RU109344U1

RU109344U1 - UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY

Info

Publication number: RU109344U1
Application number: RU2011114287/07U
Authority: RU
Inventors: Александр Николаевич Беляев; Владимир Викторович Валиков; Александр Семенович Мелещенко; Александр Владимирович Валиков
Original assignee: Александр Николаевич Беляев; Владимир Викторович Валиков; Александр Владимирович Валиков
Priority date: 2011-04-12
Filing date: 2011-04-12
Publication date: 2011-10-10

Abstract

Источник бесперебойного питания потребителей, содержащий преобразователь переменного напряжения в постоянное, накопитель резервной энергии, потребители электрического тока, один из которых соединен с выходом преобразователя переменного напряжения в постоянное, регулируемый конвертор, отличающийся тем, что накопитель резервной энергии подключен к преобразователю переменного напряжения в постоянное через регулируемый конвертор, а другой потребитель тока подключен к точке соединения накопителя резервной энергии и регулируемого конвертора, причем преобразователь переменного напряжения в постоянное выполнен в виде источника электропитания с низкими потерями мощности, а регулируемый конвертор выполнен в виде двунаправленного регулируемого преобразователя напряжения. An uninterruptible power supply for consumers, comprising an AC to DC converter, a backup energy storage device, electric current consumers, one of which is connected to the output of an AC to DC converter, an adjustable converter, characterized in that the backup energy storage device is connected to the AC voltage to DC converter through an adjustable converter, and another current consumer is connected to the connection point of the reserve energy storage and the adjustable con a rotor, the AC / DC converter being made as a power source with low power losses, and the adjustable converter is made as a bi-directional adjustable voltage converter.

Description

Полезная модель относится к источникам бесперебойного питания с резервированием преобразователя электрической энергии с помощью буферной кислотно-свинцовой аккумуляторной батареи и может быть использован для электропитания радиоэлектронной аппаратуры, для которой важна непрерывность работы, например, в системах телемеханики, работающей в широком диапазоне рабочих температур.The utility model relates to uninterruptible power supplies with backup of an electric energy converter using an acid-lead buffered battery and can be used to power electronic equipment for which continuity of operation is important, for example, in telemechanics systems operating in a wide range of operating temperatures.

Технический результат от использования заявляемой полезной модели заключается в увеличении срока службы накопителя резервной энергии, в качестве которого используется свинцово-кислотная аккумуляторная батарея, и уменьшении потерь мощности в источнике бесперебойного электропитания.The technical result from the use of the claimed utility model is to increase the service life of the backup energy storage device, which is used as a lead-acid battery, and reduce power losses in the uninterruptible power supply.

Известен источник бесперебойного электропитания [1], позволяющий осуществлять бесперебойное питание радиоэлектронной аппаратуры с помощью буферного включения свинцово-кислотной аккумуляторной батареи. Для сохранения длительного срока службы требуется поддерживать заряженное состояние и не допускать перезаряда свинцово-кислотной батареи. С этой целью, например, для батареи с номинальным напряжением 12 В, требуется изменять напряжение подключенного к ней источника электропитания от 15,6 В при температуре минус 20°С до 13,5 В при температуре плюс 50°С [2], или от плюс 13% до минус 2% от напряжения, требуемого при нормальной температуре.A known uninterruptible power supply [1], which allows for uninterrupted power supply of electronic equipment by means of a buffer switch on a lead-acid battery. To maintain a long service life, it is required to maintain a charged state and to prevent overcharging of a lead-acid battery. For this purpose, for example, for a battery with a nominal voltage of 12 V, it is necessary to change the voltage of the power supply connected to it from 15.6 V at a temperature of minus 20 ° C to 13.5 V at a temperature of plus 50 ° C [2], or from plus 13% to minus 2% of the voltage required at normal temperature.

Известен источник электропитания с широким диапазоном регулирования SCP-75 [3], позволяющий регулировать выходное напряжение в пределах от плюс 15 до минус 5%, что достаточно для нормальной эксплуатации свинцово-кислотной аккумуляторной батареи во всем диапазоне рабочих температур. Недостатком описанного источника электропитания является сравнительно невысокий к.п.д. (81-85%), приводящий к ощутимым потерям мощности - до 15-19% от мощности нагрузки.A known power source with a wide control range of SCP-75 [3], which allows you to adjust the output voltage in the range from plus 15 to minus 5%, which is sufficient for normal operation of a lead-acid battery in the entire range of operating temperatures. The disadvantage of the described power source is the relatively low efficiency (81-85%), leading to tangible power losses - up to 15-19% of the load power.

