Регулируемый источник питания

(5 ц 5 О 05 Г 1/66 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Харьковский филиал Всесоюзного научно-исслвдовательского института электротермического оборудования(56) Авторское свидетельство СССРЬЬ 1451671, кл 6 05 Г 1/66, 1988.(54) РЕГУЛИРУЕМЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ(57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам регулирования и контроля. Цель - повышениеэксплуатационной надежности путем расИзобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам регулирования и контроля, и касается усовершенствования источника питания по авт.св. В 1451671.Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности путем расширения контрольных функций.На фиг,1 представлена функциональная схема регулируемого источника питания; на фиг,2 - схема блока логических преобразований.Источник питания содержит пусковой блок 1, блок 2 логических преобразований с задаваемым количеством управляющих входов, первый элемент ИЛИ 3, генератор 4, первый 5 и второй 6 блоки управляющих сигналов, первый 7 и второй 8 силовые ти.,Ж 1705811 А 2 ширения контрольных функций. Регулируемый источник питания содержит пусковой блок, блок логических преобразований с задаваемым количеством управляющих входов, элемент ИЛИ, генератор, первый и второй блоки управляющих сигналов, первый и второй силовые тиристорные блоки и силовой коммутационный блок. Пусковой блок содержит пусковой элемент, элемент гальванической развязки и элемент НЕ. В источник питания введены основной элемент ЗАПРЕТ, третий элемент ИЛИ, первый, второй и третий блоки контроля. Это позволяет не только контролировать состояние нагрузок, но и отключать силовую часть схемы при выходе из строя части нагрузок. 2 ил. рйсторные блоки и силовой коммутационный блок 9.3К соответствующим выходам пускового блока 1 подключены управляющий вход силового коммутационного блока 9, входы запуска и сброса блока 2 логических преоб ф разований, нечетные выходы которого соединены с входами генератора 4, а четные - е входами первого элемента ИЛИ 3, поделю. ченного одним из входов к выходу генератора 4, а выходом - к входам первого 5 ивторого 6 блоков управляющих сигналов. выходы котсрых соединены соответственно с уггравлякшими входами первого 7 и второго 8 силовых тиристорных блоков, подключенных входами питания к соответствующим выходам силового коммутационного блока 9, 17 О 5811.(ь ыхО г). )Р м и третьем выходах пускового блока 1, входе запуска блока 2 логических преобразований и управляющем входе силового коммутационного блока 9, На первом выходе пускового блока имеется сигнал логической "1", так как отсутствует сигнал на выходе пускового элемента 10 этого блока, что приводит в п(огс к отсутствию сигнала "1" на входе элементт.з Н Е 12, в результате чего на его выходе и первом выходе пускового блока 1 формируется сигнал "1", который поступает через вход сброса блока 2 логических преобразований на входы (,броса элементов 29-32 паяти. Последние переводятся в состояние, 5и котором на их выходах отсутствуют сигзлы 1". Отсутствуют дискретные сигналы (а я;ех управляющих входах блока 2 логических преобразований, на выходах которого, а следовательно, и на выходах генератора 4, который находится в отключенном состоянии, также отсутствуют сигнаы "1". Блоки 5 и 6 управляющих сигналов отключены, силовой коммутационный блок 9 ьключен, напряжение на силовые тирис) ор 5 ые блоки 7 и 8 не подается.На первом и втором входах, а также на выходах всех блоков 61 - 63 контроля, входах гре ьего элемента ИЛИ и его выходе, входе с;,он(с(о элемента 59 ЗАПРЕТ сигна(ы отс,(;(вуют, Элемент 59 ЗАПРЕТ находится в о, кры.(ом ссстоячии..1 ндикаторные части 72 и 75 первого 67в(орого 68 триггерных элементов всех бпо(,о-. 61- 63 контроля находятся не в инди- рующем состоянии.