CS254857B1 - Regulovaný zdroj s galvanickým oddělením napájený stejnosměrným napětím - Google Patents

Abstract

Řešení oe týká regulovaného zdroje s galvanickým oddělením napájeného stejnosměrným napětím řádově několika KV. Zdroj je řešen pomocí jednoduchého střídače. Zapojení umožňuje realizovat zdroj s univerzálním použitím, a to bud jako zdroj na napětí nebo zdroj proudu. Řídicí obvody jsou realizovány číslicovými a analogovými integrovanými obvody. Galvanické oddělení je zajištěno transformátory a optočleny. Regulovaný zdroj při realizaci má malý pbjem a hmotnost vzhledem k instalovanému výkonu.

Description

Vynález se týká regulovaného zdroje s galvanickým oddělením napájeného stejnosměrným napětím.

Dosud známé regulované zdroje s galvanickým oddělením napájené stejnosměrným napětím vyšších hodnot většinou používají složitých střídačů se čtyřmi a více tyristory, což vede ke složitosti řízení, velkému počtu obvodů zajištujících galvanické oddělení a tím velkému objemu a hmotnosti. Regulované zdroje, které mají menší počet tyristorů v silové části obvodu, zatěžují tyristory napětím až třínáscbným než je napájecí napětí. Většina regulovaných zdroji' je realizována buč jako zdroj napětí, nebo jako zdroj proudu, což je pro některá použití nevýhodné. Regulované zdroje větších výkonů, u kterých lze měnit charakter výstupu, jsou relativně složitá zařízení.

Uvedené nevýhody odstraňuje regulovaný zdroj s galvanickým oddělením napájený stejnosměrným napětím podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že vstup regulátoru je připojen na výstup prvního rozdílového členu, jehož první vstup je vstupem požadované hodnoty, jehož druhý vstup je připojen na první výstup přepínače. Třoti vstup prvního rozdílového členu je připojen k výstupu vstupního čidla, k němuž je současně připojen druhý vstup hradla, na jehož první vstup je přes omezovač frekvence a převodník napětí na frekvenci připojen výstup druhého rozdílového členu, na jehož první vstup je připojen výstup regulátoru.

Druhý vstup druhého rozdílového členu je připojen na výstup omezovače, jehož první, vstup je omezovacím vstupem a jehož druhý vstup je připojen na druhý výstup přepínače. První vstup přepínače je připojen k výstupu žídla rapěti.

Druhý vstup přepínače je připojen k výstupu čidla proudu, přičemž vstup řídicích obvodů střídače je připojen přes tvarovač impulsů na výstup hradla.

Výstup usměrňovače s filtrem je ν··?Ε pro lov^· čidlo připoien na výstup zdroje, k němuž je připojeno napěfové čidlo, přičemž vstupní čidlo je novým vstupem připojeno k napájecí svorce.

Regulovaný zdroj podle vynálezu odstraňuje dosavadní nevýhody a nedostatky oproti výše uvedeným zdrojům. Největší jeho výhodou je jeho jednoduchost v řízení i silové části. Jeho zapojení umožňuje použití velmi jednoduchého typu střídače pouze se dvěma tyristory.

Obvody zajištující galvanické odullení jsou v tomto případě jen čtyři. Vypnutí zdroje je zajištěno pouhým blokováním zapalovacích i > í &ů ve střídači, což vede k jednoduchosti řídicích obvodů. Rozběh střídače nevyžaduje žádné přídavné obvody v řízení.

Zařízení realizované podle vynálezu má univerzální charakter výstupu, jehož lze použít jako zdroj proudu nebo zdroj napětí při malém objemu a hmo.tnosti vzhledem k výkonu.

Na přiloženém výkresu je příklad praktického provedení vynálezu znázorněného blokovým uspořádáním řídicí a silové části zdroje napájeného stejnosměrným napětím.

Regulační zdroj s galvanickým oddělením napájený stejnosměrným napětím sestává z prvního rozdílového členu 1_ s prvním vstupem 1Q1 * požadované hodnoty, s druhým a třetím vstupem 102, 103, který je připojen přes regulátor 2 ke druhému rozdílovému členu 2 ^s prvním a druhým vstupem 301, 302. Regulátor 2, první a druhý rozdílový člen 2 jsou realizovány pomocí operačních zesilovačů. Omezovač frekvence 4_ je připojen přes převodník _5 napětí na frekvenci k hradlu 6 s prvním a druhým vstupem 601, 602.

Výstup hradla 6_ je přes tvarovač impulsů 7 připoien na řídicí obvody 8. střídače s prvním a druhým výstupem 801, 802. Omezovač frekvence 4, převodník 5 napětí na frekvenci, hradlo tvarovač impulsů 2 ^a řídicí obvody 2 střídače jsou realizovány pomocí číslicových integrovaných obvodů a operačních zesilovačů. První a druhý výstup 801, 802 řídicích obvodů 8_ střídače jsou přes první a druhý zapalovací transformátor 9_y 10 připojeny k první a druhé tyristo3 rové větvi JJ3, 14 střídače. Sériové spojení první a druhé kondenzátorové větve 15, 16 střídače je paralelně připojeno k sériovému spojení první a druhé tyristorové větve, 13, _[4 střídače. C je středový vývod první a druhé kondenzátorové větve 15, 16 střídače, T, je středový vývod první a druhé tyristorové větve 13, 14 střídače a A je společná nula střídače .

