CS253380B1 - Zapojení pro nepřerušované stejnosměrné napájení s dělenou baterií - Google Patents

Abstract

Řešeni se týká zapojení pro nepřerušované stejnosměrné napájení s dělenou baterií,k jejímž výstupům je připojen dobíječ, které obsahuje alespoň dva usměrňovače, jejichž výkonové výstupy jsou, každý přes svůj první výkonový spínač, připojeny jednak k první elektrodě výkonového ventilu, jehož druhá elektroda je připojena k odbočce baterie, jednak k prvnímu přívodu spotřebiče, jehož druhý přívod je uzemněn a jednak přes výkonový spínač baterie k zápornému výstupu baterie, jejíž kladný výstup je^uzemněn, přičemž výkonové výstupy usměrňovačů, jejichž^třetí výstupy jsou uzemněny, jsou zároveň, každý přes svůj druhý výkonový spínač, připojeny k zápornému výstupu baterie. Toto zapojení lze využít u všech uspořádání s dělenou baterií, které mají nejméně dva usměrňovače a napájejí spotřebič s ohmickým charakterem, zejména v telekomunikacích. 3eho podstata spočívá v tom, že je opatřeno snímačem diference nápětí, jehož výstup je spojen se zvyšovacími vstupy všech usměrňovačů, přičemž první vstup snímače diference napětí je připojen k první elektrodě výkonového ventilu a druhý vstup snímače diference napětí je připojen k druhé elektrodě výkonového ventilu

Description

Vynález řeší zapojení nepřerušované stejnosměrné napájeni s dělenou baterií, k jejímž výstupům je připojen dobíječ, které obsahuje alespoň dva usměrňovače, jejichž výkonové výstupy jsou, každý přes svůj první výkonový spínač, připojeny jednak k první elektrodě výkonového ventilu, jehož druhá elektroda je připojena k odbočce baterie, jednak k prvnímu přívodu spotřebiče, jehož druhý přívod je uzemněn a jednak přes výkonový spínač baterie k zápornému výstupu baterie, jejíž kladný výstup je uzemněn, přičemž výkonové výstupy usměrňovačů, jejichž třetí výstupy jsou uzemněny, jsou zároveň, každý přes svůj druhý výkonový spínač, připojeny k zápornému výstupu baterie·

V současné době je známo zapojení stejnosměrného napájecího systému s dělenou baterií, ve kterém spotřebič stejnosměrného proudu je při normálním provozu napájen ze soustavy nejméně dvou usměrňovačů a je připojen přes polovodičový ventil k odbočce baterie. Celá baterie je dobíjena dobíječem. V případě přerušení napájení střídavým proudem je spotřebič napájen nejdříve z odbočky baterie přes polovodičový ventil a teprve po poklesu napětí na baterii se výkonovým spínačem připojuje ke spotřebiči celá baterie.

Po návratu sítě odpojuje se celá baterie od zátěže, která opět zůstane připojena pouze k odbočce baterie přes polovodičový ventil.

Nabíjení baterie je prováděno tak, že se jeden, popřípadě více usměrňovačů odpojí ze soustavy napájející zátěž a připojí se k celé baterii. Při nabíjení se usměrňovače přepínají do provozního režimu nabíjení, při němž zvyšují velikost výstupního napětí na hodnotu odpovídající nabíjecímu napětí celé baterie· V důsledku nabíjení zvyšuje se i napětí na odbočce baterie· Výstupní napětí soustavy usměrňovačů napájejících zátěž musí,být větší než napětí na odbočce baterie, aby neprotékal proud z nabíjecího usměrňovače přes polovodičový ventil do: spotřebiče, v důsledku čehož by se baterie nabíjela nerovnoměrně. Usměrňovače známých zapojení napájecího systému s dělenou baterií udržují tuto zvýšenou úroveň výstupního napětí i při provozním režimu normální provoz. To má v praxi za následek zbytečně velkou spotřebu elektrické energie ve spotřebičích, nejčastšji telefonních ústřednách.

