RU2305888C1 - Pulse load power supply - Google Patents
Pulse load power supply Download PDFInfo
- Publication number
- RU2305888C1 RU2305888C1 RU2005136025/09A RU2005136025A RU2305888C1 RU 2305888 C1 RU2305888 C1 RU 2305888C1 RU 2005136025/09 A RU2005136025/09 A RU 2005136025/09A RU 2005136025 A RU2005136025 A RU 2005136025A RU 2305888 C1 RU2305888 C1 RU 2305888C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- storage capacitor
- generator
- load
- phases
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при проектировании источников электропитания импульсных нагрузок с емкостными накопителями энергии.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used in the design of power supplies of pulse loads with capacitive energy storage.
Известны системы электропитания импульсных нагрузок, содержащие многофазный генератор напряжения с основной нагрузкой стабильной частоты и емкостной накопитель, присоединенный к импульсному потребителю электроэнергии (1).Known power supply systems of pulsed loads containing a multiphase voltage generator with a main load of a stable frequency and a capacitive storage connected to a pulsed consumer of electricity (1).
С целью уменьшения влияния импульсной нагрузки на форму и величину питающего ее напряжения генератора, т.е. уменьшения модуляции питающего напряжения генератора, использованы специальные зарядные устройства, подключенные к емкостному накопителю электроэнергии. Однако эти устройства отличаются сложностью и требуют особого построения силовой части системы, что в целом усложняет конструкцию и ведет к снижению надежности и ухудшению массогабаритных показателей.In order to reduce the influence of the pulse load on the shape and magnitude of the generator voltage supplying it, i.e. to reduce the modulation of the generator supply voltage, special chargers connected to a capacitive energy storage device are used. However, these devices are complex and require special construction of the power part of the system, which generally complicates the design and leads to a decrease in reliability and deterioration of overall dimensions.
Наиболее близким к данному изобретению техническим решением является источник централизованного электропитания с импульсной нагрузкой, содержащий нерегулируемый магнитоэлектрический генератор переменного тока нестабильной частоты, подключенный к основной нагрузке и импульсной нагрузке, соединенной с накопительным конденсатором, имеющим специальное зарядное устройство, причем мощность импульсной нагрузки соизмерима с мощностью генератора (2). Данному устройству присущи все вышеперечисленные недостатки устройства (1).Closest to this invention, the technical solution is a centralized power supply with a pulse load, containing an unregulated magnetoelectric alternating current generator of unstable frequency, connected to the main load and the pulse load connected to a storage capacitor having a special charger, and the power of the pulse load is comparable with the power of the generator (2). This device is inherent to all of the above disadvantages of the device (1).
Положительным результатом, которого можно достичь при использовании данного изобретения, является повышение надежности и улучшение массогабаритных показателей путем упрощения конструкции.A positive result that can be achieved using this invention is to increase reliability and improve overall dimensions by simplifying the design.
Положительный результат достигается тем, что в источнике электропитания импульсной нагрузки, содержащем нерегулируемый многофазный генератор напряжения нестабильной частоты, мощность которого соизмерима с мощностью импульсной нагрузки, каждая из М фаз генератора напряжения соединена с соответствующим входом преобразователя напряжения нестабильной частоты в стабильную и первичной обмоткой соответствующего однофазного трансформатора, вторичная обмотка которого подсоединена ко входу выпрямителя, подключенные к накопительному конденсатору выходные выводы которого служат для присоединения импульсной нагрузки (2), указанное соединение каждой из М фаз генератора напряжения с первичной обмоткой соответствующего однофазного трансформатора осуществлено через соответствующий этой фазе управляемый ключ, управляющий вход которого присоединен к выходу блока управления, вход которого подключен к выходу узла сравнения, измерительным входом присоединенного к выводам накопительного конденсатора, при этом блок управления выполнен обеспечивающим в каждом из периодов подключения импульсной нагрузки формирование напряжения на накопительном конденсаторе путем последовательного подключения фаз генератора напряжения к накопительному конденсатору до достижения на нем заданного уровня напряжения с последующим одновременным отключением всех фаз, сохраняя при этом возможность периодического подключения одной из фаз при снижении заданного уровня напряжения на накопительном конденсаторе, причем параллельно первичной обмотке каждого однофазного трансформатора присоединен соответствующий дополнительный конденсатор, емкость С которого выбрана из условияA positive result is achieved in that in a pulsed load power supply containing an unregulated multiphase unstable frequency voltage generator, the power of which is comparable to the power of a pulsed load, each of the M phases of the voltage generator is connected to the corresponding input of the unstable frequency voltage converter into a stable and primary winding of the corresponding single-phase transformer the secondary winding of which is connected to the input of the rectifier, connected to the storage con the output terminals of which serve to connect the pulser to the pulser (2), the