Система бесперебойного электропитания

Система бесперебойного электропитания

Реферат

 

Использование: для электропитания ответственных потребителей, в частности персональных и промышленных компьютеров. Сущность изобретения: система содержит трехполюсный автоматический выключатель, входной фильтр радиопомех, входной преобразователь, инвертор, высокочастотный фильтр с информационным выходом, емкостной накопитель, измерительный преобразователь, блок аккумуляторных батарей, источник питания собственных нужд, управляемое зарядное и разрядное устройства, низкочастотный фильтр, двухвходовое электронное шунтирующее устройство, микропроцессор с устройством отображения информации и два двухобмоточных дросселя. Использование микропроцессорной системы управления позволило исключить высокочастотные автоколебательные режимы околограничных значений напряжения, обеспечить безаварийную эксплуатацию аккумуляторных батарей, реализовать при необходимости обмен информацией с питаемыми компьютерами. 2 з. п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для электропитания ответственных потребителей, в частности персональных и промышленных компьютеров.

Известна система бесперебойного питания [1] содержащая последовательно соединенные выпрямительно-зарядное устройство, инвертор и двухвходовой статический переключатель, второй вход которого подключен к входным выводам системы, причем к точке соединение инвертора и выпрямительно-зарядного устройства через ключевой элемент подсоединена аккумуляторная батарея, а система управления обеспечивает постоянное питание нагрузки через статический переключатель (электронное шунтирующее устройство) и при аномальных отклонениях питающей сети система управления обеспечивает переключение нагрузки на питание от аккумуляторной батареи через инвертор.

Такая система имеет достаточно высокий коэффициент полезного действия, так как основное время работы нагрузки протекает лишь через один тиристор электронного шунтирующего устройства.

Однако нагрузка при этом питается нестабильным напряжением питающей сети и в тех случаях, когда это недопустимо, приходится в байпасный канал электронного шунтирующего устройства вводить стабилизатор переменного напряжения, что увеличивает массу, габариты и стоимость системы, что, в свою очередь, сопровождается снижением коэффициента полезного действия.

Кроме того, такая система характеризуется конечным временем прерывания электропитания при переключении нагрузки с электронного шунтирующего устройства на инвертор и наоборот, что связано с неопределенностью моментов выключения тиристоров шунтирующего устройства при переключении на инвертор и втягиванием инвертора и синхронизм при обратном переключении на питание от сети. Но наиболее крупным недостатком такого рода систем является постоянное существование потенциально опасных режимов при переключениях, когда образуются коротко замкнутые контуры по цепи: питающая сеть выпрямительно-зарядное устройство инвертор электронное шунтирующее устройство питающая сеть. Даже незначительные отклонения напряжения питающей сети от номинального значения, либо его искажения высокочастотными гармониками (3-ей, 5-ой и т.д.) сопровождается развитием ударных уравнительных токов, приводящих к выходу системы из строя. Эти токи являются причиной постоянных сбоев в нагрузке типа компьютерной техники.

Известна также система бесперебойного электропитания [2] содержащая электромеханические преобразователи типа двигатель маховик генератор, которые характеризуются высокой электромагнитной совместимостью с нагрузкой в виде вычислительных средств. Однако такие системы имеют малый срок службы и не выполняют своих функций при длительных (единицы минут) отключениях питающей сети.

Известна также система бесперебойного электропитания нерерывного действия [3] содержащая сетевой трансформатор, выпрямитель с накопителем, регулируемый инвертор с фильтром, зарядное устройство, аккумуляторную батарею, разрядное устройство и систему управления.

Такое устройство выгодно отличается от системы с электронным переключателем повышенной надежностью, минимальным временем перехода с основного канала на резервный, однако наличие сетевого трансформатора приводит к росту массогабаритных показателей и стоимости.

Наиболее близкой по технической сущности является система бесперебойного электропитания [4] содержащая последовательно соединенные трехполюсный автоматический выключатель, входной фильтр радиопомех и входной преобразователь, инвертор, низкочастотный трансформатор и высокочастотный фильтр с информационным выходом, емкостный накопитель, измерительный преобразователь, одним из информационных входов соединенный с выходом входного фильтра радиопомех, а другим с информационным выходом высокочастотного фильтра, блок аккумуляторных батарей, информационным выходом подключенный к третьему информационному входу измерительного преобразователя, источник питания собственных нужд, одним из входов соединенный с выходом входного фильтра радиопомех, систему управления, информационный вход которой соединен с выходами измерительного преобразователя, а управляющие выходы соединены с управляющими входами инвертора и входного преобразователя.

