RU10295U1

RU10295U1 - UNINTERRUPTED POWER SUPPLY SYSTEM

Info

Publication number: RU10295U1
Application number: RU98121511/20U
Authority: RU
Inventors: Е.С. Слива; В.И. Куприянов; В.И. Панарин; И.А. Фокин
Original assignee: Слива Евгений Степанович; Куприянов Виктор Иванович; Панарин Валентин Иванович; Фокин Игорь Александрович
Priority date: 1998-11-30
Filing date: 1998-11-30
Publication date: 1999-06-16

Abstract

Система бесперебойного электропитания, содержащая сетевой выпрямительный блок, подключенные к его выходам аккумуляторную батарею с датчиком тока в зарядной цепи и блок питания, выходы которого соединены с входами программируемого контроллера, три выхода которого подключены к управляющим входам сетевого выпрямительного блока, отличающаяся тем, что она снабжена двумя компараторами и двумя делителями напряжения, при этом выходы компараторов подключены к управляющим входам программируемого контроллера, один из входов каждого компаратора соединен с выходом датчика тока, а второй вход каждого компаратора подключен к выходу соответствующего делителя напряжения, входы которых соединены с выходами блока питания.An uninterruptible power supply system comprising a network rectifier unit, a battery connected to its outputs with a current sensor in the charging circuit and a power supply unit whose outputs are connected to the inputs of a programmable controller, the three outputs of which are connected to the control inputs of the network rectifier unit, characterized in that it is equipped with two comparators and two voltage dividers, while the outputs of the comparators are connected to the control inputs of the programmable controller, one of the inputs of each comparator pa is connected to the output of the current sensor, and the second input of each comparator is connected to the output of the corresponding voltage divider, the inputs of which are connected to the outputs of the power supply.

Description

Система бесперебойного электропитания.Uninterruptible power supply system.

Полезная модель относится к области бесперебойного электропитания средств связи, вычислительных систем, другого оборудования.The utility model relates to the field of uninterrupted power supply for communications, computer systems, and other equipment.

Для обеспечения бесперебойного электропитания средств связи, вычислительных систем, другого оборудования, отключение которых чревато серьезными последствиями, применяются системы бесперебойного электропитания, обеспечивающие питание нагрузки при наличии сетевого напряжения от выпрямительных модулей, а при его отсутствии - от аккумуляторных батарей. При этом системы бесперебойного электропитания включают выпрямительные модули, аккумуляторные батареи, соедршенные параллельно и питающие нагрузку. Выпрямительные модули преобразуют напряжение сети, например 220В 50Гц в необходимое для питаемой нагрузки напряжение, например 24В, и обеспечивают при наличии сетевого напряжения питание нагрузки и заряд акк тмуляторов. При отсутствии сетевого напряжения нагрузку питают аккумуляторы. При включении сетевого напряжения необходимо обеспечить заряд батареи в сжатыеTo ensure uninterrupted power supply for communications, computer systems, and other equipment, the disconnection of which is fraught with serious consequences, uninterruptible power systems are used that provide power to the load when there is mains voltage from the rectifier modules, and in the absence of it, from rechargeable batteries. Moreover, uninterruptible power supply systems include rectifier modules, batteries connected in parallel and supplying the load. Rectifier modules convert the voltage of the network, for example 220V 50Hz to the voltage necessary for the supplied load, for example 24V, and provide, if there is a mains voltage, the load and the charge of the batteries. In the absence of mains voltage, the load is supplied by batteries. When turning on the mains voltage, it is necessary to ensure that the battery is compressed

Сроки, при этом обеспечивая питание параллельно подключенной нагрузки. Продолжительность срока службы аккумуляторов во многом определяется режимом заряда 1.Timing, while providing power to a parallel connected load. Battery life is largely determined by charge mode 1.

