RU2256999C2 - Dc voltage supply - Google Patents
Dc voltage supply Download PDFInfo
- Publication number
- RU2256999C2 RU2256999C2 RU2003124766/09A RU2003124766A RU2256999C2 RU 2256999 C2 RU2256999 C2 RU 2256999C2 RU 2003124766/09 A RU2003124766/09 A RU 2003124766/09A RU 2003124766 A RU2003124766 A RU 2003124766A RU 2256999 C2 RU2256999 C2 RU 2256999C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- voltage
- unit
- power
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в преобразователях для защиты от электрохимической коррозии подземных металлических сооружений, в устройствах зарядки аккумуляторов, в установках запуска двигателей самолетов, автомобилей, источниках питания опреснительных установок и других целей.The invention relates to a conversion technique and can be used in transducers for protection against electrochemical corrosion of underground metal structures, in battery charging devices, in aircraft engine starting plants, automobiles, desalination plants power supplies and other purposes.
Известен тиристорный стабилизатор постоянного напряжения (Найвельт Г.С. и др. Источники электропитания РЭА, Москва, Радио и связь, 1985 г., с.251, рис. 7.1), содержащий последовательно соединенные трансформатор, тиристорный управляемый выпрямитель и сглаживающий фильтр, последовательно соединенные источник опорного напряжения, усилитель сигнала рассогласования и устройство управления тиристорами, выход которого подключен ко второму входу тиристорного управляемого выпрямителя, и делитель выходного напряжения, вход которого подключен к выходу сглаживающего фильтра, а выход - ко второму входу усилителя сигнала рассогласования.Known thyristor DC voltage stabilizer (G. Naivelt and other CEA power sources, Moscow, Radio and communications, 1985, p.251, Fig. 7.1), containing a transformer connected in series, a thyristor controlled rectifier and a smoothing filter, in series connected a reference voltage source, an error signal amplifier and a thyristor control device, the output of which is connected to the second input of the thyristor controlled rectifier, and an output voltage divider, the input of which is connected to the output at the smoothing filter, and the output to the second input of the amplifier of the error signal.
Недостатками этого тиристорного стабилизатора постоянного напряжения являются: низкая точность стабилизации выходного напряжения, отсутствует защита от коротких замыканий и перегрузок, т.е. нет режима токоограничения и стабилизации выходного тока, а также нет быстродействующей схемы отключения тиристорного стабилизатора постоянного напряжения от питающей сети при коротких замыканиях и недопустимых перегрузках, высокий уровень радиопомех, нет защиты от перенапряжений, большой коэффициент пульсаций выходного напряжения, отсутствуют блок активного фильтра и датчики тока.The disadvantages of this thyristor DC voltage stabilizer are: low accuracy of stabilization of the output voltage, there is no protection against short circuits and overloads, i.e. there is no current limiting and stabilization mode of the output current, and there is also no fast-acting circuit for disconnecting the thyristor DC voltage stabilizer from the mains during short circuits and unacceptable overloads, a high level of radio interference, no overvoltage protection, a large output voltage ripple coefficient, no active filter unit and current sensors .
Известен источник постоянного напряжения (Свидетельство на полезную модель №18025, Н 02 М 7/00, 2001, Бюл. №13), содержащий стабилизатор опорного напряжения, блоки сравнения и управления, согласующий трансформатор, регулируемый выпрямитель, подключенный к выходным обмоткам согласующего трансформатора, датчик фазного тока, включенный во входную цепь согласующего трансформатора, фильтр радиопомех, состоящий из индуктивностей, конденсаторов и ограничителей напряжения, причем индуктивности включены в цепи первичной обмотки согласующего трансформатора, а конденсаторы и ограничители напряжения включены между входными цепями и корпусом источника постоянного напряжения, блок отключения, содержащий трансформатор питания, выпрямитель, исполнительный орган защиты и коммутирующий аппарат, включенный во входные силовые цепи источника постоянного напряжения, датчик ограничения и стабилизации выходного тока, включенный в выходные силовые цепи источника постоянного напряжения, сглаживающий фильтр, включенный в выходные силовые цепи источника постоянного напряжения, счетчик времени наработки, подключенный к блоку сравнения, и блок активного фильтра, на вход которого поступает сигнал обратной связи, а выход подключен к блоку управления, при этом блок управления содержит трансформатор питания, блок источников питания, блок защиты, к входам которого подключены датчик фазного тока и датчик ограничения и стабилизации выходного тока, а к выходу - исполнительный орган защиты, блок сравнения, входы которого подключены к стабилизатору опорного напряжения, к выходу блока активного фильтра и к датчику ограничения и стабилизации выходного тока, блок формирования импульсов, вход которого подключен к выходу блока сравнения, блок усилителя мощности, вход которого подключен к выходу блока формирования импульсов, а выход - к регулируемому выпрямителю.A known DC voltage source (Utility Model Certificate No. 18025, N 02
Недостатками этого источника постоянного напряжения являются: низкое входное сопротивление блока активного фильтра и малая величина допускаемого сигнала помехи переменного синусоидального напряжения частотой 50 Гц на входе блока активного фильтра.The disadvantages of this constant voltage source are: low input resistance of the active filter unit and a small value of the allowable interference signal of an alternating sinusoidal voltage of 50 Hz at the input of the active filter unit.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является источник постоянного напряжения (Заявка №2001107995, Н 02 Н 3/08, 3/20, Н 02 М 7/02, 2003. Бюл. №9), содержащий последовательно соединенные трансформатор и управляемый выпрямитель, сглаживающий фильтр, усилитель сигнала рассогласования, источник опорного напряжения, блок фильтра радиопомех и защиты от перенапряжений, содержащий индуктивности, ограничители напряжений и конденсаторы, причем индуктивности включены в шины питания источника постоянного напряжения, ограничители напряжения подключены к шинам питания источника постоянного напряжения и корпусу, а конденсаторы включены между шинами питания источника постоянного напряжения, между шинами питания источника постоянного напряжения и корпусом, коммутирующий аппарат, датчик фазного тока, при этом входные силовые цепи коммутирующего аппарата подключены к блоку фильтра радиопомех и защиты от перенапряжений, а выходные силовые цепи подключены к датчику фазного тока, первый выход которого соединен с первичной обмоткой трансформатора, вход сглаживающего фильтра соединен с первым выходом управляемого выпрямителя, а выход соединен с первой шиной нагрузки источника постоянного напряжения, датчик ограничения и стабилизации выходного тока, вход которого соединен со вторым выходом управляемого выпрямителя, а выход соединен с второй шиной нагрузки источника постоянного напряжения, фильтр радиопомех и защиты от перенапряжений, содержащий ограничители напряжений и конденсаторы, в котором ограничители напряжения и конденсаторы включены между шинами нагрузки источника постоянного напряжения, между шиной нагрузки источника постоянного напряжения и корпусом, последовательно соединенные трансформатор питания зашиты, выпрямитель и исполнительный орган защиты, при этом вход трансформатора питания зашиты подключен к входным силовым цепям коммутирующего аппарата, а выходные цепи исполнительного органа защиты включены последовательно в цепь питания коммутирующего аппарата, блок активного фильтра, первый вход которого предназначен для подключения сигнала обратной связи, блок управления, содержащий блок защиты, первый вход которого подключен ко второму выходу датчика фазного тока, третий вход подключен ко второму выходу датчика ограничения и стабилизации выходного тока, а выход подключен ко второму входу исполнительного органа защиты, и последовательно соединенные трансформатор питания, блок источников питания, источник опорного напряжения, блок усилителей сигналов рассогласования, который снабжен схемой управления счетчиком времени наработки, инвертирующим усилителем и вторым усилителем сигнала рассогласования, при этом в выходные цепи обоих усилителей сигналов рассогласования включены развязывающие диоды, третьи входы инвертирующего усилителя, первого и второго усилителей сигналов рассогласования соединены с первым входом блока усилителей сигналов рассогласования, вторые входы инвертирующего усилителя, первого и второго усилителей сигналов рассогласования и схемы управления счетчиком времени наработки соединены со вторым входом блока усилителей сигналов рассогласования, первый вход второго усилителя сигнала рассогласования соединен с третьим входом блока усилителей сигналов рассогласования, четвертый вход блока усилителей сигналов рассогласования соединен с первым входом инвертирующего усилителя, выход которого соединен с первыми входами первого усилителя сигнала рассогласования и схемы управления счетчиком времени наработки, третий вход схемы управления счетчиком времени наработки соединен с пятым входом блока усилителей сигналов рассогласования, а выход схемы управления счетчиком времени наработки соединен с третьим выходом блока усилителей сигналов рассогласования, блок формирования импульсов, к первому входу которого подключены выходы обоих усилителей сигналов рассогласования, и блок усилителя мощности, выход которого соединен со вторым входом управляемого выпрямителя, а второй вход соединен со вторым выходом блока источников питания и вторыми входами блока активного фильтра, блока защиты, блока формирования импульсов и блока усилителей сигналов рассогласования, при этом третий, четвертый и пятый входы которого подключены ко второму выходу датчика ограничения и стабилизации выходного тока, к выходу блока активного фильтра и ко второму выходу трансформатора питания, третий и четвертый выходы которого подключены к третьему входу блока формирования импульсов и к третьему входу блока усилителя мощности, а вход соединен с первичной обмоткой трансформатора, и счетчик времени наработки, вход которого соединен с третьим выходом блока усилителей сигналов рассогласования.The closest technical solution, selected as a prototype, is a constant voltage source (Application No. 2001107995, Н 02
Недостатками этого источника постоянного напряжения являются:The disadvantages of this constant voltage source are:
низкое входное сопротивление блока активного фильтра и малая величина допускаемого сигнала помехи переменного синусоидального напряжения частотой 50 Гц на входе блока активного фильтра.low input resistance of the active filter unit and a small value of the allowed interference signal of an alternating sinusoidal voltage of 50 Hz at the input of the active filter unit.
