Система вторичного электропитания постоянного напряжения

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКСПУБЛИН 1053 Е ИЗОБРЕТЕНИ ОПИСА Н АВТОРСИО ДЕТ ногоэлента Идля-07 Бюл. Р 41 ев и В,Н, 5,4621.3 ачко ,722. ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРггггТ ированный блок питанияЕ Ж 2,087,172.2, Авторское свидетельство СССРР 748387, к,ц. 6 05 Г 1/58, 1978.(54)(57) 1 в СИСТЕМА ВТОРИЧНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЕЕНИЯ,снабженная выходами индикации и сигнала групповой защиты и содержащаяузел вторичного электропитания, включающийблок питания, снабженный за прещающим входом и включакщий трансФорматор с первичной обмоткой, под.ключенной к усилителю мощности, идвумя вторичными обмотками, первая.из которых через выпрямитель соединена с основным выходом блока пита"ния, являкщимся выходом системы, авторая - с дополнительным выходомблока питания, реле времени, блокдля защиты по верхнему и нижнемупределам выходного напряжения систегак,снабженный тиристорной оптроннойпарой и двумя входами, первый из которых связан с основным выходом блокапитания, а второй - подключен к первому выходу реле времени, блок конт"роля запуска, снабженный тиристор"ной одаренной парой на выходе, первый входблока контроля запуска подключен к второму выходу реле времени, второй вход - к дополнительномувыходу блока питания, а силовые вхо"ды блока контроля запуска, цепи первичного питания блока контроля запуска"и реле времени подключены квходным выводам системы, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с цельюобеспечения помехоустойчивости защиты, в нее введены дифференцирующаяцепь и одновибратор, в узел вторичП Н 02 Н 7/12 г а 05 г 1/5 элоктропитания введены дватронных выключателя, два элеменЛИ и согласующий блок, а в блокзащиты по верхнему и нижнему пределам выходного напряжения введен.хающие контакты которого вместе с тиристором оптронной пары этого блока.включены последовательно между первым выходом блока для защиты и выводом для подключения к шине питания,полярность которой соответствует рабочей полярности напряжения на входепервого электронного выключателя,причем один из выводов обмотки релеЭ,соединен с первым выходом блока для Изащиты и одновременно через диод узласброса сигналов защиты подключей к Цдополнительно введенному третьемувходу блока для зациты, а другой вы-(вод этой обмотки подключен к второму выходу этого блока, первый выход Яблока для защиты через первый электронный выключатель .соединен с пер фггфвим входом первого элемента ИЛИ, вы", (1ходом подключенного к запрещающемувходу блока питания, а второй выход - фк первому входу второ 1 о элемента ИЛИ, ( фсвоим вводом соединенного с входомсогласующего блока, выход .которогоподКлючен к выходу индикации сраба- фффффтывания защиты и через дифференцирую- вщую цепь - к входу одновибратора,чувствительного к импульсам полярности, противоположной полярности импульсов на выходе согласующего блока, выход одновибратора подключен к ,)Этретьему входу блока для защиты, выход блока контроля запуска подключенк второму входу второго элемента ИЛИи к входу второго электронного выклю-,чателя, первый и второй входы которого подключены соответственно к второму входу первого элемента.ИЛИ и к1выходу сигнала групповой защиты,1053211 35 40 2. Система по и. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью образования многоканального варианта введен по крайней мере один узел вторичного электропитания и дополннтель" ный элемент ИЛИ с количеством входов, равным числу узлов вторичного электропитания, подключенных к выходам Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке средств вторичного электропитания радиоэлектронной ап" паратуры, обладающих при большой чувствительности и быстродействии защитных устройств повышенной устойчивостью к импульснымпомехам.