Регу(ируемый источник питания работае, следующим образом.9 усковой блок 1 переводится в рабочее (ос)ояние с помощью пускового элемента 10, который устанавливается в положение, сеететствующее формированию на его вы.(де си(нала напряжения, Это напряжение (е Г.ез (.ретий выход пускового блока 1 поступаг (з управляющий вход силового коммутациоого блока 9 и через него - на управляющую ;- ст, ксмм(,татора 58, при этом силовые конгы этого аппарата замыкаются и подают сетевое трехфазное напряжение, поданное а него от сети предварительно включеным вручную коммутатором 57 защиты от перегрузки и короткого замыкания, на сило( ой выход пускового блока 1. С этого силового выхода две фазы трехфазного напряжения подаются на силовые входы соответствующих тиристорных блоков 7 и 8, а одна фаза - непосредственно на вход параллельно включенных электронагревате,1 ных элементов 77 и 78, соединенных ,1 оследовательно с включенными так же параш ельно электронагревательными эле 1705811ментами 79 и 80, подключенными своим выходом к выходам электронагревательных элементов 83 и 84, 81 и 88 по схеме "звезда" с рабочим нулевым проводом й. Соединение электронагревательных элементов 81-84 и 85-88 между собой аналогично соединению электронагревательных элементов 17-80.Одновременно сигнал напряжения с выхода пускового элемента 10 поступает на элемент 11 гальванической развязки, на выходе которого формируется сигнал "1", Этот сигнал подается на элемент НЕ 12 пускового блока 1. в результате чего на его выходе и первом выходе пускового блока 1 исчезает сигнал "1", которого не будет и на входе сброса блока 2 логических преобразований, а также на входах сброса элементов 29-32 памяти, соединенных с этим входом, блока 2 логических преобразований. Кроме того, сигнал "1" с выхода элемента 11 гальванической развязки пускового блока 1 поступает на второй выход этого блокаи далее на вход запуска блока 2 логических преобразований. С этого входа сигнал "1" подается на один из входов элементов И 21 - 28 и через открытый элемент 33 ЗАПРЕТ на первый выход блока 2 логических преобразований, С этого выхода сигнал "1" поступает на первый вход генератора 4 и через него на генераторный элемент 45, запуская его. Генераторный элемент 45 начинает формировать на своем выходе импульсы и паузы, длительность которых задается встроенными в него задатчиками, причем длительность импульсов всегда должна быть больше длительности пауз. Это связано с тем, что при использовании описываемого устройства, например, в электронагревательных установках время подачи мощности всегда должно быть больше времени, в течение которого эта мощность не подается, так как это необходимо для постепенного нагрева рабочего пространства таких установок. Остальные генераторные элементы 46 - 48 также имеют встроенные задатчики для установки длительности импульсов и пауз, которые у всех генераторных элементов 45-48 генератора 4 в итоге определяются скоростью дозирования мощности каждым из них, Таким образом, импульсы с генераторного элемента 45, работающего, например, с первой скоростью дозирования мощности, поступают через второй элемент ИЛИ 49 на выход генератора 4 и далее через первый элемент ИЛИ 3 на входы блоков 5 и б управляющих сигналов, через которые они подаются на управляющую часть соответствующих коммутационных элементов 53. Коммутирующая часть10 1520253035 этих элементов становится проводящей, в результате чего синхронно с частотой питающей сети происходит формирование с помощью диодов 50 и 51, а также резистора 52 управляющих сигналов, которые поочеред-,но открывают силовые тиристоры 54 и 55, что дает воэможность снимать с электронагревательных элементов 77 - 88 мощность.8 о время пауз, которые формирует также генераторный элемент 45, отсутствуют импульсы на входах блоков 5 и 6 управляющих сигналов, что приводит к закрыванию силовых тиристоров 54 и 55, прекращается съем мощности с электронагревательных элементов 11-78.8 дальнейшем на доэирование