indicated connection of each of the M phases of the voltage generator with the primary winding of the corresponding single-phase transformer is carried out through a controlled key corresponding to this phase, the control input of which is connected to the output of the control unit, the input of which is connected to the output of the unit comparison, measuring input connected to the conclusions of the storage capacitor, while the control unit is made providing in each of the periods under pulse voltage generation, the voltage across the storage capacitor by sequentially connecting the phases of the voltage generator to the storage capacitor until it reaches the specified voltage level with the subsequent simultaneous disconnection of all phases, while maintaining the ability to periodically connect one of the phases while reducing the specified voltage level on the storage capacitor, parallel to the primary winding of each single-phase transformer connected corresponding additional capacitor capacitance C is selected from the condition
, где where
Sф (Вт) - мощность соответствующей фазы импульсной нагрузки в номинальном режиме;S f (W) - power of the corresponding phase of the pulse load in the nominal mode;
М - число фаз генератора напряжения;M is the number of phases of the voltage generator;
ω (Гц) - частота выходного напряжения генератора напряжения;ω (Hz) is the frequency of the output voltage of the voltage generator;
Uг (В) - действующее напряжение генератора;U g (V) is the operating voltage of the generator;
К = от 0,5 до 1,5 - коэффициент, зависящий от кратности изменения оборотов генератора и диапазона изменения его основной нагрузки, подключенной к выходу преобразователя нестабильной частоты в стабильную в период подключения импульсной нагрузки.K = from 0.5 to 1.5 is a coefficient depending on the frequency of change of the generator speed and the range of variation of its main load connected to the output of the converter of unstable frequency to stable during the period of connecting the pulse load.
На Фиг.1 представлена электрическая схема устройства.Figure 1 presents the electrical circuit of the device.
На Фиг.2 представлены временные диаграммы работы устройства.Figure 2 presents the timing diagrams of the operation of the device.
Устройство (Фиг.1) содержит нерегулируемый, магнитоэлектрический, многофазный генератор напряжения 1 переменного тока нестабильной частоты, работающий, например, от авиадвигателя с переменным числом оборотов (n var). Каждая из М фаз генератора напряжения 1 соединена с соответствующим входом преобразователя нестабильной частоты в стабильную 2, выходные выводы которого служат для подключения основной нагрузки (фазы А, В, С). Каждая из М фаз генератора 1 соединена так же через соответствующий этой фазе управляемый ключ 3 с первичной обмоткой (w1) соответствующего однофазного трансформатора 4, параллельно которой подключен соответствующий дополнительный конденсатор 5. Вторичные обмотки (w2) однофазных трансформаторов 4 подсоединены к входу выпрямителя 6 высоковольтному, выходные выводы которого, подключенные к накопительному конденсатору 7, служат для присоединения импульсной нагрузки. Управляющий вход каждого из управляемых ключей 3 присоединен к соответствующему выходу блока управления 8, вход которого подключен к выходу узла сравнения 9, измерительным входом присоединенного к выводам накопительного конденсатора 7. Блок управления 8 выполнен обеспечивающим в каждом из периодов подключения импульсной нагрузки формирование напряжения на накопительном конденсаторе 7 путем последовательного подключения фаз генератора напряжения 1 к накопительному конденсатору 7 до достижения на нем заданного уровня напряжения с последующим одновременным отключением всех фаз, сохраняя при этом возможность периодического подключения одной из фаз при снижении заданного уровня напряжения (Uo) на накопительном конденсаторе 7 до минимально допустимого (Uo min).The device (Figure 1) contains an unregulated, magnetoelectric, multiphase voltage generator 1 of an alternating current voltage of an unstable frequency, operating, for example, from an aircraft engine with a variable speed (n var ). Each of the M phases of the voltage generator 1 is connected to the corresponding input of the converter of unstable frequency to stable 2, the output terminals of which serve to connect the main load (phases A, B, C). Each of the M phases of the generator 1 is also connected via a controlled key 3 corresponding to this phase to the primary winding (w 1 ) of the corresponding single-phase transformer 4, in parallel with which the corresponding additional capacitor 5 is connected. Secondary windings (w 2 ) of the single-phase transformers 4 are connected to the input of the rectifier 6 high voltage, the output terminals of which are connected to the storage capacitor 7, are used to connect a pulse load. The control input of each of the controlled keys 3 is connected to the corresponding output of the control unit 8, the input of which is connected to the output of the comparison unit 9, by the measuring input connected to the terminals of the storage capacitor 7. The control unit 8 is configured to provide voltage generation on the storage capacitor in each of the periods of the pulse load connection 7 by sequentially connecting the phases of the voltage generator 1 to the storage capacitor 7 until it reaches the specified voltage level with after by simultaneously disconnecting all phases, while maintaining the ability to periodically connect one of the phases while lowering the specified voltage level (U o ) on the storage capacitor 7 to the minimum allowable (U o min ).
