SU1309179A1

SU1309179A1 - Switching device for fail-safe power supply

Info

Publication number: SU1309179A1
Application number: SU853842219A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Петрович Ульянов
Original assignee: Предприятие П/Я А-7306
Priority date: 1985-01-08
Filing date: 1985-01-08
Publication date: 1987-05-07

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано дл бесперебойного обеспечени энергией технических объектов, в частности передатчиков, приемников и преобразователей. Цель - расширение функциональных возможностей и упрощение устр-ва. Устр-во начинает работать от питающей сети, напр жение на к-рую подано первым. Ток проходит через однопо- лупериодный трехфазный мост 11, закрывает транзисторный ключ 18 и расшунтирует цепь сл с со о со соThe invention relates to electrical engineering and can be used to provide uninterrupted power to technical objects, in particular transmitters, receivers and transducers. The goal is to enhance the functionality and simplify the device. The device starts to work from the mains, the voltage on the to-ruyu is served first. The current passes through a single-phase three-phase bridge 11, closes the transistor switch 18 and shunts the CL circuit.

Description

питани управл ющего электрода симисто- ра 9. После открыти транзисторного ключа 21 симистор 9 также открываетс . Напр жение вторичных обмоток тр-ра 8 поступает на мост 5. Симисторы 1-3 включаютс . Контроль параметров сети осуществл етс транзисторными ключами 17 и 17. При подаче напр жени на клеммы второй сети закрываетс транзисторный ключ 18 и открываетс пороговый элемент 20, к-рый разр жает ток зар да чейки 19. Цепь управлени симистором 9 остаетс обесточенной. Установочные делители посто нного токаsupplying the control electrode of the triac 9. After opening the transistor switch 21, the triac 9 also opens. The voltage of the secondary windings of tr-ra 8 goes to bridge 5. Triacs 1-3 are turned on. The network parameters are monitored by transistor switches 17 and 17. When voltage is applied to the terminals of the second network, transistor switch 18 is closed and threshold element 20 is opened, which discharges the charge current of cell 19. The triac control circuit 9 is de-energized. DC setting dividers

1one

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано дл бесперебойного обеспечени энергией технических объектов,.в частности передатчиков, приемников , преобразователей и других устройств, а также как устройство защиты потребителей энергии при понижении или повы- щении напр жени питающей сети при замыкании или обрыве фаз и при нарушении линейной симметрии питающей сети.The invention relates to electrical engineering and can be used for the uninterrupted supply of energy to technical objects, in particular transmitters, receivers, transducers and other devices, as well as a device to protect energy consumers when the supply voltage is lowered or increased during a short circuit or phase failure. in violation of the linear symmetry of the mains.

Цель изобретени - расширение функциональных возможностей и упрощение устройства .The purpose of the invention is to expand the functionality and simplify the device.

На чертеже представлена функциональна схема переключающего устройства гарантированного питани .The drawing shows a functional diagram of a switching power supply switching device.

Переключающее устройство гарантированного питани (фиг. 1) содержит клеммы А,В,С и А , В , С (первой и второй сетей), к которым подключены силовые симисторы 1,2,3 и Г, 2, 3 (на чертеже щтрихами отмечены элементы второй, симметричной первой цепи), вторые выводы которых соединены соответственно между собой и с выходными клеммами, а, в, с, к которым подключен трехфазный мост 4. Управл ющие входы силовых симисторов 1,2,3 и Г, 2, 3 соответственно соединены с выходами однофазных выпр мителей 5, 6, 7 и 5, б , Т. К фазам А и А подключены одним из первичных выводов трансформаторы 8 и 8, а вторые выводы соответственно соединены через ключи 9, 9 включени к фазе «О. Трансформаторы 8 и 8 выходными выводами соединены с входами однофазных выпр мителей 6, 7 и 6, Т и через фазовра- щающие элементы 10, 10 соединены с входами однофазных выпр мителей 5, 5. К клеммам А, В, С и А , В , С подключены трехфазные выпр мители 11, 11. Выход трехфазного выпр мител подключен к разв зывающему элементу 12 и к фильтру 13,The switching device of the guaranteed power supply (Fig. 1) contains terminals A, B, C and A, B, C (the first and second networks), to which the power triacs 1,2,3 and G, 2, 3 are connected (in the drawing, lines are shown elements of the second, symmetrical first circuit), the second terminals of which are connected respectively to each other and to the output terminals, a, b, c, to which a three-phase bridge 4 is connected. Control inputs of power triacs 1,2,3 and D, 2, 3, respectively connected to the outputs of single-phase rectifiers 5, 6, 7 and 5, b, T. To phases A and A are connected by one of the primary terminals of the trans the formers 8 and 8, and the second terminals are respectively connected via switch keys 9, 9 to the phase "O. Transformers 8 and 8 output terminals are connected to the inputs of single-phase rectifiers 6, 7 and 6, T and through the phase-changing elements 10, 10 are connected to the inputs of single-phase rectifiers 5, 5. To terminals A, B, C and A, B, C are connected three-phase rectifiers 11, 11. The output of the three-phase rectifier is connected to isolating element 12 and to filter 13,

