ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКИ ИЗМЕНЯЮЩЕЙСЯ НАГРУЗКИ

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКИ ИЗМЕНЯЮЩЕЙСЯ НАГРУЗКИ


RU (11) 2324272 (13) C2

(51) МПК
H02J 9/06 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 05.12.2008 - может прекратить свое действие 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2006120505/09 
(22) Дата подачи заявки: 2006.06.13 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2006.06.13 
(43) Дата публикации заявки: 2007.12.27 
(45) Опубликовано: 2008.05.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 44894 U, 27.03.2005. SU 877709 A, 21.12.1981. US 3932764 A, 13.01.1976. 
(72) Автор(ы): Ляпидов Константин Станиславович (RU); Никифоров Борис Владимирович (RU); Апиков Вадим Рубенович (RU); Лозицкий Олег Евгеньевич (RU); Федоров Андрей Евгеньевич (RU); Демченко Александр Викторович (RU); Павлюков Валерий Михайлович (RU); Савченко Александр Владимирович (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральное конструкторское бюро морской техники "РУБИН" (RU); Закрытое акционерное общество "ИРИС" (RU); Федеральное государственное унитарное предприятие "Производственно-конструктоское предприятие "ИРИС" (RU) 
Адрес для переписки: 346410, Ростовская обл., г. Новочеркасск, п/о 10, а/я 23, ЗАО "ИРИС", генеральному директору А.П. Темиреву 

(54) ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКИ ИЗМЕНЯЮЩЕЙСЯ НАГРУЗКИ

Изобретение относится к области электротехники, в частности к преобразователям, состоящим из нескольких модулей двухканального преобразования напряжения постоянного тока (Direct Current) в напряжение постоянного тока (из модулей DC/DC), получающих питание от основной и резервной сети напряжения постоянного тока, с гальванической развязкой входных и выходных цепей преобразователя, и может быть использовано для бесперебойного электропитания ответственных потребителей различных объектов (подвижных и стационарных) промышленного и военного назначения с динамически изменяющейся нагрузкой. Предлагаемый преобразователь напряжения постоянного тока имеет резервированную параллельную архитектуру и обладает широкими функциональными возможностями: защита каналов силового оборудования преобразователя фильтры - инверторы - трансформаторы - выпрямители от воздействия импульсно-коммутационных перенапряжений, проникающих из питающей сети; защита каждого модуля DC/DC преобразователя от перегрузок, токов коротких замыканий и перегрева; динамическое включение в работу (вывод в горячий резерв) необходимого числа модулей DC/DC преобразователя при набросе (сбросе) суммарного тока нагрузки. Технический результат - повышенная нагрузочная способность и отказоустойчивость преобразователя в целом. Преобразователь состоит из (N+1)-го числа одинаковых модулей DC/DC, нагрузочная способность каждого из которых равна значению номинальной нагрузки, поделенной на N. В каждом из модулей DC/DC имеется собственная микроконтроллерная система управления. Системы управления модулей DC/DC имеют возможность обмениваться информацией по шине (типа CAN-bus) и являются равноправными (то есть не разделены по признаку «Ведущая система управления» и «Ведомые системы управления»). Оригинальные идентичные алгоритмы, реализованные во всех микроконтроллерах равноправных систем управления модулей DC/DC преобразователя, обеспечивают: автоматический контроль работоспособности систем управления модулей DC/DC после подачи питания на преобразователь и определение степени готовности преобразователя к приему нагрузки, автоматический переход при аварии основной сети на питание от резервной сети и возврат к питанию от основной сети при восстановлении основной сети и отключении резервной сети, формирование управляющих воздействий на инверторы первого и второго канала преобразования с целью стабилизации напряжения на нагрузке при нахождении уровня напряжения основной или резервной сети в допустимом интервале значений напряжения, включение в работу такого числа модулей DC/DC преобразователя, которое соответствует значению суммарного тока нагрузки преобразователя, вывод в горячий резерв и, соответственно, сохранение ресурса силового оборудования не работающих под нагрузкой оставшихся модулей DC/DC, равномерное распределение нагрузки между параллельно работающими модулями DC/DC, перевод (при номинальной нагрузке) в горячий резерв только одного из модулей DC/DC, автоматический ввод в работу резервного модуля DC/DC при увеличении нагрузки сверх номинальной или при однократном отказе (при отказе одного из модулей DC/DC), информирование внешней системы управления о факте отказа в преобразователе (и, следовательно, о его работе без резерва по мощности). Полученное внешней системой управления сообщение об отказе позволяет выполнить обслуживающему персоналу объекта необходимые и своевременные действия по восстановлению работы преобразователя в исходном (отказоустойчивом) режиме с избыточной мощностью «N+1» (замена отказавшего модуля DC/DC на исправный из состава ЗИП). 2 з.п. ф-лы, 5 ил.