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
При включении устройства напряжение генератора 1 переменного тока стабильной частоты (f=Const) через преобразователь нестабильной частоты в стабильную 2 подается на выходные выводы, служащие для подключения основной нагрузки. Напряжение переменного тока нестабильной частоты через управляемые ключи 3, обмотки соответствующих однофазных трансформаторов 4 и высоковольтный выпрямитель 6 подается на выходные выводы, служащие для подключения импульсной нагрузки с емкостным накопителем энергии (конденсатором 7). Подключение импульсной нагрузки к питающему генератору вызывает модуляцию напряжения питания, величина которой зависит от соотношения мощности генератора 1 и зарядной мощности накопительного конденсатора 7. Для исключения модуляции напряжение на конденсаторе 7 формируют в виде плавно нарастающей кривой, для чего фазы генератора 1 подключают к конденсатору 7 последовательно одну за другой до достижения на нем заданного уровня напряжения (Uo), фиксируемого узлом сравнения 9. На данном этапе ток заряда конденсатора имеет минимальное приращение по амплитуде.When the device is turned on, the voltage of a stable frequency alternator 1 (f = Const) is supplied through an unstable to stable 2 frequency converter to the output terminals used to connect the main load. The AC voltage of an unstable frequency through the controlled keys 3, the windings of the corresponding single-phase transformers 4 and the high-voltage rectifier 6 is supplied to the output terminals, which are used to connect a pulsed load with a capacitive energy storage (capacitor 7). Connecting a pulsed load to the supply generator causes a modulation of the supply voltage, the value of which depends on the ratio of the power of the generator 1 and the charging power of the storage capacitor 7. To exclude modulation, the voltage on the capacitor 7 is formed in the form of a smoothly growing curve, for which the phases of the generator 1 are connected to the capacitor 7 in series one after another to achieve a predetermined level thereon voltage (U o), fixed by the comparison unit 9. at this stage, the capacitor charge current has the minimum the increment ix amplitude.
При достижении напряжения на конденсаторе заданного уровня Uo блок управления 8 по сигналу с выхода узла сравнения 9 вырабатывает команду на одновременное отключение всех ранее задействованных фаз генератора (размыкание соответствующих управляемых ключей 3). В идеальном варианте, при котором отсутствуют цепи разряда конденсатора 7, вызванные, например, токами утечки через делители напряжения, уровень Uo будет сохраняться до окончания периода подключения нагрузки, после чего конденсатор 7 разряжается и формируется пауза.When the voltage on the capacitor of a given level U o is reached, the control unit 8, upon a signal from the output of the comparison unit 9, generates a command to simultaneously disconnect all previously used phases of the generator (opening the corresponding controlled keys 3). Ideally, in which there are no discharge circuits of the capacitor 7, caused, for example, by leakage currents through voltage dividers, the level U o will remain until the end of the load connection period, after which the capacitor 7 is discharged and a pause is formed.
В реальном варианте конденсатор 7 частично разряжается до уровня минимально допустимого напряжения, которое фиксируется узлом сравнения 9. Блок управления в этом случае формирует команду на периодическое подключение к конденсатору одной из фаз генератора напряжения 1 (для поднятия напряжения до заданного уровня Uo и его поддержания до конца периода подключения нагрузки). Узел сравнения 9 имеет пороговую характеристику, обеспечивая срабатывание по величине заданного напряжения Uo и минимально допустимого Uo min.In the real version, the capacitor 7 is partially discharged to the level of the minimum allowable voltage, which is fixed by the comparison unit 9. In this case, the control unit generates a command to periodically connect one of the phases of the voltage generator 1 to the capacitor (to raise the voltage to a given level U o and maintain it up to end of load connection period). The comparison node 9 has a threshold characteristic, providing operation according to the value of the specified voltage U o and the minimum allowable U o min .