Применяемый обычно в блоке активного фильтра активный фильтр низких частот на базе операционного усилителя должен быть охвачен отрицательной обратной связью, чтобы обеспечить точность передачи величины входного напряжения. По этой причине невозможно получить высокое входное сопротивление (несколько МОм), так как входное сопротивление такого активного фильтра низких частот будет определяться величиной резисторов цепи отрицательной обратной связи. Практически входное сопротивление такого активного фильтра низких частот составляет несколько сотен кОм.The active low-pass filter, usually used in the active filter unit, based on the operational amplifier, must be covered by negative feedback to ensure the accuracy of the transmission of the input voltage value. For this reason, it is impossible to obtain a high input impedance (several MOhm), since the input impedance of such an active low-pass filter will be determined by the value of the negative feedback circuit resistors. In practice, the input impedance of such an active low-pass filter is several hundred kOhm.
Низкое входное сопротивление блока активного фильтра приводит к изменению величины защитного потенциала, снимаемого между электродом сравнения или датчиком защитного потенциала и подземным металлическим сооружением в высокоомных грунтах или при недостаточном количестве влаги в почве.The low input resistance of the active filter unit leads to a change in the value of the protective potential taken between the reference electrode or the protective potential sensor and the underground metal structure in high-resistance soils or with insufficient moisture in the soil.
По ГОСТ 9.602-89 в городских условиях входное сопротивление измерительных цепей источника постоянного напряжения для катодной защиты должно быть не менее 1 МОм. По ГОСТ Р 51164-98 для магистральных трубопроводов входное сопротивление измерительных цепей источника постоянного напряжения для катодной защиты должно быть не менее 10 МОм.According to GOST 9.602-89, in urban conditions, the input resistance of the measuring circuits of a constant voltage source for cathodic protection must be at least 1 MΩ. According to GOST R 51164-98 for trunk pipelines, the input resistance of the measuring circuits of a constant voltage source for cathodic protection must be at least 10 MΩ.
В то же время такой активный фильтр низких частот допускает на входе сигнал помехи переменного синусоидального напряжения частотой 50 Гц не более 5 В. Дальнейшее увеличение амплитуды сигнала помехи приводит к снижению точности поддержания защитного потенциала на подземном металлическом сооружении. Амплитуда сигнала помехи на подземном металлическом сооружении может достигать 20 В и более в зонах, где поблизости от подземного металлического сооружения расположена линия электропередачи ЛЭП.At the same time, such an active low-pass filter allows an input of an interference signal of an alternating sinusoidal voltage with a frequency of 50 Hz of no more than 5 V. A further increase in the amplitude of the interference signal leads to a decrease in the accuracy of maintaining the protective potential in an underground metal structure. The amplitude of the interference signal at an underground metal structure can reach 20 V or more in areas where an electric power transmission line is located near the underground metal structure.
Технический результат - повышено входное сопротивление блока активного фильтра до сотен МОм, снижена погрешность измерения входного напряжения, снимаемого между электродом сравнения или датчиком защитного потенциала и подземным металлическим сооружением, обеспечена возможность с высокой точностью поддерживать защитный потенциал на подземном металлическом сооружении в высокоомных грунтах, обеспечена возможность надежной работы источника постоянного напряжения при амплитуде сигнала помехи переменного синусоидального напряжения частотой 50 Гц более 5 В на входе блока активного фильтра, снижена масса сглаживающего фильтра.EFFECT: increased input resistance of the active filter unit to hundreds of MΩ, reduced measurement error of the input voltage taken between the reference electrode or the protective potential sensor and the underground metal structure, it is possible to maintain the protective potential at the underground metal structure in high-resistance soils with high accuracy, it is possible reliable operation of a constant voltage source with an amplitude of the interference signal of an alternating sinusoidal voltage 50 Hz pilots at more than 5 V at the input of the active filter block, reduced smoothing filter weight.
Технический результат достигается тем, что блок активного фильтра содержит последовательно соединенные делитель напряжения, повторитель напряжения и активный фильтр низких частот, при этом выход активного фильтра низких частот подключен к выходу блока активного фильтра, вход делителя напряжения подключен к первому входу блока активного фильтра, вторые входы повторителя напряжения и активного фильтра низких частот подключены ко второму входу блока активного фильтра, второй вход блока источников питания подключен ко второму выходу трансформатора питания, третий вход блока источников питания подключен к третьему выходу блока усилителей сигналов рассогласования, в котором выход первого усилителя сигнала рассогласования соединен с первым выходом блока усилителей сигналов рассогласования, выход второго усилителя сигнала рассогласования соединен со вторым выходом блока усилителей сигналов рассогласования, третий выход блока источников питания подключен к счетчику времени наработки, вторая выходная силовая цепь коммутирующего аппарата соединена с первичной обмоткой трансформатора, сглаживающий фильтр снабжен компенсационной обмоткой и введен переключатель режимов работы, первый вход которого подключен к четвертому выходу блока источников питания, второй вход подключен к первому выходу блока усилителей сигналов рассогласования, а выход подключен к первому входу блока формирования импульсов.The technical result is achieved by the fact that the active filter unit contains a series-connected voltage divider, a voltage follower and an active low-pass filter, while the output of the active low-pass filter is connected to the output of the active filter unit, the input of the voltage divider is connected to the first input of the active filter unit, second inputs a voltage follower and an active low-pass filter are connected to the second input of the active filter unit, the second input of the power supply unit is connected to the second output of the power descriptor, the third input of the power supply unit is connected to the third output of the mismatch signal amplifier block, in which the output of the first mismatch signal amplifier is connected to the first output of the mismatch signal amplifier block, the output of the second mismatch signal amplifier is connected to the second output of the mismatch signal amplifier, the third output of the block power sources connected to the operating time counter, the second output power circuit of the switching device is connected to the primary winding second transformer, a smoothing filter is provided with a compensation coil and entered the mode switch operation, the first input of which is connected to the fourth output of the power source unit, a second input connected to the first output of the error signal amplifier unit, and an output connected to a first input of a pulse shaping block.
