Система бесперебойного питания

Система бесперебойного питания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Couиалистических

Республик

<ц748669 (á1) Дополнительное к авт. свид-sy (22) Заявлено 3006.78 (21) 2634958/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 1507.80. Бюллетень ¹ 26

Дата опубликования описания 180780 (51) рд. )(л., H 02 J 9/06

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621 316.

925(088 8) (72) Авторы изобретения

Г.A. Пурювкин, A.Á. Зак и В.С. Бутузов (71) За яв ит ель (54) СИСТЕМА БЕСПЕРЕБОЙНОГО ПИТАНИЯ

Изобретение относится к устройствам промьпаленной электроники, в частности к системам бесперебойного питания ответственного потребителя в вычислительной технике, технике 5 связи и т.д.

Известны системы и устройства, с помощью которых строятся системы бесперебойного питания ответственного потребителя, содержащие в качест- 10 ве основного источника инвертор, в качестве резервного — электрическую сеть переменного тока. Инвертор и электрическая сеть псдключаются к нагрузке через статические переключа-15 тели, которые соединены с токочувствительной цепью схемы управления переключением источников питания. Ин вертор синхронизирован IIQ фазе и частоте с резервной электрической сетью.Щ

При отказе основного источника токочувствительная цепь воздействует на переключающее устройство таким образом, что изменение тока, поступающего от основного источника, компенсирует- 5 ся изменением тока резервного источника, в результате чего ток в нагрузке остается постоянным (1) .

Одним иэ неДостатков указанной системы следует считать постоянные 30

2 потери на преобразование энергии в инверторе, являющемся рабочим источником, и в устройствах, питающих его (выпрямитель, аккумуляторы). Эти потери могут достигать 30% номинальной мощности нагрузки.. другим недостатком является отсутствие средств защиты нагрузки оТ сетевых помех при работе от резервного источника, каким является сеть переменного тока общего назначения. Кроме того, при определенных климатических условиях возникает необходимость применения принудительного охлаждения рабочего источника данной системы, Известна также система, состоящая из двух источников питания переменного тока и переключающего устройства, которое содержит блоки: нуль-органов, датчиков формы напряжения источников памяти, выработки команды переключения, переключения,управления отсечкой управления подзарядом, управления принудительной коммутацией, коммутации управляющих электродов, коммутацйи силовых цепей, принудительной коммутации, фазового селектора, контроля фазового рассогласования„ сетевого фильтра-компенса748669 тора. Бесперебойное питание в системе в случае отказа одного источника осуществляется путем переключения нагрузки на другой источник, Бесконтактный электронный переключатель обладает высоким быстродействием и

5 потому успевает быстро переключать нагрузку на резервный источник при возникновении сетевой помехи, что

"" =повышает помехозащищенность нагрузки.

Эта система значительно снижает потери мощности, которые ограничиваются потерями в статистическом переключателе, не превышающими ЗЪ номинальной мощности 21 .

Но вредное воздействие на нагрузку коммутационных помех, возникающих 15 при переключениях, полностью не исключается при углах фазового рассогласования одноименных фаз, равных

О-6ОО

Наиболее близким техническим ре- 20 шением к изобретению является система, содержащая два источника питания, один из которых является рабочим, а другой — резервным, и устройство для бесперебойного питания, состоящее из датчиков формы напряжения, блоков переключения, блока выработки команды переключения. Датчики формы напря жения по входам подключены к фазам источников питания, а по выходу к 30 блоку выработки команды переключения, выходы которого соединены с входами блоков перключения. Другие входы блоков переключения подсоединены к фазам источников питания, а входы указанных блоков объединены и подключены к нагрузке. Принцип работы данной системы заключается в том, что в случае отказа рабочего источника питания она обеспечивает бесперебойное питание нагрузки путем переключения ее на ре- 40 эервный источник питания (3) .