Такая система обеспечивает нагрузку (например, компьютер) питанием от сети через выпрямитель и инвертор. Выпрямитель обеспечивает постоянный заряд аккумуляторных батарей, а инвертор с ШИМ обеспечивает высокое качество выходного напряжения, причем переход из режимов работы от сети либо от аккумуляторной батареи осуществляется автоматически с временем переключения, равным нулю.

Кроме того, включение между входным выпрямителем и инвертором преобразователя повышающего типа позволяет поддерживать стабильным выходное напряжение как при питании нагрузки от сети, так и при питании от блока аккумуляторных батарей.

В то же время такая система имеет и ряд крупных недостатков, приводящих к снижению надежности работы как самой системы энергообеспечения, так и нагрузки, а также к неоправданному завышению массы габаритов и стоимости системы бесперебойного энергообеспечения.

Во-первых, это связано с тем, что в такой системе напряжение блока аккумуляторных батарей должно соответствовать выходному напряжению выпрямителя, которое колеблется в пределах 176-217 В, при питании от однофазной сети с напряжением 220В 15%В то же время известно, что соединение большого числа элементов аккумуляторных батарей (свыше 40-60) приводит к резкому снижению надежности работы блока аккумуляторных батарей из неравномерного заряда и разряда их в процессе эксплуатации, переполюсовки и выходу их из строя. Увеличение напряжения также не позволяет создавать малогабаритные, компактные системы бесперебойного электропитания из-за низких удельно-массовых показателей аккумуляторов.

Во-вторых, неоправданно завышена установленная мощность инвертора из-за того, что при перегрузках по току выходное напряжение системы снижается, а замкнутая система стабилизации на основе преобразователя повышающего типа "накачивает" напряжение на входе инвертора (на емкостном накопителе) до значительных величин, многократно превышающих рабочее напряжение инвертора. Это сопровождается либо выходом инвертора из строя, либо необходимостью увеличивать установленную мощность ключей инвертора.

В-третьих, использование упрощенного алгоритма управления системой не позволяет полностью использовать емкость аккумуляторов из-за существенного влияния внутреннего сопротивления на показания измерительных элементов системы управления в процессе заряда аккумуляторов и особенно при их разряде. Кроме того, алгоритм работы известной системы таков, что запрещает работу при отсутствии аккумулятрных батарей, либо неисправностях в них, что существенно ограничивает время работы резервного канала в первом случае и функциональные возможности системы во втором, а также не исключает автоколебательных режимов работы системы при колебаниях напряжения питающей сети около порогового значения, при котором производится переключение с основного источника (сети) на резервный (аккумуляторную батарею).

В-четвертых, для снижения колебаний выходного напряжения в процессе перехода системы на работу с резервным каналом и наоборот необходимо увеличивать величину емкостного накопителя, что приводит к снижению внутреннего сопротивления системы и росту ударных токов при включении на разрядную емкость. Кроме того, по этой же причине увеличивается амплитуда сквозных токов в стойках диод-транзистор инвертора. Снижение этих токов индуктивными элементами сопровождается ростом дополнительных потерь, связанных с необходимостью ограничения перенапряжений и снижению надежности.

Кроме того, отсутствие электронного шунтирующего устройства также ограничивает функциональные возможности системы при авариях во входном преобразователе и инверторе, а наличие сетевого трансформатора на выходе инвертора приводит к существенному росту массы, габаритов и стоимости устройства.

Изобретение направлено на решение задачи повышения качества бесперебойного электропитания ответственных потребителей, в частности персональных и промышленных компьютеров, позволяет повысить надежность системы электропитания, улучшить массогабаритные показатели, расширить функциональные возможности.