мощности, например. с первой скоростью можетбыть наложено ограничение, с помощью которого оно прекращается. Для выполнения такого режима на первый управляющийвход блока 2 логических преобразований подается дискретный сигнал, который проходит на элемент 13 гальванической развязки, на выходе которого формируется сигнал "1", Этот сигнал поступает на один из входов элемента И 21, Наличие на входе этогоэлемента двух сигналов "1" приводит к формированию на его выходе такого же сигнала. который поступает на вход взводаэлемента 29 памяти, переводят его в состояние, приводящее к появлению на его выходе сигнала "1", Этот сигнал переводитэлемент 33 ЗАПРЕТ в закрытое состояние, в результате чего на первом выходе блока 2 логических преобразований исчезает сигнал "1", прекращается работа генераторного элемента 45, а также генератора 4, что а итоге приводит к переводу в закрытое состояние силовых тиристорных блоков 7 и 8,40 45 5055 функцией состояния какого-либо регулируемого параметра, например температуры,прекращается сьем мощности с электронагревательных элементов 77-88, с помощью которых управление первой скоростью дозирования мощности осуществлялось путем формирования импульсов и пауз генераторным элементов 45 генератора 4.Одновременно сигнал "1" с выхода элемента 29 памяти поступает на элемент 41 времени, запуская его, а также на один из входов элемента И 25.При подаче дискретного сигнала на первый управляющий вход блока 2 логических преобразований прекращается дозирование мощности, например. с первой скоростью, 8 дальнейшем работа устройства происходит с использованием второго управляющего входа блока 2 логических преобразований, на который подаются или не подаются дискретные сигналы, являющиеся.;леие 0; 1 ,))Тот е; знтфор)и)"У: ;-;, ","И г 1КОТО)Ы)е 0)етг;т е з.:.;: с т;Г,.;,1)ен Г 31а Ггпом еыхо. ):. ;.Г с.)и, 5 Эий прЕкрачае. с., г"; )лое 1.Од)се:. . ,: . 1ы с)ра Олз)е та 4),;,:;:" ;,1;т ц -раз о)крыгьиЛЕ Е),"1 .: )с сии ЗХОр, ОЛОКд 2 1.ГИ ЗС . Г). ): Е . , 11 РИЕОДИТКаг),с,) Г;,,- 1, , с)ез, татг чего опиСа)НЬ)1 П . , ГО ) Г) т У 1 С)Л)Л".НИЕ ЕТО- .ОЙ СКО. З - , О; ". 1 Я О)О,ТИ, НО у ке с и О).)с цс) с: т.:1 ; 0 .с0 з е;.) с нта 46.дэльне., е ) э розроваив мощности, ;эпри ер, с вт;"Ой ггоогтю может оыть снова на ), з;Г 0 )а.;."ие, с, поиощь 0 ; СтОРОГО О с ССК д )Э. ТС.ТО ОЫГ)ОЛНЯЕ 1- СЯ ГУ-)Е. : .,а.И , тр Ий Ут РОЕЛЯЮ Ций-;,)и б;Ок: 2Ос,) ес.,"иОеобразсвании т)ИСКрЕТ 0 О СИГзта, )Г)" ЭТОМ рабОта цЕДОСТИГ ШЕГО На ГРЕДЫДЩЕМ а 1 Й)Е )РИ ДОЗИ ровании мощнос 1 и с первои скоростью своего, например, первого промежуточного значения, которо,) затем надо поддержи- ВЭТЬ В ФУНКЦ)и саваНГЫХ ДИСКОЕТНЫХ СИГ- налов дозированиам мощности в течение времени, отсчигывэемаго элементом 41 ВРЕМЕНИ, аС1 Е,ОС 1 и,. В ЕГО Задатчик,Работа, . г Оо "ст).э е функц )и этих дискретньх сина оь Г)г схпеит следующим образом,При пода.е нл т,ГОй управляющий вход бло;а 2 )с)11 Осх преобразований дискретного сиг : а О1 ос.у:,ает на вход элементе : -. -аской развязки, формируя на .г ,),)10 с;э 1 "1", Оступзю. щий нэ Ор - . с)1,"1 зле н.та И 25.НЭЛИЧЕ и), Л, Э )ГС) Э )С "Е ТОХ СИГ- налОе "1 ,: г ., Гс)п )О э 1)с на .гО ВЫХОДЕ т ; Х.: Г;Э Э, Кг т)РЫй:ЗРЕЗ открытьй )," т . ," :,)"ГЕт Г рО,.Одит на второй , 10. - 2 лп ическ х преобра,)оеэний и д:;)-,з О.с;е 1)11 3 :.а входы Г)с)уГ 1 Рс)ляс)1 х сиГэ)ОВ, КОТО)ые Г. 1 )лОГ) т е) Г .ГГОО сОс 10" яние с;.-,; т.),)стог )е Ол,),1 т и с), что приес)р 1: г))с Ги с:-гектронагрееэт)Г.".:.,7При;:О г.-).0и:лечи дискретного Г,ИГела)-)1 - Е;: а.,и ЕХОД ЛОКЭЧО 1; 1 П), 1 ); .Й )СЕЗЭЕТ СИГНаЛ 1"а;, ",1; О : ) ТОГО б) СКа, Г Ь;ХО- де эГ.)".; Ох Г 1 лс):)е," и 6 У 1)3)ЯЮ,: ., ., Т) Л" .",ОД)Т : ОТ"О ЕИ 0 С; .:.