Известен источник вторичного электропитания, снабженный устройством защиты, установленным в тракте прохождения сигнала от входа устройства зациты, связанного с выходом контролируемого вторичного источника электропитания до исполнительного органа, ВС интегрирующего звена (1),Однако эФфективность устройства существенно зависит от уровня помехи, от ве природы и путай ее проникновения к входу схемы сравнения (компаратора) защитного устройства. Не" критичность к уровню помехи со сторО- ны собственного сигнального входа этого"устройства можно добиться лишь увеличением постоянной времени звена, в остальных жв случаях укаэанное звено вообще Неэффективно. Получить ат такого рода защитных устройств какую" либо информацию о помехах на основе распознавания по признакам, отличающим их проявление относительно действительно аварийной ситуации (отказа контролируемого защитой источника электропитания), не представляется возможным.Наиболее близкой к изобретению по технической суцности является сис" 1 тема электропитания с двухуровневой защитой, снабженная, кроме выхода. для отвода. энергии на потребитель, выходами индикации и.сигнала группо. вой.защиты.и содержащая блок пита- ния с .силовым и запрецакцим входом, а также с основным и дополнительным выходами, имеющий трансформатор с первичной обмоткой, подключенной к усилителю мощности, и двумя вторичными обмотками, иэ которых первая через выпрямитель связана с основным выходом и одновременно с выходом системы, а вторая - с дополнительно соответслующих согласукщих блоковузлов вторичного электропитания, авыход этого элемента ИЛИ подключенк входу дифференцирукцей цепи, при"чем выход одновибратора подключенодновременно к третьим входам блоков для защиты каждого из узлов вторичного электропитания. 2.выходом блока питания, реле временис двумя выходами, блок для зацитыпо верхнему и нижнему пределам выходного напряжения системы, имевший 5 связанную со своим выходом тиристорную оптронную пару и два выхода,первый из которых связан,с выходомблока питания, а второй подключен кпервому выходу реле времени, а также 10 блок контроля запуска, также имеющийтиристорную оптронную пару на выходе,связанную с запрещщщим входом блока.питания и с выходом сигнала групповой защиты, и два входа, подключенные соответственно к второму выходуреле времени и к дополнительному выходу блока питания, причем силовойвход этого блока, а также цепи пер"вичного питания блока контроля запуска и реле времени подключены к вход" 20 ным выводам системы.Кроме того система включает в себя блок автоматики, через которыйосуцествлявтся связь тиристоровоптронных пар (соединенных параллель но) блока для защиты и блока контро"ля запуска с запрецаюцим входом блока питания. С этого же блока выводятся внешние выходы: первый для индикации (о срабатывании зациты) и второй 30 для сигнала групповой зациты (2. Недостатком атой системы является то, что при проникновении к входублоков для защиты (схем сравнения,пороговых датчиков, компараторов) импульсных помех они, как правило, сра"батывают (в конечном счете срабатывает их тиристор), что влечен за собойотключение блока питания и самой системы электропитания и целом, Это вызывает неоправданныеперерывы в рабо"те аппаратуры и требует проведения дополнительных работ по контролю источников, для того, чтобы убедиться, что срабатывание защиты вызвано нв какой"либо их неисправностью, а помехой, Однако и этого установить однозначно невозможно, ибо зацита могла сработать Из-за кратковремен-. ной перегрузки со стороны потреби" теля. Таким образом, система имеяневысокие эксплуатационные показатели, прежде всего в части помехоустойчивости, не обладает какой-либо информативностью относительно причин срабатывания защиты.Цель изобретения - обеспечение 5 ,в системе электропитания помехоустой" чивости защиты.Поставленная цель. достигается тем, что в систему вторичного электропитания постоянного напряжения, снаб О женную выходами индикаций и сигйала групповой .