С целью получения указанного технического результата система бесперебойного электропитания содержит последовательно соединенные трехполюсный автоматический выключатель, входной фильтр радиопомех и преобразователь переменного напряжения в постоянное, инвертор и высокочастотный фильтр с информационным выходом, емкостный накопитель, измерительный преобразователь, одним из информационных входов соединенный с выходом входного фильтра радиопомех, а другой с информационным выходом высокочастотного фильтра, блок аккумуляторных батарей, информационным выходом подключенный к третьему информационному входу измерительного преобразователя, источник питания собственных нужд, одним из входов соединенный с выходом входного фильтра радиопомех, систему управления, информационный вход которой соединен с выходами измерительного преобразователя, а управляющие выходы плавного пуска и отключения соединены с управляющими входами инвертора и преобразователя переменного напряжения в постоянное.

Новым является то, что система содержит два двухобмоточных дросселя, управляемые зарядное и разрядное устройство, низкочастотный фильтр и двухвходовое электронное шунтирующее устройство, а система управления выполнена в виде микропроцессора с устройством отображения информации и с возможностью формирования на соответствующих выходах сигналов плавного пуска и отключения преобразователя переменного напряжения в постоянное, инвертора и зарядного устройства и сигналов коммутации разрядного и электронного шунтирующего устройства, при этом управляющие выходы системы управления подключены соответственно к управляющим входам упомянутых устройств, один из входов электронного шунтирующего устройства соединен с выходом высокочастотного фильтра, а другой с выходом низкочастотного фильтра, вход которого подключен к выходу входного фильтра радиопомех, а выходы электронного шунтирующего устройства образуют первый и второй выходы системы, выходы и входы управляемого зарядного и разрядного устройств попарно объединены и подключены соответственно ко второму входу преобразователя переменного напряжения в постоянное и через контакт трехполюсного автоматического выключателя к блоку аккумуляторных батарей, причем выход преобразователя переменного напряжения в постоянное и вход инвертора подключены к входу и выходу емкостного накопителя через первичные обмотки двухобмоточных дросселей, один из выводов вторичных обмоток которых подключены к общей шине системы, а другие выводы через диоды соединены со вторым входом источника питания собственных нужд и через контакт трехполюсного автоматического выключателя с блоком аккумуляторных батарей, а информационный выход источника питания собственных нужд подключен к четвертому входу измерительного преобразователя.

Новым является также то, что преобразователь переменного напряжения в постоянное содержит последовательно соединенные выпрямитель, фильтр и преобразователь повышающего типа, симистор, включенный в одну из входных шин переменного тока выпрямителя, делитель напряжения, шунтирующий выход преобразователя переменного напряжения в постоянное, первый дифференциальный усилитель, один из входов которого соединен с выходом делителя напряжения, а второй вход предназначен для подключения к источнику опорного напряжения ограничения, второй дифференциальный усилитель, один из входов которого предназначен для подключения к задатчику напряжения, а другой образует первый управляющий вход преобразователя переменного напряжения в постоянное, два модулятора длительности импульсов, один из входов которых соединены с выходами дифференциальных усилителей, генератор пилообразного напряжения, выходом подключенный ко вторым входам модуляторов длительности импульсов, четырехвхдовый логический узел, один из входов которого соединены с выходами модуляторов длительности импульсов, третий с информационным выходом преобразователя повышающего типа, а четвертый образует второй управляющий вход преобразователя переменного напряжения в постоянное, выходы четырехвходового логического узла соединены с управляющими входами преобразователя повышающего типа и симистора, причем преобразователь повышающего типа выполнен на дросселе и диоде, включенных последовательно в одну из шин питания, которыми являются выходные шины выпрямителя, к общей точке соединения дросселя и диода подключены последовательно соединенные транзистор и датчик тока, соединенный со второй шиной питания, выход датчика тока образует информационный выход преобразователя повышающего типа, а управляющий вход транзистора его управляющий вход, причем входные шины переменного тока выпрямителя являются входами преобразователя переменного напряжения в постоянное, выходы преобразователя повышающего типа выходами преобразователя переменного напряжения в постоянное, а выход фильтра образует второй вход преобразователя переменного напряжения в постоянное.