Uvedená nevýhoda je odstraněna zapojením podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že je opatřeno snímačem diference napětí, jehož výstup je spojen se zvyšovacími vstupy usměrňovačů, přičemž první vstup snímače diference napětí je připojen k první elektrodě výkonového ventilu a druhý vstup snímače diference napětí je přípojem k druhé elektrodě výkonového ventilu.

Výhodné vytvoření zapojení podle vynálezu spočívá v tom, že usměrňovač je opatřen referenčním zdrojem, jehož výstup je připo2

253 380 jen k druhému vstupu zvyšovacího regulátoru, jehož výstup je připojen k prvnímu vstupu obvodu výběru maxima, k druhému vstupu obvodu výběru maxima je připojen výstup regulátoru napětí a k ovládacímu vstupu obvodu výběru maxima je připojen signální výstup řídícího obvodu druhu provozního režimu, přičemž výstup žádané hodnoty řídicího obvodu druhu provozního režimu je spojen se vstupem žádané hodnoty regulátoru napětí, vstup skutečné hodnoty regulátoru napětí je spojen s výkonovým výstupem usměrňovače a první vstup zvyšovacího regulátoru je spojen se zvyšováním vstupem usměrňovače.

Hlavní výhoda zapojení podle vynálezu spočívá v tom, že při normálním režimu provozu je tímto zapojením napětí na spotřebiči udržováno na menší velikosti ve srovnání s dosud známými řešeními, čímž se zapojením podle vynálezu dosahuje úspory energie spotřebiči odebírané. Toho je dosaženo tím., že při normálním režimu provozu zdroje je napětí na spotřebiči na nižší velikosti než je velikost napětí na odbočce baterie při režimu provozu nabíjení, a pouze tehdy, je-li baterie nabíjena a diference napětí na výkonovém ventilu se blíží diferenci napětí, kdy by začal téci proud z baterie do spotřebiče, zvyšuje se napětí na spotřebiči tak* aby se proud výkonovým ventilem nevyvinul.

V dalším je vynález podrobněji vysvětlen na příkladu prové* dění ve spojení s výkresovou částí. Na připojeném obr. 1 je schematicky znázorněn příklad zapojení podle vynálezu, na obr. 2 je schematicky znázorněn příklad zapojení usměrňovače, který je jednou ze součástí zapojení podle vynálezu.

Jak je z obr. 1 patrno, zapojení podle vynálezu obsahuje dva usměrňovače 1. Zvyšovací vstupy 2 usměrňovačů 1 jsou vzájemně spojeny a jsou připojeny k výstupu snímače 13 diference napětí. První vstup 14 snímače 13 diference napětí je připojen k odbočce 9 baterie 7 a zároveň ke katodě diody, kterou je tvořen výkonový ventil 6. Druhý vstup 15 snímače 13 diference napětí je připojen jednak k anodě diody, jednak k prvnímu přívodu spotřebiče 12, jehož druhý přívod je spojen se zemním potenciálem, jednak přes první výkonový spínač 4 prvního usměrňovače k výkonovému výstupu 3, prvního usměrňovače 1, jednak přes první výkonový spínač 4^ druhého usměrňovače 1 k výkonovému výstupu 3 druhého usměrňovače 1 a jednak přes výkonový spínač 10 baterie 7 k zápornému výstupu 8, baterie 7, jejíž kladný výstup je spojen se zemním potenciálem,

253 380 a k prvnímu vývodu dobíječe 11, jehož.druhý vývod je spojen se zemním potenciálem· Výkonové výstupy 3 obou usměrňovačů 2 jsou, každý přes svůj druhý výkonový spínač J5, spojeny sa úporným výstupem £ baterie 2 a s prvním vývodem dobíječe 11. Druhé výstupy dvou usměrňovačů 1 jsou spojeny se zemním potenciálem.