Применение в блоке активного фильтра делителя напряжения, например, с коэффициентом деления 5 позволяет в 5 раз уменьшить сигнал обратной связи, снимаемый с делителя напряжения, в 5 раз снизить величину сигнала помехи переменного синусоидального напряжения частотой 50 Гц, поступающего на вход повторителя напряжения, и в 5 раз уменьшить величину входного сопротивления, подключаемого к входу повторителя напряжения. Повторитель напряжения, охваченный отрицательной обратной связью, с коэффициентом передачи по напряжению, равным единице, обладает высоким входным сопротивлением (тысячи МОм), низким выходным сопротивлением и передает на выход напряжение, усиленное по мощности и равное напряжению, снимаемому с делителя напряжения. Активный фильтр низких частот с коэффициентом передачи 5 в 5 раз увеличивает это напряжение, которое становится равным по величине сигналу обратной связи, поступающему на вход делителя напряжения.The use of a voltage divider in an active filter unit, for example, with a division ratio of 5, allows you to reduce the feedback signal taken from the voltage divider by 5 times, reduce the value of the noise signal of an alternating sinusoidal voltage of 50 Hz at the input of the voltage follower by 5 times, and 5 times reduce the value of the input resistance connected to the input of the voltage follower. The voltage follower, covered by negative feedback, with a transmission coefficient of voltage equal to one, has a high input resistance (thousands of megohms), low output resistance and transmits to the output a voltage amplified in power and equal to the voltage taken from the voltage divider. An active low-pass filter with a transfer coefficient of 5 increases by 5 times this voltage, which becomes equal in magnitude to the feedback signal fed to the input of the voltage divider.
Таким образом, входное сопротивление блока активного фильтра будет увеличено в 5 раз, допускаемый сигнал помехи переменного синусоидального напряжения частотой 50 Гц на входе блока активного фильтра станет равным 25 В.Thus, the input impedance of the active filter unit will be increased 5 times, the allowable interference signal of an alternating sinusoidal voltage of 50 Hz at the input of the active filter unit will become equal to 25 V.
Например, для получения входного сопротивления блока активного фильтра величиной 10 МОм необходимо взять делитель напряжения сопротивлением 10 МОм с коэффициентом деления 100. Тогда повторитель напряжения будет подключен к резистору сопротивлением 100 кОм. Чтобы напряжение на выходе блока активного фильтра было равно сигналу обратной связи, необходимо выбрать коэффициент передачи активного фильтра низких частот равным 100.For example, to get the input resistance of an active filter unit of 10 MΩ, you need to take a voltage divider with a resistance of 10 MΩ with a division factor of 100. Then the voltage follower will be connected to a 100 kΩ resistor. In order for the voltage at the output of the active filter unit to be equal to the feedback signal, it is necessary to select the transmission coefficient of the active low-pass filter equal to 100.
Сравнение заявляемого технического решения с прототипом позволило установить соответствие их критерию "новизна".A comparison of the proposed technical solution with the prototype made it possible to establish compliance with their criterion of "novelty."
При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не были выявлены и потому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию "существенные отличия".When studying other well-known technical solutions in the art, the features that distinguish the claimed invention from the prototype were not identified and therefore they provide the claimed technical solution with the criterion of "significant differences".
На фиг.1 представлена функциональная схема источника постоянного напряжения.Figure 1 presents a functional diagram of a constant voltage source.
Источник постоянного напряжения состоит из блока фильтра радиопомех и защиты от перенапряжений 1, коммутирующего аппарата 2, датчика фазного тока 3, трансформатора 4, управляемого выпрямителя 5, сглаживающего фильтра 6, датчика ограничения и стабилизации выходного тока 7, фильтра радиопомех и защиты от перенапряжений 8, трансформатора питания защиты 9, выпрямителя 10, исполнительного органа защиты 11, счетчика времени наработки 12, блока управления 13, трансформатора питания 14, блока источников питания 15, источника опорного напряжения 16, блока усилителей сигналов рассогласования 17, блока формирования импульсов 18, блока усилителя мощности 19, блока защиты 20, переключателя режимов работы 21, блока активного фильтра 22, делителя напряжения 23, повторителя напряжения 24 и активного фильтра низких частот 25.The DC voltage source consists of a radio noise filter and
Трансформатор питания 14, блок источников питания 15, источник опорного напряжения 16, блок усилителей сигналов рассогласования 17, блок формирования импульсов 18, блок усилителя мощности 19, блок защиты 20 и переключатель режимов работы 21 составляют блок управления 13 источником постоянного напряжения.
Делитель напряжения 23, повторитель напряжения 24 и активный фильтр низких частот 25 составляют блок активного фильтра 22.The
Принцип работы источника постоянного напряжения основан на регулировании выходного напряжения (тока) путем изменения момента времени отпирания регулирующих элементов, осуществляемого системой фазового управления.The principle of operation of a constant voltage source is based on the regulation of the output voltage (current) by changing the instant of unlocking of the control elements by a phase control system.
Блок фильтра радиопомех и защиты от перенапряжений 1 предназначен для снижения уровня радиопомех и защиты от перенапряжений на шинах питания источника постоянного напряжения. Примененные в блоке фильтра радиопомех и защиты от перенапряжений индуктивности и конденсаторы позволяют снизить уровень радиопомех, создаваемых регулирующими элементами в управляемом выпрямителе 5, до допустимых значений на шинах питания источника постоянного напряжения.The radio noise filter and
Ограничители напряжения снижают амплитуду импульсов напряжения до допустимых значений на шинах питания источника постоянного напряжения, наводящихся при грозовых разрядах в атмосфере или от действия сетевой коммутационной аппаратуры. В зависимости от назначения и условий эксплуатации источника постоянного напряжения для повышения надежности защиты дополнительные ограничители напряжения следует включать параллельно.Voltage limiters reduce the amplitude of voltage pulses to acceptable values on the power supply buses of a constant voltage source induced during lightning discharges in the atmosphere or from the action of network switching equipment. Depending on the purpose and operating conditions of the DC voltage source, to increase the reliability of protection, additional voltage limiters should be connected in parallel.
На фиг.2 представлена функциональная схема блока фильтра радиопомех и защиты от перенапряжений 1.Figure 2 presents the functional diagram of the filter block radio interference and
Где:Where:
26 и 27- шины питания источника постоянного напряжения;26 and 27 - bus power supply of a constant voltage source;
28 и 29 - ограничители напряжений;28 and 29 - voltage limiters;
30, 31 и 32 - конденсаторы;30, 31 and 32 are capacitors;
33 и 34 - индуктивности;33 and 34 - inductance;
35 - корпус.35 - case.
В блоке фильтра радиопомех и защиты от перенапряжений 1 индуктивности включены в шины питания источника постоянного напряжения, ограничители напряжения подключены к шинам питания источника постоянного напряжения и корпусу, а конденсаторы включены между шинами питания источника постоянного напряжения, между шинами питания источника постоянного напряжения и корпусом. В фильтре радиопомех необходимо применять конденсаторы с малой собственной индуктивностью.In the filter block of radio noise and
Коммутирующий аппарат 2 предназначен для включения источника постоянного напряжения в работу, отключения после окончания работы и отключения от питающей сети при возникновении короткого замыкания или перегрузки в источнике постоянного напряжения или в нагрузке.The
Датчик фазного тока 3 предназначен для контроля величины тока, протекающего в первичной обмотке трансформатора 4. Датчик фазного тока вырабатывает напряжение, пропорциональное фазному току в первичной обмотке трансформатора 4.The phase
Трансформатор 4 предназначен для понижения напряжения питающей сети до требуемого значения и гальванической развязки выходного напряжения источника постоянного напряжения от питающей сети.The
Управляемый выпрямитель 5 предназначен для обеспечения возможности регулирования выходного напряжения (тока) путем изменения момента времени подачи управляющих импульсов на регулирующие элементы.The controlled
Сглаживающий фильтр 6 предназначен для снижения уровня пульсаций выходного напряжения (тока), повышения коэффициента полезного действия источника постоянного напряжения, ограничения скорости нарастания тока через регулирующие элементы и снижения уровня радиопомех на шинах нагрузки источника постоянного напряжения.