Наиболее близкой к заявляемой полезной модели по совокупности признаков является система бесперебойного электропитания, которая содержит сетевой выпрямительный блок, соединенные с его выходами аккумуляторную батарею с датчиком тока в зарядной цепи и блок питания, выходы которого подключены к входам программируемого контроллера, три выхода которого соединены с тремя управляющими входами сетевого выпрямительного блока. В данной системе программируемый контролер обеспечивает индикацию токов и напряжений нагрузки и аккумуляторной батареи и управление выходным напряжением выпрямительного блока, которое соответствует заряду батареи пониженным, номинальным или повышенным напряжением. Выходное напряжение системы определяется во времени, в течении которого отсутствовало напряжение сети, и на основании предположения, что ток нагрузки постоянный. Однако, в реальных системах диапазон изменения тока нагрузки может достигать нескольких раз. В связи с этим вышеописанная известная система бесперебойного электропитания, в которой не учитывается реальное состояниеThe closest to the claimed utility model in terms of features is an uninterruptible power supply system, which contains a network rectifier unit connected to its outputs a battery with a current sensor in the charging circuit and a power supply, the outputs of which are connected to the inputs of a programmable controller, three outputs of which are connected to three control inputs of the network rectifier unit. In this system, the programmable controller provides an indication of the currents and voltages of the load and the battery and control of the output voltage of the rectifier unit, which corresponds to the battery charge reduced, rated or increased voltage. The output voltage of the system is determined in time, during which there was no mains voltage, and based on the assumption that the load current is constant. However, in real systems, the range of variation of the load current can reach several times. In this regard, the above-described known uninterruptible power supply system, which does not take into account the real state

аккумуляторов, не обеспечивает необходимой надежности при эксплуатации.batteries, does not provide the necessary reliability during operation.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание надежной и простой системы бесперебойного электропитания. Поставленная задача решается за счет того, что система бесперебойного электропитания, включающая сетевой выпрямительный блок, подключенные к его выходам аккумуляторную батарею с датчиком тока в зарядной цепи и блок питания, а также программируемый контроллер, входы которого соединены с выходами блока питания, а три выхода подключены к трем управляющим входам сетевого выпрямительного блока, в отличии от прототипа дополнительно снабжена делителями напряжения и двумя компараторами, при этом выходы компараторов подключены к управляющим входам программируемого контроллера, один из входов каждого компаратора соединен с выходом датчика тока, а второй вход каждого компаратора подключен к выходу соответствующего делителя напряжения, входы которых соединены с выходами блока питания.The task to which the claimed utility model is directed is to create a reliable and simple uninterruptible power supply system. The problem is solved due to the fact that the uninterruptible power supply system, including a rectifying network unit, a battery connected to its outputs with a current sensor in the charging circuit and a power supply, as well as a programmable controller, the inputs of which are connected to the outputs of the power supply, and three outputs are connected to the three control inputs of the network rectifier unit, in contrast to the prototype, is additionally equipped with voltage dividers and two comparators, while the outputs of the comparators are connected to the control moves the programmable controller, one input of each comparator connected to the output of the current sensor and the second input of each comparator connected to the output of the corresponding voltage divider whose inputs are connected to the power supply outputs.

Технический результат, получаемый гфи осуществлении заявленной полезной модели, заключается в том, что в предлагаемой системе обеспечивается учет реального состояния аккумуляторныхThe technical result obtained by the SFI implementation of the claimed utility model is that in the proposed system, the real state of the battery

батарей и тем самым предупреждается их преждевремепный выход из строя.batteries and thereby prevents their premature failure.

