RU2123225C1 - Shipboard equipment power supply - Google Patents
Shipboard equipment power supply Download PDFInfo
- Publication number
- RU2123225C1 RU2123225C1 RU98101926/09A RU98101926A RU2123225C1 RU 2123225 C1 RU2123225 C1 RU 2123225C1 RU 98101926/09 A RU98101926/09 A RU 98101926/09A RU 98101926 A RU98101926 A RU 98101926A RU 2123225 C1 RU2123225 C1 RU 2123225C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- circuit
- resistor
- optocoupler
- series
- rectifier
- Prior art date
Links
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Power Conversion In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для электропитания корабельной аппаратуры автоматики и связи, преимущественно, аппаратуры, снабженной входным выпрямителем со сглаживающим емкостным фильтром. The invention relates to electrical engineering and can be used to power ship automation equipment and communications, mainly equipment equipped with an input rectifier with a smoothing capacitive filter.
Известно устройство электропитания [1] с комбинированной защитой преобразователя напряжения, содержащее узел управления преобразователем, нагрузку, датчик тока, включенный последовательно с ним резистор ограничения переходного процесса, параллельно включенную цепь из резистора и светодиода оптопары, фотоприемник которой включен в цепь дополнительного источника питания, конденсатор задержки, включенный параллельно светодиоду оптопары. а также схему формирования длительности амплитуды импульсов управления и узел контроля частоты преобразователя, построенный на сдвиговых регистрах и триггерах. A power supply device [1] is known with combined protection of a voltage converter, comprising a converter control unit, a load, a current sensor, a transient limiting resistor connected in series with it, a parallel circuit of a resistor and an optocoupler LED, a photodetector of which is included in an additional power supply circuit, a capacitor delays connected in parallel with the optocoupler LED. as well as a scheme for generating the duration of the amplitude of the control pulses and the frequency control unit of the converter, built on shift registers and triggers.
Недостатком устройства является его сложность и использование дополнительного источника питания в узле управления преобразователем. The disadvantage of this device is its complexity and the use of an additional power source in the drive control unit.
Известно также устройство [2] для защиты источника питания нагрузки, имеющей в своем составе входной емкостной фильтр. В устройстве применено однообмоточное реле, обмотка которого подключена между базой транзистора и выходом порогового элемента, и RC-цепь, шунтирующую обмотку реле и обеспечивающую, с одной стороны, постоянство тока транзистора, а с другой - защиту выходных цепей порогового элемента от перенапряжений. Заряд емкости нагрузки обеспечивается по цепи: положительный вывод источника питания - насыщенный транзистор - токоограничивающий резистор - нагрузка - отрицательный вывод источника питания. При снятии порогового напряжения ток через обмотку реле прекращается, и его контакты размыкаются, отключая нагрузку от источника питания. It is also known a device [2] for protecting a load power source, which incorporates an input capacitive filter. The device uses a single-winding relay, the winding of which is connected between the base of the transistor and the output of the threshold element, and an RC circuit that shunts the relay winding and ensures, on the one hand, the transistor current is constant, and on the other, protects the output circuits of the threshold element from overvoltage. The charge of the load capacitance is provided through the circuit: the positive output of the power source - saturated transistor - current limiting resistor - load - negative output of the power source. When the threshold voltage is removed, the current through the relay winding stops, and its contacts open, disconnecting the load from the power source.
Недостатком устройства является использование в шунтирующей ограничивающий резистор цепи транзистора, выдерживающего сравнительно невысокие перегрузки. The disadvantage of this device is the use of a transistor circuit withstanding relatively low overloads in a shunt-limiting resistor.
