CS253380B1

CS253380B1 - Wiring for continuous DC power with split battery

Info

Publication number: CS253380B1
Application number: CS852056A
Authority: CS
Inventors: Rudolf Trnka
Original assignee: Rudolf Trnka
Priority date: 1985-03-22
Filing date: 1985-03-22
Publication date: 1987-11-12
Also published as: CS205685A1

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 ventiluThe solution relates to a circuit for uninterrupted direct current power supply with a split battery, to the outputs of which a charger is connected, which contains at least two rectifiers, whose power outputs are, each via its first power switch, connected on the one hand to the first electrode of the power valve, whose second electrode is connected to the battery branch, on the other hand to the first lead of the appliance, whose second lead is grounded and on the other hand via the battery power switch to the negative output of the battery, whose positive output is grounded, while the power outputs of the rectifiers, whose third outputs are grounded, are simultaneously, each via its second power switch, connected to the negative output of the battery. This circuit can be used in all split battery arrangements that have at least two rectifiers and supply an appliance with an ohmic character, especially in telecommunications. Its essence lies in the fact that it is equipped with a voltage difference sensor, the output of which is connected to the boost inputs of all rectifiers, with the first input of the voltage difference sensor being connected to the first electrode of the power valve and the second input of the voltage difference sensor being connected to the second electrode of the power valve

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·The invention provides a continuous DC power supply with a split battery, to the outputs of which is connected a charger comprising at least two rectifiers whose power outputs, each via their first power switch, are connected to the first electrode of the power valve. the battery, to the first inlet of the appliance whose second inlet is grounded, and through the battery power switch to the negative output of the battery whose positive outlet is grounded, the power outputs of the rectifiers whose third outputs are grounded, each via their second power switch , connected to negative battery output ·

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.At present, it is known to connect a split battery DC power supply system in which the DC consumer is normally powered from a system of at least two rectifiers and connected via a semiconductor valve to a battery tap. The whole battery is recharged by a charger. In the event of interruption of the AC power supply, the appliance is powered first from the battery tap through the semiconductor valve and only after the battery voltage has dropped does the power switch connect the entire battery to the appliance.

Po návratu sítě odpojuje se celá baterie od zátěže, která opět zůstane připojena pouze k odbočce baterie přes polovodičový ventil.When the mains return, the entire battery is disconnected from the load, which remains connected only to the battery tap through the semiconductor valve.

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.Charging the battery is accomplished by disconnecting one or more rectifiers from the load supply system and connecting to the entire battery. During charging, the rectifiers are switched to charging mode, increasing the output voltage to a value corresponding to the charging voltage of the whole battery · The charging voltage also increases the battery tap voltage · The output voltage of the load rectifier system must be greater than the battery tap voltage to prevent current flow from the charging rectifier through the semiconductor valve to: the appliance, causing the battery to charge unevenly. Rectifiers of known split-battery power supply systems maintain this elevated output voltage level even in normal operation mode. In practice, this results in unnecessarily high electricity consumption in appliances, most commonly telephone exchanges.

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.This disadvantage is overcome by the circuit according to the invention, which is provided with a voltage difference sensor, the output of which is coupled to the rectifier boost inputs, wherein the first voltage difference sensor input is connected to the first power valve electrode and the second voltage difference sensor input is connection to the second electrode of the power valve.

Výhodné vytvoření zapojení podle vynálezu spočívá v tom, že usměrňovač je opatřen referenčním zdrojem, jehož výstup je připo2An advantageous embodiment of the circuit according to the invention consists in that the rectifier is provided with a reference source, the output of which is connected

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.253 380 only to the second input of the boost regulator whose output is connected to the first input of the maximum select circuit, the output of the voltage regulator is connected to the second input of the maximum select circuit and the control input of the operating mode type control signal the value of the control mode operating circuit is connected to the voltage regulator setpoint input, the voltage regulator actual value input is coupled to the rectifier power output, and the first boost regulator input is coupled to the rectifier input input.

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.The main advantage of the circuitry according to the invention is that, in the normal mode of operation, by this circuit, the voltage at the consumer is kept smaller than in the prior art solutions, thereby achieving the energy savings of the consumers consumed by the circuit according to the invention. This is accomplished by the fact that in normal operation mode the voltage on the appliance is lower than the voltage on the tap in the charging mode, and only when the battery is charged and the voltage difference on the power valve approaches the voltage difference when the current from the battery to the appliance starts to flow, the voltage on the appliance increases so that the current through the power valve does not develop.

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.In the following the invention is explained in more detail by way of example with reference to the drawing. 1 shows schematically an example of a circuit according to the invention; FIG. 2 shows a schematic of an example of a rectifier which is one of the components of the invention.

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,As can be seen from FIG. 1, the circuit according to the invention comprises two rectifiers 1. The boost inputs 2 of the rectifiers 1 are connected to each other and connected to the output of the voltage difference sensor 13. The first input 14 of the voltage difference sensor 13 is connected to the tap 9 of the battery 7 and at the same time to the cathode of the diode which constitutes the power valve 6. The second input 15 of the voltage difference sensor 13 is connected to the anode of the diode. the supply is connected to earth potential, first through the first power switch 4 of the first rectifier to the power output 3, the first rectifier 1, second through the first power switch 4 of the second rectifier 1 to the power output 3 of the second rectifier 1 and negative output 8, battery 7, the positive output of which is connected to earth potential,

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.The power outputs 3 of the two rectifiers 2 are each connected via their second power switch J5 to the negative output of the battery 2 and to the first terminal of the charger 11. The second outputs of the two the rectifiers 1 are connected to earth potential.