Každý z usměrňovačů JL, viz obr. 2, je opatřen referenčním zdrojem 29, jehož výstup je připojen k druhému vstupu 24 zvyšovacího regulátoru 22. Výstup zvyšovacího regulátoru 22 je připojen k. prvnímu vstupu 26 obvodu 25 výběru maxima· K druhému vstupu 27 obvodu 25 výběru maxima je připojen výstup regulátoru 16 napětí a k ovládacímu vstupu 28 obvodu 25 výběru maxima je připojen signální výstup 21 řídicího obvodu 19 druhu provozního režimu. Výstup 20 žádané hodnoty řídicího obvodu 19 druhu provozního režimu je spojen se vstupem 18 žádané hodnoty regulátoru 16 napětí· Vstup 17 skutečné hodnoty regulátoru 16 napětí je spojen s výkonovým výstupem £ usměrňovače 1 a první vstup 23 zvyšovacího regulátoru 22 je spojen se zvyšovacím vstupem 2 usměrňovače 1·

Popsané zapojení pracuje tak, že při normálním provozu jsou oba usměrňovače. 1. připojeny ke spotřebiči 12 svými prvními výkonovými spínači 4, přičemž druhé výkonové spínače J5 jsou. rozpojeny .Baterie 7 je nabíjena například prvním usměrňovačem JL· Ten přechází do režimu nabíjecího procesu na základě ručního zásahu nebo působením obvodů automatického řízení· První výkonový spínač £ prvního usměrňovače 1 rozepne, druhý.výkonový spínač 5 prvního usměrňovače JL sepne, první usměrňovač J. je připojen výkonovým výstupem 3. usměrňovače 1 k výstupu 8 baterie; 7 a začíná zvyšovat v průběhu nabíjení baterie 2 své výstupní napětí. Rychlost nárůstu tohoto zvyšování je závislá na velikosti a stupni vybití baterie 7. i na maximálním proudu prvního usměrňovače JL. Po určité době se napětí na odbočce j) baterie 2 blíží velikosti napětí na výkonovém výstupu 3 druhého usměrňovače JL, napěíová diference v závěrném směru na výkonovém ventilu Q se blíží k nule a při dalším nárůstu napětí na odbočce 9 baterie 2 by došlo k otevření výkonového ventilu 6, takže by tekl proud z baterie 2 do spotřebiče 12· Protože však napěíová diference na výkonovém ventilu 6 je měřena snímačem 13 diference napětí a údaj o této diferenci je přiváděn i na zvyšovací vstup £ druhého usměrňovače JL, zvyšuje druhý usměrňovač.£ své výstupní napětí, čímž zabrání otevření výkonového ventilu 6·

253 380

Obvody, kterými jsou opatřeny usměrňovače 1, viz obr· 2, pracují tak, že za normálního provozního režimu reguluje napětí na výkonovém výstupu ,3 druhého usměrňovače 1 regulátor napětí 16, na jehož vstupech se porovnává skutečná hodnota napětí, přiváděná z výkonového výstupu £ usměrňovače 1, s žádanou hodnotou napětí, přiváděnou z výstupu 20 žádané hodnoty řídicího obvodu 19 druhu provozního režimu* Údaj o napětové diferenci na výkonovém.ventilu Q, přiváděný na první vstup 23 zvyšovacího regulátoru 22» je porovnáván s hodnotou, přiváděnou na druhý vstup 24 zvyšovacího regulátoru 22 z výstupu referenčního zdroje 29, která představu* je minimální přípustnou diferenci napětí na výkonovém ventilu 6· Jakmile diference napětí na výkonovém ventilu 6 klesne pod minimální přípustnou hodnotu, k čemuž může dojít pouze při provozním režimu nabíjení druhého usměrňovače 1, zvyšovacl regulátor 22 zvyšuje velikost svého výstupu a přebířá prostřednictvím obvodu 25 výběru maxima řízení napětí na výkonovém výstupu £ usměrňovače 1,.které reguluje tak, aby diference napětí na výkonovém ventilu £ byla rovna hodnotě zadané referenčním zdrojem 29· Po ukončení nabíjení, kdy napětí na odbočce 9 baterie 7 poklesnu, a tím vzroste diference napětí na výkonovém ventilu.6, přebírá regulaci napětí.na výkonovém výstupu 3 usměrňovače 1 opět regulátor 16 napětí·

