RU2692089C2 - Intelligent dc voltage conversion system for dynamically varying load - Google Patents

Intelligent dc voltage conversion system for dynamically varying load Download PDF

Info

Publication number
RU2692089C2
RU2692089C2 RU2017137591A RU2017137591A RU2692089C2 RU 2692089 C2 RU2692089 C2 RU 2692089C2 RU 2017137591 A RU2017137591 A RU 2017137591A RU 2017137591 A RU2017137591 A RU 2017137591A RU 2692089 C2 RU2692089 C2 RU 2692089C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
modules
output
voltage
load
module
Prior art date
Application number
RU2017137591A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2017137591A (en
RU2017137591A3 (en
Inventor
Виталий Рейнгольдович Берг
Сергей Николаевич Бродников
Владимир Викторович Михеев
Алексей Алексеевич Гуров
Роберт Николаевич Буланов
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации
Priority to RU2017137591A priority Critical patent/RU2692089C2/en
Publication of RU2017137591A publication Critical patent/RU2017137591A/en
Publication of RU2017137591A3 publication Critical patent/RU2017137591A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2692089C2 publication Critical patent/RU2692089C2/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/14Balancing the load in a network

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering, in particular to converters arranged in closed bins of movable units with forced ventilation, consisting of several modules for converting DC voltage into DC voltage (DC / DC modules), with galvanic decoupling of input and output circuits of converter, and can be used for supply of stabilized voltage of consumers with dynamically changing load. Proposed DC voltage conversion system has redundant parallel architecture and has wide functional capabilities: voltage stabilization, uniform distribution of load between parallel connected converters, protection against overloads, short-circuit currents, overheating and ignition, local and remote control. Converter consists of (N+1)th number of identical DC / DC modules, load capacity of each of which is equal to value of nominal load divided by N. Received by external control system message on faults of modules makes it possible for personnel to perform necessary and timely actions for recovery of operability system in mode with redundant power "N+1" by replacement of faulty module with serviceable one without disconnection of system consumers.
EFFECT: technical result consists in improvement of load capacity at dynamically changing load and fault tolerance of conversion system as a whole.
4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразователям, размещаемым в закрытых бункерах подвижных агрегатов, состоящим из нескольких модулей преобразования напряжения постоянного тока в напряжение постоянного тока (модулей DC/DC), с гальванической развязкой входных и выходных цепей преобразователя, и может быть использовано для питания стабилизированным напряжением потребителей с динамически изменяющейся нагрузкой.The invention relates to electrical engineering, in particular to converters, placed in closed bunkers of mobile units, consisting of several modules converting DC voltage to DC voltage (DC / DC modules), with galvanic isolation of the input and output circuits of the converter, and can be used for supply voltage-controlled consumers with dynamically changing load.

Известны статические системы преобразования напряжения, содержащие, для увеличения выходной мощности, параллельно включенные по выходу через разделительные диоды несколько преобразователей постоянного тока, каждый с контуром стабилизации выходного тока, который включает в себя датчик выходного тока преобразователя, выходом подключенный к первому входу узла сравнения, а также датчик общего тока нагрузки, который через делители тока подключен ко второму входу каждого из узлов сравнения [1, стр. 142-143]. Недостатком такого решения является невысокая точность распределения тока нагрузки между преобразователями, например ±10% при 50% их загрузке. Это приводит к нерациональному использованию преобразователей, состоящему в неоправданном завышении их установленной мощности, а также создает условия для локальных перегревов оборудования.Known static voltage conversion systems, containing, for increasing output power, several DC converters connected in parallel via output diodes, each with an output current stabilization circuit, which includes a converter output current sensor, an output connected to the first input of the reference node, and there is also a total load current sensor, which is connected via a current divider to the second input of each of the comparison nodes [1, pp. 142-143]. The disadvantage of this solution is the low accuracy of the distribution of the load current between the converters, for example ± 10% at 50% of their load. This leads to the irrational use of converters, consisting in the unjustified overestimation of their installed capacity, and also creates conditions for local overheating of the equipment.