Недостатком такой системы является неспособность ее стабильно рабо тать от несинхронизированных по частоте несинфазных источников, так как не исключена вероятность переключения источников в момент, когда напряжения их одноименных фаз сдвинуты относительно друг друга на угол 180, что повлечет за собой возникновение помехи в нагрузке в виде длительного глубокого провала напряжения, равносильного сбою в питании. Это качество значительно снижает надежность системы и делает ее неприемлемой в пр именении к питанию ответственного потребителя от несинхронизированных "по"частоте источнйков мигания. . Цель изобретения — повышение стабильности системы питания.

Укаэанная цель достигается тем, Щ

""" что""в сйстему," содержащую два источника питания и устройство бесперебой ного питания, состоящее кэ датчиков формы напряжения, подключенных к фазам источников питания и блоку выра- 45 ботки команды переключения, соединенному с блоками переключения, которые подсоединены к фазам источников питания и к нагрузке, введены второе устройство бесперебойного питания, инвертор и датчик фазового рассогласования источников питания, причем инвертор включен на один из трехфазных входов второго устройства бесперебойного питания, датчик фазового рассо-, гласования подключен к фазам йсточников питания, датчикам формы напряжения и блоку выработки команды переключения первого устройства бесперебойного питания, блоки выработки команды переключения обоих устройств бесперебойного питания соединены между собой и со входом синхронизации инвертора, а к выходам обоих указанных устройств, соединенных между собой, подключен е 1костный фильтркомпенсатор.

В предлагаемой си"теме при отказе или сбое рабочего источника питания происходит непосредственное переключение нагрузки на питание от резервного источника, если источники синфазны, и переключение вначале на синфаэный с рабочим источником инвертор, а затем после синхронизации инвертора с резервным источником на резервный источник, если источники несиифаэны. После восстановления работоспособности рабочего источника нагрузка внОвь переключается на рабочий источник.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемой системы бесперебойного питания.

Система содержит источники 1 питания, инвертор 2, датчик 3 фазового рассогласования, устройства 4 бесперебойного питания, емкостный фильтркомпенсатор 5, а также нагрузку 6.

Устройства 4 бесперебойного г итания включают в себя датчики 7 формы напряжения, блоки 8 переключения и блоки 9 выработки команды переключения.

Источники 1 служат для питания нагрузки переменным трехфазным током, причем один из них — рабочий, а другой — резервный.

Статический инвертор 2 испольэуется для питания нагрузки при переключении с источника на источник, он постоянно синхронизирован по фазе с рабочим источником питания за счет на-. личия связи между блоками 9 выработки команды переключения обоих устройств бесперебоййого питания и входом синхронизации инвертора 2.

Датчик 3 фазового рассогласования предназначен для формирования сигнала фазового рассогласования источников питания, т.е. он устанавливает для любого момента времени синфазный или несинфазный рабочий и резервный источники питания и при отказе рабочего источника выдает сигнал блокам 9

748669 устанавливает, что источники пйтаний синфазны, то он выдает в блок 9 первого устройства 4 сигнал на включение резервного источника.

Блок 9 вырабатывает соответствующие команды в блоки 8 переключения. первого устройства 4, в результате чего рабочий источник 1 отключается, а резервный включается.

После восстановления работоспособности рабочего источника 1 датчик формы напряжения, контролирующий его напряжение, перестает выдавать сигнал аварии и питание нагрузки переключается с резервного источника на

- рабочий источник в обратном порядке, т.е. посредством включения инвертора, если источники несинфазны, и сразу на рабочий источник, если источники синфаэны.

Вследствие высокого быстродействия устройства 4 для бесперебойного питания и наличия емкости фильтров-компенсаторов 5 переключение синфазных источников протекает в предлагаемой системе бесперебойного питания практически без переходного процесса в нагрузке 6.

В случае одновременного отказа обоих источников питания нагрузка в течение длительного времени может питаться от инвертора, что также ха- . рактеризует предлагаемую систему как более надежную по сравнению с известной. Кроме того,.в силу своего высокого быстродействия система успевает также отреагировать на кратковременные сетевые помехи, что повышает помехозащищенность нагрузки. В этом случае процесс переключения с рабочего источника яа резервный и после прохождения помехи обратно на рабочий происходит так же, как описано выше еТаким образом, испольэбвание предлагаемого изобретения позволяет обеспечить-стабильное и надежное питание потребйтеля йрй отказе или" сбое рабочего"источяйка йутем переключения нагрузки с аварийного источника питания= йа рейервный, снижает йроникйове= ййе" йомех. в нИфуэку и" гейерйрованйе помех на выход источников питания, тем самым существенно снижая требования к сетевым фильтрам потребителей предлагаемой системы питания и потребителей, не входящих в данную систему питания.

Формула изобретения

Система бесперебойного питания, содержащая два источника питания и устройство бесперебойного питания, состоящее иэ датчиков формы напряжения, подключенных к фазам источников питания и блоку выработки команды выработки команды переключения на включение резервного источника питания или инвертора.

Устройства 4 бесперебойного питания служат для переключения нагрузки по заданному алгоритму на резервный источник питания или на инвертор.

Фильтр-компенсатор 5 используется для сглаживания остаточных помех, которые могут пройти на вход нагрузки при переключении питания ее с источника яа источник.

К каждому трехфазному источнику 1 питания подключены соответствующие датчик 7 формы напряжения и блок 8 переключения первого устройства 4 бесперебойного питания.

Входы датчика 3 фазового рассогласования подключены к фазам обоих источников 1 питания, а выходы — к датчикам формы напряжения и блоку 9 выработки команды переключения указанного устройства 4. Два выхода указанного блока 9 соединены со входами блоков 8 переключения, а третий выход — со входом аналогичного блока 9 второго устройства 4 для бесперебойного питания и входом синхронизации инвертора 3. К инвертору 2 подключены датчик 7 формы напряжения и блок

8 переключения второго устройства 4 для бесперебойного питания. 30

Указанный датчик 7 соединен с блоком 9 выработки команды переключения, который соединен с блоком 8 переключения указанного второго устройства 4. Выходы всех трех блоков 8 пе- 35 реключения объединены между собой и соединены со входами фильтра-компенсатора 5 и нагрузки 6.

При нормальной работе нагрузка получает питание от рабочего источ- 40 ника. При отказе рабочего источника датчик 7 формы напряжения первого устройства 4 бесперебойного питания, контрблирующий рабочий источник 1 питания, выдает сигнал аваРии в 45 блок 9 выработки команды переключения и датчик 3 фазового рассогласования. Если при этом рабочий и резервный источники несинфаэны, то дат- чик 3 выдает в блок 9 первого усройства 4 сигнал на включение еШвфф-"" тора 2. Указанный блок 9 вырабатывает команду в блок 8 переключения, отключающий рабочий источник питания,и команду в блок 9 второго устройства 4, который через блок 8 второго устройства 4 включает иявертор 2, после чего нагрузка получает дитание от инвертора.

Далее инвертор 2 синхронизируется по фазе с резервным источником питания и в момент наступления синфаэности инвертор 2 отключается, а резервный источник питания включается.

Если при отказе рабочего источника датчик 3 фазового рассогласования 65 .

748669 аз 4379/17

Подписное Патент, .Проектная,4 переключения, соединенному с блокамй переключения, которые подсоединены к ФаэаМ источников питания и к нагрузке, о т л и ч а ю ш а я с я тем, что, с целью повышения стабильности работы системы, в нее введены второе устройство бесперебойного питания, инвертор, датчик фазового рассогласования источников питания и фильтркомпенсатор, причем инвертор включен на один иэ трехфазных входов второго устройства бесперебойного питания, датчик фазового рассогласования подключен к фазам источников питания, датчикам формы напряжения и. блоку выработки команды переключения первого устройства бесперебойного питания, блоки выработки команды переключения обоих устройств бесперебойного питания соединены между собой и со входом синхронизации инвертора, а к выходам обоих устройств бесперебойного пита5 ния, соединенных между собой, подключен емкостный фильтр-компенсатор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 3932764, о кл. H 02 J 9/00, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

IIo заявке Р 2553381/24-07, кл. Н 02 J 9/06, 1977.

3. Авторское, свидетельство СССР по заявке М 2551941/24-07, кл. Н 02 J 9/06, 1977.