Применение в сглаживающем фильтре компенсационной обмотки обеспечивает лучшее сглаживание пульсаций, значительно увеличивает эквивалентное сопротивление дросселя, происходит некоторое размагничивание в сердечнике дросселя за счет протекания постоянной составляющей тока нагрузки через компенсационную обмотку, позволяет уменьшить емкость конденсаторов, массу и постоянную составляющую сглаживающего фильтра.The use of a compensation winding in the smoothing filter provides better smoothing of pulsations, significantly increases the equivalent resistance of the inductor, there is some demagnetization in the core of the inductor due to the DC component of the load current flowing through the compensation winding, it allows to reduce the capacitance, mass and constant component of the smoothing filter.
Датчик ограничения и стабилизации выходного тока 7 предназначен для контроля величины тока, протекающего в нагрузке, стабилизации выходного тока в нагрузке и ограничения максимального тока в нагрузке при любых режимах работы источника постоянного напряжения. В качестве датчика ограничения и стабилизации выходного тока могут быть использованы:The sensor limiting and stabilizing the
магниточувствительный датчик Холла, позволяющий измерять силу постоянного, переменного и импульсного тока с гальванической развязкой силовых цепей и цепей контроля, с электронной обработкой сигнала (активный фильтр), шунт с электронной обработкой сигнала (активный фильтр) и гальванической развязкой выходных цепей от цепей контроля, трансформатор постоянного тока с электронной обработкой сигнала (активный фильтр) и другие.magnetically sensitive Hall sensor, which allows to measure the strength of direct, alternating and pulsed current with galvanic isolation of power circuits and control circuits, with electronic signal processing (active filter), a shunt with electronic signal processing (active filter) and galvanic isolation of output circuits from control circuits, transformer DC with electronic signal processing (active filter) and others.
Фильтр радиопомех и защиты от перенапряжений 8 предназначен для снижения уровня радиопомех и защиты от перенапряжений на шинах нагрузки источника постоянного напряжения. Он содержит ограничители напряжений и конденсаторы.The radio noise filter and surge protection 8 is designed to reduce the level of radio noise and surge protection on the load buses of a constant voltage source. It contains voltage limiters and capacitors.
На фиг.3 представлена функциональная схема фильтра радиопомех и защиты от перенапряжений 8.Figure 3 presents the functional diagram of the radio noise filter and surge protection 8.
Где:Where:
36 и 37 - шины нагрузки источника постоянного напряжения;36 and 37 - load busbars of a constant voltage source;
38 и 39 - ограничители напряжений;38 and 39 - voltage limiters;
40 и 41 - конденсаторы;40 and 41 are capacitors;
35 - корпус.35 - case.
В фильтре радиопомех и защиты от перенапряжений 8 ограничители напряжения и конденсаторы включены между шинами нагрузки источника постоянного напряжения, между шиной нагрузки источника постоянного напряжения и корпусом.In the radio interference filter and surge protection 8, voltage limiters and capacitors are connected between the load buses of the constant voltage source, between the load bus of the constant voltage source and the housing.
Трансформатор питания защиты 9 предназначен для понижения напряжения питающей сети до требуемых значений, гальванической развязки выходных напряжений от питающей сети, обеспечения питанием исполнительного органа защиты 11 при отключении источника постоянного напряжения от питающей сети по причине возникновения короткого замыкания или перегрузки и световой сигнализации, сигнализирующей о состоянии и режимах работы источника постоянного напряжения.The
Выпрямитель 10 вырабатывает напряжения, необходимые для питания исполнительного органа защиты 11.The
Исполнительный орган защиты 11 предназначен для размыкания цепи питания коммутирующего аппарата 2 при возникновении короткого замыкания или перегрузки. При коротком замыкании срабатывает исполнительный орган защиты и размыкает цепь питания коммутирующего аппарата, силовые цепи которого отключают источник постоянного напряжения от питающей сети. Исполнительный орган защиты при этом переходит в другое устойчивое состояние, самоблокируется, фиксируя тем самым выключенное состояние коммутирующего аппарата. В качестве исполнительного органа защиты можно использовать реле с блокировочным контактом или электронное реле с памятью.The
Счетчик времени наработки 12 учитывает время работы источника постоянного напряжения в заданном режиме: время наличия заданного защитного потенциала на защищаемом сооружении или время наличия требуемой величины выходного напряжения (или какого-либо другого параметра).The
Если источник постоянного напряжения стабилизирует заданный защитный потенциал подземного сооружения, когда сигнал обратной связи снимается между электродом сравнения и защищаемым металлическим сооружением, то счетчик времени наработки включится в работу только тогда, когда сигнал обратной связи больше или равен заданному защитному потенциалу. При стабилизации выходного напряжения источника постоянного напряжения счетчик времени наработки включится в работу тогда, когда выходное напряжение больше или равно заданному значению.If the DC voltage source stabilizes the specified protective potential of the underground structure when the feedback signal is removed between the reference electrode and the protected metal structure, the operating time counter will only be activated when the feedback signal is greater than or equal to the specified protective potential. When the output voltage of the constant voltage source is stabilized, the operating time counter will turn on when the output voltage is greater than or equal to the specified value.
Если необходимо будет учитывать время работы источника постоянного напряжения в режиме стабилизации тока, тогда следует схему управления счетчиком времени наработки отключить от контура стабилизации какого-либо параметра и подключить к выходу усилителя сигнала рассогласования контура стабилизации тока.If it will be necessary to take into account the operating time of the DC voltage source in the current stabilization mode, then the operating time counter control circuit should be disconnected from the stabilization circuit of any parameter and connected to the output of the amplifier of the signal of the mismatch of the current stabilization circuit.
Блок управления 13 обеспечивает функционирование всех блоков источника постоянного напряжения в выбранном режиме работы: ручное регулирование выходного напряжения (тока), стабилизация выходного напряжения или тока, стабилизация какого-либо другого параметра (поддержание защитного потенциала на подземном металлическом сооружении, поддержание постоянной температуры нагрева и т.п.), сигнал обратной связи с которого заводится в источник постоянного напряжения через блок активного фильтра 22.The
Трансформатор питания 14 предназначен для понижения напряжения питающей сети до требуемых значений и гальванической развязки выходных напряжений от питающей сети.The
Блок источников питания 15 вырабатывает напряжения, необходимые для питания узлов и блоков источника постоянного напряжения и счетчика времени наработки 12.The block of
Источник опорного напряжения 16 предназначен для выработки опорного напряжения. Он вырабатывает высокостабильное напряжение, которое используется в качестве опорного напряжения в узлах сравнения усилителей сигналов рассогласования.The
Блок усилителей сигналов рассогласования 17 предназначен для сравнения напряжений обратной связи с опорным напряжением и выработки управляющих напряжений, а также для управления счетчиком времени наработки. В состав блока усилителей сигналов рассогласования входят два усилителя сигналов рассогласования и схема управления счетчиком времени наработки.The block of amplifiers of the mismatch signals 17 is intended for comparing feedback voltages with the reference voltage and generating control voltages, as well as for controlling the operating time counter. The block of amplifiers of the mismatch signals includes two amplifiers of the mismatch signals and a control circuit for the operating hours counter.
На фиг.4 представлена функциональная схема блока усилителей сигналов рассогласования 17.Figure 4 presents the functional diagram of the block amplifiers of the error signals 17.
Где:Where:
42 и 43 - усилители сигналов рассогласования;42 and 43 - mismatch signal amplifiers;
44 - схема управления счетчиком времени наработки;44 is a control diagram of a running hours counter;
45 и 46 - развязывающие диоды.45 and 46 are decoupling diodes.