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Текст описания приведен в факсимильном виде. 




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Интеллектуальный преобразователь напряжения постоянного тока для динамически изменяющейся нагрузки, состоящий из модуля двухканального преобразования напряжения постоянного тока (Direct Current) в напряжение постоянного тока (модуля DC/DC), первый канал которого содержит инвертор первого канала преобразования, вход которого является первым силовым входом модуля DC/DC, питающийся от основной сети и подключенный к первичной обмотке трансформатора первого канала преобразования, вторичная обмотка которого подключена к нагрузке через выпрямитель первого канала преобразования, а второй канал преобразования модуля DC/DC содержит инвертор второго канала преобразования, вход которого является вторым силовым входом модуля DC/DC, питающийся от резервной сети и подключенный к первичной обмотке трансформатора второго канала преобразования, вторичная обмотка которого подключена к нагрузке через выпрямитель второго канала преобразования, контрольное напряжение на нагрузке через датчик напряжения подключено к первому входу аналого-цифрового преобразователя системы управления модулем DC/DC, аналого-цифровой преобразователь системы управления модулем DC/DC подключен к первому входу микроконтроллера системы управления модулем DC/DC, первый выход микроконтроллера системы управления модулем DC/DC через блок драйверов силовых ключей первого канала преобразования системы управления модулем DC/DC подключен к входу инвертора первого канала преобразования, второй выход микроконтроллера системы управления модулем DC/DC через блок драйверов силовых ключей второго канала преобразования системы управления модулем DC/DC подключен к входу инвертора второго канала преобразования, отличающийся тем, что в него введены второй, ..., N-й и (N+1)-й модуль DC/DC (одинаковые с первым модулем DC/DC), фильтры импульсно-коммутационных перенапряжений первого и второго канала преобразования, датчики тока инвертора первого и второго канала преобразования, датчик температуры первого модуля DC/DC, выходные фильтры первого и второго канала преобразования, датчики тока нагрузки первого и второго канала преобразования, блоки питания от основной и резервной сети, схема развязки цепей питания, часы реального времени системы управления первым модулем DC/DC, память энергонезависимая системы управления первым модулем DC/DC, адаптер шины информационного обмена системы управления первым модулем DC/DC; первый, второй и третий датчики тока нагрузки преобразователя, шина информационного обмена, внешняя система управления, причем фильтр импульсно-коммутационных перенапряжений первого канала преобразования включен между основной сетью и инвертором первого канала преобразования, фильтр импульсно-коммутационных перенапряжений второго канала преобразования включен между резервной сетью и инвертором второго канала преобразования, датчик тока инвертора первого канала преобразования включен между инвертором первого канала преобразования и первичной обмоткой трансформатора первого канала преобразования, датчик тока инвертора второго канала преобразования включен между инвертором второго канала преобразования и первичной обмоткой трансформатора второго канала преобразования, выход инвертора первого канала преобразования подключен ко второму входу аналого-цифрового преобразователя системы управления первым модулем DC/DC, выход инвертора второго канала преобразования подключен к третьему входу аналого-цифрового преобразователя системы управления первым модулем DC/DC, выход датчика тока инвертора первого канала преобразования подключен к четвертому входу аналого-цифрового преобразователя системы управления первым модулем DC/DC, выход датчика тока инвертора второго канала преобразования подключен к пятому входу аналого-цифрового преобразователя системы управления первым модулем DC/DC, выход датчика тока нагрузки первого канала преобразования подключен к шестому входу аналого-цифрового преобразователя системы управления первым модулем DC/DC, выход датчика тока нагрузки второго канала преобразования подключен к седьмому входу аналого-цифрового преобразователя системы управления первым модулем DC/DC, выход выпрямителя первого канала преобразования и последовательно включенные выходной фильтр первого канала преобразования и датчик тока нагрузки первого канала преобразования, а также выход выпрямителя второго канала преобразования и последовательно включенные выходной фильтр второго канала преобразования и датчик токов нагрузки второго канала преобразования образуют общий силовой выход первого модуля DC/DC, ко второму входу-выходу микроконтроллера системы управления первым модулем DC/DC подключен адаптер шины информационного обмена системы управления первым модулем DC/DC, к третьему входу микроконтроллера системы управления первым модулем DC/DC подключена память энергонезависимая системы управления первым модулем DC/DC, к четвертому - часы реального времени системы управления первым модулем DC/DC, к пятому - датчик температуры первого модуля DC/DC, вход блока питания от основной сети подключен к выходу фильтра импульсно-коммутационных перенапряжений первого канала преобразования, первый выход блока питания от основной сети подключен к входу питания фильтра импульсно-коммутационных перенапряжений первого канала преобразования, второй выход блока питания от основной сети подключен к первому входу схемы развязки цепей питания, вход блока питания от резервной сети подключен к выходу фильтра импульсно-коммутационных перенапряжений второго канала преобразования, первый выход блока питания от резервной сети подключен к входу питания фильтра импульсно-коммутационных перенапряжений второго канала преобразования, второй выход блока питания от резервной сети подключен ко второму входу схемы развязки цепей питания, выход схемы развязки цепей питания подключен к входам питания микроконтроллера системы управления первым модулем DC/DC, блока драйверов силовых ключей первого канала преобразования системы управления первым модулем DC/DC, блока драйверов силовых ключей второго канала преобразования системы управления первым модулем DC/DC, аналого-цифрового преобразователя системы управления первым модулем DC/DC и адаптера шины информационного обмена системы управления первым модулем DC/DC, второй вход-выход адаптера шины информационного обмена системы управления первым модулем DC/DC, являющийся информационным входом-выходом первого модуля DC/DC, подключен к шине информационного обмена, первые силовые входы второго, ..., N-го и (N+1)-го модулей DC/DC подключены к основной сети, вторые силовые входы второго, ..., N-го и (N+1)-го модулей DC/DC подключены к резервной сети, общие силовые выходы первого, второго, ..., N-го и (N+1)-го модулей DC/DC через последовательно соединенные первый, второй и третий датчики тока нагрузки преобразователя подключены к нагрузке, выходы первого, второго и третьего датчик тока нагрузки подключены соответственно к восьмому, девятому и десятому входам аналого-цифрового преобразователя системы управления первым, вторым, ..., N-м и (N+1)-м модулем DC/DC, информационные входы-выходы второго, ..., N-го и (N+1)-го модулей DC/DC подключены к шине информационного обмена, к которой также подключен вход-выход внешней системы управления.