зайиты и содержацую узел вторичного электропитания, включающий в блок питания, снабженный за". прещающим входом и включающий транс форматор с первичной обмоткой, под- ключенной к усилителю моцности, и двумя вторичными обмотками, первая из которых через выпрямитель соединена с основным выходом блока пита" ния, являюцимся выходом системы, а вторая - с дополнительным выходом блока питания, реле времени, блок для защиты по верхнему и нижнему пределам выходного напряжения систе" мы, снабженный тиристорной оптрон" ной парой и двумя входами, первый из которых связан с основным выходом блока питания, а второй - подключен к первому выходу реле времени, блок контроля запуска, снабженный ти-З 0 ристорной оптронной парой на выходе, первый вход блока контроля запуска подключен к второму выходу реле времени, второй вход - к дополнительно" му выходу блока питания, а силовые Зэ входы блока контроля запуска, цепи первичного питания блока контроля запуска и реле времени подключены к входным выводам системы, введены диф. ференцирующая цепь и одноаибратор, 40 в узел вторичного электропитания введены два электронных выключателя, два элемента ИЛИ и согласующий блок, а в блок для защиты о веркнему и нижнему пределам выходного напряже-4 ния введен узел сброса сигналов защиты, выполпвнный на диоде и реле, обмотка и размыкающие контакты которого вместе с тиристором оптронной пары этого блока включены последовательно между первым выходом блока для зациты и выводом для подключения к шине питания, полярность которой соответствует рабочей полярности напряжения на входе первого электрон" ного выключателя, причем один из выводов обмотки реле соединен с первымвыходом блока зациты и одновременно через диод узла сброса сигналов Защиты подключен к дополнительно введенному третьему входу блока для защиты,50 а другой вывод этой обмотки подключен к второму выходу этого блока, первый выход блока для защиты через первый электронный выключатель соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, 5 выходом подключенного к запрецакщему входу блока питания, а второй аыход - к первому входу второго элемен"та ИЛИ, своим выходом соединенного с входом согласующего блока, выход которого подключен к выходу индикации срабатывания защиты и через дифференцирующую цепь - к входу одновибратора, чувствительного к импульсам полярности, противоположной полярности импульсов на выходе согласукщего блока, выход одновибратора подключен к третьему входу блока для защиты, вьжод блока контроля:запуска подключен к второму входу второго;элемента ИЛИ и к входу второго элект,ронного выключателя, первый и второй входы которого подключены соответственно .к второму входу .первого элемента ИЛИ и к выходу сигнала групповой защитыКроме .того, с. целью создания мно"гоканального варианта введен по крайней мере один узел вторичного электропитания и дополнительный. элемент ИЛИ с количеством входов, равным числу узлов вторичного электропитания, подключенных к выходам соответствую" щих согласуюцих блоков узлов аторич" ного электропитания, а выход этого элемента ИЛИ подключен к входу дифференцируюцей цепи, причем выход од" новибратора подключен одновременно к третьим входам блоков для защиты каждого из узлов вторичного электропитания.На фиг. 1 представлена схема системы в одноканальном ее варианте на фиг. 2 - то же, в многоканальномварианте; на фиг. 3 - наиболее характерные эпюры напряжений на элементах схемы для случая воздействияимпульсной помехиу. ца фиг. 4 - то же,для случая действительно аварийнойситуации,Система содержит узел 1 вторичного электропитания, включающий в себяблок 2 питания, включаюций в себятрансформатор с первичной обмоткой3. 