В блоке усилителей сигналов рассогласования 17 в выходные цепи обоих усилителей сигналов рассогласования включены развязывающие диоды, третьи входы первого и второго усилителей сигналов рассогласования и схемы управления счетчиком времени наработки соединены с первым входом блока усилителей сигналов рассогласования, вторые входы первого и второго усилителей сигналов рассогласования и схемы управления счетчиком времени наработки соединены со вторым входом блока усилителей сигналов рассогласования, первый вход второго усилителя сигнала рассогласования соединен с третьим входом блока усилителей сигналов рассогласования, четвертый вход блока усилителей сигналов рассогласования соединен с первыми входами первого усилителя сигнала рассогласования и схемы управления счетчиком времени наработки, выход схемы управления счетчиком времени наработки соединен с третьим выходом блока усилителей сигналов рассогласования, выход первого усилителя сигнала рассогласования соединен с первым выходом блока усилителей сигналов рассогласования, выход второго усилителя сигнала рассогласования соединен со вторым выходом блока усилителей сигналов рассогласования.In the block of amplifiers of the mismatch signals 17, the output circuits of both amplifiers of the signals of the mismatch include decoupling diodes, the third inputs of the first and second amplifiers of the signals of mismatch and the control circuit of the operating time counter are connected to the first input of the block of amplifiers of the signals of mismatch, the second inputs of the first and second amplifiers of the signals of mismatch operating time counter controls are connected to the second input of the mismatch signal amplifier block, the first input of the second amplifier the mismatch channel is connected to the third input of the mismatch signal amplifier block, the fourth input of the mismatch signal amplifier block is connected to the first inputs of the first mismatch signal amplifier and the operating time counter control circuit, the output of the operating time counter control circuit is connected to the third output of the mismatch signal amplifier, the output of the first amplifier the mismatch signal is connected to the first output of the mismatch signal amplifier block, the output of the second signal amplifier and mismatch is connected to the second output amplifier block error signals.
Один усилитель сигнала рассогласования с интегратором используется для сравнения напряжения обратной связи, снимаемого с блока активного фильтра 22, с опорным напряжением и выработки управляющего напряжения для стабилизации защитного потенциала на подземном металлическом сооружении или какого-либо другого параметра.One amplifier of the error signal with the integrator is used to compare the feedback voltage taken from the
Другой усилитель сигнала рассогласования используется для сравнения напряжения обратной связи, снимаемого с датчика ограничения и стабилизации выходного тока 7, с опорным напряжением и выработки управляющего напряжения для стабилизации выходного тока источника постоянного напряжения, регулирования величины этого тока и создания режима токоограничения для ограничения максимальной величины выходного тока.Another mismatch signal amplifier is used to compare the feedback voltage taken from the output current limitation and
Схема управления счетчиком времени наработки используется для включения в работу счетчика времени наработки при определенной величине сигнала обратной связи. Сигнал обратной связи поступает на вход схемы управления счетчиком времени наработки, где сравнивается с опорным напряжением, величина которого устанавливается переменным резистором (задатчик порога включения счетчика времени наработки). Когда сигнал обратной связи равен или больше опорного напряжения, тогда схема управления счетчиком времени наработки включает в работу счетчик времени наработки. Если сигнал обратной связи меньше опорного напряжения, то счетчик времени наработки не включится в работу.The operating hours counter control circuit is used to turn on the operating hours counter for a certain feedback signal. The feedback signal is fed to the input of the operating time counter control circuit, where it is compared with the reference voltage, the value of which is set by a variable resistor (set threshold for the operating hours counter). When the feedback signal is equal to or greater than the reference voltage, then the operating time counter control circuit includes an operating time counter. If the feedback signal is less than the reference voltage, the operating time counter will not be included in the operation.
Блок формирования импульсов 18 предназначен для изменения момента времени подачи импульсов управления и формирования импульсов для управления регулирующими элементами.The
Блок усилителя мощности 19 предназначен для усиления мощности импульсов управления и гальванической развязки блока управления от регулирующих элементов.The
Блок защиты 20 предназначен для защиты источника постоянного напряжения от повреждений в случае возникновения неисправностей и коротких замыканий в нагрузке или внутри источника постоянного напряжения и отключения его от питающей сети.The
Переключатель режимов работы 21 предназначен для включения необходимого режима работы источника постоянного напряжения.The
Блок активного фильтра 22 предназначен для сглаживания пульсаций напряжения обратной связи, получения высокого входного сопротивления измерительной цепи, снижения погрешности измерения сигнала обратной связи, обеспечивать надежную работу источника постоянного напряжения при наличии сигнала помехи на измерительных цепях.The
При глубоких углах регулирования напряжение обратной связи будет не постоянным, а пульсирующим, что приведет к снижению точности стабилизации защитного потенциала (напряжения). Применение блока активного фильтра позволяет получить постоянное напряжение на его выходе, пропорциональное среднему значению пульсирующего напряжения на его входе.At deep control angles, the feedback voltage will not be constant, but pulsating, which will lead to a decrease in the stabilization accuracy of the protective potential (voltage). The use of an active filter unit allows you to get a constant voltage at its output, proportional to the average value of the ripple voltage at its input.
Делитель напряжения 23 предназначен для получения высокого входного сопротивления блока активного фильтра и снижения величины сигнала помехи переменного синусоидального напряжения частотой 50 Гц, поступающего на вход повторителя напряжения.The
Повторитель напряжения 24 предназначен для усиления по мощности сигнала, снимаемого с делителя напряжения, и согласования высокоомного выхода делителя напряжения с низкоомным входом активного фильтра низких частот.The
Активный фильтр низких частот 25 предназначен для сглаживания пульсаций напряжения обратной связи и восстановления амплитуды сигнала обратной связи по напряжению.Active low-
В блоке активного фильтра последовательно соединены делитель напряжения, повторитель напряжения и активный фильтр низких частот, при этом выход активного фильтра низких частот подключен к выходу блока активного фильтра, вход делителя напряжения подключен к первому входу блока активного фильтра, а вторые входы повторителя напряжения и активного фильтра низких частот подключены ко второму входу блока активного фильтра.In the active filter unit, a voltage divider, a voltage follower and an active low-pass filter are connected in series, while the output of the active low-pass filter is connected to the output of the active filter unit, the input of the voltage divider is connected to the first input of the active filter unit, and the second inputs of the voltage follower and active filter low frequencies are connected to the second input of the active filter unit.
На фиг.5 представлен второй вариант функциональной схемы источника постоянного напряжения.Figure 5 presents the second variant of the functional diagram of a constant voltage source.
Источник постоянного напряжения по второму варианту состоит из блока фильтра радиопомех и защиты от перенапряжений 1, коммутирующего аппарата 2, датчика фазного тока 3, трансформатора 4, управляемого выпрямителя 5, сглаживающего фильтра 6, датчика ограничения и стабилизации выходного тока 7, фильтра радиопомех и защиты от перенапряжений 8, трансформатора питания защиты 9, выпрямителя 10, исполнительного органа защиты 11, счетчика времени наработки 12, блока управления 13, трансформатора питания 14, блока источников питания 15, источника опорного напряжения 16, блока усилителей сигналов рассогласования 17, блока формирования импульсов 18, блока усилителя мощности 19, блока защиты 20, переключателя режимов работы 21, блока активного фильтра 22, делителя напряжения 23, повторителя напряжения 24, переключателя каналов 25, активного фильтра низких частот 26, делителя напряжения 27 и повторителя напряжения 28.The DC voltage source according to the second embodiment consists of a radio noise filter block and
Трансформатор питания 14, блок источников питания 15, источник опорного напряжения 16, блок усилителей сигналов рассогласования 17, блок формирования импульсов 18, блок усилителя мощности 19, блок защиты 20 и переключатель режимов работы 21 составляют блок управления 13 источником постоянного напряжения.
