RU75107U1

RU75107U1 - DC POWER SUPPLY SYSTEM

Info

Publication number: RU75107U1
Application number: RU2008109101/22U
Authority: RU
Inventors: Владимир Владимирович Березов (RU); Владимир Владимирович Березов; Николай Петрович Кириллов (RU); Николай Петрович Кириллов; Александр Сергеевич Шевченко (RU); Александр Сергеевич Шевченко; Александр Владимирович Катаржин (RU); Александр Владимирович Катаржин; Юрий Георгиевич Коваленко (RU); Юрий Георгиевич Коваленко; Николай Анатольевич Иванов (RU); Николай Анатольевич Иванов
Priority date: 2008-03-13
Filing date: 2008-03-13
Publication date: 2008-07-20

Abstract

Система электроснабжения постоянного тока, содержащая сеть, выпрямительное устройство, аккумуляторную батарею, коммутатор цепи, содержащий диод, промежуточные шины постоянного тока, вентильный двигатель, объеденный общим валом с вентильным генератором, и основные шины постоянного тока, причем вход выпрямительного устройства подключен к сети, а выход - к промежуточным шинам постоянного тока, плюсовой вывод аккумуляторной батареи соединен с соответствующей шиной промежуточных шин постоянного тока через коммутатор цепи, а минусовой вывод - непосредственно, вентильный двигатель соединен общим валом с вентильным генератором, подключенным выходом к основным шинам постоянного тока, отличающаяся тем, что введен непрерывный последовательный стабилизатор постоянного тока, содержащий регулирующий элемент, выход которого соединен с вентильным двигателем, а вход - с промежуточными шинами постоянного тока, усилитель постоянного тока и измерительный элемент, содержащий устройство сравнения и источник опорного напряжения, при этом вход измерительного элемента подключен к основным шинам постоянного тока, а его выход соединен с входом усилителя постоянного тока, выход которого соединен с входом управления регулирующего элемента, причем первый вход устройства сравнения подключен к основным шинам постоянного тока, а источник опорного напряжения подключен ко второму входу устройства сравнения.A DC power supply system comprising a network, a rectifier device, a battery, a circuit switch comprising a diode, intermediate DC buses, a valve motor connected by a common shaft with a valve generator, and main DC buses, the input of the rectifier device being connected to the network, and the output is to the intermediate DC busbars, the positive terminal of the battery is connected to the corresponding bus of the intermediate DC bus via the circuit switch, and the negative output d - directly, the valve motor is connected by a common shaft with a valve generator connected by an output to the main DC buses, characterized in that a continuous series DC stabilizer is introduced, containing a control element, the output of which is connected to the valve motor, and the input - with intermediate DC buses a current amplifier, a direct current amplifier and a measuring element comprising a comparison device and a reference voltage source, while the input of the measuring element is connected to the main nym DC buses, and its output is connected to the input of the DC amplifier whose output is connected to the input of a regulating member control, said first comparator input is connected to the main buses VDC and a reference voltage source connected to the second input of the comparator.

Description

Полезная модель относиться к области электротехники и может быть использована в качестве системы электроснабжения постоянного тока на стационарных и подвижных объектах.The utility model relates to the field of electrical engineering and can be used as a DC power supply system for stationary and moving objects.

Известна система электроснабжения постоянного тока, содержащая последовательно включенную сеть, шины переменного тока, выпрямительное устройство, зарядные шины постоянного тока к которым параллельно подключены аккумуляторные батареи: заряженные, и разряжаемые, соединенные с разрядными шинами постоянного тока, к которым подключены потребители [1]. В данной системе применена дублированная схема питания потребителей, она проста и технологична, поэтому ее применяют на многих объектах электрического железнодорожного транспорта, однако большое число батарей приводит к громоздкости, поэтому для их установки требуется специальные помещения. Кроме того, параллельная работа большого числа выпрямительных устройств предопределяет необходимость учета уравнительных токов. Помимо указанных недостатков можно отметить еще один, сущность которого сводится к попаданию помех, создаваемых сетью на разрядные шины постоянного тока и в цели подключения потребителей, что приводит к перенапряжению, пробою изоляции, пробою переходов в полупроводниковых приборах. Указанные недостатки ограничивают область применения системы в различных отраслях техники.A known DC power supply system comprising a series-connected network, AC buses, a rectifier device, DC charging buses to which batteries are connected in parallel: charged, and discharged, connected to discharge DC buses to which consumers are connected [1]. This system uses a duplicated power supply scheme for consumers, it is simple and technologically advanced, therefore it is used at many objects of electric railway transport, however, a large number of batteries leads to cumbersome, therefore, special rooms are required for their installation. In addition, the parallel operation of a large number of rectifier devices determines the need for equalizing currents. In addition to these shortcomings, one can note one more, the essence of which is that interference from the network to the DC bus lines and for the purpose of connecting consumers, which leads to overvoltage, breakdown of insulation, breakdown of junctions in semiconductor devices, can be noted. These disadvantages limit the scope of the system in various branches of technology.

