способ защиты от перегрузок и коротких замыканий стабилизированного источника питания
Классы МПК: | G05F1/569 для защиты от перегрузки |
Автор(ы): | Невзгодин В.И., Терехов В.Ф. |
Патентообладатель(и): | Серпуховское высшее военное командно-инженерное училище ракетных войск им.Ленинского комсомола |
Приоритеты: |
подача заявки:
1991-11-15 публикация патента:
27.10.1995 |
Использование: в устройствах защиты стабилизированных источников электропитания от перегрузок и коротких замыканий. Сущность изобретения: устройство, реализующее предложенный способ, содержит блок 1 регулирования, ключевой элемент 2, диод 3, дроссель 4, конденсатор 5, селектор 6 импульсов, узел 7 совпадения, времязадающую цепь 8, блок 9 управления, сумматор 10, элемент ИЛИ 11, модель 12 источника питания, узел 13 сравнения. Изобретение позволяет повысить быстродействие защиты стабилизированного источника питания при аварийных режимах за счет уменьшения времени обнаружения аварийного режима. При перегрузке напряжение на выходе модели 12 источника питания отличается от эталонного значения. Длительность формируемых импульсов управления ключевым элементом 2 в этом случае прямо пропорциональна разностному сигналу, получаемому в результате сравнения напряжения на выходе модели 12, измеряемого в ускоренном масштабе времени, и эталонного напряжения. 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
СПОСОБ ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕГРУЗОК И КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ СТАБИЛИЗИРОВАННОГО ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ, выполненного на основе ключевого элемента и LCD-фильтра, заключающийся в том, что измеряют напряжение на дросселе LCD-фильтра, измеряют выходное напряжение, суммируют его с опорным напряжением и формируют импульсы управления ключевым элементом, длительность которых прямо пропорциональна результату суммирования и обратно пропорциональна напряжению на дросселе LCD-фильтра, отличающийся тем, что дополнительно измеряют напряжение на выходе модели стабилизированного источника питания, выполненной в виде RLC-цепи, в ускоренном масштабе времени, сравнивают его с эталонным значением, получают разностный сигнал в результате сравнения и формируют импульсы управления ключевым элементом, длительность которых прямо пропорциональна или результату суммирования выходного напряжения с опорным, или разностному сигналу.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам защиты стабилизированных источников электропитания от перегрузки и коротких замыканий. Надежность и долговечность радиоэлектронной аппаратуры во многом обусловлены схемой защиты источников электропитания. Традиционные принципы построения схемы защиты на дискретных элементах не приемлемы для ответственных потребителей, например ЭВМ на интегральных схемах. Это объясняется тем, что дискретные элементы более устойчивы к перегрузкам и менее чувствительны к перенапряжениям. Известен способ защиты импульсных вторичных источников электропитания. Сущность известного способа заключается в том, что для защиты устройства от перегрузок используется ограничитель тока, воздействующий на схему управления вторичного источника электропитания. Выходной сигнал ограничителя тока, воздействуя на схему управления, изменяет соответствующим образом скважность управляющих импульсов, ограничивая ток ключевого элемента на определенном уровне. Система защиты стабилизированного источника электропитания должна решать следующие задачи:обнаружение и селективное отключение поврежденного источника при сохранении качества электрической энергии в пределах установленных норм;
обеспечение заданного времени работы источников при коротких замыканиях в нагрузке для возможной самоликвидации причин аварии,
обеспечение заданного времени отключения поврежденного источника электропитания в пределах допустимого перерыва электроснабжения потребителя;
отключение поврежденного источника электропитания от электросети за время, обеспечивающее сохранение его работоспособности после ликвидации повреждения, приведшего к отключению. При выбранных значениях уставок системы защиты должны обеспечивать полное время отключения стабилизированного источника электропитания, включающее в себя время обнаружения аварии
![способ защиты от перегрузок и коротких замыканий стабилизированного источника питания, патент № 2047215](/images/patents/425/2047016/916.gif)
![способ защиты от перегрузок и коротких замыканий стабилизированного источника питания, патент № 2047215](/images/patents/425/2047016/916.gif)
![способ защиты от перегрузок и коротких замыканий стабилизированного источника питания, патент № 2047215](/images/patents/425/2047016/916.gif)
![способ защиты от перегрузок и коротких замыканий стабилизированного источника питания, патент № 2047215](/images/patents/425/2047016/916.gif)