1 и вторичными обмотками 32 и3.3, усилитель 4 мощности, к которому подключена первая из этих обмоток,и выпрямитель 5, входом подключенныйк обмотке 3;2, а выходом " к основно",му выходу блока питания, являюцемуся выходом и всей системы, причем вторая вторичная обмотка З,З трансформатора подключена к дополнительному выходу блока питания. Система также состоит из реле б времени, бло" ка 7 для защиты по верхнему и нижнему пределам выходного напряжения системы, в состав которого входят оптронная тиристорная пара 8 и узел 9 сброса сигналов защиты, в свою Очередь выполненный на реле с обмоткой 10.1 и размыкающими контактами 10.2 и диоде 11, при этом тиристор упомяиутой оптопары, контакты реле и егообмотка включены в последовательнуюцепь, которая одним выводом подключена к шине витания отрицательнойполярности, а другим " к первому вы,ходу блока для защиты, связанному сф 5запрещакщим входом блока питания.Яиод 11 .включен между первым выходоми третьим входом этого блока, общаяточка обмотки реле 10,1 и его контактной группы подключена к второму 1 Овыходу блока 7 для защиты. Кроме того, система состоит из блока 12контроля .запуска, также с оптроннойтиристорной парой 13 на выходе, дифФеренцирукщей цепи 14, одновибратора 1515, из двух электронных выключателей16 и 17., двух элементов ИЛИ 18 и 19,а также нз согласующего блока 20.;Связь первого выхода блока 7 для защиты с запрещающим входом блока 2питания осуществляется через электронный выключатель 16 и через первыйэлемент ИЛИ 18 (по его первому.входу). Второй выход .блока .7 для защи-.ты через второй элемент ИЛИ 19 (ис-. польэуется его первый вход), черезсогласующий блок 20, представлякщийсобой усилитель-инвертор, а далеечерез дифференцирующую цепь 14 и,наконец, через одновнбратор 15 связан с третьим входом своего же бло"ка 7 для защиты. С выхода согласующего блока 20 взят также выход инди;кациио срабатывании защиты. Первыйи второй входы блока 12 контроля запуска соединены соответственно с втоРью выходом реле 6 времени и с до"полиительным выходом блока 2 питания, а его .выход (связанный с имею.щимся,в этом блоке,тиристором опто-) пары 13) связан с запрещакщим входом 40 блока 2 пнтания, с входом согласующего блока 20, причем первая из этих связей реализуется через второйэлектронный выключатель 17 (по его второму входу), а вторая - через второй элемент ИЛИ 19 (по второму вхо ду). Второй выход электронного выключателя 17 подключен к выходу сигнала . . групповой защиты.Многоканальныйвариант системы электропитания (фиг. 2) содержит по крайней мере два узла 1 вторичного электропитания, дополнительно еще один элемент ИЛИ 21 с количеством входов по чнслу каналов, подключен-. ных к выходам соответствующих согла- сующих каскадов, а выход этого элемента подключен к входу дифференцирукщей цепи 14. При этом. выход одновибратора 15, являющегося вместе с фО дифференцирукщей цепью общими элемен тами для всей многоканальной системы, подключен одновременно к третьимвходам блоков.для защиты всех каналов б 5 Эпюры на фиг. 3 и 4 изображаютнапряжения 22 " с основного выходаблока питания (на фиг, 4 изменившегося, начинай с точки о, которая отмечена крестиком, в данном случаев сторому повышения вследствие отказа блока питания 23 и 24 - порогисрабатывания защиты соответственнопо верхнему и нижнему пределам) 25 -всплеск от помехи (фиг,3 26 - навтором выходе блока 7 для защитыточками б и э обозначены Моментысрабатывания и соответственно отпускания реле 10) 1 27 - на выходе согласующего каскада 201 28, 29 - соответственно на выходе дифференцирующейцепи (на входе одновибратора 15) ийа выходе одновибратора(на третьемвходе блрка 7 для защиты) 30 - напервом выходе этого, блока 31 - надополнительном выходе блока.питания(показана огибающая этого напряжения, получающаяся в .блоке контролязапуска при его выпрямлении) 32на выходах реле. времени) 33 и 34 на выходе блока контроля запуска исоответственно на выходе первого эле-мента ИЛИ 18 35 - на выходе второгоэлемента ИЛИ 19.В спокойном состоянии (при отсутствии помех.и неисправностей) с мо-.мента подачи иа систему .напряжения .первичной .сети.она работает как .иизвестная система ее блок 2 питания начинает работать на потребитель,а .блок 7 для защиты " следить заверхним порогом выдаваемого потреби-.