устанавливаютс на макс, или миним. выходное напр жение. Установочный делитель 14 - на максимально допустимую величину пульсаций при нарущении качества питающей сети. Конденсатор в блоке 4 определ ет допустимую временную задержку коммутационных провалов в сети. Врем переключени определ етс параметрами делител транзисторного ключа 21. В случае одновременной подачи напр жени на входные клеммы первой и второй сетей включаетс одна из сетей за счет естественного разброса элементов устр-ва. 1 ил.set to max or min. output voltage. The setting divider 14 is the maximum permissible ripple value when the quality of the supply network is disturbed. The capacitor in block 4 determines the allowable time delay of the switching failures in the network. The switching time is determined by the parameters of the divider of the transistor switch 21. In the case of a simultaneous supply of voltage to the input terminals of the first and second networks, one of the networks is turned on due to the natural dispersion of the device elements. 1 il.

которые выходами соединены с установочными делител ми 14 напр жени , выход которого подключен к пороговым элементам 15 и 16, выходы которых соединены между собой и подключены к управл ющим входам ключей 17 и 17. Выходы трехфазных выпр мителей 11 и 1Г подключены соответственно к входам управлени ключей 8, 18 и к входам зар дной чейки 19, 19, выходы которых соединены с пороговыми эле- - ментами 20, 20. Входы управлени ключей 9, 9 включени соединены с выходами пороговых элементов 20, 20 и с входами ключей 18, 17, 21 и 18, 17, 2Г, причем вход управлени ключа 21 соединен с входомwhich outputs are connected to voltage setting dividers 14, the output of which is connected to threshold elements 15 and 16, the outputs of which are interconnected and connected to the control inputs of keys 17 and 17. The outputs of three-phase rectifiers 11 and 1G are connected respectively to the control inputs of keys 8, 18 and to the inputs of the charge cell 19, 19, the outputs of which are connected to the threshold elements 20, 20. The control inputs of the activation keys 9, 9 are connected to the outputs of the threshold elements 20, 20 and the inputs of the keys 18, 17, 21 and 18, 17, 2G, and the control input of the switch 21 soy Dinen with the entrance

5 управлени ключа 9 включени , а вход управлени ключа 21 соединен с входом управлени ключа 9 включени . Схема устройства питaetc от выпр мителей и фильтров 22, 22.5 of the control switch 9, and the control input of the switch 21 is connected to the control input of the switch 9 key. Diagram of the power supply device from rectifiers and filters 22, 22.

Переключаюидее устройство гарантиро0 ванного питани работает следующим образом .Switching over the device, the guaranteed power supply operates as follows.

Устройство начинает работать от питающей сети, напр жение на которую подано первым. Допустим, что нап|э х ение поданоThe device starts to operate from the mains, the voltage to which is supplied first. Suppose that the pressure is filed