Известно также устройство для параллельной работы преобразователей, содержащее преобразователи-стабилизаторы постоянного тока, силовая часть каждого из которых своим выходом через разделительные диоды подключена к выходным шинам, причем каждый преобразователь-стабилизатор содержит собственный контур стабилизации выходного напряжения и контур стабилизации выходного тока преобразователя-стабилизатора, содержащий датчик выходного тока, одним выводом подключенный ко входу дифференциального усилителя выходного тока, а вторым выходом к силовой части преобразователя, при этом выход дифференциального усилителя выходного тока подключен к первому входу устройства сравнения, второй вход которого соединен с уставкой напряжения, а его выход - к второму входу дифференциального усилителя выходного напряжения, при этом датчики выходного тока преобразователей-стабилизаторов входами соединены между собой и подключены к выходным шинам, между входами дифференциального усилителя стабилизации выходного тока включены ограничительные диоды, при этом катоды диодов объединены, что позволяет равномерно распределить нагрузку, обеспечить одинаковые тепловые режимы работы, а также одинаковый срок службы преобразователей [2].It is also known a device for parallel operation of converters, containing converters-stabilizers of direct current, the power part of each of which is connected via output diodes to output buses, each converter-stabilizer contains its own output voltage stabilization circuit and a stabilization circuit of output current of stabilizer converter, containing an output current sensor, one output connected to the input of a differential output current amplifier, and the second output meters to the power unit of the converter, while the output of the differential amplifier of the output current is connected to the first input of the comparator, the second input of which is connected to the voltage setpoint, and its output to the second input of the differential amplifier of the output voltage, while the sensors of the output current of the converter-stabilizers are connected to the inputs between themselves and connected to the output buses, between the inputs of the differential amplifier stabilizing the output current included restrictive diodes, while the cathodes of the diodes are combined, h on allows to evenly distribute the load to provide the same thermal operating modes, as well as the same period of the converter [2].

Недостатком такого устройства, обеспечивающего параллельную работу преобразователей, являются ограниченные возможности температурной компенсации динамически изменяющейся нагрузки при размещении группы преобразователей в закрытом бункере подвижного агрегата.The disadvantage of such a device that provides parallel operation of converters is the limited possibilities of temperature compensation of dynamically varying loads when placing a group of converters in a closed bunker of a rolling unit.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство, содержащее (N+1) одинаковых преобразователя напряжения постоянного тока в напряжение постоянного тока (модули DC/DC), нагрузочная способность каждого из которых равна значению номинальной нагрузки, поделенной на N и распределенную систему управления, позволяющую равномерно распределять нагрузку между работающими преобразователями, а также автоматически переводить в горячий резерв и обратно преобразователи при изменении нагрузки или отказе работающих преобразователей [3].Closest to the proposed device is a device that contains (N + 1) identical DC / DC voltage converter (DC / DC modules), each of which has a load capacity equal to the value of the nominal load divided by N and a distributed control system that allows distribute the load between the working converters, and also automatically transfer to the hot reserve and back converters when the load changes or the working converters fail [3].

Недостатком этого устройства, принятого нами за прототип, является то, что, с одной стороны, не все преобразователи находятся в работе, что снижает коэффициент возможной перегрузки при динамическом изменении нагрузки и вызывает неравномерный тепловой режим преобразователей, а с другой, отсутствует контроль температурных условий в месте размещения группы преобразователей, что снижает отказоустойчивость и не обеспечивает пожарную безопасность постоянно работающего электрооборудования. Кроме того, ограничена возможность замены неисправного преобразователя при электропитании потребителей, не допускающих перерыва.A disadvantage of this device, adopted by us as a prototype, is that, on the one hand, not all converters are in operation, which reduces the potential overload during dynamic load changes and causes an uneven thermal mode of converters, and on the other hand, there is no control of temperature conditions in the location of the group of converters, which reduces the fault tolerance and does not ensure the fire safety of constantly operating electrical equipment. In addition, the possibility of replacing a defective converter when the power supply to consumers who do not allow a break is limited.

Целью изобретения является повышение нагрузочной способности при динамически изменяющейся нагрузке и отказоустойчивости системы преобразования в целом.The aim of the invention is to increase the load capacity under dynamically varying load and fault tolerance of the conversion system as a whole.