![способ защиты от перегрузок и коротких замыканий стабилизированного источника питания, патент № 2047215](/images/patents/425/2047021/8773.gif)
![способ защиты от перегрузок и коротких замыканий стабилизированного источника питания, патент № 2047215](/images/patents/425/2047016/916.gif)
![способ защиты от перегрузок и коротких замыканий стабилизированного источника питания, патент № 2047215](/images/patents/425/2047016/916.gif)
Повышение быстродействия защиты обеспечивается за счет уменьшения времени обнаружения аварийного режима. Наиболее близким к предложенному способу и выбранным за прототип является способ защиты от перегрузок и коротких замыканий стабилизированного источника питания, заключающийся в том, что измеряют выходное напряжение, суммируют его с опорным напряжением и формируют импульсы управления ключевым элементом, длительность которых прямо пропорциональна результату суммирования. Основным недостатком этого способа является малое быстродействие защиты. Технической задачей, решаемой предложенным способом, является уменьшение времени обнаружения аварийного режима и повышение быстродействия защиты стабилизированных источников питания при аварийных режимах. Данная задача решается за счет того, что в стабилизированном источнике питания, выполненном на основе ключевого элемента и LCD-фильтра, измеряют напряжение на дросселе LCD-фильтра, измеряют выходное напряжение, суммируют его с опорным напряжением и формируют импульсы управления ключевым элементом, длительность которых прямо пропорциональна результату суммирования и обратно пропорциональна напряжению на дросселе LCD-фильтра, дополнительно измеряют в ускоренном масштабе времени напряжение на выходе модели стабилизированного источника питания, выполненной в виде RLC-цепи, сравнивают его с эталонным значением и формируют импульсы управления ключевым элементом, длительность которых прямо пропорциональна или результату суммирования выходного напряжения с опорным или разностному сигналу. Таким образом, предлагаемый способ позволяет определить реакцию стабилизированного источника питания на короткое замыкание в ускоренном масштабе времени за счет использования физической модели стабилизированного источника питания, рассчитанной согласно
![способ защиты от перегрузок и коротких замыканий стабилизированного источника питания, патент № 2047215](/images/patents/425/2047020/960.gif)
![способ защиты от перегрузок и коротких замыканий стабилизированного источника питания, патент № 2047215](/images/patents/425/2047020/960.gif)
a2d2y/dt2 + a1dy/dt + aoy x
В качестве модели 12 источника питания используем изображенную на фиг.2 электрическую цепь, которой соответствует дифференциальное уравнение
LCd2U2/dtм2 + RCd U2/dtм + U2 U1
На основании
![способ защиты от перегрузок и коротких замыканий стабилизированного источника питания, патент № 2047215](/images/patents/425/2047020/960.gif)
![способ защиты от перегрузок и коротких замыканий стабилизированного источника питания, патент № 2047215](/images/patents/425/2047020/960.gif)
![способ защиты от перегрузок и коротких замыканий стабилизированного источника питания, патент № 2047215](/images/patents/425/2047215/2047215-2t.gif)
![способ защиты от перегрузок и коротких замыканий стабилизированного источника питания, патент № 2047215](/images/patents/425/2047002/183.gif)
![способ защиты от перегрузок и коротких замыканий стабилизированного источника питания, патент № 2047215](/images/patents/425/2047215/2047215-3t.gif)
![способ защиты от перегрузок и коротких замыканий стабилизированного источника питания, патент № 2047215](/images/patents/425/2047215/2047215-4t.gif)
![способ защиты от перегрузок и коротких замыканий стабилизированного источника питания, патент № 2047215](/images/patents/425/2047020/960.gif)
![способ защиты от перегрузок и коротких замыканий стабилизированного источника питания, патент № 2047215](/images/patents/425/2047215/2047215-5t.gif)
![способ защиты от перегрузок и коротких замыканий стабилизированного источника питания, патент № 2047215](/images/patents/425/2047002/183.gif)
![способ защиты от перегрузок и коротких замыканий стабилизированного источника питания, патент № 2047215](/images/patents/425/2047215/2047215-6t.gif)
![способ защиты от перегрузок и коротких замыканий стабилизированного источника питания, патент № 2047215](/images/patents/425/2047215/2047215-7t.gif)
![способ защиты от перегрузок и коротких замыканий стабилизированного источника питания, патент № 2047215](/images/patents/425/2047020/960.gif)
![способ защиты от перегрузок и коротких замыканий стабилизированного источника питания, патент № 2047215](/images/patents/425/2047215/2047215-8t.gif)
![способ защиты от перегрузок и коротких замыканий стабилизированного источника питания, патент № 2047215](/images/patents/425/2047215/2047215-9t.gif)