Известен также источник электропитания с низкими потерями SDR-240 [4], имеющий высокий к.п.д. (94%), позволяющий снизить потери мощности до 6% от мощности нагрузки. Недостатком этого источника электропитания является сравнительно узкий диапазон регулирования выходного напряжения, недостаточный для нормальной эксплуатации свинцово-кислотной аккумуляторной батареи во всем диапазоне рабочих температур.Also known is a low-loss power supply SDR-240 [4] having a high power efficiency. (94%), allowing to reduce power losses up to 6% of the load power. The disadvantage of this power source is the relatively narrow range of output voltage regulation, insufficient for normal operation of a lead-acid battery in the entire range of operating temperatures.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является источник бесперебойного электропитания потребителей [5], содержащий последовательно соединенные преобразователь переменного напряжения в постоянное, накопитель резервной энергии и первый потребитель тока, а также дополнительно содержит регулируемый конвертор и второй потребитель тока, подключенный к накопителю резервной энергии через регулируемый конвертор.The closest in technical essence to the proposed solution is an uninterruptible power supply to consumers [5], which contains a series-connected AC to DC converter, a backup energy storage device and a first current consumer, and also additionally contains an adjustable converter and a second current consumer connected to a reserve energy storage through an adjustable converter.

Описанный источник бесперебойного электропитания потребителей имеет недостаток, заключающийся в том, что в нем невозможно одновременно получить и низкие потери мощности, и широкий диапазон регулирования напряжения для нормальной эксплуатации свинцово-кислотной аккумуляторной батареи в качестве накопителя резервной энергии. Этот недостаток вызван тем, что свинцово-кислотная аккумуляторная батарея подключается непосредственно к выходу преобразователя переменного напряжения в постоянное. В результате при использовании источника электропитания с низкими потерями в качестве преобразователя переменного напряжения в постоянное имеется диапазон регулирования напряжения, недостаточный для нормальной работы батареи в рабочем диапазоне температур, а при использовании источника электропитания с широким диапазоном регулирования имеются высокие потери мощности.The described uninterruptible power supply source for consumers has the disadvantage that it is impossible to simultaneously obtain both low power losses and a wide range of voltage regulation for the normal operation of a lead-acid battery as a backup energy storage device. This disadvantage is caused by the fact that the lead-acid battery is connected directly to the output of the AC to DC converter. As a result, when using a low-loss power supply as an AC / DC converter, there is a voltage control range insufficient for normal battery operation in the operating temperature range, and when using a power supply with a wide control range, there are high power losses.

При создании предлагаемой полезной модели стояла задача построения источника бесперебойного электропитания потребителей, имеющего такую структуру, которая позволяет применять источник электропитания с низкими потерями и обеспечивает диапазон регулирования напряжения, достаточный для нормальной работы накопителя резервной энергии во всем рабочем диапазоне температур.When creating the proposed utility model, the task was to build an uninterruptible power supply source for consumers, which has such a structure that allows the use of a low-loss power supply and provides a voltage control range sufficient for normal operation of the backup energy storage device in the entire operating temperature range.

Поставленная задача решается за счет изменения структуры источника бесперебойного электропитания потребителей, а также конкретного выполнения преобразователя переменного напряжения в постоянное и регулируемого конвертора.The problem is solved by changing the structure of the uninterruptible power supply of consumers, as well as the specific implementation of the AC to DC converter and adjustable converter.

