УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ОТ ИМПУЛЬСНЫХ КОММУТАЦИОННЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ

УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ОТ ИМПУЛЬСНЫХ КОММУТАЦИОННЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ


RU (11) 2309534 (13) C1

(51) МПК
H03K 17/08 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - действует 

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

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2005140901/09 
(22) Дата подачи заявки: 2005.12.26 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2005.12.26 
(45) Опубликовано: 2007.10.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 1728921 A1, 23.04.1992. RU 2208291 С2, 10.07.2003. RU 2208290 С2, 10.07.2003. WO 98/59421 A1, 30.12.1998. FR 2661053 A1, 18.10.1991. 
(72) Автор(ы): Потапов Анатолий Тимофеевич (RU); Шкоркин Вячеслав Васильевич (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Открытое акционерное общество "Научно-производственный центр "Полюс" (ОАО "НПЦ "Полюс") (RU) 
Адрес для переписки: 634050, г.Томск, пр-кт Кирова, 56"в", ОАО "НПЦ "Полюс" 

(54) УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ОТ ИМПУЛЬСНЫХ КОММУТАЦИОННЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ

Изобретение предназначено для повышения надежности работы бортовой радиоэлектронной аппаратуры путем защиты ее от импульсных коммутационных перенапряжений (ИКП) большой энергии, возникающих в сетях электроснабжения постоянного тока из-за переходных процессов при нормальных и аварийных коммутациях потребителей. Технический результат заключается в обеспечении непрерывного питания защищаемого потребителя при возникновении ИКП. Устройство защиты содержит высоковольтный электронный ключ на IGBT-модуле, работающий во время воздействия ИКП в режиме понижающего релейного стабилизатора напряжения, при этом энергия мощных помех частично передается на выходной фильтр устройства и используется для питания потребителя. Устройство отключает потребителя при длительном превышении напряжения питающей сети выше установленного значения, а также защищает сеть от перегрузок по току в момент включения потребителя и при аварийных замыканиях. 3 ил. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано для защиты радиоэлектронной аппаратуры от импульсных коммутационных перенапряжений (ИКП) большой энергии, возникающих в сетях питания постоянного тока из-за переходных процессов при нормальных и аварийных коммутациях потребителей.

Известен коммутатор напряжения с защитой от перегрузки по току [1], содержащий электронный ключ и датчик тока с элементами управления, отключающий потребителя от сети питания при наличии перегрузки по току как в переходном, так и в установившемся режимах.

Наиболее близким по технической сущности является устройство защиты радиоэлектронной аппаратуры от импульсных перенапряжений [2], содержащее коммутатор на быстродействующих запираемых тиристорах с дросселями на входе и выходе, отключающий потребителя от сети питания на время воздействия ИКП, при этом энергия мощной помехи гасилась специальной разрядной цепью.

Недостатком известных устройств является перебой в системе питания потребителя.

Целью настоящего изобретения является обеспечение непрерывности питания защищаемого потребителя при возникновении ИКП и уменьшение массогабаритных характеристик устройства защиты.

Указанная цель достигается установкой в цепь питания потребителя мощного высоковольтного электронного ключа на IGBT-модуле, работающего при возникновении ИКП в режиме понижающего релейного стабилизатора напряжения, при этом энергия мощной помехи частично передается на выходной фильтр устройства защиты и используется для питания потребителя.

Устройство (фиг.1) состоит из силового ключа 1 на IGBT-модуле с разрядным диодом, датчика тока Холла 2, выходного LC-фильтра 3. Работой силового ключа управляет устройство управления модулем (УУМ) 4, на входы которого поступают сигналы с датчика тока 2 и с устройства контроля напряжения (УКН) 5.

Устройство работает следующим образом. После подачи входного напряжения Uвх выходит на режим "служебный источник питания" и в момент времени t0 (фиг.2), когда все питающие напряжения достигнут номинального значения, замыкается силовой ключ, через дроссель выходного фильтра начинает протекать ток нагрузки и ток заряда конденсаторов выходного фильтра. Выходное напряжение датчика тока, поступающее на УУМ, пропорционально текущему значению тока дросселя. При достижении тока заданного уровня IL макс срабатывает компаратор в УУМ и силовой ключ выключается, после чего ток дросселя начинает линейно спадать и при уменьшении до порога отпускания компаратора IL мин ключ снова замыкается. Процесс повторяется периодически до полного заряда конденсаторов выходного фильтра. Амплитуда импульсов тока коллектора силового модуля равна амплитуде импульсов тока дросселя, поскольку ток дросселя - это сумма токов коллектора и разрядного диода. Таким образом, ток коллектора силового модуля не превышает заданного значения при включении устройства, при воздействии ИКП и при аварийных замыканиях в цепи потребителя.

При номинальном значении напряжения бортовой сети силовой ключ открыт и со входа на выход устройства защиты протекает постоянный ток Iн, определяемый сопротивлением нагрузки.

Возникающее в системе электроснабжения перенапряжение Пимп накладывается на напряжение питающей сети Uвх. ном и суммируется с ним. При этом возрастает ток дросселя (момент t 0 на фиг.3) и устройство переходит в режим работы релейного стабилизатора. На временном интервале t0 -t1 силовой ключ периодически открывается и передает часть энергии помехи в выходной фильтр и в нагрузку. К концу интервала выходное напряжение Uвых достигает своего максимального значения Uвых. макс, которое не превышает допускаемого перенапряжения на входе потребителя, и компаратор, входящий в состав УКН, останавливает работу релейного стабилизатора. На временном интервале t 1-t2 силовой ключ закрыт, конденсатор выходного фильтра разряжается через сопротивление нагрузки. В момент времени t2, когда ток нагрузки снизится до своего номинального значения, силовой ключ открывается и устройство переходит в дежурный режим. УКН также отключает потребителя при длительном аварийном превышении напряжения питающей сети выше заданного значения.

Тип используемого силового модуля определяет нагрузочную способность устройства защиты, ее быстродействие и накладывает ограничение на выбор рабочей частоты релейного стабилизатора, которая зависит от параметров выходного LC-фильтра и влияет на массогабаритные характеристики устройства в целом.

Таким образом, предложенное устройство позволяет обеспечить непрерывность питания потребителя, защищает его от перенапряжений, а сеть - от перегрузок по току. При этом энергия мощных помех не рассеивается в тепло, а используется для питания потребителя.

Литература

1. Патент РФ 2208291, 7 Н03К 17/08. Коммутатор напряжения с защитой по току. Леденев Г.Я., Федосов А.А. БИПМ. 2003, №19.

2. Большанин В.П., Козлов К.В., Жаркова С.В. Способ защиты РЭА от импульсных перенапряжений. // Системы автономного электроснабжения и электромеханические устройства: Сб. науч. трудов НПО "Полюс". / Под ред. П.В.Голубева и А.И.Чернышева. Томск, 1992. - Т.1. Аппаратура управления и преобразования энергии. - С.163-166.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Устройство защиты радиоэлектронной аппаратуры от импульсных коммутационных перенапряжений, содержащее в цепи питания защищаемого потребителя последовательно соединенные мощный высоковольтный электронный ключ и датчик тока, отличающееся тем, что в него дополнительно введены выходной LC-фильтр, а также соединенное с ключом устройство управления, один вход которого подключен к выходу датчика тока, а второй - к выходу устройства контроля напряжения, входы которого соединены соответственно со входом и выходом устройства защиты.





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