PL233866B1

PL233866B1 - Soft start and cargo unloading system

Info

Publication number: PL233866B1
Application number: PL423694A
Authority: PL
Inventors: Witold Kardyś
Original assignee: Siec Badawcza Lukasiewicz – Instytut Tele I Radiotechniczny; Sieć Badawcza Łukasiewiczinstytut Telei Radiotechniczny
Priority date: 2017-12-04
Filing date: 2017-12-04
Publication date: 2019-12-31
Also published as: PL423694A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest układ miękkiego startu i rozładowania ładunku zapewniający ograniczenie prądu ładowania kondensatora w układzie prostownika sieciowego oraz rozładowanie ładunku zgromadzonego w kondensatorze po wyłączeniu zasilania.The subject of the invention is a soft-start and charge-discharge system ensuring the limitation of the capacitor charging current in the mains rectifier system and the discharge of the charge accumulated in the capacitor after turning off the power.

Znane są z literatury rozwiązania układów miękkiego startu układów zasilania z prostownikiem szczytowym i kondensatorem złożone z rezystora ograniczającego prąd oraz klucza normalnie otwartego. W układzie takim, po włączeniu zasilania, kondensator ładowany jest ograniczonym prądem wyznaczanym przez rezystor ograniczający. Po naładowaniu kondensatora, zamykany jest klucz bocznikujący a rezystor ograniczający nie pełni innych funkcji.There are known from the literature solutions of soft-start systems of power supply systems with a peak rectifier and a capacitor, consisting of a current limiting resistor and a normally open key. In such a system, after turning on the power, the capacitor is charged with a limited current determined by the limiting resistor. After the capacitor is charged, the bypass key is closed and the limiting resistor has no other function.

Znane są z literatury rozwiązania układów rozładowania ładunku w kondensatorze w postaci rezystora bądź banku rezystorów dołączonych na stałe do kondensatora. Wadą takich rozwiązań jest konieczność stosowania niezależnych obwodów miękkiego startu oraz rozładowania ładunku. Kolejną wadą jest to, że układ rozładowania ładunku dołączony jest na stałe do kondensatora co powoduje straty energii oraz ogranicza prąd rozładowania wydłużając czas rozładowania ładunku w kondensatorze do wartości bezpiecznej.There are solutions known from the literature for charge discharge systems in a capacitor in the form of a resistor or a bank of resistors permanently attached to the capacitor. The disadvantage of such solutions is the need to use independent soft start and discharge circuits. Another disadvantage is that the charge discharge system is permanently connected to the capacitor, which causes energy losses and reduces the discharge current, extending the discharge time of the charge in the capacitor to a safe value.

Znany jest z opisu patentowego US2017256972 układ rozładowania ładunku w kondensatorze w postaci klucza normalnie zwartego połączonego z rezystorem rozładowującym oraz z kondensatorem. W czasie normalnej pracy układu, klucz wysterowywany jest aktywnie w stan rozwarty natomiast po odłączeniu zasilania klucz powraca samoczynnie w stan zamknięty dołączając rezystor rozładowujący do kondensatora. Wadą tego układu jest to, że układ pełni jedynie rolę układu rozładowującego i konieczne jest stosowanie dodatkowego układu miękkiego startu co komplikuje układ i zwiększa jego koszty.There is known from the patent description US2017256972 a charge discharge circuit in a capacitor in the form of a normally closed key connected to the discharge resistor and to the capacitor. During normal operation of the system, the key is actively actuated to the open state, while after disconnecting the power supply, the key returns automatically to the closed state, attaching a discharge resistor to the capacitor. The disadvantage of this system is that the system functions only as a discharging system and it is necessary to use an additional soft start system, which complicates the system and increases its costs.

Znany jest z opisu patentowego US2017288558 układ rozładowania ładunku w kondensatorze wykorzystujący dodatkowy klucz oraz dodatkowe uzwojenie transformatora impulsowego przejmującego energię z kondensatora w fazie rozładowania. Wadą tego układu jest konieczność stosowania dodatkowych elementów służących jedynie do rozładowania ładunku oraz możliwość zastosowania układu tylko w systemach zawierających transformator impulsowy (typowo w przetwornicach AC/DC).There is known from the patent description US2017288558 a charge discharge system in a capacitor using an additional key and an additional impulse transformer winding taking energy from the capacitor in the discharge phase. The disadvantage of this system is the need to use additional elements serving only to discharge the load and the possibility of using the system only in systems containing a pulse transformer (typically in AC / DC converters).

