Система содержит параллельно соединенные аккумуляторную батарею 1 к эарядно-буферный выпрямитель 2, стабилизированный выпрямитель 3 для питания потребителей 4 опорным на" пряжением 24, стабилизированные выпрямители 5 к 6 для питания соответственно потребителей 7 и 8 напряжениями 60 и 220 В, Плюсовые полюсы аккумуляторной батареи 1, эаряднобуферного выпрямителя 2 и стабилизированного выпрямителя 3 соединены между собой и подключены к потребителям 4. Между минусовыми выводами этих выпрямителей включен блок 9 для подкпоченкя батареи к потребителям 4 опорного напряжения. Он содержит встречно-параллельно соединенные диод 10 и транзистор 11, вход которого подключен к элементу 12 срав" нения, который подключен параллельно выходу выпрямителя 3Параллельно выходам выпрямителей 5 и 6 включены выходы преобра" зователей 13 к 14 опорного напряжения 24 В в выходные напряжения 60 к 220 В, Каждый из преобразователей содержит задающий генератор 15 и тиристорный усилитель 16.Система снабжена блоком 17 и 18 автоматического запуска и выключе" ния преобразователей. Каждый иэ блоков содержит тиристор 19 запуска к тиристор 20 выключения. Тири" стор 19 запуска включен в цепи задающего генератора 15 преобразователя, а тиркстор 20 выключения - в цепи обмотки управления контактора 21, раэмыкающке контакты а и б которого включены между мк" кусок батареи 1 и входом ткрксторного усилителя 16 соответствующего преобразователя. Реле 22 времени, вход которого подключен к выходу тиристора 19 запуска, а выход - к цепи управления тиристора 20 выключе" ния, обеспечивает отпирание ткристора выключения с заданной задержкой, создавая гарантированное минимальное время работы преобразователя при кратковременных запусках во время переходных процессов в системе. Конденсатор 23 обеспечивает необходимую задержку отпуакания контактора 21 в процессе выключения преобра 687442эоватвля, Резистор 24, подключенныйк управляющему электроду тиристоразапуска 19, обеспечивает его отпирание.Блоки 17 и 18 запуска и выключения преобразователей управляются двухвходовыми логическими блоками И-НБ 25и 26 контроля напряжения. Входы пере"менного тока логических блоков под:.ючены ко входам стабилизированных в . -прямителей 5 и б, а входы постоянно"го тока - к выходам этих выпрямителей.На выходе логические блоки содержатразмыкающие и замыкающие контактыв, г и д, включенные параллельно управляющим переходам тиристоров запуска и выключения бла 15ков 17 и 18, Двум положениям этихконтактов соответствуют два режимаработы преобразователя: замыканиюконтактов в, г - режим резерва, при котором тиристорный усилитель 16 находится под напряжением питания без управляющих импульсов;замыканию контактов г, д - режим работы, Переход из режима резервав режим работы осуществляют логические блоки 25 и 26, которые при снижении или пропадании входных или выходных напряжений выпрямителей 5 и 6 переключают выходные контакты фв,"г д, выдавая сигнал на за- ЗОпуск преобразователей. Процесс запус"ка и выключения осуществляют блоки17 и 18 с помощью тиристоров 19, 20и контактора 21,Система работает следующим абра"эом.При наличии напряжения сети переменного тока потребители 4, 7 и 8 получают питания от сети соответствен"но через выпрямители 3, 5 и б. Заряженная аккумуляторная батарея находится в режиме непрерывного подэарядастабильным повышенным напряжением,например 30 В, зарядно-буФернаго выпрямителя 2. Выходное напряжение 24 Ввыпрямителя 3, приложенное к элементу 12 сравнения, удерживает транзис"тор 11 в запертом состоянии. Разностьнапряжений эарядно-буФерного выпрямителя 2 и выпрямителя 3 (30-24 В) прикладывается к диоду 10 в виде обратного нагряжения. Аккумуляторная батареяоказывается отделенной от потребителей 4, Мощность зарядно-буферного выпрямителя, необходимая для заряда батареи, в этом режименаходится в резерве: она может использоваться дляпитания, потребителей 4 через блок 9или питания преобразователей 13 и 14после запуска блоков 17 и 18, Входныеи выходные напряжения выпрямителей 685 и б, поступая на входы логическихблоков 25 и 26, удерживают зти блокиат срабатывания, при -этом контакты1 фвффк фигк ффдф 1 находятся в исхадном состоянии. Тиристор 19 запуска Я заперт, так как его управляющий переход шунтирован контактами в,г, поэтому задающий генератор 15преобразователя, реле 22 времени, тиристор 20 включения и контактор 21обесточены. Под токам в этом режименаходится только резистор 24 цепиуправления тиристора 19 запуска. Натиристорный усилитель мощности черезразмыкающие контакты а,контактора 21 подается напряжениепитания, но он не работает, так какзадающий генератор обесточен.Принцип действия системы при переходных процессах поясняется с помощью диаграммы напряжения, приведенной на Фиг. 2,В процессе работы системы от сетипеременного тока, из-за инерционности Фильтров выпрямителей 3, 5 и б,при подключении потребителей и набросах нагрузки происходит кратковременные понижения (провалы) выходныхнапряжений. Когда выходное напряжениеноминала 24 В при своем уменьшениидостигает заданного уровня У, например 23 В (момент времени ), элементсравнения 12 начинает приоткрыватьтранзистор 11. При этом обеспечивается подача к потребителям 4 дополнительной энергии от зарядно-буФерного выпрямителя 2, соединенного параллельна батарее, и стабилизациявыходного напряжения на новом несколько меньшем уровне. По окончании переходного процесса уровень выходногонапряжения восстанавливается за счетэнергии выпрямителя 3, элемент 12сравнения запирает транзистор 11,Так происходит заполнение провала.