В качестве прототипа предлагаемого изобретения принят источник электропитания [3] , содержащий последовательно соединенные выпрямитель с емкостным сглаживающим фильтром на выходе, инвертор и нагрузку, подключенную ко вторичной обмотке выходного трансформатора инвертора. Узел защиты, обеспечивающий плавное включение устройства, содержит токоограничивающий резистор, зашунтированный тиристорным ключом, и датчик напряжения, выполненный в виде вторичной добавочной обмотки выходного трансформатора инвертора. По окончании заряда емкости сглаживающего фильтра выпрямителя через токоограничивающий резистор на ключи инвертора подается сигнал управления, и в его вторичной обмотке появляется напряжение, которое выпрямляется диодами, сглаживается RC-фильтром и подается на управляющий электрод тиристора. Тиристор отпирается, шунтируя токоограничивающий резистор, и остается в этом положении до тех пор, пока работает инвертор. As a prototype of the invention, a power supply [3] is adopted, comprising a rectifier connected in series with a capacitive smoothing filter at the output, an inverter and a load connected to the secondary winding of the inverter output transformer. The protection node, providing a smooth inclusion of the device, contains a current-limiting resistor shunted by a thyristor key, and a voltage sensor made in the form of a secondary auxiliary winding of the inverter output transformer. At the end of the charge of the capacitance of the smoothing filter of the rectifier, a control signal is supplied to the inverter keys through a current-limiting resistor, and a voltage appears in its secondary winding, which is rectified by diodes, smoothed by the RC filter and fed to the thyristor control electrode. The thyristor is unlocked by shunting the current-limiting resistor, and remains in this position as long as the inverter is operating.
Недостатком устройства является вероятность самоотпирания тиристорного ключа из-за большой скорости напряжения анод-катод при включении напряжения сети. Кроме этого, устройство не обеспечивает защиту источника питания от зарядных экстратоков нагрузки, имеющей на входе выпрямитель с емкостным фильтром. The disadvantage of this device is the probability of self-unlocking of the thyristor switch due to the high voltage speed of the anode-cathode when the mains voltage is turned on. In addition, the device does not provide protection of the power source from charging extracurrents of the load, which has a rectifier with a capacitive filter at the input.
Задачей изобретения является повышение надежности устройства электропитания при работе на нагрузку, содержащую входной выпрямитель с емкостным сглаживающим фильтром и требующую для нормальной работы подключение при номинальном входном напряжении и токе. The objective of the invention is to increase the reliability of the power supply device when operating on a load containing an input rectifier with a capacitive smoothing filter and requiring connection for normal operation at rated input voltage and current.
Для решения поставленной задачи в устройство электропитания корабельной аппаратуры, содержащее последовательно соединенные выпрямитель и инвертор, а также узел защиты и коммутации, включающий токоограничивающий резистор с параллельно подключенными контактами первого управляемого ключа, и датчик напряжения, подключенный к выходу инвертора, введен второй управляемый ключ, замыкающие контакты которого соединены с нагрузкой и токоограничивающим резистором, который последовательно подключен к выходу инвертора. Датчик напряжения выполнен в виде последовательно соединенных диода, резистора и светодиода первой оптопары узла защиты и коммутации, эмиттер фотоприемника которой через сглаживающий фильтр соединен с резистором первой времязадающей RC-цепи, общая точка которой подключена к первому пороговому блоку, выход которого через элемент НЕ подключен к катоду светодиода второй оптопары, а также к конденсатору второй времязадающей RC-цепи, общая точка которой через второй пороговый блок соединена с катодом светодиода третьей оптопары, в коллекторные цепи фотоприемников второй и третьей оптопар последовательно включены обмотки первого и второго управляемых ключей соответственно, при этом вторые концы обмоток управляемых ключей, аноды светодиодов второй и третьей оптопар и коллектор первой оптопары подключены к положительному выводу выпрямителя, а эмиттеры второй и третьей оптопар, вывод резистора второй времязадающей RC-цепи и вторая обкладка конденсатора первой времязадающей RC-цепи - к его отрицательному выводу. To solve this problem, a power supply device for the ship’s equipment, containing a rectifier and an inverter connected in series, as well as a protection and switching unit, including a current-limiting resistor with parallel connected contacts of the first controlled key, and a voltage sensor connected to the inverter output, enter a second controlled key that closes whose contacts are connected to the load and a current-limiting resistor, which is connected in series to the inverter output. The voltage sensor is made in the form of a series-connected diode, resistor and LED of the first optocoupler of the protection and switching unit, whose photodetector emitter is connected through a smoothing filter to the resistor of the first RC timing circuit, the common point of which is connected to the first threshold block, the output of which through the element is NOT connected to to the cathode of the LED of the second optocoupler, as well as to the capacitor of the second timing RC circuit, the common point of which is connected through the second threshold block to the cathode of the LED of the third optocoupler, to the collector The photodetector chains of the second and third optocouplers are connected in series with the windings of the first and second controlled keys, respectively, while the second ends of the controlled key windings, the anodes of the LEDs of the second and third optocouplers and the collector of the first optocoupler are connected to the positive terminal of the rectifier, and the emitters of the second and third optocouplers the second timing RC circuit and the second capacitor lining of the first timing RC circuit to its negative terminal.