5 первым на входные кле.ммы первой сети. Тогда ток про.ходит через однополупериод- ный трехфазный мост 1 1 на базу транзисторного ключа 18 и закрывает его, тем самым расшунтирует цепь питани управл ющего электрода симистора 9. ОдновреQ менно ток выпр мител 11 проходит на зар дную чейку 19 и при достижении определенного уровн напр жени открываетс пороговый элемент 20, который пропускает ток зар да чейки 19 на управл ющий электрод симистора 9 и на базу транзис5 торного ключа 21, который открываетс и щунтирует цепь упавлени симистора 9. Симистор 9 открываетс и включает трансформатор 8, вторичное его напр жение поступает на выпр мители и фильтры 22 обеспечивающие питанием схему управлени . Одновременно напр жение вторичных обмоток поступает на выпр мительные мосты 6 и 7 и через фазовращатель 10 - на мост 5. Пульсирующее напр жение удвоенной частоты сети выпр мительных мостов 5-7 со сдвигом 60° по отнощению фаз А, В, С поступает на соответствующие электроды силовых симисторов 1-3.5 first to the input terminals of the first network. Then the current passes through a half-wave three-phase bridge 1 1 to the base of transistor switch 18 and closes it, thereby clearing the supply circuit of the control electrode of the triac 9. At the same time, the current of the rectifier 11 passes to the charge cell 19 and the voltage opens the threshold element 20, which passes the charge current of the cell 19 to the control electrode of the triac 9 and to the base of the transfer switch 21, which opens and shunts the triac 9 control circuit 9. Triac 9 opens and turns on the transistor Matora 8, its secondary voltage supplied to the rectifiers and filters 22 provide power to the control circuit. At the same time, the voltage of the secondary windings goes to the rectifying bridges 6 and 7 and through the phase shifter 10 to the bridge 5. The pulsating voltage of the doubled frequency of the rectifying bridges 5-7 with a shift of 60 ° relative to the phases A, B, C goes to the corresponding electrodes power triacs 1-3.

Симисторы 1-3 включаютс и напр жение сети поступает на выходные клеммы а, в, с н одновременно дл контрол параметров питающей сети напр жение поступает на трехфазный выпр митель с делителем напр жение 4. Напр жение делител утроенной частоты сети поступает через разделительный элемент 12 к установочному делителю 14 напр жени к фильтру 13, выход которых поступает к установочноым делител м 14 напр жени . Пульсирующее иTriacs 1-3 are turned on and the mains voltage is supplied to the output terminals a, b, c and n simultaneously to control the mains supply voltage to the three-phase rectifier with a voltage divider 4. The voltage divider of the threefold mains frequency is supplied through a separating element 12 to the voltage divider 14 to the filter 13, the output of which goes to the voltage divider 14. Pulsating and

шенное пульсирующее напр жение проходит через разв зывающий элемент 12 на установочный делитель 14 и на вход порогового элемента 15. Пороговый элемент 15 открываетс и пропускает ток выпр мител 22 на управл ющие электроды тиристорных ключей 17 и 17. Тиристорный ключ 17 не открываетс , так как его транзистор закрыт, а тиристорный ключ 17 открываетс , так как его транзистор находитс в открытом состо нии, тем самым управл ющий электрод симистора 9 обесточиваетс и одновременно прекращаетс питание транзисторного ключа 2 Г.The pulsed pulsed voltage passes through the isolating element 12 to the setting divider 14 and to the input of the threshold element 15. The threshold element 15 opens and passes the current of the rectifier 22 to the control electrodes of the thyristor switches 17 and 17. The thyristor key 17 does not open, because the transistor is closed, and the thyristor switch 17 is opened, because its transistor is in the open state, thereby the control electrode of the triac 9 de-energizes and the power of the transistor switch 2G simultaneously stops.

При прохождении тока симистора 9 через 5 ноль симистор закрываетс и обесточивает трансформатор 8. Затем при окончании разр да конденсатора ключа 2Г (15-35 мс) ключ закрываетс и тем самым расщунти- рует цепь управлени симистора 9. Накопленный ток зар да фильтра выпр мител 22When the current of the triac 9 passes through 5 zero, the triac closes and de-energizes the transformer 8. Then at the end of the discharge of the capacitor of the 2G key (15-35 ms) the key closes and thereby ramps up the control circuit of the triac 9. The accumulated charging current of the filter is released.