При этом в источнике бесперебойного питания, содержащем преобразователь переменного напряжения в постоянное, накопитель резервной энергии, потребители электрического тока, один из которых соединен с выходом преобразователя переменного напряжения в постоянное, регулируемый конвертор, накопитель резервной энергии подключен к преобразователю переменного напряжения в постоянное через регулируемый конвертор, а другой потребитель тока подключен к точке соединения накопителя резервной энергии и регулируемого конвертора, причем преобразователь переменного напряжения в постоянное выполнен в виде источника электропитания с низкими потерями мощности, а регулируемый конвертор выполнен в виде двунаправленного регулируемого преобразователя напряжения.At the same time, in an uninterruptible power supply unit containing an AC-to-DC converter, a backup energy storage device, electric current consumers, one of which is connected to the output of an AC-voltage converter to a constant, adjustable converter, the reserve energy storage device is connected to an AC-voltage converter to a constant voltage through an adjustable converter and another current consumer is connected to the connection point of the backup energy storage device and the adjustable converter, and the conversion ovatel AC to DC is formed as a power supply with low power loss, and adjustment converter is designed as a bidirectional variable voltage converter.

Технический результат, заключающийся в возможности одновременного получения низких потерь мощности и широкого диапазона регулирования напряжения, достаточного для нормальной работы накопителя резервной энергии, в качестве которого используется свинцово-кислотная аккумуляторная батарея, во всем рабочем диапазоне температур, достигается за счет изменения связей между функциональными узлами и выполнения преобразователя переменного напряжения в постоянное в виде источника электропитания с низкими потерями мощности, а регулируемого конвертора - в виде двунаправленного преобразователя напряжения.The technical result, which consists in the possibility of simultaneously obtaining low power losses and a wide range of voltage regulation, sufficient for the normal operation of the backup energy storage device, which is used as a lead-acid battery in the entire operating temperature range, is achieved by changing the connections between functional units and the implementation of the AC to DC converter in the form of a power source with low power losses, and adjustable Converter - in the form of a bi-directional voltage converter.

Полезная модель иллюстрируется чертежом, на котором представлена функциональная схема источника бесперебойного электропитания.The utility model is illustrated in the drawing, which shows a functional diagram of an uninterruptible power supply.

Предлагаемый источник бесперебойного электропитания потребителей, представленный на чертеже, содержит преобразователь переменного напряжения в постоянное 1, выполненный в виде источника электропитания с низкими потерями мощности, первый потребитель электрического тока 2, подключенный к выходу преобразователя переменного напряжения в постоянное 1, накопитель резервной энергии 3, в качестве которого используется свинцово-кислотная аккумуляторная батарея, подключенный к второму входу/выходу регулируемого конвертора 4, выполненного в виде двунаправленного преобразователя напряжения, первый вход/выход которого подключен к выходу преобразователя переменного напряжения в постоянное 1, второй потребитель электрического тока 5, подключенный к точке соединения регулируемого конвертора 4 и накопителя резервной энергии 3.The proposed uninterruptible power supply to consumers, shown in the drawing, contains an AC-to-DC converter 1 made in the form of a power source with low power losses, a first electric current consumer 2 connected to the output of the AC-to-DC converter 1, backup energy storage 3, the quality of which is used lead-acid battery connected to the second input / output of the adjustable Converter 4, made in ide bi-directional voltage converter, the first input / output of which is connected to the output of the AC / DC converter 1, the second consumer of electric current 5, connected to the connection point of the adjustable converter 4 and the backup energy storage 3.

Предлагаемый источник бесперебойного электропитания работает следующим образом. При исправной сети напряжение сети поступает на вход преобразователя переменного напряжения в постоянное 1, выполненного в виде источника электропитания с низкими потерями мощности, с выхода которого напряжение поступает на первый потребитель тока 2 и на первый вход/выход регулируемого конвертора 4, выполненного в виде двунаправленного преобразователя напряжения, который преобразует его в напряжение, достаточное для нормальной работы накопителя резервной энергии 3, в качестве которого используется свинцово-кислотная аккумуляторная батарея, и подает его на второй потребитель тока 5 и на накопитель резервной энергии 3, который при этом подзаряжается.The proposed uninterruptible power supply operates as follows. With a working network, the network voltage is supplied to the input of the AC-to-DC converter 1, made in the form of a power source with low power losses, from the output of which the voltage is supplied to the first current consumer 2 and to the first input / output of the adjustable converter 4, made in the form of a bi-directional converter voltage, which converts it to a voltage sufficient for the normal operation of the backup energy storage 3, which is used lead-acid battery container, and applies it to the second current sink 5 and the backup energy storage device 3, which in this case is recharged.