При этом первый пороговый блок выполнен в виде двух последовательно соединенных элементов НЕ, охваченных цепью положительной обратной связи по току из диода и резистора. In this case, the first threshold block is made in the form of two series-connected elements NOT covered by a positive current feedback circuit from a diode and a resistor.
Сущность изобретения поясняется чертежом электрической схемы устройства. The invention is illustrated by a drawing of the electrical circuit of the device.
Устройство электропитания корабельной аппаратуры содержит последовательно соединенные выпрямитель 1, подключенный к вторичной обмотке входного трансформатора (не показан) сети переменного тока ≈ 220 В, 400 Гц, инвертор 2, токоограничивающий резистор 3 с параллельно подключенными контактами 4 первого управляемого ключа, контакты 5 второго управляемого ключа и нагрузку 6, работающую от входного переменного напряжения ≈ 220 В, 50 Гц и снабженную входным выпрямителем со сглаживающим емкостным фильтром. The power supply device for the ship’s equipment contains a rectifier 1 connected in series to the secondary winding of an input transformer (not shown) of an alternating current network ≈ 220 V, 400 Hz, an inverter 2, a current-limiting resistor 3 with parallel contacts 4 of the first controlled key, contacts 5 of the second managed key and a load 6 operating from an input AC voltage of ≈ 220 V, 50 Hz and equipped with an input rectifier with a smoothing capacitive filter.
Выпрямитель 1 может быть реализован по известной схеме диодного моста с емкостным фильтром [3, разд. 2.1] и обеспечивает на выходе постоянное напряжение ± 12 В. Инвертор 2 осуществляет преобразование входного постоянного напряжения в переменное прямоугольной формулы ≈ 220 В, 50 Гц и может быть реализован по схеме инверторного моста на мощных транзисторах, регулируемого по методу широтно-импульсной модуляции [3, разд. 2.3]. Rectifier 1 can be implemented according to the well-known scheme of the diode bridge with a capacitive filter [3, Sec. 2.1] and provides a constant voltage of ± 12 V at the output. Inverter 2 converts the input DC voltage into a rectangular variable ≈ 220 V, 50 Hz and can be implemented according to the inverter bridge circuit with high-power transistors, regulated by the pulse-width modulation method [3 , sec. 2.3].
