Система непрерывного электропитания постоянного тока

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для построения систем электропитания вычислительной техники и аппаратуры, для которой необходимо обеспечить непрерывность электропитания при авариях и переходных процессах в системе электроснабжения. Цель изобретения - снижение массы и габаритов системы непрерывного электропитания. Система через блок коммутации подключена к двум каналам генерирования переменного напряжения . Система имеет два силовых трансформатора, три группы выпрямителей и выходной стабилизатор напряжения постоянного тока. Вторичные обмотки трансформатора и выпрямители включены таким образом, что образуют три ветви питания нагрузки. При наличии напряжения в двух каналах генерирования энергия в нагрузку поступает с той ветви, которая обеспечивает одинаковую нагрузку трансформаторов. При аварии одного из каналов работает одна из других вышепоименнованных ветвей, обеспечивая питание нагрузки от рабочего канала генерирования 2 ил. Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК. Ж„„1686608 А1 (я)5 Н 02 J 9/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Г

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 : (21) 4493266/07 (22) 09.08.88 (46) 23.10.91. Бюл. М 39 (72) Н.Н.Лаптев (53) 625,316.925 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 610239, кл. Н 02 J 3/38, 1976.

Авторское свидетельство СССР

М 864420, кл. Н 02 J 3/38, 1979.

Система непрерывного электропитания

СНЭП-4, Руководство по технической эксплуатации 8Е3.108.025 РЭ. 1981, с, 19 и 20, 57 — 60. (54) СИСТЕМА НЕПРЕРЫВНОГО ЭЛЕКТ.—

РОПИТАНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для построения систем электропитания вычислительной техники и аппаратуры, для которой необходимо обеспечить непрерывность электропиИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано для построения систем электропитания вычислительной техники и аппаратуры, для которо . необходимо обеспечить непрерывность электропитания при авариях и переходных процессах в системе электроснабжения.

Цель изобретения — снижение массы и габаритов системы непрерывного электропитания.

На фиг,1 представлена принципиальная схема системы непрерывного электропитания постоянного тока для случая трехфазного переменного тока; на фиг,2 — эквивалентная схема системы, Система через блок 1 коммутации подключена к двум каналам 2 и 3 генерирования, обеспечивающим питание системы тания при авариях и переходных процессах в системе электроснабжения. Цель изобретения — снижение массы и габаритов системы непрерывного электропитания, Система через блок коммутации подключена к двум каналам генерирования переменного напряжения. Система имеет два силовых трансформатора, три группы выпрямителей и выходной стабилизатор напряжения постоянного тока. Вторичные обмотки трансформатора и выпрямители включены таким образом, что образуют три ветви питания нагрузки. При наличии напряжения в двух каналах генерирования энергия в нагрузку поступает с той ветви, которая обеспечивает одинаковую нагрузку трансформаторов, При аварии одного из каналов работает од-. на из других вышепоименнованных ветвей, обеспечивая питание нагрузки от рабочего канала генерирования. 2 ил. переменным трехфазным током (фиг,1). Схема включает в себя два силовых трансформатора 4 и 5 с первичными обмотками 6 и 7 соответственно. Каждый трансформатор 4 или 5 содержит также две группы вторичных обмоток 8 и 9 или 10 и 11 и дополнительных обмоток 12 и 13 или 14 и 15, Группы выпрямительных диодов 16 и 17, а также группа дополнительных выпрямительных диодов

18 в совокупности с соответствующими вторичными и дополнительными обмотками 8—

15 образуют три выпрямителя, выходы которых включены параллельно и присоединены к входам импульсных стабилизаторов

19, содержащих широтно-импульсный модулятор 20, измерительный орган 21, присоединенный к общему выходу стабилизаторов, и датчики 22-25 тока, Стабилизаторы 19 со1686608 тором 19, 20

KU1

KUz держат также транзисторы 26 — 29, блок 30 диодов обратного тока, состоящий из диодов 31-34, фильтрующие дроссели 35 — 38 и выходной конденсатор 39.

Система работает следующим образом.

При подключении системы блоком 1 коммутации к каналам 2 и 3 генерирования переменного тока напряжение подается на первичные обмотки 6 и 7 трансформаторов

4 и 5. Напряжения трансформируются во вторичные обмотки 8 и 9, а также 10 и 11 и дополнительные обмотки 12 и 13, а также 14 и 15 трансформаторов 4 и 5.

Вторичные обмотки 8 трансформатора 4, соединенные началами по схеме "звезда", а концами через одинаково направленные диоды 16 — c концами других фаз другой группы вторичных обмоток 9 данного трансформатора 4, образуют выпрямитель, потребляющий энергию, поступающую в первичные обмотки 6 данного трансформатора 4.

Аналогично, вторичные обмотки 10 и 11 трансформатора 5 с диодами 17 образуют выпрямитель, потребляющий энергию., поступающую в первичные обмотки 7 трансформатора 5.

Третий многофазный двухполупериодный выпрямитель, образованный всеми вторичными обмотками 8 и 11 и всеми дополнительными обмотками 12-15 трансформаторов 4 и 5, связанных диодами 18, потребляет энергию, поступающую как в первичные обмотки 6 трансформатора 4, так и в первичные обмотки 7 трансформатора 5, Функционирование системы поясняет ее эквивалентная схема (фиг.2), Ветвь с источником KU> моделирует выпрямитель на группе диодов 16, ветвь с источником KUz моделирует выпрямитель на группе диодов 17, ветвь источниками

1/2 (К + Л)0, 1/2(К+ h)uz моделирует выпрямитель на группе диодов 18.