Указанная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее (N+1) одинаковых преобразователей напряжения постоянного тока в напряжение постоянного тока (модули DC/DC), нагрузочная способность каждого из которых равна значению номинальной нагрузки, поделенной на N и распределенную систему управления, вводятся в верхней части бункера N датчики температуры, размещаемые равномерно, подключенные к блоку управления системы термостатирования, которые по правилу «ИЛИ» максимальных температур воздуха в бункере формируют сигналы «включение (отключение) принудительной вентиляции бункера», предупреждающий сигнал «перегрев» и исполнительный сигнал «пожар», при этом все (N+1) модули преобразователей работают параллельно. Кроме того, модули преобразователей напряжения оснащаются разъемными соединениями всех кабельных линий, а также коммутационными аппаратами на входе и выходе, отключаемыми системой управления по сигналам защит от токов перегрузки, короткого замыкания и перегрева. Кроме того, силовая часть модулей преобразователей напряжения оснащается двухступенчатой защитой от перегрева, которая формирует сигналы: предупреждающий «перегрев модуля» и исполнительный «пожар».This goal is achieved by the fact that in a known device containing (N + 1) identical converters of DC voltage to DC voltage (DC / DC modules), the load capacity of each of which is equal to the value of the nominal load divided by N and the distributed control system, are introduced in the upper part of the bunker N temperature sensors, placed evenly, connected to the control unit of the temperature control system, which according to the "OR" rule of maximum air temperatures in the bunker form the signals "on Forcing (switching off) the forced ventilation of the bunker, the warning signal “overheating” and the executive signal “fire”, while all (N + 1) converter modules operate in parallel. In addition, the voltage converter modules are equipped with detachable connections of all cable lines, as well as switching devices at the input and output, which are turned off by the control system according to the signals of protection against overload, short circuit and overheating. In addition, the power part of the voltage converter modules is equipped with a two-stage overheating protection, which generates signals: a warning “module overheating” and an executive “fire”.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства.FIG. 1 shows a diagram of the proposed device.

Оно содержит:It contains:

1 - источник постоянного тока;1 - DC source;

2, 3, 4 - модули преобразователей напряжения постоянного тока в постоянный с гальванической развязкой (DC/DC);2, 3, 4 - modules of DC / DC voltage converters with galvanic decoupling (DC / DC);

5 - коммутационный аппарат на входе модуля преобразователя;5 - switching device at the input of the converter module;

6 - силовая часть модуля преобразователя;6 - power part of the converter module;

7 - датчик выходного тока модуля преобразователя;7 - transducer module output current sensor;

8 - коммутационный аппарат на выходе модуля преобразователя;8 - switching device at the output of the converter module;

9 - разделительный диод модуля преобразователя и шин потребителей;9 - separation diode of the converter module and consumer tires;

10 - систему управления модуля преобразователя;10 - control system of the converter module;

11 - пульт управления модуля преобразователя;11 - control panel of the converter module;

12 - дифференциальный усилитель контура стабилизации тока;12 - differential amplifier circuit current stabilization;

13 - ограничительный диод;13 - the restrictive diode;

14 - датчик температуры силовой части модуля преобразователя;14 - temperature sensor of the power section of the converter module;

15 - блок управления системы преобразования напряжения;15 - control unit of the voltage conversion system;

16 - пульт местного управления системы преобразования напряжения;16 - local control panel of the voltage conversion system;

17 - пульт дистанционного управления (внешняя система) системы преобразования напряжения;17 - remote control (external system) of a voltage conversion system;

18, 19, 20 - датчик температуры воздуха в бункере;18, 19, 20 - air temperature sensor in the bunker;

21 - вентилятор обдува модулей преобразователей системы принудительной вентиляции;21 - fan for blowing modules of converters of the forced ventilation system;

22 - потребители стабилизированного напряжения;22 - consumers of stabilized voltage;

23 - бункер системы преобразования напряжения;23 - hopper voltage conversion system;

24 - шина выравнивания токов преобразователей.24 - bus alignment current converters.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Напряжение от источника питания постоянного тока 1 поступает на входы модулей преобразователей напряжения постоянного тока в постоянный с гальванической развязкой 2, 3 и 4.The voltage from the DC power source 1 is fed to the inputs of the modules of DC / DC voltage converters with galvanic isolation 2, 3 and 4.

В каждом, параллельно работающем модуле преобразователей, напряжение постоянного тока через включенный входной коммутационный аппарат 5 поступает на силовую часть модуля преобразователя 6, в которой происходит последовательное инвертирование напряжения в переменный ток, преобразование в трансформаторе, выпрямление и фильтрация напряжения.In each converter module operating in parallel, the DC voltage through the included input switching device 5 is fed to the power section of the converter module 6, in which sequential inverting of voltage into alternating current takes place, transforming in a transformer, rectifying and filtering voltage.