Делитель напряжения 23, повторитель напряжения 24, переключатель каналов 25, активный фильтр низких частот 26, делитель напряжения 27 и повторитель напряжения 28 составляют блок активного фильтра 22.The
Делители напряжения 23 и 27 предназначены для получения двух различных величин входного сопротивления. Например, 10 МОм и 1 МОм.
При уменьшении удельного сопротивления почвы весной и осенью из-за дождей электрод сравнения, с которого снимается сигнал обратной связи, следует подключать ко второму каналу с входным сопротивлением 1 МОм. Летом и зимой, когда удельное сопротивление почвы увеличивается, электрод сравнения следует подключить к первому каналу с входным сопротивлением 10 МОм. Это позволит повысить надежность и эффективность защиты подземных металлических сооружений от электрохимической коррозии.If the soil resistivity decreases in spring and autumn due to rains, the reference electrode, from which the feedback signal is taken, should be connected to the second channel with an input resistance of 1 MΩ. In summer and winter, when the soil resistivity increases, the reference electrode should be connected to the first channel with an input resistance of 10 MΩ. This will improve the reliability and effectiveness of the protection of underground metal structures from electrochemical corrosion.
Повторители напряжения 24 и 28 предназначены для усиления по мощности сигналов, снимаемых с делителей напряжения, и согласования высокоомного выхода делителей напряжения с низкоомным входом активного фильтра низких частот.
Переключатель каналов 25 предназначен для подключения к активному фильтру низких частот 26 одного из каналов.
Активный фильтр низких частот 26 предназначен для сглаживания пульсаций напряжения обратной связи и восстановления амплитуды сигнала обратной связи по напряжению.Active
В блоке активного фильтра последовательно соединены первый делитель напряжения и первый повторитель напряжения, выход активного фильтра низких частот подключен к выходу блока активного фильтра, вход первого делителя напряжения подключен к первому входу блока активного фильтра, предназначенному для подключения сигнала обратной связи, вторые входы первого повторителя напряжения и активного фильтра низких частот подключены ко второму входу блока активного фильтра, последовательно соединены второй делитель напряжения, второй повторитель напряжения и переключатель каналов, выход которого подключен к первому входу активного фильтра низких частот, вход второго делителя напряжения подключен к третьему входу блока активного фильтра, предназначенному для подключения сигнала обратной связи, второй вход второго повторителя напряжения подключен ко второму входу блока активного фильтра, выход первого повторителя напряжения подключен ко второму входу переключателя каналов.In the active filter unit, the first voltage divider and the first voltage follower are connected in series, the output of the active low-pass filter is connected to the output of the active filter unit, the input of the first voltage divider is connected to the first input of the active filter unit for connecting the feedback signal, the second inputs of the first voltage follower and an active low-pass filter are connected to the second input of the active filter unit, a second voltage divider is connected in series, the second will repeat voltage separator and channel selector, the output of which is connected to the first input of the active low-pass filter, the input of the second voltage divider is connected to the third input of the active filter unit, designed to connect a feedback signal, the second input of the second voltage follower is connected to the second input of the active filter unit, output the first voltage follower is connected to the second input of the channel selector.
Для увеличения количества каналов в блоке активного фильтра 22 более двух необходимо дополнительно ввести нужное количество делителей напряжения и повторителей напряжения, а переключатель каналов подобрать по числу каналов.To increase the number of channels in the
Источник постоянного напряжения работает следующим образом.A constant voltage source operates as follows.
Напряжение питающей сети через шины питания источника постоянного напряжения, блок фильтра радиопомех и защиты от перенапряжений 1, коммутирующий аппарат 2, датчик фазного тока 3 и вторую выходную силовую цепь коммутирующего аппарата 2 поступает на первичную обмотку трансформатора 4. Выходное напряжение от трансформатора 4 через управляемый выпрямитель 5, сглаживающий фильтр 6 и датчик ограничения и стабилизации выходного тока 7 по шинам нагрузки источника постоянного напряжения поступает в нагрузку. Выходное напряжение (ток) изменяется с помощью управляемого выпрямителя 5.The voltage of the supply network through the power supply bus of the DC voltage source, the radio noise filter and
Источник постоянного напряжения может работать в нескольких режимах:A constant voltage source can operate in several modes:
ручного регулирования выходного напряжения (тока), стабилизации какого-либо параметра (защитного потенциала, выходного напряжения, температуры и т.п.), стабилизации выходного тока и ограничения выходного тока на уровне, не превышающем номинальное значение более чем на (5-10) %.manual regulation of the output voltage (current), stabilization of a parameter (protective potential, output voltage, temperature, etc.), stabilization of the output current and limitation of the output current at a level not exceeding the rated value by more than (5-10) %
В источнике постоянного напряжения применена схема плавного включения в работу, что позволяет исключить броски тока в первичной и вторичной обмотках трансформатора 4 и в регулирующих элементах управляемого выпрямителя 5. Схема плавного включения работает только в момент включения источника постоянного напряжения и на дальнейшую его работу не влияет. Схема плавного включения в работу источника постоянного напряжения входит в состав блока формирования импульсов 18 и осуществляет задержку по времени до нескольких секунд.In the DC voltage source, a soft-start circuit is used, which eliminates current surges in the primary and secondary windings of the
Режим ограничения выходного тока на заданном уровне работает одновременно с режимом ручного регулирования выходного напряжения (тока) или с режимом стабилизации какого-либо параметра источника постоянного напряжения и не позволяет выходному току превышать номинальный ток более чем на (5-10)%. При стабилизации выходного тока ограничение выходного тока может производиться на любом уровне в диапазоне от 0 до 100%.The output current limitation mode at a given level works simultaneously with the manual regulation of the output voltage (current) mode or with the stabilization mode of some parameter of the DC voltage source and does not allow the output current to exceed the rated current by more than (5-10)%. When stabilizing the output current, the output current can be limited at any level in the range from 0 to 100%.
При применении источника постоянного напряжения для стабилизации действительного защитного потенциала на подземном металлическом сооружении он работает следующим образом. Сигнал обратной связи снимается между электродом сравнения и защищаемым подземным металлическим сооружением и подается на первый вход блока активного фильтра 22. С выхода блока активного фильтра 22 поступает напряжение, пропорциональное сигналу обратной связи, на четвертый вход блока усилителей сигналов рассогласования 17, где сравнивается с заданным опорным напряжением, величина которого устанавливается переменным резистором (задатчик заданного защитного потенциала или какого-либо другого параметра). Опорное напряжение поступает на первый вход блока усилителей сигналов рассогласования 17 от источника опорного напряжения 16. В результате сравнения образуется сигнал рассогласования, который усиливается первым усилителем сигнала рассогласования блока усилителей сигналов рассогласования 17 и в виде управляющего напряжения через развязывающий диод и переключатель режимов работы поступает на первый вход блока формирования импульсов 18.When applying a constant voltage source to stabilize the actual protective potential in an underground metal structure, it works as follows. A feedback signal is removed between the reference electrode and the protected underground metal structure and is fed to the first input of the
В блоке формирования импульсов 18 осуществляется синхронизация начала момента формирования пилообразного напряжения с питающей сетью и фазовое регулирование импульсов управления. В блоке формирования импульсов 18 управляющее напряжение сравнивается с пилообразным напряжением и вырабатываются импульсы управления, которые после предварительного усиления поступают в блок усилителя мощности 19. При изменении амплитуды управляющего напряжения изменяется по фазе и момент сравнения управляющего напряжения с пилообразным напряжением, следовательно изменяется и величина выходного напряжения (тока) на выходе источника постоянного напряжения.In the
В блоке усилителя мощности 19 импульсы управления усиливаются по мощности и подаются на регулирующие элементы управляемого выпрямителя 5.In the
Выходной ток источника постоянного напряжения поднимает действительный защитный потенциал подземного металлического сооружения (по абсолютной величине) до величины заданного защитного потенциала и автоматически поддерживает эту величину на заданном уровне. При уменьшении действительного защитного потенциала на подземном металлическом сооружении система автоматического регулирования блока управления 13 увеличивает выходной ток до такой величины, чтобы действительный защитный потенциал стал равным заданному защитному потенциалу. При увеличении действительного защитного потенциала на подземном сооружении система автоматического регулирования блока управления 13 уменьшает выходной ток до такой величины, чтобы действительный защитный потенциал стал равным заданному защитному потенциалу. Так осуществляется стабилизация заданного защитного потенциала на подземном металлическом сооружении с высокой точностью.The output current of the DC voltage source raises the actual protective potential of the underground metal structure (in absolute value) to the value of the specified protective potential and automatically maintains this value at a given level. When reducing the actual protective potential in an underground metal structure, the automatic control system of the
Для стабилизации выходного напряжения источника постоянного напряжения в качестве сигнала обратной связи необходимо использовать выходное напряжение источника постоянного напряжения. Для этого делитель выходного напряжения подключают к шинам нагрузки. Напряжение обратной связи снимается с делителя и подается на первый вход блока активного фильтра 22. Далее источник постоянного напряжения работает аналогично изложенному выше.To stabilize the output voltage of the constant voltage source, the output voltage of the constant voltage source must be used as a feedback signal. For this, the output voltage divider is connected to the load buses. Feedback voltage is removed from the divider and applied to the first input of the
При увеличении выходного напряжения источника постоянного напряжения выше заданного значения система автоматического регулирования блока управления 13 уменьшает выходное напряжение, а при уменьшении выходного напряжения система автоматического регулирования блока управления 13 увеличивает выходное напряжение.When the output voltage of the DC voltage source is higher than the set value, the automatic control system of the
Таким образом поддерживается постоянным выходное напряжение источника постоянного напряжения с высокой точностью.In this way, the output voltage of the constant voltage source is kept constant with high accuracy.