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·Each of the rectifiers 11, see FIG. 2, is provided with a reference source 29, the output of which is connected to the second input 24 of the boost controller 22. The output of the boost controller 22 is connected to the first input 26 of the maximum selection circuit. the maximum voltage regulator output 16 is connected to the control input 28 of the maximum selection circuit 25 and the signal output 21 of the operating mode type control circuit 19 is connected. The operating mode reference setpoint output 20 is coupled to the voltage regulator 16 reference input 18. The voltage regulator 16 actual value input 17 is coupled to the rectifier 1 power output 6 and the first input 23 of the boost regulator 22 is coupled to the rectifier input 2. 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·The circuit described works so that in normal operation both rectifiers are present. 1. connected to the consumer 12 by their first power switches 4, the second power switches 15 being. The battery 7 is charged, for example, by the first rectifier J1. it is connected by the output of the rectifier 1 to the output 8 of the battery; 7 and begins to increase its output voltage while the battery 2 is charging. The rate of increase of this increase depends on the size and degree of discharge of the battery 7 as well as on the maximum current of the first rectifier 11. After a certain time, the voltage at the tap j) of the battery 2 approaches the magnitude of the voltage at the power output 3 of the second rectifier J1, the voltage difference in the reverse direction at the power valve Q approaches zero and a further increase in the voltage at the tap 9 However, since the voltage difference on the power valve 6 is measured by the voltage difference sensor 13, and this difference is also fed to the inlet 8 of the second rectifier 11, it increases its second rectifier. output voltage to prevent the opening of the power valve 6 ·

253 380253 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·The circuits provided by the rectifiers 1, see FIG. 2, operate in a normal operating mode by regulating the voltage at the power output, 3 of the second rectifier 1 by a voltage regulator 16 at the inputs of which compares the actual voltage supplied from the rectifier power output. 1, with the reference voltage supplied from the reference value 20 of the control mode 19 of the operating mode type. The voltage difference value on the power valve Q supplied to the first input 23 of the boost regulator 22 is compared to the value supplied to the second input 24 of the boost of regulator 22 from the output of reference source 29, which idea * is the minimum allowable voltage difference on the power valve 6 · As soon as the voltage difference on the power valve 6 falls below the minimum allowable value, which can only occur during charging mode of the second rectifier 1 the inverter 22 increases its output and takes over via the voltage control selection circuit 25 at the power output of the rectifier 1, which regulates so that the voltage difference at the power valve is equal to the value given by the reference source 29. 9 the battery 7 drops, thus increasing the voltage difference on the power valve.6, takes over the voltage control. On the power output 3 of the rectifier 1 again the voltage regulator 16 ·

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·The output voltage of the first rectifier 3 regulates the voltage regulator 16 after the first rectifier 1 enters the charging mode 16 according to the increased setpoint entered by the operating mode control circuit 19. The connection of the signal output 21 of the operating mode control circuit 19 to the control input 28 of the maximum selection circuit 25 blocks the action of the increase regulator 22 when the rectifier 1 is in the charging mode.

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.The actual voltage value at the power output 3 of the rectifier 1 can also be applied to the voltage regulator 16 via the operating mode control circuit 19. The peak selection circuit 25 may also be connected upstream of the voltage regulator inputs 16, e.g. by its second input 27 of the peak selection circuit 25 may be connected in series with the voltage regulator 16 setpoint input 18. Moreover, blocking the function of the boost regulator 22 from the signal output 21 of the control mode 19 of the operating mode type can also be performed before ^-1 '.

obvodem 25 výběru maxima, např. na některém ze vstupů nebo na výstupu zvyšovacího regulátoru 22.a maximum selection circuit 25, e.g., at one of the inputs or at the output of the boost controller 22.

Zapojení podle vynálezu je vhodné k využití u všech systémů s;The circuitry of the invention is suitable for use in all systems with;

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·2S3 380 with a split battery, containing at least two rectifiers and supplying an ohmic appliance · It is also suitable when one of the rectifiers acts as a control rectifier and the other rectifiers are dragged through it ·

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»In power supply systems in telecommunications, consumers are powered from the negative pole of the power supply, therefore the power valve in the diagram in the attached Fig. 1 is drawn with the cathode connected to the battery tap »

Claims

1. Connection of T * ⁰ uninterrupted DC power with a split battery * to the outputs of which is connected a charger, which contains at least two rectifiers, whose power outputs, each via their first power switch, are connected to the first electrode of the power valve. connected to the battery tap, on the one hand to the first inlet of the appliance whose second inlet is grounded and, on the other hand, via the battery power switch to the negative output of the battery whose positive output is earthed. a second power switch connected to a negative battery output * characterized by having a voltage difference sensor (13), the output of which is coupled to the boost inputs (2) of all rectifiers (1), wherein the first input (14) of the difference sensor (13) the voltage is connected to the first ele to the power valve (6) and the second input (15) of the voltage difference sensor (13) is connected to the second power valve (6) electrode.

Wiring according to claim 1, characterized in that the rectifier (1) is provided with a reference source (29), the output of which is connected to a second input (24) of the boost regulator (22), the output of which is connected to the first circuit input (26). (25) a maximum selection, the output of the voltage regulator (16) is connected to the second input (27) of the maximum selection circuit (25) and the signal output (21) of the control circuit (19) is connected to the control input (28) of the maximum selection circuit operating mode, the reference value output (20) of the operating caliber type (19) being connected to the reference value input (18) of the voltage regulator (16), the actual value input (17) of the voltage regulator (16) being connected to the power output (3) of the rectifier (1) and the first input (23) of the boost regulator (22) are connected to the boost input (2) of the rectifier (1) ·