Далее напряжение из модуля преобразователя 6 через датчик тока, включенный выходной коммутационный аппарат 8 и разделительный диод 9 поступает на объединенные шины потребителей стабилизированного напряжения 22.Next, the voltage from the converter module 6 through the current sensor, the included output switching device 8 and the separation diode 9 is supplied to the combined bus consumers stabilized voltage 22.

Управление и регулирование работой модуля преобразователя выполняет система управления 10, включающая контур стабилизации выходного напряжения и контур стабилизации выходного тока модулей преобразователя-стабилизатора, содержащий датчик выходного тока, одним выводом подключенный ко входу дифференциального усилителя выходного тока, а вторым выходом к силовой части преобразователя. Выход дифференциального усилителя выходного тока подключен к схеме управления модуля преобразователя. При этом датчики выходного тока преобразователей-стабилизаторов входами соединены между собой и подключены к выходным шинам, между входами дифференциального усилителя стабилизации выходного тока включены ограничительные диоды, а катоды диодов объединены шиной выравнивания токов 24, что позволяет равномерно распределить нагрузку, обеспечить одинаковые тепловые режимы работы.Control and regulation of the converter module is performed by the control system 10, which includes a stabilization circuit of the output voltage and a stabilization circuit of the output current of the converter-stabilizer modules, containing an output current sensor connected to the power section of the converter by a single output to the input of the differential amplifier of the output current. The output of the differential output current amplifier is connected to the control circuit of the converter module. At the same time, the output current sensors of the stabilizer converters are interconnected and connected to the output buses, restrictive diodes are connected between the inputs of the differential amplifier for stabilization of the output current, and the cathodes of the diodes are combined by a current equalization bus 24, which allows for uniform thermal conditions of operation.

Если при параллельной работе модулей преобразователей, например, более загружен модуль 2, то сигнал с датчика тока 7, через ограничительный диод 13 поступает на шину выравнивания токов 24 и запирает соответствующие ограничительные диоды в других модулях 3 и 4, так как он более высокого уровня, чем сигналы с датчиков тока соответствующих модулей. На шине выравнивания токов 24 сигнал равен сигналу датчика тока 13, поэтому на входе усилителя 12 одинаковые сигналы, а на выходе усилителя 10 - ноль. Следовательно, в схему управления 10 с усилителя 12 сигнал коррекции не поступает. В модулях преобразователей 3 и 4, у которых нагрузка меньше, и соответственно, меньше сигнал с датчиков тока, на выходе усилителей присутствует разность сигналов с шины выравнивания токов 24. Усилители модулей 3 и 4 усиливают эту разность и выдают в соответствующую схему управления сигнал коррекции, после отработки корректирующих воздействий силовой частью модуля токи модулей преобразователей становятся близкими к току модуля 2.If during parallel operation of converter modules, for example, module 2 is more loaded, then the signal from current sensor 7, through limiting diode 13, enters the current leveling bus 24 and blocks the corresponding restrictive diodes in other modules 3 and 4, since it is higher level, than signals from current sensors of corresponding modules. On the bus alignment currents 24 signal equal to the signal of the current sensor 13, therefore, at the input of the amplifier 12 are the same signals, and at the output of the amplifier 10 - zero. Therefore, in the control circuit 10 with the amplifier 12, the correction signal is not received. In the converter modules 3 and 4, whose load is less, and accordingly, the signal from the current sensors is smaller, the amplifiers have a difference of signals from the current equalization bus 24. The amplifiers of modules 3 and 4 amplify this difference and output a correction signal to the corresponding control circuit, after testing the corrective actions of the power part of the module, the currents of the converter modules become close to the current of module 2.

Силовая часть модулей преобразователей 6 выполняется с промежуточным звеном на высокой частоте, обеспечивая тем самым улучшение их массогабаритных характеристик, а разделительные трансформаторы, входящие в модуль и регуляторы напряжения, обеспечивают требуемую электромагнитную совместимость источников питания с потребителями.The power part of the converter modules 6 is performed with an intermediate link at a high frequency, thereby ensuring an improvement in their mass and dimensional characteristics, and the isolation transformers included in the module and voltage regulators provide the required electromagnetic compatibility of the power supply with consumers.

Пульт управления 11 модуля преобразования 2, подключенный к системе управления 10, позволяет осуществлять локальный контроль работы и управлять режимами работы модуля преобразователя.The control panel 11 of the conversion module 2 connected to the control system 10 allows local control of operation and control of the operating modes of the converter module.