Например, для поддержания с заданной точностью температуры нагрева печи в качестве сигнала обратной связи используется напряжение, снимаемое с датчика температуры, которое пропорционально температуре нагрева печи. Это напряжение подается на первый вход блока активного фильтра 22. С выхода блока активного фильтра 22 поступает напряжение, пропорциональное сигналу обратной связи, на четвертый вход блока усилителей сигналов рассогласования 17. Далее источник постоянного напряжения работает аналогично описанному выше. При повышении температуры печи выше заданного значения система автоматического регулирования блока управления 13 уменьшает выходной ток источника, а при понижении температуры печи - увеличивает выходной ток. Таким образом поддерживается постоянной температура печи с высокой точностью.For example, to maintain the furnace heating temperature with a given accuracy, the voltage taken from the temperature sensor, which is proportional to the furnace heating temperature, is used as a feedback signal. This voltage is applied to the first input of the
При работе источника постоянного напряжения в режиме стабилизации выходного тока сигнал обратной связи снимается с датчика ограничения и стабилизации выходного тока 7 и поступает в блок зашиты 20 и на третий вход блока усилителей сигналов рассогласования 17, где сравнивается с заданным опорным напряжением, величина которого устанавливается переменным резистором (задатчик выходного тока). В результате сравнения образуется сигнал рассогласования, который усиливается вторым усилителем сигнала рассогласования блока усилителей сигналов рассогласования 17 и в виде управляющего напряжения через развязывающий диод поступает на первый вход блока формирования импульсов 18. Далее схема работает аналогично описанному выше.When the DC voltage source is in the output current stabilization mode, the feedback signal is removed from the output current limitation and
Когда при увеличении напряжения питающей сети или при изменении сопротивления нагрузки произойдет увеличение выходного тока источника постоянного напряжения, тогда система автоматического регулирования блока управления 13 уменьшает выходной ток, а при уменьшении выходного тока система автоматического регулирования блока управления 13 увеличивает выходной ток.When, when the supply voltage increases or when the load resistance changes, the output current of the constant voltage source increases, then the automatic control system of the
Таким образом поддерживается постоянным выходной ток источника постоянного напряжения с высокой точностью, величина которого может устанавливаться от нуля до номинального значения.Thus, the output current of the constant voltage source is maintained constant with high accuracy, the value of which can be set from zero to the nominal value.
В источнике постоянного напряжения предусмотрена возможность ограничения максимального тока в нагрузке при перегрузке источника постоянного напряжения по току, т.е. когда сопротивление нагрузки меньше номинального значения. Например, когда сопротивление нагрузки равно половине номинального значения (0,5 Rном), тогда выходной ток будет в 2 раза больше номинального значения. Это может привести к выходу из строя регулирующих элементов управляемого выпрямителя. Поэтому защита источника постоянного напряжения настраивается таким образом, чтобы выходной ток не превышал номинального значения больше чем на (5-10) % при уменьшении номинального значения сопротивления нагрузки. Ограничение тока сохраняется при любом режиме работы источника постоянного напряжения.In the DC voltage source, it is possible to limit the maximum current in the load when the DC voltage source is overloaded with current, i.e. when the load resistance is less than the rated value. For example, when the load resistance is equal to half the nominal value (0.5 R nom ), then the output current will be 2 times the nominal value. This can lead to failure of the control elements of the controlled rectifier. Therefore, the protection of the DC voltage source is adjusted so that the output current does not exceed the nominal value by more than (5-10)% when the nominal value of the load resistance decreases. Current limitation is maintained during any operation of the DC voltage source.
При работе источника постоянного напряжения в режиме стабилизации какого-либо параметра (защитного потенциала, выходного напряжения, температуры и т. п.) одновременно работают два контура: контур стабилизации какого-либо параметра и контур ограничения выходного тока (он же является и контуром стабилизации выходного тока). Контур стабилизации какого-либо параметра составляют: сигнал обратной связи - блок активного фильтра - блок усилителей сигналов рассогласования - блок формирования импульсов - блок усилителя мощности - управляемый выпрямитель - сглаживающий фильтр с датчиком ограничения и стабилизации выходного тока - нагрузка. Контур ограничения (стабилизации) выходного тока составляют: сигнал обратной связи от датчика ограничения и стабилизации выходного тока - блок усилителей сигналов рассогласования - блок формирования импульсов - блок усилителя мощности - управляемый выпрямитель - сглаживающий фильтр с датчиком ограничения и стабилизации выходного тока - нагрузка.When a constant voltage source is operating in the stabilization mode of a parameter (protective potential, output voltage, temperature, etc.), two circuits simultaneously operate: the stabilization circuit of a parameter and the output current limiting circuit (it is also the output stabilization circuit current). The stabilization circuit of a parameter is composed of: a feedback signal - an active filter block - a mismatch signal amplifier block - a pulse shaping block - a power amplifier block - a controlled rectifier - a smoothing filter with an output current limitation and stabilization sensor - load. The output current limitation (stabilization) circuit is composed of: feedback signal from the output current limitation and stabilization sensor - mismatch signal amplifier block - pulse shaping block - power amplifier block - controllable rectifier - smoothing filter with output current limitation and stabilization sensor - load.