телю напряжения, Спустя интервал вре"менной уставки реле. времени включаетнижний порог защиты, и одновременновступает в работу блок 12 контролязапуска, находясь с этих пор в режиме неисправности, но не препятствуя .работе блока 2 литания, пока ее нет.В случае срабатывания блока контроля запуска - при попытке включитьсистему с неисправным (незапускающимся) блоком питания или если он откажет в ходе нормальной работы." каки.в.известной системе, блок контролязапуска выключает блок 2 питания ивсю систему в целом Сигнал от блока контроля запуска проходит на запрещакщий вход блока питания черезэлектронный выключатель 17 и элементИЛИ 18,При срабатывании же блока 7 длязащиты (эпюры 22 и 26, Фиг 2 еще неясно, отчего оно произошло и не исключается, что от помехи (поступающий на третий вход блока для защитыи далее через диод 11 на вход электронного выключателя 16 и на реле 10),напряжение с выхода одновибратора15 (зпюрой 29,фиг. 2) восрепятствует выключению блока 2 питания в мо"мент включения тиристора оптопарыв блоке 7 для защиты, но создаетусловия для срабатывания реле, кото" рое, сработав (точка о на эпюре 26), размыкает своими контактами 10.2 цепь тока своей обмотки. Так как в эту цепь входит и тнристор оптрона" 8, то он включается (гасится), Одновре" 5 менно .исчезает ток и через обмотку 101 реле оно тоже возвращается в исходное состояние. На эпюре 26 (фиг. 2).этот момент отражен точкой Ь, Характерно, что для случая, пока ванного на фиг. Э, напряжение,. уста" новившееся после точки в, остается неизменным и после точки э, в то вре мя, как напряжение в точке 6 для случая, изображенного на фиг. 4, опять спадает Это означает, что при одиночной импульсной помехе (Фиг, Э) .после возобновления проводимости кои тактов 10.2 тиристор оптопарЫ 8 боль" ше не включается, так как помеха уже исчезла, между тем, как истинное. отклонение выходного напряжения блока питания за один из порогов сраба-. тывания (точка О на эпюре 22 фиг.4) после. возврата реле в исходное состояние (точка Ь) снова:вызывает сраба-. 25 тывание тиристора оатопары 8. Импуль, сы со второго выхода блока 7 для.эа. щиты инвертируются согласующим кас кадом 20 (эпюра 27); а затем диффе-. ренцируются дифференцирующей цепью : 30 14 (зпюра 28). Импульсом с выхода этой цепи, соответствующим заднему. фронту импульсов согласующего каска" да, запускается одновибратор 15, .снймающий на длительность Формируемого 35 им импульса (эпюра 29) напряжение с . третьего входа блока 7 для защиаы.Поэтому при повторном срабатывании тиристора оптопары (случающемся ари Фактическом отказе блока 2 пита-,40 ния, но не имеющем места в случае помехи) реле 10 больше не срабатывает, а только передает через контакты 102 и свою обмотку 10,1 (с первого выхода блока 7 для зашиты) потенциал 45 отрицательной шины сети на вход электронного выключателя 16 (эпюра 30) и далее после него через элемент или 18 на запрещающий вход блока 2 питания, выключая .его. В результате спадания напряжения на выходах блО ка питания, в том, числе (эпюра 31) и на дополнительном выходе переменйо" го напряжения с одной из обмоток (3.3) трансформатора, создаются условия для срабатывания блока 12. контроля запуска, так как напряжение с реле времени поступает аопрежне" му (эаюра .32). Сработавший э блоке,контроля запуска тиристор оптоаарн 13 выдает (эпюра 33) на электронный 66 выключатель 17 отрицательный сигнал, а через него и через последовательно соединенный с ним элемент ИЛИ 18 (по его второму входу) - на запре" щающий вход. блока 2 питания. Это бу" 65 дет уже второй сигнал выключения блока питания, который появился прн наличии первого (поступившего от блока 7 для защиты 7). Но аервый сигнал исчезает (эпюра 30) сразу же по оконча" вин импульса (зпюра 29) одновнбратора 15 (точка г на зпюре. 26, Фиг. 4), н блох питания по 3 щерживается в выключенном состоянии уже сигналом .