Коэффициент К связан с соотношением первичных 6 или 7 и вторичных обмоток 8 и

9 или 10 и 11, а коэффициент Л вЂ” с соотношением первичных 6 или 7 и дополнительных обмоток 12 и 15 или 13 и 14.

Число витков дополнительных обмоток

12 и 15 или 13 и 14 выбирается из условия, что во всех установившихся режимах справедливо неравенство где U> и Uz — напряжения в каналах 2 и 3 генерирования соответственно при учете того обстоятельства, что, например, U> может быть максимальным, а Uz — минимальным.

В этом случае во всех установившихся режимах энергия поступает по ветви с диодами 18, и, приблизительно, поровну распределяется энергопотребление от каналов

2 и 3. При провале напряжения U

При нормальном режиме работы каналов 2 и 3 генeðèðîâàíèÿ переменного тока на первичные обмотки 6 и 7 трансформаторов 4 и 5 подаются почти одинаковые напряжения, и выходное напряжение выпрямителя на диодах 18 за счет согласно-последовательного включения дополнительных обмоток I2 и 15 превышает напряжения, которые могут иметь на выходе выпрямители на диодах 16 и 17. В результате при нормальном режиме диоды 16 и 17 смещены в обратном направлении и тока практически не пропускают. В атом режиме выпрямитель работает на диодах 18, причем за счет последовательного включения обмоток 8, 11, 12 и 15, а также 9, 10, 13 и 14 трансформаторов 4 и 5, первичные обмотки 6 и 7 которых подключены к разным каналам 2 и 3 генерирования, система непрерывного электропитания имеет равное потребление от каждого из каналов 2 или 3, Возмущение напряжения по одному из каналов на выходе выпрямителя на диодах

8 ослабляется в два раза за счет равного влияния каждого из каналов 2 и 3 генерирования, Окончательная стабилизация напряжения осуществляется стабилизатором 19, составленным из ряда параллельно включенных по входу и выходу ячеек, выполненных в виде импульсных стабилизаторов, что позволяет уменьшить пульсации как на выходе, так и на входе стабилизатора 19, Выравнивание токов в ячейках осуществляется за счет суммирования в широтно-импульсном модуляторе 20 сигнала рассоглсования с измерительного органа 21 выходного напряжения с сигналами датчиков 22 — 25 тока соответствующих каналов. В частном случае может быть использован и одноканальный стабилизатор 19, При существенном возмущении, например пропадании напряжения в одном из каналов 2 или 3 генерирования, начинают работать выпрямители на диода 17 или 16.

1686608

2и

Фиа7

При работе выпрямителя на диодах 17 группы диодов 16 и 18 находятся в режимах обратного смещения и тока не проводят.

При работе выпрямительного устройства на диодах 16 разгруженными оказываются диоды 17 и 18, Через некоторое время, если напряжение в поврежденном канале 2 или 3 генерирования не восстановится, блок 1 коммутации переключит обесточенный трансформатор 4 или 5 к действующему каналу генерированияя, а при восстановлении указанного канала генерирования вернется в исходное состояние, соответствующее нормальному режиму работы системы, Уменьшение напряжения на входе стабилизатора 19 определяется в основном числом витков в дополнительных обмотках

12 — 15, а их выбор производится в связи со стабильностью напряжений в каналах 2 и 3 генерирования при нормальных режимах так, чтобы постоянно работал выпрямитель на диодах 18 и не работали выпрямители на диодах 16 и 17, Этот режим обеспечивает одинаковую нагрузку на трансформаторы

4 и 5 при одинаковом потреблении от каналов 2 и 3 генерирования, Таким образом, в системе непрерывного электропитания установленная мощность трансформаторов 4 и 5, а также мощность стабилизатора 19 соответствуют мощности нагрузки, Формула изобретения

Система непрерывного электропитания постоянного тока, подключенная к двум каналам генерирования m-фазного перемен5 ного тока и содержащая два m-фазных силовых трансформатора с первичными и двумя группами вторичных обмоток каждый, выпрямительные диоды и импульсные стабилизаторы напряжения, выходы кото10 рых соединены с клеммами для подключения общей нагрузки, начала вторичных обмоток каждой группы обоих трансформаторов соединены вместе, а концы их через соответствующие выпрямительные диоды

15 связаны с концами вторичных обмотокдругих фаз другой группы вторичных обмоток того . же трансформатора, отличающаяся тем, что, с целью снижения массы и габаритов системы, каждый трансформатор снаб20 жен двумя группами дополнительных обмоток, каждая дополнительная обмотка включена согласно последовательно с соответствующей вторичной обмоткой своего трансформатора, а конец каждой дополни25 тельной обмотки связан с концами дополнительных обмоток всех фаз другой группы другого трансформатора через соответствующий дополнительный выпрямительный диод, причем общие точки соответствующих соеди30 нений начал вторичных обмоток обоих трансформаторов объединены между собой и с входами всех импульсных стабилизаторов.

1686608 ги

Составитель А. Шустов

Техред М.Моргентал Корректор М. Шароши

Редактор Л, Гратилло

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 3606 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб„4/5