2. Интеллектуальный преобразователь напряжения постоянного тока для динамически изменяющейся нагрузки по п.1, отличающийся тем, что фильтр импульсно-коммутационных перенапряжений первого и второго канала преобразования содержит последовательно соединенные индуктивность, выходной электролитический конденсатор и узел активного подавления импульсно-коммутационных перенапряжений, состоящий из параллельно включенных биполярного транзистора с изолированным затвором и резистора, а также датчик входного напряжения и схему управления биполярным транзистором с изолированным затвором, состоящую из последовательно соединенных компаратора и блока драйверов биполярного транзистора с изолированным затвором, причем к первому входу компаратора подключено напряжение от датчика входного напряжения, а ко второму входу - опорное напряжение от делителя напряжения из двух резисторов, подключенных соответственно к блокам питания от основной и резервной сети.

3. Интеллектуальный преобразователь напряжения постоянного тока для динамически изменяющейся нагрузки по п.1 или 2, отличающийся тем, что микроконтроллер системы управления первым, вторым, ..., N-м и (N+1)-м модулем DC/DC выполнен с возможностью автоматического контроля работоспособности систем управления модулей DC/DC после подачи питания на преобразователь и определения степени готовности преобразователя к приему нагрузки, автоматического перехода при аварии основной сети на питание от резервной сети и возврат к питанию от основной сети при восстановлении основной сети и отключении резервной сети, формирования управляющих воздействий на инверторы первого и второго канала преобразования с целью стабилизации напряжения на нагрузке при нахождении уровня напряжения основной или резервной сети в допустимом интервале значений напряжения, включения в работу такого числа модулей DC/DC преобразователя, которое соответствует значению суммарного тока нагрузки преобразователя, вывода в горячий резерв и, соответственно, сохранения ресурса силового оборудования не работающих под нагрузкой оставшихся модулей DC/DC, равномерного распределения нагрузки между параллельно работающими модулями DC/DC, перевода (при номинальной нагрузке) в горячий резерв только одного из модулей DC/DC, автоматического ввода в работу резервного модуля DC/DC при увеличении нагрузки сверх номинальной или при однократном отказе (при отказе одного из модулей DC/DC), информирования внешней системы управления о факте отказа в преобразователе (и, следовательно, о его работе без резерва по мощности).





ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru