RU98080U1 - Источник питания - Google Patents

Abstract

1. Источник питания, содержащий ведомые и ведущий силовые модули, каждый из которых включает в себя блок входных фильтров, блок защиты от перегрузки по току и напряжению, выпрямитель, буферный емкостный накопитель, блок токовой защиты, блок контроля и управления, блок силового преобразователя, блок стабилизации амплитуды и фазы выходного напряжения и блок выходных фильтров, отличающийся тем, что каждый силовой модуль содержит блок вспомогательного питания, ключ, блок контроля входной сети, блок ограничения тока заряда и блок удаленного включения, причем вход блока входных фильтров является входом силового модуля, выход блока входных фильтров соединен с входом блока защиты от перегрузки по току и напряжению, выход блока защиты от перегрузки по току и напряжению соединен с входом выпрямителя, первый выход выпрямителя соединен с входом блока вспомогательного питания, выход блока вспомогательного питания соединен с входом блока контроля входной сети, выход блока контроля входной сети соединен с первым входом блока контроля и управления, второй выход выпрямителя соединен с входом блока ограничения тока заряда, выход блока ограничения тока заряда соединен с первым входом буферного емкостного накопителя, третий выход выпрямителя соединен с входом ключа, выход ключа соединен с вторым входом буферного емкостного накопителя, выход буферного емкостного накопителя соединен с первым входом блока силового преобразователя, первый выход блока силового преобразователя соединен с входом блока выходных фильтров, выход блока выходных фильтров является выходом силового модуля, выход силового модуля соединен с первым �

Description

Полезная модель относится к электротехнике, в частности, к источникам бесперебойного питания, обеспечивающим повышенные требования к параметрам выходного напряжения, и может быть использовано для питания РЛС.

Известен интегрально-модульный статический преобразователь частоты (ИМ-СПЧ) (патент РФ №33835, опубл. 10.11.2003)), содержащий две силовые ячейки, блок контроля и управления. Для уменьшения энергопотери в цепях преобразования и отказа от организации принудительного теплоотвода в ИМ-СПЧ вводятся генератор трехфазного синусоидального напряжения и блок стабилизации. Недостатками данного ИМ-СПЧ являются недостаточно высокая стабильность параметров выходных сигналов и невозможность регулирования напряжения на удаленной нагрузке (для компенсации падения напряжения в подводящих проводах).

В качестве прототипа предлагаемой полезной модели принят ИМ-СПЧ (патент РФ №43110, опубл. 27.12.2004), содержащий силовые модули, каждый из которых включает в себя блок входных фильтров, блок защиты от перегрузок по току и напряжению, выпрямитель, буферный емкостной накопитель, силовой преобразователь-инвертор, блок выходных фильтров, блок токовой защиты, блок управления и контроля. Для повышения стабильности параметров выходных сигналов ИМ-СПЧ каждый из силовых модулей снабжен блоком стабилизации амплитуды и фазы выходного напряжения. Недостатками указанного ИМ-СПЧ являются относительно невысокие КПД и надежность питания РЛС.

Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является расширение арсенала технических средств указанного назначения, а именно создание источника питания, обеспечивающего высокую надежность питания РЛС.

Техническим результатом при реализации полезной модели является возможность обеспечения безаварийного функционирования устройства при возникновении нештатных ситуаций, возможность сокращения количества силовой коммутационной аппаратуры, а также повышение надежности и сокращение тепловых потерь внутри устройства.

Влияние на достижение указанных технических результатов оказывают нижеприведенные отличительные признаки. Источник питания содержит ведомые и ведущий модули, каждый из которых включает в себя блок входных фильтров, блок защиты от перегрузки по току и напряжению, выпрямитель, буферный емкостной накопитель, блок токовой защиты, блок контроля и управления, блок силового преобразователя, блок стабилизации амплитуды и фазы выходного напряжения и блок выходных фильтров. В каждый силовой модуль введены блок вспомогательного питания, ключ, блок контроля входной сети, блок ограничения тока заряда и блок удаленного включения. Вход блока входных фильтров является входом силового модуля. Выход блока входных фильтров соединен с входом блока защиты от перегрузки по току и напряжению, выход блока защиты от перегрузки по току и напряжению соединен с входом выпрямителя. Первый выход выпрямителя соединен с входом блока вспомогательного питания, выход блока вспомогательного питания соединен с входом блока контроля входной сети, выход блока контроля входной сети соединен с первым входом блока контроля и управления. Второй выход выпрямителя соединен с входом блока ограничения тока заряда, выход блока ограничения тока заряда соединен с первым входом буферного емкостного накопителя. Третий выход выпрямителя соединен с входом ключа, выход ключа соединен с вторым входом буферного емкостного накопителя, выход буферного емкостного накопителя соединен с первым входом блока силового преобразователя. Первый выход блока силового преобразователя соединен с входом блока выходных фильтров, выход блока выходных фильтров является выходом силового модуля. Выход силового модуля соединен с первым входом блока стабилизации амплитуды и фазы выходного напряжения, второй вход блока стабилизации амплитуды и фазы выходного напряжения является входом канала ручной регулировки. Выход блока стабилизации амплитуды и фазы выходного напряжения соединен с вторым входом блока силового преобразователя, второй выход блока силового преобразователя соединен с входом блока токовой защиты. Выход блока токовой защиты соединен с вторым входом блока контроля и управления, третий вход блока контроля и управления является входом канала контроля неисправности ведомого силового модуля. Четвертый вход блока контроля и управления является входом канала управления ведомого силового модуля. Пятый вход блока контроля и управления является входом канала синхронизации ведомого силового модуля. Первый выход блока контроля и управления соединен с третьим входом блока силового преобразователя. Второй выход блока контроля и управления является выходом канала контроля неисправности ведущего силового модуля. Третий выход блока контроля и управления является выходом канала управления ведущего силового модуля. Четвертый выход блока контроля и управления является выходом канала синхронизации ведущего силового модуля. Вход блока удаленного включения является входом сигнала удаленного включения, выход блока удаленного включения соединен с шестым входом блока контроля и управления. Входы силовых модулей соединены параллельно и являются входами для подключения питания. Выходы силовых модулей также соединены параллельно и являются выходами для подключения нагрузки. Силовые модули включены в канал синхронизации, образованный соединением выхода канала синхронизации ведущего силового модуля с входами канала синхронизации ведомых силовых модулей. Выход канала управления ведущего силового модуля соединен с входами канала управления ведомых силовых модулей. Выход канала контроля неисправности ведущего силового модуля соединен с входами канала контроля неисправности ведомых силовых модулей. Силовые модули выполнены с возможностью регулировки амплитуды выходного напряжения.

На фиг.1 представлена структурная схема источника питания, на фиг.2 - схема силового модуля. На фиг.1 и 2 приведены схемы для однофазного устройства. Предлагаемое устройство может быть выполнено трехфазным. Трехфазное устройство обеспечивает один канал синхронизации, один канал контроля неисправности и три канала управления.