Пульт местного управления 16 системы преобразования напряжения, подключенный к блоку управления 15, позволяет осуществлять контроль работы и управление режимами работы системы преобразования, размещенной в бункере 23, в том числе и системы принудительной вентиляцией бункера.The local control panel 16 of the voltage conversion system, connected to the control unit 15, allows monitoring the operation and control of the operation modes of the conversion system located in the bunker 23, including the forced ventilation system of the bunker.

Пульт дистанционного управления 17 системы преобразования напряжения, подключенный к блоку управления 15, позволяет осуществлять взаимодействие с вышестоящими системами по контролю работы и управлению режимами работы системы преобразования.The remote control 17 of the voltage conversion system, connected to the control unit 15, allows interaction with higher-level systems to monitor the operation and control the operating modes of the conversion system.

При отсутствии на выходе модуля преобразователя перегрузки или короткого замыкания схема управления 10 производит постоянный контроль силовой части модуля, стабилизацию напряжения, равномерное распределение токов, а также контроль температурного режима.If there is no overload or short circuit at the output of the converter module, the control circuit 10 continuously monitors the power section of the module, stabilizes the voltage, evenly distributes the currents, and controls the temperature conditions.

В режиме перегрузки, т.е. при выходном токе модуля преобразования, больше номинального значения, но меньше тока короткого замыкания, происходит выдача сигнала в блок управления системы 15, далее на пульт дистанционного управления 17, а также запуск таймера задержки на отключение модуля. В случае отсутствия снижения нагрузки в течение заданного интервала времени происходит отключение модуля преобразователя коммутационными аппаратами 5 и 7, соответственно на входе и выходе.In overload mode, i.e. when the output current of the conversion module is greater than the nominal value, but less than the short-circuit current, a signal is issued to the system control unit 15, then to the remote control 17, and also the start of the delay timer for switching off the module. In the absence of a load reduction during a predetermined time interval, the converter module is disconnected by switching devices 5 and 7, respectively, at the input and output.

В режиме короткого замыкания, т.е. при выходном токе модуля преобразования больше допустимого значения, происходит отключение модуля преобразователя коммутационными аппаратами 5 и 7, а также выдача сигнала в блок управления системы 15 и далее на пульт дистанционного управления 17.In short circuit mode, i.e. when the output current of the conversion module is more than the allowable value, the converter module is disconnected by switching devices 5 and 7, and a signal is output to the system control unit 15 and further to the remote control 17.

Система управления 10 модуля преобразователя посредством датчика температуры 14 производит контроль температуры силовой части модуля, при этом используется две уставки защиты: при достижении температуры модуля значения 70°C формируется в блоке управления 15 предупреждающий сигнал «перегрев модуля», а при превышении температуры модуля значения 100°C формируется исполнительный сигнал «перегрев модуля», по которому происходит отключение модуля коммутационными аппаратами 5 и 7.The control system 10 of the converter module uses the temperature sensor 14 to monitor the temperature of the power section of the module, using two protection settings: when the module temperature reaches 70 ° C, the module overheat warning signal is generated in the control unit 15, and when the module temperature exceeds 100 ° C, an executive signal “module overheating” is formed, according to which the module is switched off by switching devices 5 and 7.

В верхней части бункера 23 (фиг. 2) равномерно размещены N датчиков Dt температуры 18-20, подключенные к блоку управления системы 15, которые по правилу «ИЛИ» максимальных температур воздуха в бункере формируют сигнал на вентилятор обдува 21 «включение (отключение) принудительной вентиляции бункера» при достижении соответствующих уставок по температуре Тво), а также предупреждающий сигнал «перегрев» - при температуре Тпер и исполнительный сигнал «пожар» - при температуре Тпож (фиг. 3). По сигналу «перегрев» происходит формирование донесения на пульт дистанционного управления 17 для возможного перевода системы в другой режим работы, а по исполнительному сигналу «пожар» происходит отключение всех модулей преобразователей 2-4 и вентилятора обдува 21.In the upper part of the bunker 23 (Fig. 2) there are evenly placed N sensors Dt of temperature 18-20 connected to the control unit of the system 15, which, according to the OR rule of maximum air temperatures in the bunker, generate a signal to the blower 21 "forced on (off) ventilation of the bunker "when reaching the appropriate settings for the temperature T in (T about ), as well as the warning signal" overheating "- at the temperature T lane and the executive signal" fire "- at the temperature T w amb (Fig. 3). The signal "overheating" is the formation of a report to the remote control 17 for the possible transfer of the system to another mode of operation, and the executive signal "fire" turns off all modules of the converters 2-4 and the blower fan 21.