Новым является также то, что преобразователь переменного напряжения в постоянное содержит выпрямитель, последовательно соединенные симистор и первый дроссель, включенные в одну из входных шин переменного тока выпрямителя, первый датчик тока, включенный в другую входную шину переменного тока выпрямителя, второй дроссель, один вывод которого соединен с одной из выходных шин выпрямителя, а другой образует второй вход преобразователя переменного напряжения в постоянное, диод, включенный в одну из выходных шин выпрямителя, последовательно соединенные транзистор и второй датчик тока, включенные между выходными шинами выпрямителя, делитель напряжения, шунтирующий выход преобразователя переменного напряжения в постоянное, первый дифференциальный усилитель, один из входов которого соединен с выходом делителя напряжения, а второй вход предназначен для подключения к источнику опорного напряжения ограничения, второй дифференциальный усилитель, один из выходов которого предназначен для подключения к задатчику напряжения, а другой образует первый управляющий вход преобразователя переменного напряжения в постоянное, два модулятора длительности импульсов, генератор пилообразного напряжения, четырехвходовый логический узел, выходы которого подключены к управляющим входам транзистора и симистора, один из входов к выходу модуляторов длительности импульсов, третий вход к второму датчику тока, а четвертый образует второй управляющий вход преобразователя переменного напряжения в постоянное, последовательно соединенные умножающий цифроаналоговый преобразователь и третий дифференциальный усилитель, постоянное запоминающее устройство, счетчик, синхронизатор и согласующий трансформатор, связанный со входом преобразователя переменного напряжения в постоянное, задающий генератор, выходом соединенный со счетным входом счетчика, прецизионный выпрямитель, включенный между первым датчиком тока и вторым входом третьего дифференциального усилителя, при этом выходы постоянного запоминающего устройства подсоединены к информационным входам умножающего цифроаналогового преобразователя, первые входы первого и второго модуляторов длительности импульсов соединены с выходами третьего и второго дифференциальных усилителей соответственно, а вторые их входы объединены и подключены к выходу генератора пилообразного напряжения.

На фиг. 1 приведена схема системы бесперебойного электропитания; на фиг. 2, 3 варианты схемы преобразователя переменного напряжения в постоянное; на фиг. 4 схема управляемого зарядного устройства; на фиг. 5, 6 диаграммы напряжений и токов, поясняющих работу системы бесперебойного электропитания; на фиг. 7, 8, 9, 10 схема алгоритма работы микропроцессора.

Система бесперебойного электропитания (фиг. 1) содержит последовательно соединенные трехполюсный автоматический выключатель 1 (1.1; 1.2), входной фильтр 2 радиопомех и преобразователь переменного напряжения в постоянное 3, инвертор 4 и высокочастотый фильтр 5 с информационным выходом, а также емкостной накопитель 6, измерительный преобразователь 7, блок 8 аккумуляторных батарей, источник 9 питания собственных нужд, систему управления на микропроцессоре 10 с устройством отображения информации, двухобмоточные дроссели 11 и 12, управляемое зарядное устройство 13, управляемое разрядное устройство 14, низкочастотный фильтр 15 и двухвходовое электронное шунтирующее устройство 16. Один из входов электронного шунтирующего устройства 16 подключен к выходу высокочастотного фильтра 5, а другой через низкочастотный фильтр 15 к выходу входного фильтра 2 радиопомех. Выходы электронного шунтирующего устройства 16 образуют первый и второй выходы системы. Выходы и входы управляемых зарядного 13 и разрядного 14 устройств попарно объединены и подключены соответственно ко второму входу преобразователя переменного напряжения в постоянное 3 и через контакт 1.2 трехполюсного автоматического выключателя 1 к блоку 8 аккумуляторных батаей. Один из информационных входов измерительного преобразователя 7 соединен с выходом входного фильтра 2 радиопомех, другой с информационным выходом высокочастотного фильтра 5, третий с информационным выходом блока 8 аккумуляторных батарей и четвертый с информационным выходом источника 9 питания собственных нужд, один из входов которого подключен к выходу входного фильтра 2 радиопомех. Выходы измерительного преобразователя 7 соединены со входом микропроцессора 10, управляющие выходы b, b', c и f плавного пуска и отключения которого подключены к управляющим входам преобразователя переменного напряжения в постоянное 3, инвертора 4 и управляемого зарядного устройства 13, а управляющие выходы d и g коммутации к управляющим входам разрядного устройства 14 и электронного шунтирующего устройства 16. Выход преобразователя переменного напряжения в постоянное 3 и вход инвертора 4 соединены со входом и выходом емкостного накопителя 6 через первичные обмотки двухобмоточных дросселей 11 и 12, один из выводов вторичных обмоток которых подключены к общей шине системы, а другие выводы через диоды подключены ко второму входу источника 9 питания собственных нужд и через контакт трехплюсного выключателя 1 к блоку 8 аккумуляторых батарей.