![способ защиты от перегрузок и коротких замыканий стабилизированного источника питания, патент № 2047215](/images/patents/425/2047215/2047215-10t.gif)
Введем масштабы для сходных параметров U1 mx
![способ защиты от перегрузок и коротких замыканий стабилизированного источника питания, патент № 2047215](/images/patents/425/2047003/729.gif)
![способ защиты от перегрузок и коротких замыканий стабилизированного источника питания, патент № 2047215](/images/patents/425/2047003/729.gif)
![способ защиты от перегрузок и коротких замыканий стабилизированного источника питания, патент № 2047215](/images/patents/425/2047003/729.gif)
RC
![способ защиты от перегрузок и коротких замыканий стабилизированного источника питания, патент № 2047215](/images/patents/425/2047215/2047215-11t.gif)
![способ защиты от перегрузок и коротких замыканий стабилизированного источника питания, патент № 2047215](/images/patents/425/2047002/183.gif)
![способ защиты от перегрузок и коротких замыканий стабилизированного источника питания, патент № 2047215](/images/patents/425/2047215/2047215-12t.gif)
![способ защиты от перегрузок и коротких замыканий стабилизированного источника питания, патент № 2047215](/images/patents/425/2047002/183.gif)
![способ защиты от перегрузок и коротких замыканий стабилизированного источника питания, патент № 2047215](/images/patents/425/2047002/183.gif)
R
![способ защиты от перегрузок и коротких замыканий стабилизированного источника питания, патент № 2047215](/images/patents/425/2047215/2047215-13t.gif)
![способ защиты от перегрузок и коротких замыканий стабилизированного источника питания, патент № 2047215](/images/patents/425/2047002/183.gif)
![способ защиты от перегрузок и коротких замыканий стабилизированного источника питания, патент № 2047215](/images/patents/425/2047215/2047215-14t.gif)
![способ защиты от перегрузок и коротких замыканий стабилизированного источника питания, патент № 2047215](/images/patents/425/2047215/2047215-15t.gif)
![способ защиты от перегрузок и коротких замыканий стабилизированного источника питания, патент № 2047215](/images/patents/425/2047002/183.gif)
![способ защиты от перегрузок и коротких замыканий стабилизированного источника питания, патент № 2047215](/images/patents/425/2047215/2047215-16t.gif)
Третье уравнение (2) дает связь между масштабами входной и выходной величин модели. Пусть ao a2 2; a1 5. Если выбрать mt 0,01, то переходные процессы в модели будут протекать в 100 раз быстрее, чем в оригинале. Кроме того, примем mx 0,5 и С 10-4
![способ защиты от перегрузок и коротких замыканий стабилизированного источника питания, патент № 2047215](/images/patents/425/2047169/934.gif)
R
![способ защиты от перегрузок и коротких замыканий стабилизированного источника питания, патент № 2047215](/images/patents/425/2047215/2047215-17t.gif)
![способ защиты от перегрузок и коротких замыканий стабилизированного источника питания, патент № 2047215](/images/patents/425/2047002/183.gif)
![способ защиты от перегрузок и коротких замыканий стабилизированного источника питания, патент № 2047215](/images/patents/425/2047215/2047215-18t.gif)
![способ защиты от перегрузок и коротких замыканий стабилизированного источника питания, патент № 2047215](/images/patents/425/2047215/2047215-19t.gif)
![способ защиты от перегрузок и коротких замыканий стабилизированного источника питания, патент № 2047215](/images/patents/425/2047002/183.gif)
![способ защиты от перегрузок и коротких замыканий стабилизированного источника питания, патент № 2047215](/images/patents/425/2047215/2047215-20t.gif)
![способ защиты от перегрузок и коротких замыканий стабилизированного источника питания, патент № 2047215](/images/patents/425/2047002/183.gif)
y(t)
![способ защиты от перегрузок и коротких замыканий стабилизированного источника питания, патент № 2047215](/images/patents/425/2047215/2047215-21t.gif)
![способ защиты от перегрузок и коротких замыканий стабилизированного источника питания, патент № 2047215](/images/patents/425/2047215/2047215-22t.gif)
u2(t)
![способ защиты от перегрузок и коротких замыканий стабилизированного источника питания, патент № 2047215](/images/patents/425/2047215/2047215-23t.gif)
![способ защиты от перегрузок и коротких замыканий стабилизированного источника питания, патент № 2047215](/images/patents/425/2047215/2047215-24t.gif)
Из (4) и (5) видно, что значения напряжения на выходе объекта и модели равны в сходные моменты времени, т.е. y(t) U2(0,01 t). Переходный процесс в модели практически достигает установившегося значения при t 0,1, в то время как для оригинала момент t 0,1 является началом переходного процесса. Таким образом, технический результат предлагаемого способа заключается в повышении быстродействия защиты при аварийных режимах за счет уменьшения времени обнаружения аварийного режима.
Класс G05F1/569 для защиты от перегрузки