ОГ:Х бЛОКОВ И0 с )тГ )С НО т 1 Г л ктО а); О. " - ; ) 7; -,8 5 10 15 20 25 30 35 40 - 5 50 пей происходит аналогично работе соответствующих цепей при подаче такого же сигнала на первый управляющий вход этого же блока, при этом осуществляется взвод элемента 30 памяти. Далее работа устройства происходит с использованием четвертого управляющего входа блока 2 логических преобразований, нэ который подаются или не подаются дискретные сигналы, являющиеся, например, функцией состояния того же регулируемого параметра, достигшего на предыдущем этапе при дозировании мощности с второй скоростью своего, например, второго промежуточного значения, которое затем надо поддерживать в функции укаэанных сигналов дозированием мощности в течение времени, отсчитываемого элементом 42 времени, а затем (после отсчета времени элементом 42) устройство путем, аналогичным описанному, переходит на дозирование мощности со следующей скоростью, но уже с помощью генераторного элемента 47 генератора 4. При этом при подаче дискретных сигналов на пятый и (М)-Й входы дозироеание мощности с соответствующей скоростью прекращается, а при использовании соответствующих шестого и )1-го входов, на которые подаются или не подаются дискретные сигналы. Осуществляется режим, аналогичный режиму при использовании второго и четвертого входов блока 2 лОгических преобразований, но, напоимер, для соответствующих промежуточных значений регулируемого параметра, состояние которого выражается в функции соответствующих дискретных сигналов,Таким образом, с помощью данного устройства достигается реализация режимов многоступенчатого управления дозированием мощности с возможностью перевода со ступени на ступень с требуемыми скоростями дозирования этой мощности, а также Организации управления дозиротанием мощости на каждой ступени е течение за- ДЭ ВЭ ЕМ ОГО ВРЕМЕНИ.В известном устроистве, как было указано в его описании, силовые выходы подключались к сетевому трехфазному напряжению через соответствующие нагрузки в виде электронагревательных элементов (59 - 61), однако в последнее время широкое распространение получают схемы соединения электронагреваельных элементов, включаемых в каждой фазе попарно параллельно и последовательно между собой (фиг.1), При такой схеме включения создается более благоприятный режим их эксплуатации, чем, например, только при последовательном включении нескольких электронагревательных элементое в фазе, 1705811 10Кроме того, меньше влияние оказывает на режим их эксплуатации неточность их изготовления, а также происходит менее форсированный сьем мощности с параллельно включенных электронагревательных элементов в фазе и более быстро выравнивание их свойств.При такой схеме включения в фвзе электронагревательных элементов, например, 77-80 необходимо обеспечить известное устройство дополнительными средствами контроля, которые бы давали возможность информировать обслуживающий персонал о состоянии этих элементов с точки зрения их целостности, а также предпринимать необходимые действия, способствующие повышению эксплуатационной надежности известного устройства, Введенные е него блоки контроля и другие элементы дают возможность осуществить это. Рассмотрим работу первого блока 61 контроля и электронагревательных элементов 77-80 первой фазы. При съеме мощности со всех этих элементов схема соединения их уравновешена. Если выходит из строя один из параллельно включенных электронагревательных элементов, то происходит перекос напряжения, который поступает на входы первого блокз 61 контроля и далее на преобразователь 64 напряжения (например, трансформатор напряжения 220/110 В), На выходе которого формируется первый (частичный) уровень напряжения, который выпрямляется диодным мостом 65 и далее фильтруется накопительным элементом 66, после чего поступает на управляющую час гь 69 первого триггерного элемента 67, Происходит срабатывание управляющей части 69 этого элемента, что приводит к переводу коммутирующей части 70 е непроеодящее, а коммутирующей части 71- е проводящее состояние. Кроме того, срабатывает индикаторная часть 72 