Преобразователь переменного напряжения в постоянное 3 (фиг. 2) содержит последовательно соединенные выпрямитель 17, фильтр 18 и преобразователь 19 повышающего типа, симистор 20, включенный в одну из входных шин переменного тока выпрямителя 17. Преобразователь 19 повышающего типа содержит дроссель 21 и диод 22, которые включены последовательно в одну из шин питания, а к их общей точке подключены последовательно соединенные транзистор 23 и датчик 24 тока, соединенный со второй шиной питания. Шинами питания преобразователя 19 повышающего типа являются выходные шины выпрямителя 17. Выход датчика 24 образует информационный выход преобразователя 19 повышающего типа, управляющий вход транзистора 23 образует его управляющий вход. Преобразователь переменного напряжения в постоянное 3 содержит также двигатель 25 напряжения, шунтирующий выход преобразователя 3 переменного напряжения в постоянное, первый дифференциальный усилитель 26, один из входов которого соединен с выходом делителя 25 напряжения, а другой предназначен для подключения к источнику опорного напряжения ограничения, второй дифференциальный усилитель 27, один из входов которого предназначен для подключения к задатчику напряжения, а другой образует первый управляющий вход преобразователя переменного напряжения в постоянное 3. Модуляторы 28 и 29 длительности импульсов одними из входов соединены с выходами дифференциальных усилителей 26 и 27 соответственно. Генератор 30 пилообразного напряжения выходом подключен ко вторым входам модуляторов 28 и 29 длительности импульсов. Четырехвходовый логический узел 31 одними из входов соединен с выходами модуляторов 28 и 29 длительности импульсов, третьим входом с информационным выходом преобразователя 19 повышающего типа, а четвертый вход образует второй управляющий вход преобразователя 3 переменного напряжения в постоянное. Выходы логического узла 31 соединены с управляющими входами преобразователя 19 повышающего типа и симистора 20. Входные шины переменного тока выпрямителя 17 являются входами преобразователя 3 переменного напряжения в постоянное, выходы преобразователя 19 повышающего типа его выходами, а выход фильтра 18 образует второй вход "k" преобразователя 3 переменного напряжения в постоянное.

Преобразователь 3 переменного напряжения в постоянное (фиг. 3) содержит выпрямитель 17, последовательно соединенные симистор 20 и первый дроссель 21, включенные в одну из входных шин переменного тока выпрямителя 17, в другую его входную шину переменного тока включен первый датчик 32 тока. Диод 22 включен в одну из выходных шин выпрямителя 17. Последовательно соединенные транзистор 23 и второй датчик 24 тока включены между выходными шинами выпрямителя 17. Делитель 25 напряжения шунтирует выход преобразователя 3 переменного напряжения в постоянное, который (фиг. 3) содержит также первый дифференциальный усилитель 26, один из входов которого соединен с выходом делителя 25 напряжения, а другой предназначен для подключения к источнику опорного напряжения ограничения. Второй дифференциальный усилитель 27, один из входов которого предназначен для подключения к задатчику напряжения, а другой образует первый управляющий вход преобразователя 3 переменного напряжения в постоянное, модулятора 28 и 29 длительности импульсов, генератор 30 пилооб- разного напряжения. Четырехвходовый логический узел 31 выходами подключен к управляющим входам транзистора 23 и симистора 20, одними из входов к выходам модуляторов 28 и 29 длительности импульсов, третьим входом к второму датчику 24 тока, а четвертый его вход образует второй управляющий вход образует второй управляющий вход преобразователя переменного напряжения в постоянное. Преобразователь 3 переменного напряжения в постоянное (фиг. 3) содержит также последовательно соединенные умножающий цифроаналоговый преобразователь 33 и третий дифференциальный усилитель 34, последовательно соединенные постоянное запоминающее устройство 35, счетчик 36, синхронизатор 37 и согласующий трансформатор 38, связанный со входом входного преобразователя 3. Задающий генератор 39 выходом соединен с счетным входом счетчика 36, а прецизионный выпрямитель 40 включен между первым датчиком 32 тока и вторым входом третьего дифференциального усилителя 34. Дроссель 41 одним выводом соединен с одной из выходных шин выпрямителя 17, а другой образует второй вход преобразователя 3 переменного напряжения в постоянное. Выходы постоянного запоминающего устройства 35 подключены к информационным входам умножающего цифроаналогового преобразователя 33. Первые входы первого 28 и второго 29 модуляторов длительности импульсов соединены с выходами третьего 34 и второго 27 дифференциальных усилителей соответственно, а вторые их входы объединены и подключены к выходу генератора 30 пилообразного напряжения.