Наиболее близкой по технической сущности к заявленной полезной модели является система электропитания постоянного тока, содержащая шины переменного тока, выпрямительное устройство, зарядные шины, первый коммутатор цепи, содержащий полупроводниковый диод, аккумуляторную батарею, вентильный двигатель, общий вал, вентильный Closest to the technical nature of the claimed utility model is a DC power supply system comprising AC buses, a rectifier, charging buses, a first circuit switch comprising a semiconductor diode, a battery, a valve motor, a common shaft, a valve

генератор, разрядные шины и второй коммутатор цепи, содержащий полупроводниковый диод, при этом шины переменного тока, выпрямительное устройство и зарядные шины соединены между собой последовательно, аккумуляторная батарея соединена с зарядными шинами посредством первого коммутатора цепи, а с вентильным генератором - с помощью второго коммутатора цепи, причем первый выход упомянутого генератора соединен с разрядными шинами, вентильный двигатель подключен к зарядным шинам, а указанные двигатель и генератор соединены между собой общим валом. Назначения элементов схемы системы: шины переменного тока являются основным источником электрической энергии, выпрямительное устройство выполняет функции преобразования тока и зарядного устройства при настройках и наладках системы, зарядные шины являются источником электрической энергии для вентильного двигателя в основном режиме работы и их напряжение используется для зарядки аккумуляторной батареи перед началом работы системы, коммутатор цепи является бесконтактным, не позволяющим производить разряд аккумуляторной батареи при наличии напряжения на шинах. Вентильный двигатель является первичным двигателем вентильного генератора передающий вращение посредством общего вала, вентильный генератор предназначен для обеспечения разрядных шин, напряжением в основном режиме работы, а также для обеспечения подзаряда аккумуляторной батареи, который осуществляется с помощью диода второго коммутатора цепи. Данная система отличается простотой построения, бесперебойностью электроснабжения и значительным ресурсом работы, однако ей свойственны и недостатки, основными из которых является низкая стабильность напряжения питания потребителей особой и первой категории.a generator, discharge buses, and a second circuit switch comprising a semiconductor diode, wherein the AC buses, the rectifier device, and the charging buses are connected together in series, the battery is connected to the charging buses through the first circuit switch, and to the valve generator using the second circuit switch moreover, the first output of the said generator is connected to the discharge tires, the valve motor is connected to the charging buses, and said engine and generator are interconnected by a common shaft. The purpose of the system circuit elements: AC buses are the main source of electrical energy, the rectifier device performs the functions of converting current and charger when setting up and adjusting the system, charging buses are the source of electrical energy for the valve motor in the main mode of operation and their voltage is used to charge the battery before starting the system, the circuit switch is non-contact, not allowing to discharge the battery when the presence of voltage on the tires. The valve motor is the primary engine of the valve generator transmitting rotation through a common shaft, the valve generator is designed to provide discharge buses, voltage in the main mode of operation, as well as to provide recharge of the battery, which is carried out using the diode of the second circuit switch. This system is notable for its simplicity of construction, uninterrupted power supply and a significant resource of work, however, it also has drawbacks, the main of which is the low stability of the supply voltage of consumers of the special and first category.

Технический результат полезной модели заключается в повышении стабильности напряжения на шинах.The technical result of the utility model is to increase the voltage stability on the tires.

Требуемый технический результат достигается тем, что в систему электроснабжения постоянного тока, содержащую сеть, выпрямительное The required technical result is achieved by the fact that in the DC power supply system containing a network, a rectifier