Подключение дополнительных конденсаторов 5 к первичным обмоткам однофазных трансформаторов 4 еще более снижает модуляцию напряжения генератора 1, что поясняется временными диаграммами, изображенными на Фиг.2, где:Connecting additional capacitors 5 to the primary windings of single-phase transformers 4 further reduces the modulation of the voltage of the generator 1, which is illustrated by the timing diagrams shown in Figure 2, where:
10 - статическая внешняя характеристика генератора 1 при линейной нагрузке с Cosφ≤1 инд. в установившемся режиме до подключения дополнительных конденсаторов 5;10 - static external characteristic of the generator 1 with a linear load with Cosφ≤1 ind. in steady state before connecting additional capacitors 5;
11 - статическая внешняя характеристика генератора 1 после подключения конденсаторов 5 при линейной нагрузке с Cosφ≤1 емк.11 - static external characteristic of the generator 1 after connecting the capacitors 5 with a linear load with Cosφ≤1 capacitance.
До момента подключения импульсной нагрузки генератор 1 находится в состоянии, определяемом рабочей точкой 10-1 (Uн, Iн). При подключении импульсной нагрузки напряжение генератора 1 изменяется на величину ΔU имп и рабочая точка перемещается в точку 10-2, при этом ток изменяется на ΔI имп.Until the moment of impulse load connection, the generator 1 is in a state determined by the operating point 10-1 (Un, In). When a pulse load is connected, the voltage of the generator 1 changes by ΔU imp and the operating point moves to point 10-2, while the current changes by ΔI imp.
При неполной компенсации или перекомпенсации, вызванной, например, изменением частоты генератора напряжения 1, величины импульсной нагрузки, влиянием ненагруженных импульсной нагрузкой фаз, величина напряжения генератора 1 может находиться в окружности точки 11-1. При этом изменение напряжения при подключении нагрузки будет всегда меньше величины ΔU имп при отсутствии компенсации.In case of incomplete compensation or overcompensation caused, for example, by changing the frequency of the voltage generator 1, the magnitude of the pulse load, the influence of phases unloaded by the pulse load, the voltage of the generator 1 may be in the circle of point 11-1. In this case, the voltage change when the load is connected will always be less than ΔU imp in the absence of compensation.
Выбор величины каждого из дополнительных конденсаторов 5 определен условием обязательного превышения резонансной частоты контура, состоящего из дополнительного конденсатора и индуктивности рассеяния обмотки генератора, над минимальной частотой генератора 1. Величину емкости С дополнительного конденсатора выбирают из условия:The choice of the magnitude of each of the additional capacitors 5 is determined by the condition that the resonant frequency of the circuit, consisting of an additional capacitor and the leakage inductance of the generator winding, is required to exceed the minimum frequency of the generator 1. The value of the capacitance C of the additional capacitor is selected from the condition:
, где where
SФ (Вт) - мощность соответствующей фазы импульсной нагрузки в номинальном режиме;S Ф (W) - power of the corresponding phase of the pulse load in the nominal mode;
М - число фаз генератора напряжения;M is the number of phases of the voltage generator;
ω (Гц) - частота выходного напряжения генератора напряжения;ω (Hz) is the frequency of the output voltage of the voltage generator;
Uг (В) - действующее напряжение генератора;U g (V) is the operating voltage of the generator;
К = от 0,5 до 1,5 - коэффициент, зависящий от кратности изменения оборотов генератора и диапазона изменения его основной нагрузки, подключенной к выходу преобразователя нестабильной частоты в стабильную в период подключения импульсной нагрузки.K = from 0.5 to 1.5 is a coefficient depending on the frequency of change of the generator speed and the range of variation of its main load connected to the output of the converter of unstable frequency to stable during the period of connecting the pulse load.
Данное устройство обеспечивает исключение модуляции напряжения питающего генератора переменного тока при подключении импульсной нагрузки, сохранение оптимальных массогабаритных показателей, что делает его предпочтительным при проектировании систем электроснабжения, применяемых, например, в самолетостроении.This device provides the exclusion of voltage modulation of the supply alternating current generator when connecting a pulsed load, maintaining optimal weight and size indicators, which makes it preferable when designing power supply systems used, for example, in aircraft construction.