На фиг. 4 приняты следующие обозначения: 42, 43 дфференциальные усилители с источниками задающих сигналов, 44, 45 компараторы, 46 трехвходовый логический элемент И, 47 датчик тока заряда, 48 генератор пилообразного напряжения, 49 инвертирующий усилитель, 50 силовая цепь, выполненная, например, на транзисторе.

На фиг. 5, 6 приняты следующие обозначения: 51 напряжение питающей сети, 52 информационный сигнал о состоянии источника 9 питания собственных нужд, 53 сигнал управления симистором 20, 54 сигнал управления транзистором 23 преобразователя 19 повышающего типа, 55 сигнал управления управляемым зарядным устройством 13, 56 выходное напряжение фильтра 18 преобразователя 3 переменного напряжения в постоянное, 57 напряжение емкостного накопителя 6, 58 выходное напряжение высокочастотного фильтра 5, 59 сигнал управления управляемым разрядным устройством 14, 60 ток аккумуляторной батареи 8, 61 потребляемый из сети ток преобразователем 3 переменного напряжения в постоянное на фиг. 2, 62 потребляемый из сети ток преобразователем 3 переменного напряжения в постоянное на фиг. 3, 63 выходное напряжение генератора пилообразного напряжения 48, 64 выходной сигнал ошибки дифференциального усилителя 42, 65 выходное напряжение компаратора 44, 66 выходное напряжение инвертирующего усилителя 49, 67 выходной сигнал ошибки дифференциального усилителя 43, 68 выходное напряжение компаратора 45, 69 выходное напряжение логического элемента 46.

Входной фильтр 2 радиопомех может быть выполнен по любой из известных схем с режекторным дросселем (см. например Гурвич И.С. Защита ЭВМ от внешних помех. М. Энергоатомиздат, 1984. 210-212 с. рис.8.6), который может быть дополнен быстродействующим ограничителем напряжения для защиты от импульсных перенапряжений малой длительности.

Низкочастотный фильтр 15 и высокочастотный фильтр 5 также могут быть выполнены на любой из известных схем сглаживающих LC-фильтров, обеспечивающих требуемое качество выходного напряжения при известных искажениях на его входе (см. например Кобзев А.В. Михальченко Г.Я. Музыченко Н.М. Модуляционные источники питания РЭА. Томск: Радио и связь, 1990. 134-149 с.).

Инвертор 4 может быть выполнен по мостовой схеме на транзисторах, шунтированных обратными диодами, или на основе диодно-транзисторных модулей типа МТКД, преобразующий постоянное напряжение в переменное с широтно-импульсной модуляцией (см. например, кн. В.С.Моин. Стабилизированные транзисторные преобразователи. М. Энергоатомиздат, 1986, с.18, рис.1.8, с.47-48, с.82, рис. 3.1).

Электронное шунтирующее устройство 16 может быть выполнено на основе симисторов и обеспечивает переход на питание от сети при выходе из строя элементов преобразователя 3 переменного напряжения в постоянное, инвертора 4, управляемого разрядного устройства 14, либо профилактических работах.

Источник 9 питания собственных нужд может быть выполнен, например, по а. в. СССР N 1001040, кл. G 05 F 1/44 или по схеме с промежуточным звеном постоянного тока, к которому через диод подключается аккумуляторная батарея 8.

Силовая цепь управляемого зарядного устройства 13 может быть выполнена по известной схеме одноключевого импульсного понижающего регулятора (см. например, Четти П. Проектирование ключевых источников электропитания. М. Энергоиздат, 1990, с.206, рис.7.5), а система управления таким регулятором приведена на фиг. 4 настоящего описания.