устройство, аккумуляторную батарею, коммутатор цепи, содержащий диод, промежуточные шины постоянного тока, вентильный двигатель, объединенный общим валом с вентильным генератором и основные шины постоянного тока, причем вход выпрямительного устройства подключен к сети, а выход - к промежуточным шинам постоянного тока, плюсовой вывод аккумуляторной батареи соединен с соответствующей шиной промежуточных шин постоянного тока через коммутатор цепи, а минусовой вывод - непосредственно, вентильный двигатель соединен общим валом с вентильным генератором, подключенным выходом к основным шинам постоянного тока, введен непрерывный последовательный стабилизатор постоянного тока, содержащий регулирующий элемент, выход которого соединен с вентильным двигателем, а вход - с промежуточными шинами постоянного тока, усилитель постоянного тока и измерительный элемент, содержащий устройство сравнения и источник опорного напряжения, при этом вход измерительного элемента подключен к основным шинам постоянного тока, а его выход соединен с входом усилителя постоянного тока, выход которого соединен с входом управления регулирующего элемента, причем первый вход устройства сравнения подключен к основным шинам постоянного тока, а источник опорного напряжения подключен ко второму входу устройства сравнения.a device, a rechargeable battery, a circuit switch containing a diode, intermediate DC buses, a valve motor, connected by a common shaft with a valve generator and the main DC buses, and the input of the rectifier device is connected to the network, and the output to the intermediate DC buses, positive output the battery is connected to the corresponding bus of the intermediate DC buses through the circuit switch, and the negative terminal is directly, the valve motor is connected by a common shaft to the valve a generator connected to the main DC busbars by an output, a continuous series DC stabilizer is introduced, containing a regulating element, the output of which is connected to the valve motor, and the input to intermediate DC buses, a DC amplifier and a measuring element containing a comparison device and a source reference voltage, while the input of the measuring element is connected to the main DC bus, and its output is connected to the input of the DC amplifier, the output of which th connected to the input control regulating member, wherein the first comparator input is connected to the main buses VDC and a reference voltage source connected to the second input of the comparator.

На чертеже представлена структурная схема системы электроснабжения постоянного тока.The drawing shows a structural diagram of a DC power supply system.

Система электроснабжения содержит сеть 1, выпрямительное устройство 2, аккумуляторную батарею 3, коммутатор цепи, содержащий диод 4, промежуточные шины постоянного тока 5, непрерывный последовательный стабилизатор постоянного тока 6, содержащий регулирующий элемент 6-1, усилитель постоянного тока 6-2 и измерительный элемент 6-3, содержащий устройство сравнения 6-4 и источник опорного напряжения 6-5, вентильный двигатель 7, объединенный The power supply system comprises a network 1, a rectifier 2, a battery 3, a circuit switch comprising a diode 4, DC busbars 5, a continuous series DC stabilizer 6, comprising a control element 6-1, a DC amplifier 6-2 and a measuring element 6-3, containing a comparison device 6-4 and a reference voltage source 6-5, a valve motor 7, combined

общим валом (не обозначен) с вентильным генератором 8 и основные шины постоянного тока 9, причем вход выпрямительного устройства 2 подключен к сети 1, а выход - к промежуточным шинам постоянного тока 5, плюсовой вывод (не обозначен) аккумуляторной батареи соединен с соответствующей шиной промежуточных шин постоянного тока 5 через коммутатор цепи 4, а минусовой вывод (не обозначен) - непосредственно регулирующий элемент 6-1 непрерывного последовательного стабилизатора постоянного тока 6 подключен входом к промежуточным шинам постоянного тока 5, причем его выход (не обозначен) соединен с входом (не обозначен) вентильного двигателя 7, который с помощью общего вала (не обозначен) механически соединен с вентильным генератором 8, соединенным с основными шинами постоянного тока 9. Регулирующий элемент 6-1 соединен входом управления с выходом усилителя постоянного тока 6-2, вход которого подключен к выходу устройства сравнения 6-4, первый вход которого подключен к основным шинам постоянного тока 9, при этом источник опорного напряжения 6-5 подключен ко второму входу устройства сравнения 6-4. Все элементы схемы серийно выпускаются отечественной промышленностью, при этом схема непрерывного последовательного стабилизатора 6 постоянного тока подробно описана в [3].a common shaft (not indicated) with a valve generator 8 and the main DC bus 9, with the input of the rectifier 2 connected to the network 1, and the output to the intermediate DC bus 5, the positive output (not marked) of the battery connected to the corresponding bus intermediate DC bus 5 through the switch circuit 4, and the minus terminal (not indicated) - directly regulating element 6-1 of a continuous series DC stabilizer 6 is connected by an input to the intermediate DC bus 5, moreover, its output (not indicated) is connected to the input (not indicated) of the valve motor 7, which is mechanically connected to a valve generator 8 connected to the main DC buses 9 using a common shaft (not indicated). The control element 6-1 is connected to the control input with the output of the DC amplifier 6-2, the input of which is connected to the output of the comparison device 6-4, the first input of which is connected to the main DC buses 9, while the voltage reference 6-5 is connected to the second input of the comparison device 6-4. All elements of the circuit are serially produced by the domestic industry, while the scheme of a continuous series DC stabilizer 6 is described in detail in [3].

Система электроснабжения постоянного тока работает следующим образом.The DC power supply system operates as follows.