Все (N+1) модули DC/DC работают постоянно, равномерно распределяя нагрузку между собой, что с одной стороны позволяет снизить температуру силовой части каждого из модулей и равномерно распределить тепловыделения по объему бункера, а с другой позволяет обеспечить высокое качество переходных процессов (допустимое отклонение напряжение в динамическом режиме) при резком изменении нагрузки. Кроме того, нахождение всех модулей DC/DC в одинаковых тепловых режимах работы позволяет уменьшить отклонения выходных параметров за счет исключения температурного разброса характеристик схемных элементов силовой части модулей.All (N + 1) DC / DC modules work constantly, evenly distributing the load between each other, which, on the one hand, reduces the temperature of the power section of each of the modules and evenly distributes heat generation across the bunker volume, and on the other, allows for high quality transients (acceptable voltage deviation in dynamic mode) with a sudden change in load. In addition, finding all DC / DC modules in the same thermal modes of operation allows to reduce the deviations of the output parameters by eliminating the temperature variation of the characteristics of the circuit elements of the power section of the modules.

В случае отказа одного из модулей преобразователей 2-4 по сигналу от системы управления 10 происходит его отключение коммутационными аппаратами 5 и 7 соответственно на входе и выходе, далее формируется донесение в блок управления системы 15 и на пульт дистанционного управления 17. Наличие в системе преобразования избыточного количества преобразователей «N+1», коммутационных аппаратов на входе и выходе каждого модуля преобразователя, отключаемых системой управления по сигналам защит, а также разъемных соединений всех кабельных линий позволяет персоналу объекта выполнить необходимые и своевременные действия по восстановлению работы системы путем замены отказавшего модуля на исправный без отключения потребителей системы.In the event of a failure of one of the converter modules 2-4, the signal from the control system 10 is switched off by switching devices 5 and 7, respectively, at the input and output, then a report is generated to the control unit of the system 15 and to the remote control 17. The presence of a conversion in the system the number of N + 1 converters, switching devices at the input and output of each converter module that are switched off by the control system by protection signals, as well as detachable connections of all cable lines allow It does not require the facility personnel to perform necessary and timely actions to restore the system by replacing the failed module with an operational one without disconnecting the system users.

Таким образом, предлагаемая система преобразования напряжения постоянного тока имеет резервированную параллельную архитектуру и обладает широкими функциональными возможностями: стабилизация напряжения, равномерное распределение нагрузки между параллельно включенными преобразователями, защита от перегрузок и токов коротких замыканий, перегрева и возгорания, локальное и дистанционное управление, позволяет повысить нагрузочную способность при динамически изменяющейся нагрузке и создать условия эксплуатации модулей преобразования напряжения, обеспечивающие бесперебойность электроснабжения ответственных потребителей при отказоустойчивости системы преобразования в целом.Thus, the proposed DC voltage conversion system has a redundant parallel architecture and has wide functional capabilities: voltage stabilization, uniform load distribution between parallel-connected converters, protection against overloads and short-circuit currents, overheating and fire, local and remote control, allows increasing the load ability with dynamically changing load and create conditions for operation of conversion modules • Voltages that ensure uninterrupted power supply to the responsible consumers during the fault tolerance of the conversion system as a whole.

Заявителям не известен путь решения поставленной задачи с приведенной совокупностью существенных признаков, что говорит об "изобретательском уровне" технического решения.The applicants are not aware of the way to solve the problem with the above set of essential features, which speaks of the "inventive step" of the technical solution.

Предлагаемое техническое решение практически реализовано в системе автономного электроснабжения подвижного агрегата, серийно выпускаемого АО «ГОКБ «Прожектор».The proposed technical solution is practically implemented in the system of autonomous power supply of the mobile unit, mass-produced by JSC “GOKB“ Projector ”.

Приведенные данные и сведения подтверждают возможность промышленного осуществления предлагаемого изобретения.The data and information confirm the possibility of industrial implementation of the present invention.

Источники информацииInformation sources

1. Розанов Ю.К. Полупроводниковые преобразователи со звеном повышенной частоты. - М.: Энергоатомиздат, 1987. 184 с.1. Rozanov Yu.K. Semiconductor converters with a higher frequency link. - M .: Energoatomizdat, 1987. 184 p.

2. Патент РФ №2376695 С1, кл. H02J 3/46, опубл. 20.12.2009.2. RF patent №2376695 C1, cl. H02J 3/46, publ. 12/20/2009.