Управляемое разрядное устройство 14 может быть выполнено по любой из известных схем с повышением напряжения, например по схеме фиг. 2, где дроссель 21 подключается к аккумуляторной батарее 8, либо на основе трансформаторного инвертора тока или напряжения. В тех случаях, когда напряжение аккумуляторных батарей 8 превышает 120-150 В, в качестве разрядного устройства может быть использован транзисторный или тиристорный ключ, а в простейшем случае даже диод.

Измерительный преобразователь 7 представляет собой делитель напряжения (трансформаторный с прецизионным выпрямителем для контроля переменного напряжения входного и выходного по цепи h), или резистивные делители для контроля постоянного напряжения, аналоговый коммутатор, например, на микросхемах КР590КН6 и аналого-цифровой преобразователь, например 1113ПВ1). Примеры конкретного исполнения можно найти, например, в кн. А.-Й.К.Маркинчавичус и др. Бытродействующие интегральные микросхемы ЦАП и АЦП. М. Радио и связь, 1988. 224 с. А.В.Кобзев и др. Стабилизаторы переменного напряжения с высокочастотным широтно-импульсным регулированием. М. Энергоатомиздат, 1986. 35-39 с. и др.

Микропроцессор 10 может быть выполнен на основе однокристальной микроЭВМ типа 1816ВЕ035, 1816ВЕ048 или 1816ВЕ051 (см. например, Каган В.М. Сташин В. В. Основы проектирования микропроцессорных устройств автоматики. М. Энергоатомиздат, 1987, 84-133 с. и др.).

Система бесперебойного электропитания работает следующим образом.

При подключении системы к питающей сети и включении автоматического выключателя 1 (фиг. 1) напряжение 51 (фиг. 5) питающей сети подается через входной фильтр 2 радиопомех на входы преобразователя 3 переменного напряжения в постоянное, источник 9 питания собственных нужд и измерительного преобразователя 7 и одновременно через низкочасотный фильтр 15 на вход электронного шунтирующего устройства 16 и выходные выводы канала питания периферийных устройств микрокомпьютерной техники (Вых. 1). Кроме того, один из полюсов 1.2 автоматического выключателя 1 подключает аккумуляторную батарею 8 к выходу управляемого зарядного устройства 13 и к выходу управляемого разрядного устройства 14. Информация о выходных напряжениях источника 9 питания собственных нужд поступает на вход измерительного преобразователя 7, который контролирует их величину и формирует в момент времени t₁ (фиг. 5) информационный сигнал 52 о состоянии источника 9, поступающий на вход микропроцессора 10. До этого момента времени микропроцессор 10 формирует сигналы 53, 54, 55, 59 нулевого уровня, запрещающие включение какого-либо блока системы. В момент времени t₁ реализуется диагностический участок программы, согласно которого контролируется состояние элементов блока аккумуляторных батарей 8 и питающей сети. Если параметры последних находятся в зоне допустимых значений, формируется сигнал 53 управления симистором 20 и реализуется первая стадия "мягкого" пуска системы. В интервале времени t₂-t₃ плавно увеличивается длительность управляющих импульсов симистора 20 и напряжения 56 на выходе выпрямителя 17 с фильтром 18 (фиг. 2) и напряжение 57 емкостного накопителя 6 также плавно нарастает, ограничивая тем самым величину потребляемого из сети тока 61. При достижении выходного напряжения 56 фильтра 18 своего устанановшегося значения формируется сигнал управления 54 транзистором 23 преобразователя 3 переменного напряжения в постоянное (фиг. 2, 3), который в интервале времени t₃-t₄ реализует вторую стадию "мягкого" пуска системы. Длительность управляющих импульсов транзистора 23 преобразователя 3 переменного напряжения в постоянное плавно увеличивается, осущетвляя дозаряд напряжения 57 емкостного накопителя 6 до требуемой величины с ограничением потребляемого тока 61. Одновременно в момент времени t₃ формируется сигнал на включение инвертора 4 с широтно-импульсной модуляцией и выходное напряжение 58 высокочастотного фильтра 5 увеличивается до своего номинального значения. Стабилизация этого напряжения осуществляется по сигналу h (фиг. 1), действующему на инфомационном выходе высокочастотного фильтра 5. Преобразованный измерительным преобразователем 7 в постоянное напряжение этот сигнал с выхода "b" микропроцессора 10 поступает на вход второго дифференциального усилителя 27 (фиг. 2, 3) преобразователя 3 переменного напряжения в постоянное, где сравнивается с задающим напряжением U_зад и в виде сигнала ошибки поступает на один из входов модулятора длительности импульсов 29. Выходные импульсы этого модулятора 29 подаются на один из входов логического узла 31. В исходном состоянии, если отсутствует сигнал перегрузки по току, снимаемый с датчика 24 тока, и напряжение с выхода делителя 25 значительно отличается от опорного напряжения ограничения U_огр (при этом дифференциальный усилитель 26 насыщен и на его выходе напряжение превосходит амплитуду пилообразного напряжения генертатора 30, а на выходе модулятора 28 длительности импульсов напряжение соответствует уровню логической единицы), на остальных входах логического узла 31 действуют уровни логической единицы, разрешающие прохождение импульсов модулятора 29 на управление транзистором 23, поддерживая на выходе преобразователя 3 переменого напряжения в постоянное напряжение, соответствующее стабильному напряжению на выходе высокочастотного фильтра 5.