сблока 12 контроля запуска, Происходит, следовательно, блокировка выклю чения: начавшись от блока 7 для защиты, она в дальнейшем поддерживается блоком контроля запуска(эпюра 34)В соответствии с этим и на икформаци онном выходе индикации подключенном к выходу согласующего каскада, сигнал не прекращается в моментг, а сохра няется(зпюру 27), свидетельствуя о состоявшемся выключении системы. Управляющим сигналом для согласующего каскада является сигнал (зпюра 36), сформированный путем сложения сигналов с второго выхода блока 7 для защиты и блока 12 контроля запуска (зпюры 27 н 33 соответственно). Та ким образом, блок контроЛя запуска, кроме основной своей функции эыпол" няет .и функцию блокирующего устройст" ва, закрепляющего выработанное в системе в результате анализа причин срабатывания защиты решение на выключение блока питания, но существующее непродолжительно (эпюра 30), так как . одновибратор, окончив свой импульс (эпюра 29), снова исключает возможность прохождения запрещающего работу сигнала с тиристора оптопары 8 к блоку питания и, более того, выключает и сам тиристор этой оатопары, так как реле снова срабатывает (раэ" мыкаются контакты 10,2) и далее обесточив свою обмотку 10,1, снова возвращается в исходное состояние (точка б на эпюре 26.фиг 4)е Дли тельность импульса одновибратора уотанавливается такой, чтобы за вреМЯ его существоэания прошли последовательно во времени друг за другом события выключение реле, второе выключение тнристора Оатоаары 8, выключение блока 2 питания Н араба тыванне бдокь кОнтРОлЯ эаауока (эре менем прохождения сигнала через эле"мент ИЛИ и электронные эЫключателИ можно пренебречь). Излюцняя длитель ,ность импульса одновибратора может лишь только уменьшить помехоустойчивость системы, так как если эта длительность превышает период аоэ торяющейсяпомехи, то следуащнй же импульс с блока для защиты после окончания предшестэуещего (и вызыва- ЮЩЕГО ИМПУЛЬС ОДНОВИбРатора) выкЛю чает блок питания, Позтому следует стремиться к наименьшей, формируемой Одноэибратором длительности им" пульсов, но чтобы Она всегда быщю .больше суммарного времени прохожде= иия всех перечисленных процессов.Вслецствие того, что блок питания уже оказывается выключенным, блок ,для защиты больше не срабатывает(для рассмотренного случая превышения5 контролируемого напряжения с блока 2 питания по верхнему пределу). Если питание самого блока для защиты производится также от блока 2 питания (как в известной системе), то 10 он прекращает работу после выдачи запрета работы блоку питания и в случае срабатывания защиты по нижнему пределу (его порог - эпюра 23).Выключение системы сопровождается 15 выдачей сигнала и на выход групповой защиты (второй выход электронного выключателя 17), на котором будет тот же вид сигнала, что и на выходе блока контроля запуска (эпюра 33), Под его воздействием оказываются выключенными и другие, подобные пред" лагаемому устройству, если их точки 1 выход сигнала групповой защитыф соединены между собой, Помеха не мо" 25 жет быть причиной этого (как не будет и выключения собственно блока 2 питания за счет принятого в настоящей системе алгоритма обработки сиг"налов с блока для защиты и выделенииинформации о Фактическом отклонениинапряжения блока питания за заданныепределы.Предлагаемая система электропитания выгодно отличается от других известных аналогичных устройств электропитания с допусковой защитой понапряжению,в которых предприняты меры по помехозащищенности, таккак вней совершенно исключается возможность самовыключения вследствиепомехи, причем независимо от ее ин,тенсивности и способа проникновенияк блоку для защиты,Вместе с тем, помехи бесследно неисчезают, а информация о их прохожде"нии выдается и на внешний информационный выход индикации, по сигналамс которого можно судить ореакциисистемы электропитания на помехи,что создает возможность дальнейшегосовершенствования электромагнитнойсовместимости систем электропитанияс другой радиоэлектронной аппаратуройП "П ая,4 ВНИИПИ Тирай фили г,Уа каз 8892/ Подписное ул.Пр