Znany jest z opisu patentowego TW201725838 układ miękkiego startu w układach zasilania zawierający źródło prądowe oraz klucz załączający tryb miękkiego startu. Układ ten wykorzystuje źródło prądowe zamiast rezystora ograniczającego prąd. Zbliżony układ tego typu jest również znany z opisów patentowych CN106160526 oraz CN106301312. Wadą obu układów jest konieczność stosowania dodatkowych elementów oraz zastosowanie układu jedynie do miękkiego startu. Brak jest możliwości stosowania tych układów również do rozładowania ładunku w kondensatorze.Known from the patent description TW201725838 is a soft-start system in power supply systems, including a current source and a soft-start switch. This circuit uses a current source instead of a current limiting resistor. A similar system of this type is also known from the patents CN106160526 and CN106301312. The disadvantage of both systems is the need to use additional elements and the use of the system only for a soft start. It is not possible to use these systems also to discharge the charge in the capacitor.

Znany jest z opisu patentowego PL217980 układ rozładowania ładunku w układach wysokiego napięcia wykorzystujący rezystory rozładowujące i klucze ze stykami kontaktronowymi aktywowanymi magnetycznie. Wadą tego układu jest złożoność układu i możliwość jego zastosowania jedynie do rozładowania ładunku. Brak jest możliwości stosowania tego układu do miękkiego startu.There is known from the patent description PL217980 a charge discharge system in high voltage systems, using discharge resistors and keys with magnetically activated reed contacts. The disadvantage of this system is the complexity of the system and its applicability only to discharge the load. This system cannot be used for a soft start.

W układzie miękkiego startu i rozładowania ładunku według wynalazku napięcie wejściowe dołączone jest do wejść mostka prostowniczego a ujemne wyjście mostka prostowniczego dołączone jest do styku normalnie zwartego pierwszego klucza, jednego zacisku kondensatora oraz jednego zacisku wyjściowego. Wyjście dodatnie mostka prostowniczego dołączone jest do styku normalnie otwartego klucza pierwszego. Styk przełączny klucza pierwszego dołączony jest do jednego styku klucza drugiego normalnie otwartego i rezystora rozładowująco-ograniczającego. Drugi styk klucza drugiego normalnie otwartego dołączony jest do drugiego zacisku rezystora rozładowująco-ograniczającego, drugiego styku kondensatora oraz drugiego zacisku wyjściowego.In the soft start and discharge circuit of the invention, the input voltage is connected to the inputs of the rectifier bridge and the negative output of the rectifier bridge is connected to the normally closed contact of the first key, one capacitor terminal and one output terminal. The positive output of the rectifier bridge is connected to the normally open contact of the first key. The changeover contact of the first key is connected to one contact of the second normally open key and the discharge-limiting resistor. The second contact of the second normally open key is connected to the second terminal of the discharge-limiting resistor, the second contact of the capacitor and the second output terminal.

Zaletą układu jest to, że pojedynczy rezystor lub bank połączonych rezystorów dużej mocy pełni jednocześnie rolę rezystora ograniczającego prąd przy włączeniu zasilania układu oraz rolę rezystora rozładowującego po wyłączeniu zasilania. Ogranicza to koszt i rozmiary układu. Zaletą jest również to, że rezystor rozładowujący dołączony jest do kondensatora tylko w stanie wyłączenia zasilania co ogranicza straty mocy w czasie normalnej pracy układu oraz pozwala na zastosowanie wysokiej wartości prądu rozładowania co ogranicza czas, przez który w kondensatorze zgromadzony jest ładunek. Zwiększa to bezpieczeństwo eksploatacji urządzenia wyposażonego w ten układ i pozwala spełnić obowiązujące normy bezpieczeństwa.The advantage of the system is that a single resistor or a bank of connected high-power resistors simultaneously acts as a current limiting resistor when the system is powered up and as a discharging resistor when the power is turned off. This limits the cost and size of the system. Another advantage is that the discharge resistor is connected to the capacitor only when the power is turned off, which reduces power losses during normal operation of the system and allows the use of high discharge current, which reduces the time during which the charge is accumulated in the capacitor. This increases the operational safety of the device equipped with this system and allows it to meet the applicable safety standards.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia schemat ideowy układu.The subject of the invention is shown in the embodiment in the drawing which shows a schematic diagram of the system.