В случае перегрузки транзистора 23, инвертора 4 или системы бесперебойного питания по "Вых. 2" ток будет ограничиваться за счет снижения напряжения на емкостном накопителе 6 и на выходе системы, снижая тем самым сигнал обратной связи на входе "b" преобразователя 3 переменного напряжения в постоянное. Напряжение ошибки на выходе дифференциального усилителя 27 начнет возрастать, стремясь увеличить длительность импульсов модулятора 29 длительности импульсов и, следовательно, напряжения на емкостном накопителе 6. При этом возрастает напряжение, снимаемое с делителя 25 и при приближении его к уровни опорного напряжения ограничения U_огр дифференциальный усилитель 26 выходит из насыщения, его выходное напряжение входит в зону изменения пилообразного напряжения генератора 30 и на выходе модулятора 28 длительности импульсов формируются импульсы, длительность которых будет уменьшаться до тех пор, пока дифференциальный усилитель 27 не насытится и относительная длительность импульсов модулятора 29 не станет равной единице. С этого момента обратная связь по выходному напряжению системы размыкается и замыкается обратная связь по напряжению на емкостном накопителе 6 (по напряжению на делителе 25), обеспечивая ограничение величины напряжения на входе инвертора, а величина тока нагрузки будет определяться внутренним контуром токоограничения.

Таким образом, в любом из перечисленных режимов выходные импульсы четырехвходового логического узла 31 поступают на управление транзисторов 23. Последний подключает дроссель 21 (транзистор 23 открыт и насыщен) к выходу фильтра 18. Под действием напряжения 56 в дросселе запасается энергия, которая при запирании транзистора 23 через диод 22 и первичную обмотку дросселя 11 передается в емкостной накопитель 6, осуществляя поддержание напряжения 57 на требуемом уровне. Поскольку ток в диоде 22 непрерывен, то при включении транзистора 23 на время рассасывания неосновных носителей диода образуется контур протекания сквозного неконтролируемого тока, для ограничения величины которого введен насыщающийся дроссель 11. На интервале рассасывания упомянутых носителей напряжение емкостного накопителя 6 прикладывается к дросселю 11, ток ограничвается, диод вторичной обмотки дросселя заперт, а после рассасывания неосновных носителей в диоде 22 дроссель 11 насыщается. При выключении транзистора 23 (фиг. 2) током дросселя 21 перемагничивается дроссель 11, но поскольку диод вторичной обмотки открывается, величина напряжения на его вторичной (и первичной) обмотке ограничивается на уровне напряжения источника 9 питания собственных нужд (аккумуляторной батареи 10). Энергия, накопленная в дросселе 11, на этапе рассасывания носителей диода 22, отдается в источник 9 питания собственных нужд, снижая тем самым и ток, потребляемый этим источником из питающей сети.

Если в процессе пуска преобразователя 3 переменного напряжения в постоянное или в процессе работы ток через транзистор 23 начнет пр