3. Патент РФ №2324272 С2, кл. H02J 9/06, опубл. 10.05.2008.3. RF patent №2324272 C2, cl. H02J 9/06, publ. 05/10/2008

Claims (4)

1. Интеллектуальная система преобразования напряжения постоянного тока для динамически изменяющейся нагрузки, содержащая размещенные в закрытом бункере с принудительной системой вентиляции (N+1) модули преобразователей напряжения постоянного тока в напряжение постоянного тока (модули DC/DC), с гальванической развязкой входных и выходных цепей модуля DC/DC, нагрузочная способность каждого из которых равна значению номинальной нагрузки, поделенной на N, от которых стабилизированным напряжением запитаны потребители постоянного тока с динамически изменяющейся нагрузкой, силовая часть каждого из модулей DC/DC своим выходом через разделительные диоды подключена к потребителям через выходные шины, причем каждый модуль DC/DC имеет контур стабилизации выходного напряжения и контур стабилизации выходного тока, включающий датчик выходного тока, одним выводом подключенный ко входу дифференциального усилителя выходного тока, а вторым выходом - к силовой части модуля DC/DC, при этом выход дифференциального усилителя выходного тока подключен к схеме управления модуля DC/DC, при этом датчики выходного тока каждого модуля DC/DC входами соединены между собой и подключены к выходным шинам, между входами дифференциального усилителя стабилизации выходного тока включены ограничительные диоды, а катоды диодов объединены шиной выравнивания токов, отличающаяся тем, что в верхней части бункера равномерно размещены N датчики температуры, подключенные к блоку управления системы, которые по правилу «ИЛИ» максимальных температур воздуха в бункере формируют сигнал «включение (отключение) принудительной вентиляции бункера», предупреждающий сигнал «перегрев» и исполнительный сигнал «пожар».1. Intelligent DC voltage conversion system for a dynamically changing load, containing DC-DC voltage converter modules (DC / DC modules) located in a closed bunker with a forced ventilation system (N + 1), with galvanic isolation of input and output circuits DC / DC modules, the load capacity of each of which is equal to the value of the nominal load divided by N, from which DC consumers with dynamo are supplied with stabilized voltage With varying loads, the power section of each of the DC / DC modules is connected to consumers via output busbars via output diodes, each DC / DC module has an output voltage stabilization circuit and an output current stabilization circuit that includes an output current sensor connected to the input of the differential amplifier of the output current, and the second output - to the power section of the DC / DC module; the output of the differential amplifier of the output current is connected to the control circuit of the DC / DC module, while the sensors The output current of each DC / DC module is interconnected and connected to the output buses, the limiting diodes are connected between the inputs of the differential amplifier for stabilizing the output current, and the cathodes of the diodes are combined by a current equalizing bus, characterized in that N temperature sensors are evenly arranged in the upper part of the bunker, systems connected to the control unit that, according to the OR rule of the maximum air temperatures in the bunker, generate a "enable (disable) forced ventilation of the bunker" signal, warning the second signal is “overheating” and the executive signal is “fire”. 2. Интеллектуальная система преобразования напряжения постоянного тока для динамически изменяющейся нагрузки по п. 1, отличающаяся тем, что, все (N+1) модули DC/DC работают постоянно, равномерно распределяя нагрузку между собой.2. Intelligent DC voltage conversion system for a dynamically changing load according to claim. 1, characterized in that all (N + 1) DC / DC modules operate continuously, evenly distributing the load among themselves. 3. Интеллектуальная система преобразования напряжения постоянного тока для динамически изменяющейся нагрузки по п. 1, отличающаяся тем, что модули DC/DC имеют разъемные соединения всех кабельных линий, а также коммутационные аппараты на входе и выходе, отключаемые системой управления по сигналам защит от токов перегрузки, короткого замыкания и перегрева.3. Intelligent DC voltage conversion system for a dynamically changing load according to claim 1, characterized in that the DC / DC modules have detachable connections of all cable lines, as well as switching devices at the input and output that are switched off by the control system according to overcurrent protection signals , short circuit and overheating. 4. Интеллектуальная система преобразования напряжения постоянного тока для динамически изменяющейся нагрузки по п. 1, отличающаяся тем, что силовая часть модулей DC/DC напряжения имеет двухступенчатую защиту от перегрева, которая формирует сигналы: предупреждающий «перегрев» и исполнительный «пожар».4. Intelligent DC voltage conversion system for a dynamically varying load according to claim 1, characterized in that the power section of the DC / DC voltage modules has a two-stage overheating protection, which generates signals: warning “overheating” and executive “fire”.
RU2017137591A 2017-10-26 2017-10-26 Intelligent dc voltage conversion system for dynamically varying load RU2692089C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017137591A RU2692089C2 (en) 2017-10-26 2017-10-26 Intelligent dc voltage conversion system for dynamically varying load