первого триггерного элемента 61 своевременно информируя обслуживающий персонал о неисправном состоянии одного из параллельно включенных электронагревательных элементов, т,е, 77, 78 или 80, В дальнейшем персонал принимает решение по предложении эксплуатации всего устройства, Через коммутирующую часть 71 первого триггерного элемен ге 61, которая перешла в проводящее состояние, управляющая часть 73 второго триггернога элемента 68 подключается к выходу накопительного элемента бб и диодного моста 65, При выходе из строя обоих параллельно включенных электронагревательных элементов, например 77 и 78 или 79 и 80, на входы первого блока 61 контроля поступает полное фазное напряжение, Далее оно по 5 10 15 20 25 30 35 40 4555 ступает на преобразователь 64 напряжения, на выходе которого формируется второй (полный) уровень напряжения, после чего оно выпрямляется диодным мостом 65 и далее фильтруется накопительным элементом 66, после чего поступает на управляющую часть 13 второго триггерного элемента 68, Происходит срабатывание управляющей части 73 этого элемента, что приводит к переводу оммутирующей части 74 второго триггерного элемента 68 в проводящее состояние и к срабатыванию его индикаторной части 75, своевременно информируя обслуживающий персонал о неисправном состоянии каких-либо двух параллельно включенных электронагревательных элементов. Коммутирующая часть 14 второго триггер- ного элемента 68, перешедшая е проводяще состояние, позволяет сформировать с помощью источника 76 питания, на выходе первого блока 61 контроля сигнал логической "1", поступающий на один из входов второго элемента ИЛИ 60, на выходе которого и входе элемента 59 ЗАПРЕТ также формируется сигнал логической "1", что приводит к закрыевнию элемента 59 ЗАПРЕТ, в результате чего прекращается подача сигналов логической "1" на входы блоков 5 и 6 управляющих сигналов, что позволяет отключить силовые тиристорные блоки 7 и 8 и прекратить съем мощности с электронагревательных элементов,Работа второго 62 и третьего 63 блоков контроля, подключенных к электронагревательным элементам соответствующих фаз, аналогична описанной выше,Описываемое устройство позволяет своевременно обнаружить и устранить неисправности, что обеспечивает снижение п ростове и поеышает его эксплуатационную надежность,Формула изобретенияРегулируемый источник питания по зет,се й 1451671,отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности путем расширения контрольньх функций. в него введены основной элемент ЗАПРЕ, третий элемент ИЛИ и три блока контроля, каждый из которых включае. е себя преобразователь переменного напряжения в переменное, диодный мост, накопительный элемент и два триггерных элемента, причем входные выводы преобразователя переменного напряжения в переменное соединены с выводами для подключения нагрузки, один из этих входных выводов использован в качестве первого входного вывода блока контроля и соединен с одним из своих выходных выводов, второй выходной вывод преобразоввЪ 1 , 1 Г 3 ФафбГ1 теля переменного напряжения в переменное соединен с одним из входньх выводов ДиОДного моста, ВТОРОЙ ВхОДнОЙ ВЫВОД которого использовв в качестве второго входного вывода гиа 1 контроля, выход ди одного моста подключен параллельно накопительному элемету и входным цепям т;иггерх элемив;аод первого трит- ГЕООГО Э" ".Е а 1 ОДЛ .,":К ВХОДУ ВТОРО- го тпиггв 1 ГГ", ,э 7.О 7;Г, ьч уодные выводы 10 КОТГРаго ГПО."ЛН- " КВЧЕГВЕ ВЫХОД- ых вывв,г; л: л 71,"сля. Ори этОм Один из выходных выводов всех блоков контроля подключен к соответствующим входам третьего элемента ИЛИ, выходом соединенного с одним из входов основного элемента ЗАПРЕТ, второй вход которого подключен к выходу первого элемента ИЛИ, а выход - к Входам первого и второго блоков управляющих сигналов, кроме того, другие выходные Выводы блоков контроля соединены с выходом введенного дополнительного источника питания,