К выходу инвертора 2 подключен также датчик выходного напряжения, выполненный в виде последовательно соединенных диода 7, резистора 8 и светодиода первой оптопары 9 блока защиты и коммутации, получающего питание от выходных выводов выпрямителя 1. Фотоприемник первой оптопары 9, коллектор которого подключен к выводу +12 В выпрямителя 1, а база соединена с эмиттером через резистор 10, подключен эмиттером через сглаживающий RC-фильтр 11 к резистору 12 первой времязадающей RC-цепи, общая точка соединения которой с конденсатором 13 подключена через резистор 14 к первому пороговому блоку 15, выполненному в виде двух последовательно соединенных элементов НЕ 16 и 17, охваченных цепью 18 положительной обратной связи, состоящей из диода и резистора. Выход порогового блока 15 через элемент НЕ 19 соединен с катодом светодиода второй оптопары 20, анод которого через резистор 21 подсоединен к выводу +12 В выпрямителя 1. В коллекторную цепь фотоприемника оптопары 20, база которого соединена с эмиттером через резистор 22, последовательно включена обмотка 23 первого управляемого ключа, зашунтированная диодом 24 и подключенная вторым концом к выводу +12 В выпрямителя 1. К выходу первого порогового блока 15 подключен также конденсатор 25 второй времязадающей RC-цепи, точка соединения которого с резистором 26 подключена ко входу второго порогового блока 27 из двух последовательно соединенных элементов НЕ 28 и 29. Выход порогового блока 27 подключен к катоду светодиода третьей оптопары 30, анод которой через резистор 31 подключен к выводу +12 В выпрямителя 1. В коллекторную цепь фотоприемника оптопары 30 включена обмотка 32 второго управляемого ключа, зашунтированная диодом 33 и подключенная к выводу +12 В выпрямителя 1 аналогично обмотке 23 первого управляемого ключа. База фотоприемника оптопары 30 соединена с эмиттером через резистор 34. Эмиттеры оптопар 20 и 30, второй вывод резистора 26 второй времязадающей RC-цепи, вторая обкладка конденсатора 13 первой времязадающей цепи и конденсатора сглаживающего фильтра 11 подключены к выводу -12 В выпрямителя 1. An output voltage sensor is also connected to the output of inverter 2, made in the form of a series-connected diode 7, a resistor 8, and an LED of the first optocoupler 9 of the protection and switching unit, powered by the output terminals of the rectifier 1. The photodetector of the first optocouple 9, whose collector is connected to +12 In rectifier 1, and the base is connected to the emitter through a resistor 10, it is connected by the emitter through a smoothing RC filter 11 to the resistor 12 of the first RC timing circuit, the common connection point of which with the capacitor 13 is connected through rubber side 14 to the first threshold block 15, made in the form of two series-connected elements HE 16 and 17, covered by a positive feedback circuit 18, consisting of a diode and a resistor. The output of the threshold block 15 through the element 19 is connected to the cathode of the LED of the second optocoupler 20, the anode of which is connected through the resistor 21 to the +12 V terminal of the rectifier 1. In the collector circuit of the photodetector of the optocoupler 20, the base of which is connected to the emitter through the resistor 22, a winding 23 the first managed key, shunted by diode 24 and connected by the second end to the +12 V terminal of rectifier 1. The capacitor 25 of the second RC timing circuit is also connected to the output of the first threshold block 15, the connection point of which is with the resistor 2 6 is connected to the input of the second threshold unit 27 from two series-connected elements NOT 28 and 29. The output of the threshold unit 27 is connected to the cathode of the LED of the third optocoupler 30, the anode of which is connected through the resistor 31 to the +12 V terminal of rectifier 1. To the collector circuit of the photodetector of the optocoupler 30 the winding 32 of the second managed key is turned on, shunted by the diode 33 and connected to the +12 V terminal of the rectifier 1 similarly to the winding 23 of the first managed key. The base of the photodetector of the optocoupler 30 is connected to the emitter through a resistor 34. The emitters of the optocouplers 20 and 30, the second output of the resistor 26 of the second timing RC circuit, the second lining of the capacitor 13 of the first timing circuit and the smoothing filter capacitor 11 are connected to the -12 V terminal of the rectifier 1.