Данный результат достигается за счет того, что сигнал датчика тока, включенного в цепь заряда аккумуляторной батареи, сравнивается с двумя предварительно заданными уставками. Превышение током заряда первой уставки на номинальном выходном напряжении свидетельствует об умеренном разряде батарей, превышение второй уставки говорит о сильном разряде батарей и превышении током заряда максимально допустимого уровня. При умеренном разряде необходимо форсировать процесс заряда аккумуляторов, увеличив выходное напряжение. При превышении током уровня второй уставки необходимо снизить выходное напряжение на одну градацрпо. Предлагаемое устройство заряда аккумуляторов строится на измерении тока заряда аккумуляторов при номинальном напряжении выпрямительного блока и сравнении его с предварительно заданными аналоговым способом уставками тока, превышение первой из которых свидетельствует о начальном разряде батарей, а превышение второй говорит о превышении током заряда максимально допустимого уровня.This result is achieved due to the fact that the signal of the current sensor included in the battery charge circuit is compared with two predefined settings. Exceeding the charge current of the first setting at the rated output voltage indicates a moderate discharge of the batteries, exceeding the second setting indicates a strong discharge of the batteries and the charge current exceeds the maximum permissible level. With a moderate discharge, it is necessary to accelerate the battery charge process by increasing the output voltage. If the current exceeds the level of the second setting, it is necessary to reduce the output voltage by one degree. The proposed battery charging device is based on measuring the battery charge current at the rated voltage of the rectifier unit and comparing it with the current settings predefined in an analog way, exceeding the first of which indicates the initial discharge of the batteries, and exceeding the second indicates that the charge current exceeds the maximum permissible level.

Супдность заявленной полезной модели поясняется схемой, на которой обозначены: 1- сетевой выпрямительный блок, 2 аккумуляторная батарея, 3 - датчик тока в зарядной цепи батареи 2, 4 программируемый контроллер в виде однокристального программируемого микроконтроллера серии Z86 фирмы Zilog 3, 5,6 компараторы, 7,8 - делители напряжения, 9 - блок питания, 10 - нагрузка.The completeness of the claimed utility model is illustrated by a diagram on which: 1 - a rectifier network unit, 2 rechargeable battery, 3 - a current sensor in the battery charging circuit 2, 4 programmable controller in the form of a single chip programmable microcontroller Z86 series Zilog 3, 5,6 comparators, 7.8 - voltage dividers, 9 - power supply, 10 - load.

Сетевой выпрямительный модуль 1 вырабатывает в зависимости от управляющих сигналов контроллера 4 один из трех возможных уровней напряжения питания , соответствующих заряду аккумуляторной батареи 2 пониженным (2,05В на элемент для кислотных аккумуляторов), номинальным (2,23В/эл.) и повышенным (2,35 В/эл.) напряжением. При аварийном отключении первичного напряжения сети, например, 220В 50Гц питание нагрузки 10 осуществляется от аккумуляторной батареи 2. Для обеспечения оптимальной траектории заряда аккумуляторной батареи 2 служит контроллер 4, который анализирует информацию с датчика 3 заряда батареи и выдает управляющие сигналы на выпрямительный блок 1.Depending on the control signals of controller 4, the network rectifier module 1 generates one of three possible supply voltage levels corresponding to a reduced charge of battery 2 (2.05 V per cell for acid batteries), nominal (2.23 V / el.) And increased (2 , 35 V / el.) Voltage. In the event of an emergency shutdown of the primary voltage of the network, for example, 220V 50Hz, the load 10 is supplied with power from the battery 2. To ensure the optimal charge path of the battery 2, a controller 4 is used, which analyzes the information from the battery charge sensor 3 and provides control signals to the rectifier unit 1.

Контроллер 4 соединен с компараторами 5,6, на общий вход которых подается напряжение с датчика 3 тока заряда аккумуляторов lace, а на вторые входы подаются напряжения U1 и U2 первой и второй уставок с делителем напряжения 7,8. Напряжения U1 и U2 устанавливаются исходя из типа емкости аккумуляторной батареи. Для питания контроллера 4 и делителей 7,8 служит блок питания 9, преобразующий выходное напряжение питания системы в напряжение.The controller 4 is connected to comparators 5.6, the common input of which is supplied with voltage from the sensor 3 of the battery charge current lace, and the second inputs are supplied with voltage U1 and U2 of the first and second settings with a voltage divider of 7.8. Voltages U1 and U2 are set based on the type of battery capacity. To power the controller 4 and dividers 7.8, the power supply 9 is used, which converts the output voltage of the system to voltage.