PL 233 866 B1PL 233 866 B1

Napięcie wejściowe WE dołączone jest do wejść mostka prostowniczego M a ujemne wyjście mostka prostowniczego dołączone jest do styku normalnie zwartego klucza pierwszego K1, jednego zacisku kondensatora C oraz jednego zacisku wyjściowego WY. Wyjście dodatnie mostka prostowniczego M dołączone jest do styku normalnie otwartego klucza pierwszego K1. Styk przełączny klucza pierwszego K1 dołączony jest do jednego styku klucza drugiego normalnie otwartego K2 i rezystora rozładowująco-ograniczającego R. Drugi styk klucza drugiego normalnie otwartego K2 dołączony jest do drugiego zacisku rezystora rozładowująco-ograniczającego R, drugiego styku kondensatora C oraz drugiego zacisku wyjściowego WY.The input voltage WE is connected to the inputs of the rectifier bridge M and the negative output of the rectifier bridge is connected to the normally closed contact of the first key K1, one capacitor C terminal and one output terminal WY. The positive output of the rectifier bridge M is connected to the normally open contact of the first key K1. The changeover contact of the first key K1 is connected to one contact of the second normally open key K2 and the discharge-limiting resistor R. The second contact of the second normally open key K2 is connected to the second terminal of the discharge-limit resistor R, the second contact of the capacitor C and the second output terminal WY.

W układzie można wyróżnić trzy stany pracy. W pierwszym stanie, nazywanym fazą miękkiego startu, po włączeniu napięcia zasilania na wejścia WE, klucz drugi normalnie otwarty K2 znajduje się w stanie otwartym natomiast klucz pierwszy K1 zostaje aktywnie wysterowany w taki sposób, że styk przełączny zostaje dołączony do wyjścia mostka prostowniczego M. W tym stanie, kondensator C jest ładowany ograniczonym prądem wyznaczanym przez rezystor rozładowująco-ograniczający R, który pełni w tym stanie rolę rezystora ograniczającego. Po naładowaniu kondensatora C do napięcia o wartości bliskiej szczytowej wartości napięcia na wyjściu mostka prostowniczego M następuje wysterowanie klucza drugiego normalnie otwartego K2 i zamknięcie styków tego klucza co powoduje zbocznikowanie rezystora rozładowująco-ograniczającego R. W tym momencie faza miękkiego startu zasilania zostaje zakończona i może się rozpocząć normalna praca układu zasilanego z wyjścia WY układu.There are three operating states in the system. In the first state, called the soft-start phase, after the supply voltage is applied to the inputs WE, the second normally open key K2 is in the open state, while the first key K1 is actively activated in such a way that the changeover contact is connected to the output of the rectifier bridge M. W in this state, the capacitor C is charged with a limited current determined by the discharge-limiting resistor R, which in this state acts as a limiting resistor. After the capacitor C is charged to a voltage close to the peak value of the voltage at the output of the rectifier bridge M, the second normally open key K2 is actuated and the contacts of this key are closed, which causes the discharge-limiting resistor R to bypass. start the normal operation of the system supplied from the system WY output.

W drugim stanie pracy, klucze K1 i K2 pozostają wysterowane. W tym stanie odbywa się normalny odbiór energii z wyjścia WY układu.In the second operating state, keys K1 and K2 remain activated. In this state, normal energy is collected from the system's WY output.

Trzeci stan pracy, nazywanym rozładowania ładunku, rozpoczyna się w momencie odłączenia zasilania od wejścia WE. W tym stanie, klucze K1 i K2 przestają być wysterowane co powoduje, że kondensator C jest rozładowywany poprzez rezystor rozładowująco-ograniczający R za pośrednictwem klucza pierwszego K1.The third operating state, called discharge charge, begins when power is disconnected from the WE input. In this state, the keys K1 and K2 stop being driven, which causes the capacitor C to be discharged through the discharge-limiting resistor R through the first key K1.

Zaletą układu jest, że w układzie według wynalazku, po wyłączeniu zasilania następuje samoczynne przejście do fazy rozładowania ładunku, niezależnie od wcześniejszego stanu kluczy K1 i K2. Korzystne jest, że układ według wynalazku pełni również funkcję elektronicznego włącznika zasilania. Jeśli klucz pierwszy K1 nie zostanie aktywnie wysterowany przez układ sterujący, nie nastąpi rozpoczęcie fazy ładowania kondensatora C.The advantage of the system is that in the system according to the invention, after turning off the power, there is an automatic transition to the charge discharge phase, regardless of the previous state of the K1 and K2 keys. It is preferred that the system according to the invention also functions as an electronic power switch. If the first key K1 is not actively controlled by the control system, the charging phase of the C capacitor will not start.

Claims

Patent claim

1. A soft-start and charge-discharge system consisting of a rectifier bridge, two keys, a capacitor discharge-limiting resistor, in which the input voltage is connected to the inputs of the rectifier bridge, characterized in that the negative output of the rectifier bridge (M) is connected to the normally open contact the first key (K1), one capacitor terminal (C) and one output terminal (WY), the positive output of the rectifier bridge (M) is connected to the normally open contact of the first key (K1) and the changeover contact of the first key (K1) is connected to one contact of the second normally open key (K2) and the discharge-limiting resistor (R), while the other contact of the second normally open key (K2) is connected to the other terminal of the discharge-limit resistor (R), the second contact of the capacitor (C) and the second terminal output (WY).