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
После подключения устройства к сети выпрямленное и отфильтрованное постоянное напряжение ± 12 В выпрямителя 1 поступает на входы инвертора 2 и на питание узла защиты и коммутации устройства. Подача положительного потенциала на анод светодиода оптопары 30 при отрицательном потенциале катода возбуждает светоизлучение светодиода, в результате чего открывается фотоприемный транзистор оптопары 30, и через обмотку 32 второго управляемого ключа начинает протекать ток, замыкая его контакты 5 и обеспечивая подачу напряжения питания на нагрузку 6 с инвертора 2 через токоограничивающий резистор 3. После появления на выходе инвертора 2 (и, соответственно, в цепи 7 - 8 - 9 датчика напряжения) переменного напряжения включается светодиод оптопары 9, в результате чего в эмиттерной цепи транзистора оптопары 9 появляется пульсирующий ток, который сглаживается фильтром 11 и начинает заряжать конденсатор 13 первой времязадающей RC-цепи, постоянная времени (RC = 3 - 5 с) которой определяется временем заряда емкостного фильтра нагрузки 6. По окончании времени заряда конденсатора 13 на выходе порогового блока 15 появляется постоянное положительное напряжение, которое инвертируется элементом НЕ 19, и на катод светодиода оптопары 20 подается отрицательный потенциал, возбуждая излучение светодиода. Через обмотку 23 первого управляемого ключа по цепи фотоприемника оптопары 20 начинает протекать ток, и контакты 4 ключа замыкаются, шунтируя токоограничивающий резистор 3. Введение цепи 18 положительной обратной связи в пороговый блок 15 позволяет устранить "дребезг" контактов ключа и обеспечить надежное соединение цепи питания нагрузки. После появления положительного напряжения на выходе порогового блока 15 начинается протекание зарядного тока через конденсатор 25 второй времязадающей RC-цепи (постоянная времени RC = 350 - 400 мс), в течение которого происходит кратковременное обесточивание обмотки 32 второго управляемого ключа и размыкание его контактов 5. По окончании заряда емкости 25 светоизлучение светодиода оптопары 30 возобновляется, и контакты 5 второго управляемого ключа замыкаются вновь. After connecting the device to the network, the rectified and filtered DC voltage of ± 12 V of rectifier 1 is supplied to the inputs of inverter 2 and to the power of the protection and switching unit of the device. The supply of a positive potential to the anode of the LED of the optocoupler 30 at a negative potential of the cathode excites light emission of the LED, as a result of which the photodetector transistor of the optocoupler 30 opens, and current flows through the winding 32 of the second controlled key, closing its contacts 5 and providing a supply voltage to the load 6 from the inverter 2 through a current-limiting resistor 3. After the appearance of an inverter 2 (and, accordingly, in the voltage sensor circuit 7 - 8 - 9) at the output of the alternating voltage, the opto-optic LED turns on 9, as a result of which a pulsating current appears in the emitter circuit of the optocoupler transistor 9, which is smoothed by the filter 11 and starts charging the capacitor 13 of the first RC timing circuit, the time constant (RC = 3-5 s) of which is determined by the charge time of the capacitive load filter 6. At the end of the charge time of the capacitor 13, a constant positive voltage appears at the output of the threshold block 15, which is inverted by the element HE 19, and a negative potential is applied to the cathode of the LED of the optocoupler 20, exciting the LED radiation. A current starts flowing through the winding 23 of the first controlled key along the photodetector 20 circuit of the optocoupler, and the key contacts 4 are closed by shunting the current-limiting resistor 3. The introduction of the positive feedback circuit 18 into the threshold block 15 allows eliminating the "chatter" of the key contacts and ensuring a reliable connection of the load supply circuit . After the positive voltage appears at the output of the threshold block 15, the charging current flows through the capacitor 25 of the second RC timing circuit (time constant RC = 350 - 400 ms), during which the winding 32 of the second controlled key is momentarily disconnected and its contacts 5 open. at the end of the charge of the capacitance 25, the light emission of the LED of the optocoupler 30 is resumed, and the contacts 5 of the second controlled key are closed again.
Предлагаемая двухступенчатая схема подключения нагрузки обеспечивает на первом этапе защиту инвертора от зарядных экстратоков емкостного фильтра нагрузки и плавный его вывод на рабочий режим, а на втором этапе - подключение узлов нагрузки при номинальном входном напряжении и токе нагрузки, что необходимо для нормального функционирования аппаратуры. The proposed two-stage load connection circuit provides, at the first stage, protection of the inverter from charging extracurrents of the capacitive load filter and its smooth operation, and at the second stage, connection of load nodes at the rated input voltage and load current, which is necessary for the normal functioning of the equipment.