Источник питания содержит ведомые силовые модули 1, 2, 3, 4 и ведущий силовой модуль 5, каждый из которых включает в себя блок 6 входных фильтров, блок 7 защиты от перегрузки по току и напряжению, выпрямитель 8, блок 9 вспомогательного питания, блок 10 контроля входной сети, ключ 11, блок 12 ограничения тока заряда, буферный емкостной накопитель 13, блок 14 силового преобразователя, блок 15 выходных фильтров, блок 16 стабилизации амплитуды и фазы выходного напряжения, блок 17 токовой защиты, блок 18 контроля и управления и блок 19 удаленного включения. Вход блока 6 входных фильтров является входом силового модуля 1, 2, 3, 4 и 5 соответственно. Выход блока 6 входных фильтров соединен с входом блока 7 защиты от перегрузки по току и напряжению, выход блока 7 защиты от перегрузки по току и напряжению соединен с входом выпрямителя 8. Первый выход выпрямителя 8 соединен с входом блока 9 вспомогательного питания, выход блока 9 вспомогательного питания соединен с входом блока 10 контроля входной сети, выход блока 10 контроля входной сети соединен с первым входом блока 18 контроля и управления. Второй выход выпрямителя 8 соединен с входом блока 12 ограничения тока заряда, выход блока 12 ограничения тока заряда соединен с первым входом буферного емкостного накопителя 13. Третий выход выпрямителя 8 соединен с входом ключа 11, выход ключа 11 соединен с вторым входом буферного емкостного накопителя 13, выход буферного емкостного накопителя 13 соединен с первым входом блока 14 силового преобразователя. Первый выход блока 14 силового преобразователя соединен с входом блока 15 выходных фильтров, выход блока 15 выходных фильтров является выходом силового модуля 1, 2, 3, 4 и 5 соответственно. Выход силового модуля 1, 2, 3, 4 и 5 соединен с первым входом блока 16 стабилизации амплитуды и фазы выходного напряжения, второй вход блока 16 стабилизации амплитуды и фазы выходного напряжения является входом канала ручной регулировки. Выход блока 16 стабилизации амплитуды и фазы выходного напряжения соединен с вторым входом блока 14 силового преобразователя, второй выход блока 14 силового преобразователя соединен с входом блока 17 токовой защиты. Выход блока 17 токовой защиты соединен с вторым входом блока 18 контроля и управления, третий вход блока 18 контроля и управления является входом канала контроля неисправности ведомого силового модуля 1, 2, 3 и 4. Четвертый вход блока 18 контроля и управления является входом канала управления ведомого силового модуля 1, 2, 3 и 4. Пятый вход блока 18 контроля и управления является входом канала синхронизации ведомого силового модуля 1, 2, 3 и 4. Первый выход блока 18 контроля и управления соединен с третьим входом блока 14 силового преобразователя. Второй выход блока 18 контроля и управления является выходом канала контроля неисправности ведущего силового модуля 5. Третий выход блока 18 контроля и управления является выходом канала управления ведущего силового модуля 5. Четвертый выход блока 18 контроля и управления является выходом канала синхронизации ведущего силового модуля 5. Вход блока 19 удаленного включения является входом сигнала удаленного включения, выход блока 19 удаленного включения соединен с шестым входом блока 18 контроля и управления. Входы силовых модулей 1, 2, 3, 4 и 5 соединены параллельно и являются входами для подключения питания. Выходы силовых модулей 1, 2, 3, 4 и 5 также соединены параллельно и являются выходами для подключения нагрузки. Силовые модули 1, 2, 3, 4 и 5 включены в канал синхронизации, образованный соединением выхода канала синхронизации ведущего силового модуля 5 с входами канала синхронизации ведомых силовых модулей 1, 2, 3 и 4. Выход канала управления ведущего силового модуля 5 соединен с входами канала управления ведомых силовых модулей 1, 2, 3 и 4. Выход канала контроля неисправности ведущего силового модуля 5 соединен с входами канала контроля неисправности ведомых силовых модулей 1, 2, 3 и 4. Силовые модули 1, 2, 3, 4 и 5 выполнены с возможностью регулировки амплитуды выходного напряжения непосредственно на модуле, а также с возможностью дистанционной регулировки.

Все используемые блоки являются известными либо могут быть получены из известных устройств путем их объединения известными методами.

Источник питания работает следующим образом. При подключении устройства к сети питания 380 В, напряжение через блок 6 входных фильтров, блок 7 защиты от перегрузки по току и напряжению и выпрямитель 8 поступает на блок 9 вспомогательного питания. Блок 6 входных фильтров обеспечивает защиту силового модуля 1, 2, 3, 4 и 5 от воздействия внешних помех, возникающих в сети питания, а также защищает сеть питания от помех, которые могут возникнуть в силовом модуле 1, 2, 3, 4 и 5. Блок 7 защиты от перегрузки по току и напряжению обеспечивает защиту силового модуля 1, 2, 3, 4 и 5 при колебаниях входного напряжения, возникающих в момент включения или отключения устройства. Выпрямитель 8 преобразует входное переменное напряжение в постоянное. Одновременно через блок 12 ограничения тока заряда происходит плавная зарядка (током номинального значения) буферного емкостного накопителя 13. Время зарядки регламентируется таймером, после чего блок 12 ограничения тока заряда шунтируется ключом 11. Буферный емкостной накопитель 13 выполняет функции источника постоянного напряжения и нивелирует колебания напряжения. Блок 9 вспомогательного питания обеспечивает преобразование входного напряжения 380 В в ряд необходимых для работы устройства напряжений ±5, ±12, ±27 … и осуществляет подачу вспомогательных напряжений через блок 10 контроля входной сети в блок 18 контроля и управления. Блок 10 контроля входной сети генерирует сигнал «запрет работы» для устройства в случае, если хотя бы одна из фаз входного напряжения снижается более чем на 25% от номинального значения (380 В). При восстановлении номинального значения входного напряжения сигнал «запрет работы» отключается и устройство возобновляет работу. Блок 18 контроля и управления подает на блок 14 силового преобразователя сигнал «запрет ключей». Блок 14 силового преобразователя преобразует входное постоянное напряжение в переменное напряжение синусоидальной формы с заданной частотой и амплитудой. Устройство находится в состоянии готовности, напряжение на выходе устройства отсутствует. Блок 19 удаленного включения осуществляет обработку сигнала от внешнего пульта управления и подает сигнал «работа» на блок 18 контроля и управления. При подаче сигнала «включить» с внешнего пульта управления и отсутствии сигнала «запрет работы» от блока 10 контроля входной сети блок 18 контроля и управления выключает сигнал «запрет ключей» и включает сигнал «управление ключами». Одновременно включаются сигналы синхронизации ведомых силовых модулей 1, 2, 3 и 4. На выход устройства подается выходное напряжение номинального значения. Блок 16 стабилизации амплитуды и фазы выходного напряжения измеряет величину входного сигнала «ручная регулировка» и корректирует значение амплитуды выходного напряжения устройства. Блок 17 токовой защиты измеряет величину тока при работе устройства и, в случае превышения его номинального значения более чем на 25%, выдает на блок 18 контроля и управления сигнал «превышение тока». Кроме того, блок 17 токовой защиты обеспечивает защиту полупроводниковых элементов блока 14 силового преобразователя путем ограничения тока, возникающего при перегрузке или коротком замыкании в цепи нагрузки. При поступлении сигнала «превышение тока» блок 18 контроля и управления передает сигнал «запрет ключей» на блок 14 силового преобразователя и сигнал «неисправность» на внешний пульт. Устройство переходит в режим ожидания «перезапуск».