выходного напряжения - повышается стабильность опорного напряжения питания потребителей,Аналогичный процесс происходитпри выходе из строя выпрямителя 3.При этом весь ток потребителей поступает от зарядно-буФерного выпрямителя, который продолжает работать врежиме стабилизации повышенного на"пряжения, необходимого для содержания батареи в заряженном состоянии.Разряда батареи не происходит. Излишек напряжения гасится транзистором11. Мощность зарядно-буФерного выпрямителя из резерва переводится врабату для питания потребителей опорного напряжения.Заполнение провалов выходных напряжений 60 и 220 В обеспечиваетсяза счет энергии преобразователей, Вмомент времени Т, когда выходноенапряжение выпрямителя 5 (или выпрямителя 6) достигает уровня Ц, срабатывает логический блок 25 или 26контроля напряжения. В момент раэмыкания его контактов в, г отпирается тиристор 19 запуска, включается задающий генератор 15 преобра"зователя и реле 22 времени блока запуска. Управляющие импульсы задающего генератора запускают усилитель 16 мощности. За счет выходной энергии преобразователя заполняется провал выходного напряжения. В момент времени 1, когда выходное напряжение выпрямителя восстанавливается, контакты в, г вновь замыкаются, После этого в момент времени 1 сра" батывает реле времени 22, отпирается тиристор 20 выключения, срабатывает контактор 21. Его контакты а, б размыкают цепь питания тиристорного усилителя 16 и блока 17. Тиристоры усилителя мощности и блока запуска запираются, после разряда конденсатора 23 и отпускания контактора схема приходит в исходное состояние. Преобразователь переходит в режим резерва.При пропадании напряжения сети сигналы на блоки 25 и 26 поступакв момент времени 1.1 до снижения вы" ходного напряжения, затем в момент временисигналы дублируются вхо" дами постоянного тока. В дальнейшем процессы протекают аналогично описанным, только после срабатывания реле времени тиристор 20 не отпирается, так как его управляющий пере" ход шунтируется контактами фг, .фд. Размыкание коьтактов и выключение преобразователей происходит при наличии двух Факторов: появления се" ти и достижения выходным напряг.-нием значенияП 1диод 10 при появлении напряжения сети создает цепь заряда разряженной ниже 24 В батареи от выпрямителя 3 и исключает воэможность появления обратного напряжения на транзисторе 11.Формула изобретения1. Система электропитания постоянным током для нескольких потребителей, содержащая параллельно соединенные зарядно-буФерный выпрямитель, аккумуляторную батарею опорного напряжения, блок для подключения укаэанной батареи к потребителю и ста" билизированный выпрямитель для питания потребителя опорного напряжения преофразователи, по числу. потребителей, состоящие из задающего генератора и тиристорного усилителя, выходамн подключенные к выходам соответствующих стабилизированных выпрямителей, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что, с целью повышения надежности и экономичности, в нее дополнительно по числу потребителей,введен блок автоматического запускаи выключения, выходом подключенногок преобразователю, а одним иэ входов - к аккумуляторной батарее, адругим - к выходу дополнительно введенного логического блока И-НЕ, одиниз входов которого соединен со входом, а другой - с выходом соответствующего стабилизированного выпрямителя.2Система по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что блок автоматического запуска и выключения состоитиэ тиристора запуска в цепи задающего генератора преобразователя и тиристора выключения в цепи обмоткиуправления контактора, размыкающиеконтакты которого включены в цепьпитания тиристорного усилителя преобразователя, реле времени, включенного между выходом тиристора запуска и входом тиристора выключения,причем между катодом и управляющимэлектродом тиристора запуска включены размыкающие контакты логического ЗО блока И-НЕ, а между катодом и управляющим электродом тиристора выключения - замыкающие контакты логического блока И-НЕ.3, Система по п.1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения качества выходного напряжения исоздания дополнительного резерва приработе от сети переменного тока, блокдля подключения батареи к потребителюопорного напряжения состоит иэ встречно-параллельно соединенных диода итранзистора, вход которого соединенс элементом сравнения, подключеннымпараллельно выходу стабилизированноговыпрямителя для питания потребителяопорного напряжения.Источники инФормации, принятыево внимание при экспертизе1. Смирнов Н.Н. и др. Злектропитающие установки для городских АТСМ., Связь, 1974, с, 9-14.2. Эскизный проект Необслуживаемая электропитающая установка дляМТС малой емкости (вариант с опорной батареей 24 В)ф. М., Гипросвязь,1965.Составитель С. Горба тЧужик дактор етни каэ 5728/44 ногоний иРайш 45 ент, г. У ли о Т ЦНИИПИ по д 13035 с ППП ффПараж 1015 Государстве лам изобрет осква ЖчеваКорректор Г.Подписноеомитета СССРоткрытийкая.наб. дул. Проектна