U je napájecí svorka stejnosměrného napětí regulovaného zdroje. První a druhá kondenzátorová větev 15 16 je realizována z kapacit a paralelních diod. Výstup zdroje V je přas proudové čidlo 20, usměrňovač s filtrem 18 připojen na transformátor 17 s první a druhou svorkou 1701/ 1702. Přepínač 12 je svým prvním vstupem 1203 přes napětové čidlo 19 připojen k výstupu zdroje V a svým druhým vstupem 1204 k proudovému čidlu 20. První výstup 1201 přepínače 12 je připojen k prvnímu rozdílovému členu JL a jeho druhý výstup 1202 je připojen k omezovači IJl s prvním a druhým vstupem 1101, 1102. Proudové čidlo 20 je realizováno bočníkem a zesilovačem signálu. Napětové čidlo 19 odporovým děličem, přepínač 12 dvoupolohovým přepínačem a omezovač 11 operačním zesilovačem. Vstupní čidlo 21 realizované pomocí optočlenu je připojeno ke «/stupni napájecí svorce U.

Regulovaný zdroj s galvanickým oddělením, napájený stejnosměrným napětím, je realizován tak, že regulátor 2_ s integračním nebo proporcionálně integračním charakterem zpracovává regulační odchylku z prvního rozdílového členu JL. Tento vyhodnocuje požadovanou a skutečnou hodnotu výstupní veličiny. Regulátor 2 vytváří na svém výstupu požadovanou hodnotu frekvence střídače, která je úměrná výstupní veličině. Zařízení může pracovat jako zdroj proudu nebo zdroj napětí, přičemž v případě, že pracuje jako zdroj napětí, je regulováno napětí,a omezován nastavitelný maximálně dovolený výstupní proud.

V případě, že pracuje jako zdroj proudu, je tomu naopak. V prvním případě je požadovaná hodnota napětí porovnávána se skutečnou hodnotou napětí v rozdílovém členu 1. a omezení maximálně dovoleného výstupního proudu je porovnáváno se skutečnou hodnotou výstupního proudu v omezovači 11. V druhém případě rozdílový člen 1_ zpracovává hodnoty proudů a omezovač 11 hodnoty napětí. Omezení se nastavuje na vstupu 1101 omezovače 11, jehož výstup v druhém rozdílovém členu 2 snižuje požadovanou hodnotu frekvence střídače.

Omezovač frekvence _4 určuje maximální frekvenci střídače vzhledem ke konkrétním vlastnostem střídače. Výstup převodníku J5 napětí na frekvenci je hradlován hradlem 6 na základě informace o vstupním napájecím napětí regulovaného zdroje z vstupního čidla 21.

Tímto signálem je hradlován též výstup regulační odchylky z prvního rozdílového členu JL. Čidlo 21 hlídá dovolený rozsah, napájecího napětí regulovaného zdroje. Řídicí impulsy střídače jsou tvarovány v tvarovači impulsů J7, rozdělovány do dvou kanálů a zesilovány v řídicích obvodech 8. střídače.

První a druhá tyristorová větev 13 , 14 střídače, spínaná přes první a druhý zapalovací transformátor 9_, 10, tvoří s první a druhou kondenzátorovou větvi 15, 16 střídače a transformátorem 3 7 vlastní střídač. Výstup transfomátoru 17 je usměrněn a filtrován v usměrňovači s filtrem 18. Výstupní hodnoty regulovaného zdroje jsou snímány napěťovým čidlem 19 a prou— dovým čidlem 20. Výst y z těchto čidel jsou přivedeny podle charakteru použití zdroje přes přepínač 12 na vstup prvního rozdílového členu 1. a vstup omezovače 11.

Regulovaný zdroj s galvanickým oddělením napájený stejnosměrným napětím lze použít tam, kde je k dispozici napájecí siř s vyšším stejnosměrným napětím a tam, kde je třeba měnit charakter zdroje, jako např. na zkušebních pracovištích pro napájení zkoušených pohonů a zařízení, nabíjení baterií apod. Dále je ho možno využít i u vozidel elektrické trakce, kde lze použít dvou shodných zařízení, z nichž jedno s charakterem proudového zdroje nabíjí trakční baterii a druhé s charakterem napětového zdroje napájí spotřebiče malého napětí ve vozidle.

Claims (1)

1. Regulovaný zdroj s galvanickým oddělením, napájený stejnosměrným napětím, sestávající z tyristorového střídače, výstupního transformátoru připojeného na usměrňovač s filtrem, zapalovacích transformátorů tyristorů s řídicími obvody, vyznačený tím, že vstup regulátoru (2) je připojen na výstup prvního rozdílového členu (1), jehož první vstup (101) je vstupem požadované hodnoty, jehož druhý vstup (102) je připojen na první výstup (1203) přepínače (12), kde třetí vstup (103) prvního rozdílového členu (1) je připojen k výstupu vstupního čidla (21) , k němuž je současně připojen druhý vstup (602) hradla (6), na jehož první vstup (601) je přes omezovač (4) a převodník (5) napětí na frekvencí připojen výstup druhého rozdílového členu (3), na jehož první vstup (301) je připojen výstup regulátoru (2) a druhý vstup (302) druhého rozdílového členu (3) je připojen na výstup omezovače (11), jehož první vstup (1101) je omezovacím vstupem a jehož druhý vstup (1102) je připojen na druhý výstup (1202) p/epínače (12), jehož první vstup (1203) je připojen k výstupu čidla napětí (19), jehož druhý ν·5ΐ·υρ (1204) je připojen k výstupu čidla proudu (20), přičemž vstup řídicích obvodů (8) i-,'j'cldče je připojen přes tvarovač impulsů (7) na výstup hradla (6), kde výstup usměrňovače íiltrem (J8) je přes proudové čidlo (2ⁿ) připojen na výstup zdroje (V), k němuž je připojeno napěiové čidlo (19), zatímco vstupní Čidlo (21) je svým vstupem připojeno k napájecí svorce ÍU) .