Claims (2)

1. Источник питания, содержащий ведомые и ведущий силовые модули, каждый из которых включает в себя блок входных фильтров, блок защиты от перегрузки по току и напряжению, выпрямитель, буферный емкостный накопитель, блок токовой защиты, блок контроля и управления, блок силового преобразователя, блок стабилизации амплитуды и фазы выходного напряжения и блок выходных фильтров, отличающийся тем, что каждый силовой модуль содержит блок вспомогательного питания, ключ, блок контроля входной сети, блок ограничения тока заряда и блок удаленного включения, причем вход блока входных фильтров является входом силового модуля, выход блока входных фильтров соединен с входом блока защиты от перегрузки по току и напряжению, выход блока защиты от перегрузки по току и напряжению соединен с входом выпрямителя, первый выход выпрямителя соединен с входом блока вспомогательного питания, выход блока вспомогательного питания соединен с входом блока контроля входной сети, выход блока контроля входной сети соединен с первым входом блока контроля и управления, второй выход выпрямителя соединен с входом блока ограничения тока заряда, выход блока ограничения тока заряда соединен с первым входом буферного емкостного накопителя, третий выход выпрямителя соединен с входом ключа, выход ключа соединен с вторым входом буферного емкостного накопителя, выход буферного емкостного накопителя соединен с первым входом блока силового преобразователя, первый выход блока силового преобразователя соединен с входом блока выходных фильтров, выход блока выходных фильтров является выходом силового модуля, выход силового модуля соединен с первым входом блока стабилизации амплитуды и фазы выходного напряжения, второй вход блока стабилизации амплитуды и фазы выходного напряжения является входом канала ручной регулировки, выход блока стабилизации амплитуды и фазы выходного напряжения соединен с вторым входом блока силового преобразователя, второй выход блока силового преобразователя соединен с входом блока токовой защиты, выход блока токовой защиты соединен с вторым входом блока контроля и управления, третий вход блока контроля и управления является входом канала контроля неисправности ведомого силового модуля, четвертый вход блока контроля и управления является входом канала управления ведомого силового модуля, пятый вход блока контроля и управления является входом канала синхронизации ведомого силового модуля, первый выход блока контроля и управления соединен с третьим входом блока силового преобразователя, второй выход блока контроля и управления является выходом канала контроля неисправности ведущего силового модуля, третий выход блока контроля и управления является выходом канала управления ведущего силового модуля, четвертый выход блока контроля и управления является выходом канала синхронизации ведущего силового модуля, вход блока удаленного включения является входом сигнала удаленного включения, выход блока удаленного включения соединен с шестым входом блока контроля и управления, при этом входы силовых модулей соединены параллельно и являются входами для подключения питания, выходы силовых модулей также соединены параллельно и являются выходами для подключения нагрузки, причем силовые модули включены в канал синхронизации, образованный соединением выхода канала синхронизации ведущего силового модуля с входами канала синхронизации ведомых силовых модулей, выход канала управления ведущего силового модуля соединен с входами канала управления ведомых силовых модулей, выход канала контроля неисправности ведущего силового модуля соединен с входами канала контроля неисправности ведомых силовых модулей.

2. Источник питания по п.1, отличающийся тем, что силовые модули выполнены с возможностью регулировки амплитуды выходного напряжения.