10ten

выпр мленное напр жени с установочных 20 поступает на управл ющий электрод симисделителей 14 поступает на соответствующие входы пороговых элементов с опорными напр жени ми 15 и 16. Выходы пороговых элементов 15 и 16 подключены к последовательно соединенным тиристорным и транзисторным ключам 17 и 17. Причем транзисторный ключ 17 напр жением выпр мител 22, а транзисторный ключ 17 остаетс закрытым. При подаче напр жени на клеммы второй сети ток проходит через трехфазный мост 1Г на базу транзисторного ключа 18 и закрывает его. Одновременно ток проходит на зар дную чейку 19 и при достижении определенного уровн напр жени открываетс пороговый элемент 20, который разр жает ток зар да чейки 19 черезthe rectified voltage from the adjusting 20 is supplied to the control electrode of the simulator separator 14 to the corresponding inputs of the threshold elements with reference voltages 15 and 16. The outputs of the threshold elements 15 and 16 are connected to the series-connected thyristor and transistor switches 17 and 17. Moreover, the transistor switch 17, the voltage of the rectifier 22, and the transistor switch 17 remains closed. When voltage is applied to the terminals of the second network, the current passes through the three-phase bridge 1G to the base of transistor switch 18 and closes it. At the same time, the current passes to the charge cell 19 and when a certain voltage level is reached, the threshold element 20 opens, which discharges the charge current of the cell 19 through

2525

тора 9, симистор открываетс и включает трансформатор 8, вторичный ток которого поступит на управл ющие электроды силовых симисторов 1-3. Одновременно ток управлени симистором 9 проходит на базу ключа 21, который открываетс и щунтирует цепи управлени симистора 9, в то же врем током выпр мителей и фильтром 22 открываетс транзисторный ключ 17, а транзисторный ключ 17 закрываетс . Врем закры- 30 того состо ни ключей 17 и 17 должно составл ть двойное врем переключени с одной -сети на другую. Таким образом, устройство переключает нагрузку на вторую питающую сеть.the torus 9, the triac opens and turns on the transformer 8, the secondary current of which is supplied to the control electrodes of the power triacs 1-3. At the same time, the triac control current 9 passes to the base of the key 21, which opens and shunts the triac control circuits 9, at the same time, the transistor switch 17 opens and the transistor switch 17 closes with the current of the rectifier and filter 22. The time of the closed state of the keys 17 and 17 should be double the time of switching from one network to another. Thus, the device switches the load to the second supply network.

В случае полного сн ти напр жени сIn the event of a complete relieving of

транзисторный ключ 2Г. Таким образом, з5 клемм входной сети устройства, например с2G transistor switch. Thus, s5 terminals of the input network of the device, for example, with

цепь управлени симистором 9 остаетс обесточенной. Установочные делители посто нного 14 тока устанавливаютс на максимальное и минимальное допустимое выходное напржение, а установочный делитель 14the triac control circuit 9 is de-energized. The setting dividers of a constant 14 current are set to the maximum and minimum allowable output voltage, and the setting divider 14

второй сети, обесточиваетс выпр митель 11, тем самым снимаетс запирающее напр жение с ключа 18. Ключ 18 открываетс и обесточивает управл ющий электрод симистора 9 и ключ 21. Ключ 21 закрываетс иthe second network, de-energizes the rectifier 11, thereby removing the blocking voltage from the key 18. The key 18 opens and de-energizes the control electrode of the triac 9 and the key 21. The key 21 closes and

пульсирующего тока устанавливаетс на 0 расщунтирует цепь управлени симистора 9.pulsating current set to 0 clears the triac control circuit 9.

Симистор 9 открываетс и дальнейщий процесс переключени устройства происходит аналогично описанному.Triac 9 opens and the further switching process of the device proceeds as described.

максимально допустимую величину пульсаций при нарущении качества питающей сети или при обрыве фазы, включа и потребителей с обратной трансформацией энергии. Кроме того, допустима временна задержка коммутационных провалов в сети определ етс конденсатором, установленным в блоке 4. Врем переключени с одной питающей сети на другую определ етс параметрами делител транзисторного ключа 21, 21 и выбираетс дл несфазированной сети и активно индуктивной нагрузки 15-25 мс, а дл индуктивных нагрузок - 25-35 мс. Дл сфа- зированных сетей врем переключени без конденсаторов транзисторных ключей 21, 21 составл ет 50-60 мкс.maximum permissible ripple value when the supply network quality is disturbed or when the phase is broken, including consumers with reverse energy transformation. In addition, the permissible time delay of the switching failures in the network is determined by the capacitor installed in block 4. The switching time from one supply network to another is determined by the parameters of the splitter transistor switch 21, 21 and is selected for an unphased network and an active inductive load of 15-25 ms, and for inductive loads, 25–35 ms. For interconnected networks, the switching time without capacitors of transistor switches 21, 21 is 50-60 μs.