При наличии напряжения в сети 1 оно поступает на вход выпрямительного устройства 2, где преобразуется в постоянное и на промежуточных шинах постоянного тока 5 появляется напряжение заданного качества U_з. Ввиду того, что оно по величине больше напряжения аккумуляторной батареи 3, то диод-коммутатор цепи 4 будет закрыт, и аккумуляторная батарея не будет разряжаться. Ввиду того, что регулирующий элемент 6-1 представляет собой некоторое управляемое сопротивление, то на нем появляется падение напряжения Ц_РЭ и на входе вентильного двигателя 7 появится напряжение U_ВД, равное If there is voltage in the network 1, it is fed to the input of the rectifier device 2, where it is converted to constant voltage and a voltage of a given quality U _s appears on the intermediate DC busbars 5. Due to the fact that it is larger in magnitude than the voltage of the battery 3, the diode-switch circuit 4 will be closed, and the battery will not be discharged. Due to the fact that the regulating element 6-1 is a controlled resistance, a voltage drop C _RE appears on it and a voltage U _VD equal to

Под действием указанного напряжения вентильный двигатель 7 начнет вращаться, а вентильный генератор 8 будет выдавать ЭДС, под действием которой на основных шинах постоянного тока 9 появляется напряжение для питания потребителей. При изменении напряжения на основных шинах постоянного тока 9 измерительный элемент 6-3 выдает сигнал рассогласования, который формируется на устройстве сравнения 6-4 с помощью источника опорного напряжения 6-5. Сигнал измерительного элемента 6-3 усиливается в усилителе постоянного тока 6-2 и поступает на регулирующий элемент 6-1. В зависимости от знака рассогласования и его величины регулирующий элемент 6-1 обеспечивает такое изменение падения напряжения U_РЭ при котором изменится напряжение питания вентильного двигателя 7 в нужную сторону. Частота вращения вала двигателя 7 будет соответствовать номинальному значению напряжения на основных шинах постоянного тока 9 и сигнал рассогласования измерительного элемента 6-3 станет равным нулю.Under the action of the indicated voltage, the valve motor 7 will begin to rotate, and the valve generator 8 will produce an EMF, under the influence of which a voltage appears on the main DC buses 9 to supply consumers. When changing the voltage on the main DC bus 9, the measuring element 6-3 generates a mismatch signal, which is generated on the comparison device 6-4 using a reference voltage source 6-5. The signal of the measuring element 6-3 is amplified in the DC amplifier 6-2 and is supplied to the regulating element 6-1. Depending on the sign of the error and its magnitude regulating member 6-1 provides a change in voltage drop U _OM wherein the voltage change of the engine valve 7 in the desired direction. The frequency of rotation of the shaft of the motor 7 will correspond to the nominal value of the voltage on the main DC busbars 9 and the error signal of the measuring element 6-3 will become equal to zero.

Таким образом, введение непрерывного последовательного стабилизатора постоянного тока позволяет обеспечить необходимую стабильность напряжения питания потребителей особой и первой категории.Thus, the introduction of a continuous series DC stabilizer allows you to provide the necessary stability of the supply voltage of consumers of the special and first category.

Источники, принятые во вниманиеSources taken into account

[1]. Багуц В.П., Ковалев Н.П., Костроминов A.M. Электропитание устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи. М., Транспорт, стр.31, рис.2.2.[one]. Baguts V.P., Kovalev N.P., Kostrominov A.M. Power supply for railway automation, telemechanics and communication devices. Moscow, Transport, p. 31, Fig. 2.2.

[2]. Патент на полезную модель №62747 от 23.11.2006//Система электроснабжения постоянного тока//Кириллов Н.П., Мельников ИВ., Катаржин А.В., заявка №2006141373/22.[2]. Utility Model Patent No. 62747 dated 11/23/2006 // DC Power Supply System // Kirillov NP, Melnikov IV., Katarzhin AV, Application No. 2006141373/22.

[3]. Источники электропитания РЭА. Справочник. Под ред. Г.С.Найвельта М, Радио и связь, 1986, стр.29, рис.1.4.[3]. REA power supplies. Directory. Ed. G.S. Naivelt M, Radio and communications, 1986, p. 29, Fig. 1.4.

Claims

A DC power supply system comprising a network, a rectifier device, a battery, a circuit switch comprising a diode, intermediate DC buses, a valve motor connected by a common shaft with a valve generator, and main DC buses, the input of the rectifier device being connected to the network, and the output is to the intermediate DC busbars, the positive terminal of the battery is connected to the corresponding bus of the intermediate DC bus via the circuit switch, and the negative output d - directly, the valve motor is connected by a common shaft with a valve generator connected by an output to the main DC buses, characterized in that a continuous series DC stabilizer is introduced, containing a control element, the output of which is connected to the valve motor, and the input - with intermediate DC buses a current amplifier, a direct current amplifier and a measuring element comprising a comparison device and a reference voltage source, while the input of the measuring element is connected to the main nym DC buses, and its output is connected to the input of the DC amplifier whose output is connected to the input of a regulating member control, said first comparator input is connected to the main buses VDC and a reference voltage source connected to the second input of the comparator.