Источники информацииInformation sources
1. Булатов О.Г. и др. «Полупроводниковые зарядные устройства емкостных накопителей энергии». М., «Радио и связь», 1986 г., с.41-51.1. Bulatov O.G. and others. "Semiconductor chargers of capacitive energy storage." M., "Radio and Communications, 1986, p.41-51.
2. Мизюрин С.Р. и др. «Расчет синхронных генераторов и трансформаторов при импульсной нагрузке на емкостной накопитель энергии». М., 1974, с.48.2. Mizyurin S.R. and others. "Calculation of synchronous generators and transformers with a pulsed load on a capacitive energy storage." M., 1974, p. 48.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005136025/09A RU2305888C1 (en) | 2005-11-22 | 2005-11-22 | Pulse load power supply |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005136025/09A RU2305888C1 (en) | 2005-11-22 | 2005-11-22 | Pulse load power supply |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2005136025A RU2005136025A (en) | 2007-06-10 |
RU2305888C1 true RU2305888C1 (en) | 2007-09-10 |
Family
ID=38311906
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005136025/09A RU2305888C1 (en) | 2005-11-22 | 2005-11-22 | Pulse load power supply |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2305888C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2457602C1 (en) * | 2011-04-14 | 2012-07-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Stabilising mains voltage converter for lf pulse periodic load power supply |
RU200414U1 (en) * | 2020-02-11 | 2020-10-22 | Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королёва" | PULSE LOAD POWER SUPPLY DEVICE FOR DC POWER SUPPLY SYSTEMS |
-
2005
- 2005-11-22 RU RU2005136025/09A patent/RU2305888C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
МИЗЮРИН С.Р. Расчет синхронных генераторов и трансформаторов при импульсной нагрузке на емкостной накопитель энергии. - М., 1974, с.48. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2457602C1 (en) * | 2011-04-14 | 2012-07-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Stabilising mains voltage converter for lf pulse periodic load power supply |
RU200414U1 (en) * | 2020-02-11 | 2020-10-22 | Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королёва" | PULSE LOAD POWER SUPPLY DEVICE FOR DC POWER SUPPLY SYSTEMS |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2005136025A (en) | 2007-06-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10148095B2 (en) | Method and apparatus for compensating non-active currents in electrical power networks | |
Sano et al. | A boost conversion system consisting of multiple DC-DC converter modules for interfacing wind farms and HVDC transmission | |
US10250162B2 (en) | DC bias prevention in transformerless inverters | |
RU2704313C1 (en) | System for boosting excitation of self-contained synchronous generator included in electrical system, using energy accumulators based on storage batteries and high-power supercapacitors | |
US20110058396A1 (en) | Flyback-type inverter circuit for network supply or for network-independent operation | |
RU2675726C1 (en) | Voltage converter | |
US3621362A (en) | Load-insensitive electrical device | |
Deng et al. | Decoupling control strategy for input-series output-parallel systems based on dual active bridge dc-dc converters | |
US5717579A (en) | Power supply unit, more specifically battery charger for electric vehicles and the like | |
US3932799A (en) | Peak load levelling system | |
EP2945246B1 (en) | Voltage adjusting apparatus | |
RU2305888C1 (en) | Pulse load power supply | |
US20120091979A1 (en) | High gain dc transformer | |
Takahashi et al. | Power decoupling method for isolated DC to single-phase AC converter using matrix converter | |
Shiva et al. | A new phase shedding and phase adding control scheme for interleaved DAB converter operating in IPOP configuration | |
US11309803B2 (en) | Power converter for trasmitting power between networks | |
Klumpner et al. | Experimental evaluation of an energy storage system for medium voltage distribution grids enabling solid‐state substation functionality | |
Lagier et al. | Analysis of voltage and current unbalance in a multi-converter topology for a DC-based offshore wind farm | |
Kumar et al. | Analysis of Isolated DC-DC Coupled-Inductor Based Dual Active Bridge Converter for EV Charging Systems | |
Flach et al. | Development of a Hybrid Microgrid for Power Generation Through the Interconnection of Sources with a Push-Pull Converter | |
RU2796382C1 (en) | Static transducer | |
CN114142749B (en) | Magnetic flux-based wide-range continuous adjustable high-voltage direct-current power supply | |
US11201550B2 (en) | Control device of three-terminal static DC converter | |
RU184462U1 (en) | Integrator of currents and voltages high-voltage ITN-V | |
RU2779324C1 (en) | Autonomous power supply system for passenger rail cars |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171123 |