Выходы обоих усилителей сигналов рассогласования этих контуров подключены к одному и тому же входу блока формирования импульсов 18 через развязывающие диоды. Управляющее напряжение на первый вход блока формирования импульсов 18 будет поступать от того контура, амплитуда управляющего напряжения которого будет больше. При этом развязывающий диод другого контура будет заперт.The outputs of both amplifiers of the mismatch signals of these circuits are connected to the same input of the
При работе источника постоянного напряжения в режиме стабилизации действительного защитного потенциала управляющее напряжение с блока усилителей сигналов рассогласования будет поступать на первый вход блока формирования импульсов 18 и, следовательно, будет управлять работой управляемого выпрямителя, стабилизируя действительный защитный потенциал. Если при этом выходной ток не превышает номинального значения, то сигнал обратной связи, снимаемый с датчика ограничения и стабилизации выходного тока 7, будет мал по амплитуде и управляющее напряжение во втором контуре вырабатываться не будет.When the DC voltage source is in stabilization mode of the actual protective potential, the control voltage from the block of amplifiers of the mismatch signals will be supplied to the first input of the
Если теперь по какой-либо причине сопротивление нагрузки уменьшится и выходной ток станет больше номинального значения, тогда сигнал обратной связи, снимаемый с датчика ограничения и стабилизации выходного тока 7, возрастет по амплитуде и управляющее напряжение контура ограничения выходного тока через развязывающий диод поступит на первый вход блока формирования импульсов 18 и, следовательно, будет управлять работой управляемого выпрямителя, стабилизируя выходной ток. При этом развязывающий диод контура стабилизации действительного защитного потенциала будет заперт и стабилизация действительного защитного потенциала не будет производиться. При исчезновении кратковременной перегрузки источник постоянного напряжения вернется в исходное состояние и будет продолжать стабилизировать действительный защитный потенциал.If now, for some reason, the load resistance decreases and the output current becomes larger than the nominal value, then the feedback signal taken from the output current limiting and stabilizing
Если в нагрузке произойдет короткое замыкание (когда сопротивление нагрузки составляет сотые доли Ома), то напряжение обратной связи, снимаемое с датчика ограничения и стабилизации выходного тока 7, резко возрастет по амплитуде. Тогда сработает блок защиты 20 и исполнительный орган защиты выключит коммутирующий аппарат, а следовательно, отключит источник постоянного напряжения от питающей сети.If a short circuit occurs in the load (when the load resistance is hundredths of a Ohm), then the feedback voltage taken from the sensor for limiting and stabilizing the output current 7 will increase sharply in amplitude. Then the
При возникновении короткого замыкания внутри источника постоянного напряжения резко возрастет фазный ток в первичной обмотке трансформатора. Также возрастет по амплитуде напряжение, снимаемое с датчика фазного тока 3, что приведет к срабатыванию блока защиты 20 и исполнительный орган защиты выключит коммутирующий аппарат и отключит источник постоянного напряжения от питающей сети.If a short circuit occurs inside the DC voltage source, the phase current in the primary winding of the transformer will increase sharply. The amplitude of the voltage removed from the phase
При применении источника постоянного напряжения в системе коррозионного мониторинга для защиты от электрохимической коррозии подземных металлических сооружений он может быть дополнительно оборудован зажимами, контакты которых подключены к соответствующим точкам блоков источника постоянного напряжения, для подключения к комплексу телемеханики. Это позволит осуществлять с помощью комплекса телемеханики функции: телеизмерения параметров источника постоянного напряжения, телесигнализации, телеуправления и телерегулирования. На контактах зажимов с помощью комплекса телемеханики можно будет измерять выходной ток, выходное напряжение, защитный потенциал, потребление электроэнергии (если в источнике постоянного напряжения установлен счетчик электрической энергии), управлять выходным напряжением (током), контролировать открытое или закрытое состояние двери источника постоянного напряжения, напряжение питающей сети, прерывать выходной ток источника постоянного напряжения, осуществлять другие функции и передавать эту информацию на центральный диспетчерский пункт.When using a constant voltage source in a corrosion monitoring system to protect against electrochemical corrosion of underground metal structures, it can be additionally equipped with clamps whose contacts are connected to the corresponding points of the constant voltage source blocks for connection to a telemechanics complex. This will allow using the telemechanics complex to carry out functions: telemetry of the parameters of a constant voltage source, telealarm, telecontrol and teleregulation. At the terminals of the clamps, using the telemechanics complex, it will be possible to measure the output current, output voltage, protective potential, electricity consumption (if an electric energy meter is installed in the constant voltage source), control the output voltage (current), control the open or closed state of the door of the constant voltage source, supply voltage, interrupt the output current of a constant voltage source, perform other functions and transmit this information to the central control room item.
Таким образом, изобретение позволяет повысить входное сопротивление измерительных цепей источника постоянного напряжения до сотен МОм, снизить погрешность измерения сигнала обратной связи, с высокой точностью поддерживать требуемый параметр, надежно работать при сигнале помехи переменного синусоидального напряжения частотой 50 Гц величиной более 5 В на входе блока активного фильтра и снизить массу сглаживающего фильтра.Thus, the invention allows to increase the input impedance of the measuring circuits of a constant voltage source to hundreds of MΩ, to reduce the error in measuring the feedback signal, to maintain the required parameter with high accuracy, to work reliably with an interference signal of an alternating sinusoidal voltage with a frequency of more than 5 V at an input of an active block filter and reduce the weight of the smoothing filter.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003124766/09A RU2256999C2 (en) | 2003-08-12 | 2003-08-12 | Dc voltage supply |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003124766/09A RU2256999C2 (en) | 2003-08-12 | 2003-08-12 | Dc voltage supply |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003124766A RU2003124766A (en) | 2005-02-27 |
| RU2256999C2 true RU2256999C2 (en) | 2005-07-20 |
Family
ID=35285958
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003124766/09A RU2256999C2 (en) | 2003-08-12 | 2003-08-12 | Dc voltage supply |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2256999C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2491693C1 (en) * | 2012-01-24 | 2013-08-27 | Александр Сергеевич Шевчук | Source of dc voltage |
| WO2014193971A1 (en) * | 2013-05-28 | 2014-12-04 | Texas Instruments Incorporated | Electronic current-limiting apparatus |
| RU2569335C1 (en) * | 2014-11-07 | 2015-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "ЭТНА" | Module to limit voltage of city electric transport heater electric motor |
-
2003
- 2003-08-12 RU RU2003124766/09A patent/RU2256999C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2491693C1 (en) * | 2012-01-24 | 2013-08-27 | Александр Сергеевич Шевчук | Source of dc voltage |
| WO2014193971A1 (en) * | 2013-05-28 | 2014-12-04 | Texas Instruments Incorporated | Electronic current-limiting apparatus |
| US9793707B2 (en) | 2013-05-28 | 2017-10-17 | Texas Instruments Incorporated | Fast transient precision power regulation apparatus |
| RU2569335C1 (en) * | 2014-11-07 | 2015-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "ЭТНА" | Module to limit voltage of city electric transport heater electric motor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2003124766A (en) | 2005-02-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE202012013720U1 (en) | Communication module for chargers of electric vehicles | |
| US10848053B2 (en) | Robust inverter topology | |
| EP3226368A1 (en) | Intrinsically safe power conditioning circuit | |
| US10756532B2 (en) | Ground fault minimization | |
| US11695323B2 (en) | Method and apparatus for discharge | |
| EP2160825B1 (en) | Power supply apparatus | |
| CN113363951B (en) | Direct current residual current protector, protection method and direct current power supply system | |
| WO2016048187A1 (en) | Surge protector | |
| RU2256999C2 (en) | Dc voltage supply | |
| US6384583B1 (en) | Power pod controller system | |
| US4935836A (en) | Guard circuit for the protection of capacitive loads | |
| RU2340999C1 (en) | Dc voltage source (versions) | |
| CA2956281C (en) | Device for producing direct current load power supply | |
| RU2212745C2 (en) | Constant voltage supply | |
| RU2491693C1 (en) | Source of dc voltage | |
| RU32645U1 (en) | DC voltage source | |
| US10038374B2 (en) | Apparatus for producing unvarying direct load current | |
| CN113193664A (en) | Self-adaptive induction power taking device | |
| US5991166A (en) | Switching power supply | |
| RU193830U1 (en) | Power supply of measuring and recording equipment from a high voltage network | |
| CN203457052U (en) | Mining adjustable current-limiting DC (direct current) regulated power supply | |
| RU2737107C1 (en) | Intelligent secondary power source | |
| RU2155424C1 (en) | Protective and ground-fault detecting device | |
| RU8179U1 (en) | SYSTEM OF POWER SUPPLY OF THE COMPLEX OF SHIP RADIO ELECTRONIC EQUIPMENT | |
| RU2124260C1 (en) | Power supply system for shipboard radio electronic complex equipment |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20070119 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130813 |