Промышленная применимость изобретения определяется тем, что предлагаемое устройство может быть изготовлено согласно приведенным описанию и чертежу электрической схемы при использовании серийно выпускаемых комплектующих изделий по известной технологии и может быть использовано в качестве вторичного источника питания аппаратуры различного назначения, имеющей входной выпрямитель с емкостным фильтром. The industrial applicability of the invention is determined by the fact that the proposed device can be manufactured according to the description and drawing of the electrical circuit using commercially available components according to known technology and can be used as a secondary power source for equipment for various purposes, having an input rectifier with a capacitive filter.
Список литературы
1. Патент РФ N 2011261, кл. H 02 H 7/12, 15.04.94.Bibliography
1. RF patent N 2011261, cl. H 02 H 7/12, 04/15/94.
2. Авторское свидетельство СССР N 1707688, кл. H 02 H 7/12, 23.01.92. 2. USSR copyright certificate N 1707688, cl. H 02 H 7/12, 01/23/92.
3. Бас А.А., Миловзоров В.П., Мусолин А.К. Источники вторичного электропитания с бестрансформаторным входом. - М.: Радио и связь, 1987, с. 30, (прототип). 3. Bass A.A., Milovzorov V.P., Musolin A.K. Secondary power supplies with transformerless input. - M .: Radio and communications, 1987, p. 30, (prototype).
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98101926/09A RU2123225C1 (en) | 1998-02-04 | 1998-02-04 | Shipboard equipment power supply |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98101926/09A RU2123225C1 (en) | 1998-02-04 | 1998-02-04 | Shipboard equipment power supply |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2123225C1 true RU2123225C1 (en) | 1998-12-10 |
| RU98101926A RU98101926A (en) | 1999-02-10 |
Family
ID=20201854
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU98101926/09A RU2123225C1 (en) | 1998-02-04 | 1998-02-04 | Shipboard equipment power supply |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2123225C1 (en) |
-
1998
- 1998-02-04 RU RU98101926/09A patent/RU2123225C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Бас А.А. и др. Источники вторичного электропитания с бестрансформаторным входом. - М.: Радио и связь, 1987, с.30. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1147686A1 (en) | Flyback converter as led driver | |
| KR20010040865A (en) | Pwm controller for use with open loop dc to ac converter | |
| CA2311584A1 (en) | Frequency converter and ups employing the same | |
| RU2291550C1 (en) | One-phased semi-bridge inverter | |
| RU2123225C1 (en) | Shipboard equipment power supply | |
| US6208086B1 (en) | Halogen power converter with complementary switches | |
| RU6950U1 (en) | SHIP'S POWER SUPPLY DEVICE | |
| Maier et al. | A novel power electronics for contactless inductive energy transfer systems | |
| RU2279176C1 (en) | Direct current voltage transformer | |
| RU2279754C1 (en) | One-phased bridge transistor inverter | |
| JP4534354B2 (en) | DC-DC converter | |
| US6310790B1 (en) | High frequency DC-DC down converter with power feedback for improved power factor | |
| SU1713052A1 (en) | Ac/dc voltage converter | |
| SU644018A2 (en) | Bridge inverter | |
| JPS6289476A (en) | Overvoltage protection circuit for multi-output converter | |
| SU1365300A1 (en) | A.c. to d.c. voltage converter | |
| RU2094936C1 (en) | Direct-to-direct voltage converter | |
| SU1742956A1 (en) | Two-channel dc/dc converter | |
| SU1577011A1 (en) | Single-ended dc voltage converter | |
| JP4304743B2 (en) | Switching power supply that enables on / off control without auxiliary power | |
| JPH043553Y2 (en) | ||
| SU599323A1 (en) | Sine-shaped ac -to-dc voltage converter | |
| SU1182598A1 (en) | Device for protection of three-phase motor against operation in emergency mode | |
| SU1524142A1 (en) | Single-end dc voltage converter | |
| SU1483437A1 (en) | Power supply source |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060205 |