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017137591A RU2692089C2 (en) 2017-10-26 2017-10-26 Intelligent dc voltage conversion system for dynamically varying load

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2017137591A RU2017137591A (en) 2019-04-26
RU2017137591A3 RU2017137591A3 (en) 2019-04-26
RU2692089C2 true RU2692089C2 (en) 2019-06-21

Family

ID=66321706

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017137591A RU2692089C2 (en) 2017-10-26 2017-10-26 Intelligent dc voltage conversion system for dynamically varying load

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2692089C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2746221C2 (en) * 2020-08-19 2021-04-09 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Вектор" (АО "НИИ "Вектор") Fault-tolerant power supply system with flexible parameter settings

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114123282B (en) * 2021-11-16 2024-06-25 许继电气股份有限公司 Control method of direct current energy consumption device for offshore wind power transmission

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2324272C2 (en) * 2006-06-13 2008-05-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин" Smart dc voltage converter for dynamically varying load
RU2376695C1 (en) * 2008-11-19 2009-12-20 Федеральное Космическое Агентство Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Головное Особое Конструкторское Бюро "Прожектор" Plant for parallel operation of converters
BR112013033331A2 (en) * 2011-06-27 2017-01-31 Cooper Technologies Co power supply

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2324272C2 (en) * 2006-06-13 2008-05-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин" Smart dc voltage converter for dynamically varying load
RU2376695C1 (en) * 2008-11-19 2009-12-20 Федеральное Космическое Агентство Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Головное Особое Конструкторское Бюро "Прожектор" Plant for parallel operation of converters
BR112013033331A2 (en) * 2011-06-27 2017-01-31 Cooper Technologies Co power supply

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2746221C2 (en) * 2020-08-19 2021-04-09 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Вектор" (АО "НИИ "Вектор") Fault-tolerant power supply system with flexible parameter settings

Also Published As

Publication number Publication date
RU2017137591A (en) 2019-04-26
RU2017137591A3 (en) 2019-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10797592B2 (en) Power system based on current source
US8593015B2 (en) Battery balancing system
JP6338131B1 (en) Power system
JP6004350B2 (en) Charge / discharge control system for storage battery assembly
KR101538232B1 (en) Battery Conditioning System and Battery Energy Storage System Including That Battery Conditioning System
KR20150115560A (en) Energy storage system and controlling method the same
RU2692089C2 (en) Intelligent dc voltage conversion system for dynamically varying load
US10014687B2 (en) Grid-tied photovoltaic power generation system
US9793711B2 (en) Modularly redundant DC-DC power supply arrangement having outputs that can be connected in parallel
KR101571954B1 (en) Battery Energy Storage System Capable of Emergency Operation and Method for Emergency Operation of Battery Energy Storage System Under Error of Battery Rack
US11342851B2 (en) Modular DC power supply with independent output converters
KR102233773B1 (en) System for converting power and method for controlling the system
WO2006065435A2 (en) Power system with redundant power supply apparatus
KR20180064670A (en) Converter of an inactive power compensator and method of controlling the same
KR101634012B1 (en) Battery Conditioning System Capable of Controlling Unbalancing Between Battery Racks and Method for Controlling Unbalancing Between Battery Racks
US10581238B2 (en) Storage battery device, storage battery device control method, and computer program product
US11791719B2 (en) Device, method, and system for resolving common-mode voltage interference
Roy et al. A decentralized nonlinear control scheme for modular power sharing in dc-dc converters
RU2666523C1 (en) Uninterrupted power supply source for on-board equipment
KR101549313B1 (en) Battery Energy Storage System and Method for Controlling Battery Energy Storage System
JP6049603B2 (en) Battery control system and battery control method
CN111585439A (en) Parallel current-sharing circuit of distributed power supply system
KR101707726B1 (en) System and Method for GRID-SEPARATING of Plurality of Energy Storage Syetem
JP6791343B1 (en) Distributed power system
RU2766312C1 (en) Self-diagnosing system of providing uninterrupted power supply of on-board equipment