При неисправной сети напряжение с накопителя резервной энергии 3 поступает на второй потребитель тока 5 и на второй вход/выход регулируемого конвертора 4, выполненного в виде двунаправленного преобразователя напряжения, который преобразует его в напряжение, достаточное для работы первого потребителя тока 2 и через свой первый вход/выход подает его на первый потребитель тока 2. После того, как сеть снова станет исправной, первый потребитель тока 2 вновь переходит на питание от преобразователя переменного напряжения в постоянное 1, выполненного в виде источника электропитания с низкими потерями мощности, а второй потребитель тока 5 переходит на питание от регулируемого конвертора 4, выполненного в виде двунаправленного преобразователя напряжения, который также восстанавливает заряженное состояние свинцово-кислотной аккумуляторной батареи 3. Таким образом обеспечивается непрерывное (бесперебойное) питание первого и второго потребителей тока как при исправной, так и при неисправной сети.In case of a faulty network, the voltage from the backup energy storage device 3 is supplied to the second current consumer 5 and to the second input / output of the adjustable converter 4, which is made in the form of a bi-directional voltage converter, which converts it into a voltage sufficient for the first current consumer 2 to work and through its first input / the output feeds it to the first current consumer 2. After the network becomes operational again, the first consumer 2 returns to the power from the AC / DC converter 1, executed of it in the form of a power source with low power losses, and the second current consumer 5 switches to power from a regulated converter 4, made in the form of a bi-directional voltage converter, which also restores the charged state of the lead-acid battery 3. This ensures continuous (uninterrupted) power the first and second current consumers, both with a working and a faulty network.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ:INFORMATION SOURCES:

1. Патент РФ на изобретение №2332770, МПК H02J 7/34, опубл. 27.08.2008.1. RF patent for the invention No. 2332770, IPC H02J 7/34, publ. 08/27/2008.

2. Стационарные свинцово-кислотные герметизированные необслуживаемые аккумуляторы. Технология dryfit: Sonnenschein A400, А500, А600 OPzV, A700 (OGiV). Технология AGM: Marathon (L; M/M_FT), Sprinter (P/XP.S), Powerfit (S300, S500). Exide technologies, 2009. ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ.2. Stationary lead-acid sealed maintenance-free batteries. Dryfit technology: Sonnenschein A400, A500, A600 OPzV, A700 (OGiV). AGM technology: Marathon (L; M / M_FT), Sprinter (P / XP.S), Powerfit (S300, S500). Exide technologies, 2009. OPERATIONAL DOCUMENTATION.

3. Источник электропитания с широким диапазоном регулирования SCP-75-75W Single Output Switching Power Supply SCP-75 series. Mean Well. File Name: SCP-75-SPEC 2010-02-09. http://www.meanwell.com/search/scp-75/default.htm.3. SCP-75-75W Wide Output Regulating Power Supply Single Output Switching Power Supply SCP-75 series. Mean Well. File Name: SCP-75-SPEC 2010-02-09. http://www.meanwell.com/search/scp-75/default.htm.

4. Источник электропитания с низкими потерями SDR-240 - 240W Single Output Industrial DIN RAIL with PFC Function SDR-240 series. Mean Well. File Name: SDR-240-SPEC 2009-03-20. http://www.meanwell.com/search/sdr-240/default.htm.4. Low loss power supply SDR-240 - 240W Single Output Industrial DIN RAIL with PFC Function SDR-240 series. Mean Well. File Name: SDR-240-SPEC 2009-03-20. http://www.meanwell.com/search/sdr-240/default.htm.

5. Патент РФ на полезную модель №13122, МПК H02J 9/00, H02J 9/06, опубл. 20.03.2000.5. RF patent for utility model No. 13122, IPC H02J 9/00, H02J 9/06, publ. 03/20/2000.

Claims

An uninterruptible power supply for consumers, comprising an AC to DC converter, a backup energy storage device, electric current consumers, one of which is connected to the output of an AC to DC converter, an adjustable converter, characterized in that the backup energy storage device is connected to the AC voltage to DC converter through an adjustable converter, and another current consumer is connected to the connection point of the reserve energy storage and the adjustable con a rotor, the AC / DC converter being made as a power source with low power losses, and the adjustable converter is made as a bi-directional adjustable voltage converter.