необходимое для работы контроллера. При включении напряжения сети контроллер 4 устанавливает номинальное выходное напряжение на выходе выпрямительного блока 1 и анализирует уровень сигнала lacc с выхода тока 3 заряда аккумуляторов. При превышении сигналом lacc уровня первой уставки U1 контроллер 4 выдает на выпрямительный блок 1 управляющие сигналы, соответствующие повышенному напряжению заряда. При превышении сигналом lacc уровня второй уставки U2 контроллер 4 выдает на выпрямительный блок 1 управляющие сигналы, соответствующие пониженному напряжению заряда. Если сигнал lacc не превыщает уровней уставок U1 и U2, контроллер 4 устанавливает выходное напряжение выпрямительного блока 1 равным номинальному. Определенное таким образом напряжение выпрямительного блока поддерживается контроллером неизменным в течении нескольких минут. Затем контроллер повторяет цикл.necessary for the operation of the controller. When you turn on the mains voltage, the controller 4 sets the rated output voltage at the output of the rectifier unit 1 and analyzes the signal level lacc from the current output 3 of the battery charge. When the lacc signal exceeds the level of the first setpoint U1, the controller 4 provides control signals corresponding to the increased charge voltage to the rectifier unit 1. When the lacc signal exceeds the second setpoint U2, the controller 4 provides control signals corresponding to the reduced charge voltage to the rectifier unit 1. If the lacc signal does not exceed the setting levels U1 and U2, the controller 4 sets the output voltage of the rectifier unit 1 to the nominal. The rectifier unit voltage thus determined is kept constant by the controller for several minutes. Then the controller repeats the cycle.

Источники информации.Sources of information.

1.Биленко А. Микросхемы для заряда батарей //СЫр News/ №2(11), 1997.1. Bilenko A. Microchips for charging batteries // Syr News / No. 2 (11), 1997.

2.СЕТАСТ 894.Система электропитания S94. ABB CEAG Stromfersorgnungstechnik ОтЬП,19942.CETAST 894. Power supply system S94. ABB CEAG Stromfersorgnungstechnik Otp, 1994

Использование: для обеспечения надежного бесперебойного электропитания средств связи, вычислительных систем и другого оборудования. Сущность полезной модели: в систему электропитания, содержащую выпрямительный блок, аккумуляторную батарею с датчиком тока в зарядной цепи, контроллер и блок питания, дополнительно введены два компаратора и два делителя напряжения, при этом входы компараторов подключены к выходу датчика тока и делителей напряжения, а выходы компараторов соединены с управляющими входами контроллера, три выхода которого подключены к управляющим входам выпрямительного блока.Usage: to ensure reliable uninterrupted power supply for communications, computer systems and other equipment. The essence of the utility model: two comparators and two voltage dividers are additionally introduced into the power supply system, which contains a rectifier unit, a battery with a current sensor in the charging circuit, a controller and a power supply unit, while the inputs of the comparators are connected to the output of the current sensor and voltage dividers, and the outputs comparators are connected to the control inputs of the controller, the three outputs of which are connected to the control inputs of the rectifier unit.

Claims

An uninterruptible power supply system comprising a network rectifier unit, a battery connected to its outputs with a current sensor in the charging circuit and a power supply unit whose outputs are connected to the inputs of a programmable controller, three outputs of which are connected to the control inputs of the network rectifier unit, characterized in that it is equipped two comparators and two voltage dividers, while the outputs of the comparators are connected to the control inputs of the programmable controller, one of the inputs of each comparator pa is connected to the output of the current sensor, and the second input of each comparator is connected to the output of the corresponding voltage divider, the inputs of which are connected to the outputs of the power supply.