В случае обрыва фазы или нарущени симметрии напр жени питающей сети увеличиваетс пульсаци на выходе выпр мител и делител 4 напр жени . Это повышенное пульсирующее напр жение проходит через разв зывающий элемент 12 на установочный делитель 14 и на вход порогового элемента 15. Пороговый элемент 15 открываетс и пропускает ток выпр мител 22 на управл ющие электроды тиристорных ключей 17 и 17. Тиристорный ключ 17 не открываетс , так как его транзистор закрыт, а тиристорный ключ 17 открываетс , так как его транзистор находитс в открытом состо нии, тем самым управл ющий электрод симистора 9 обесточиваетс и одновременно прекращаетс питание транзисторного ключа 2 Г.In the event of a phase failure or violation of the supply line voltage symmetry, the ripple at the output of the rectifier and voltage divider 4 increases. This increased pulsating voltage passes through the isolating element 12 to the setting divider 14 and to the input of the threshold element 15. The threshold element 15 opens and passes the current of the rectifier 22 to the control electrodes of the thyristor switches 17 and 17. The thyristor key 17 does not open, because its transistor is closed, and the thyristor switch 17 is opened, because its transistor is in the open state, thereby the control electrode of the triac 9 is de-energized and at the same time the power supply of transistor switch 2G stops.

00

0 поступает на управл ющий электрод симис 20 поступает на управл ющий электрод симис250 arrives at the control electrode. The tempis 20 arrives at the control electrode, the simis.

з5 клемм входной сети устройства, например с h5 terminals of the input network of the device, for example with

клемм входной сети устройства, например сterminals of the input network of the device, for example with

расщунтирует цепь управлени симистора 9.trims the triac control circuit 9.

5five

00

5five

В случае одновременной подачи напр жени на входные клеммы первой и второй сети включаетс та питающа сеть, котора за счет естественного разброса элементов вход щих в устройство включаетс первой.In the case of simultaneous supply of voltage to the input terminals of the first and second network, the supply network is turned on, which, due to the natural dispersion of the elements entering the device, turns on first.

В случае необходимости при одновременной подаче напр жени на входные клеммы первой и второй сетей должна включитьс , к примеру, перва сеть, тогда необходимо уменьщить врем зар да в зар дной цепочке 19. Тогда пороговый элемент 20 включаетс первым, тем самым первым включаетс симистор 9. В случае, если напр жение питани I и II сетей находитс в аварийном положении или не соответствовать требуемому значению, предъ вленному к питающей сети, предлагаемое устройство выключаетс .If necessary, when simultaneously supplying voltage to the input terminals of the first and second networks, the first network should be turned on, for example, then the charge time in the charging circuit 19 should be reduced. Then the threshold element 20 is turned on first, thereby the first triac turns on. In the event that the supply voltage of the I and II networks is in an emergency position or does not correspond to the required value shown for the supply network, the proposed device is turned off.

Дл повторного включени предлагаемого устройства необходимо вначале обесточить какой-либо ввод, а затем вновь включить.To re-enable the proposed device, you must first de-energize any input and then re-enable it.

Claims

Invention Formula

A switching power supply switching device containing power switches designed to be connected to the input terminals of the main and backup sources, the outputs of which are phase-wise combined and connected to the rectifier, and the control inputs connected to the outputs of the control unit containing the sensors for the presence of source voltages and signal shaping units control of power switches, characterized in that, in order to simplify the device and enhance its functional capabilities, power switches are executed on seven-storys, and you ode rectifier connected sensor monitoring the voltage across the load, consisting of a decoupling element, filter, controllable voltage divider, two threshold elements and two switches whose outputs are connected to inputs of the control signal forming units semistors each

of which includes a phase shifter, three single-phase rectifiers, a transformer, and a control key, and each source voltage sensor consists of a charging and threshold element, a rectifier, and two keys, with the output of the first key connected to the input of the second and to the input of its control node of seven -ors, and the output of the second key is connected to the input of another control node.