Výstupní napětí prvního usměrňovače 3. reguluje po přechodu prvního usměrňovače 1 do provozního režimu nabíjení regulátor 16 napětí podle zvýšené žádané hodnoty, zadané řídicím obvodem 19 druhu provozního režimu. Propojení signálního výstupu 21 řídicího obvodu 19 druhu provozního režimu s ovládacím vstupem 28 obvodu 25 výběru maxima blokuje působení zvyáovacího regulátoru 22 v případě, že usměrňovač 1 je v provozním režimu nabíjeni·

Skutečná hodnota napětí na výkonovém výstupu 3 usměrňovače 1 může být na regulátor 16 napětí vedena rovněž přes řídicí obvod 19 druhu provozního režimu. Obvod 25 výběru maxima může být zařazen i před vstupy regulátoru 16 napětí, např· může být svým druhým vstupem 27 obvodu 25 výběru maxima zařazen v sérii se vstupem 18 žádané hodnoty regulátoru 16 napětí. Hovněž blokování funkce zvyšovacího regulátoru 22 ze signálního výstupu 21 řídicího obvodu 19 druhu provozního režimu může být provedeno i před —¹ '1.

obvodem 25 výběru maxima, např. na některém ze vstupů nebo na výstupu zvyšovacího regulátoru 22.

Zapojení podle vynálezu je vhodné k využití u všech systémů s;

2S3 380 s dělenou baterii, obsahujících nejméně dva usměrňovače a napájejících spotřebič s ohmickým charakterem· Je vhodné i při řešení, kdy jeden z usměrňovačů plní funkci usměrňovače řídícího a ostatní usměrňovače jsou jím vlečeny·

U napájecích systémů v telekomunikacích jsou spotřebiče napájeny ze záporného pólu zdroje, proto je výkonový ventil ve schémata na připojeném obr. 1 zakreslen s připojenou katodou k odbočce baterie»

Claims (2)

1. Zapojení T*⁰ nepřerušované stejnosměrné napájení s dělenou baterií* k jejímž výstupům je připojen dobíječ, které obsahuje alespoň dva usměrňovače, jejichž výkonové výstupy jsou, každý přes svůj první výkonový spínač, připojeny jednak k první elektrodě výkonového ventilu, jehož druhá elektroda je připojena k odbočce baterie, jednak k prvnímu přívodu spotřebiče, jehož druhý přívod jo uzemněn a jednak přes výkonový spínač baterie k zápornému výstupu baterie, jejíž kladný výstup je uzemněn, přičemž výkonové výstupy usměrňovačů, jejichž třetí výstupy jsou uzemněny, jsou zároveň, každý přes svůj druhý výkonový spínač, připojeny k zápornému výstupu baterie* vyznačené tím, že je opatřeno snímačem (13) diference napětí, jehož výstup jo spojen se zvyšovacími vstupy (2) všech usměrňovačů (1), přičemž první vstup (14) snímače (13) diference napětí je připojen k první elektrodě výkonového ventilu (6) a druhý vstup (15) snímače (13) diference napětí je připojen k druhé elektrodě výkonového ventilu (6).

2. Zapojení podle bodu 1, vyznačené tím, že usměrňovač (1) jo opatřen referenčním zdrojem (29), jehož výstup je připojen k druhému vstupu (24) zvyšovaoího regulátoru (22 í, jehož výstup jo připojen k prvnímu vstupu (26) obvodu (25) výběru maxima, k druhému vstupu (27) obvodu (25) výběru maxima je připojen výstup regulátoru (16) napětí a k ovládacímu vstupu (28) obvodu (25) výběru maxima jo připojen signální výstup (21) řídícího obvodu (19) druhu provozního režimu, přičemž výstup (20) žádané hodnoty řídicího obvodu (19) druhu provozního rážím» j· spojen se vstupem (18) žádané hodnoty regulátoru (16) napětí, vstup (17) skutečné hodnoty regulátoru (16) napětí jo spojen s výkonovým výstupem (3) usměrňovače (1) a první vstup) (23) zvyšovaoího regulátoru (22) jo spojen so zvyšovaeim vstupem (2) usměrňovače (1)·