RU144826U1 - SOURCE OF UNINTERRUPTED POWER SUPPLY OF AC CONSUMERS (OPTIONS) - Google Patents
SOURCE OF UNINTERRUPTED POWER SUPPLY OF AC CONSUMERS (OPTIONS) Download PDFInfo
- Publication number
- RU144826U1 RU144826U1 RU2014115105/07U RU2014115105U RU144826U1 RU 144826 U1 RU144826 U1 RU 144826U1 RU 2014115105/07 U RU2014115105/07 U RU 2014115105/07U RU 2014115105 U RU2014115105 U RU 2014115105U RU 144826 U1 RU144826 U1 RU 144826U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- battery
- source
- control unit
- input
- output
- Prior art date
Links
Landscapes
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
1. Источник бесперебойного электроснабжения потребителей переменного тока, содержащий вход, связанный с резервным источником питания, представляющим собой аккумуляторный блок, а также коммутирующее устройство и инвертор, связанный с блоком управления, отличающийся тем, что вход источника подключен к цепи из последовательно соединенных между собой коммутирующего устройства, блока управления, аккумуляторного блока, инвертора и выхода источника, при этом инвертор выполнен обратимым и соединен вторым входом с блоком управления, коммутирующее устройство вторым своим выходом соединено с выходом источника, а аккумуляторный блок представляет собой несколько последовательно соединенных между собой аккумуляторных узлов, каждый из которых содержит аккумуляторную батарею, к плюсовому и минусовому полюсам которой подсоединено по одному полупроводниковому ключу, управляющие входы которых связаны с блоком управления, при этом первые выводы ключей соединены между собой и служат входом аккумуляторного узла, второй вывод второго ключа, соединённый с отрицательным полюсом аккумуляторной батареи, служит выходом этого аккумуляторного узла и связан с последующим аккумуляторным узлом.2. Источник бесперебойного электроснабжения по п. 1, отличающийся тем, что перед коммутирующим устройством, перед инвертором и перед нагрузкой в последовательную цепь включены фильтры.3. Источник бесперебойного электроснабжения по п. 1, отличающийся тем, что в аккумуляторном блоке в каждом аккумуляторном узле параллельно аккумуляторной батарее включен конденсатор, а также дополнительный блок управления, соединенный с электронными кл1. An uninterruptible power supply source for alternating current consumers, comprising an input connected to a backup power source, which is a battery pack, as well as a switching device and an inverter connected to a control unit, characterized in that the input of the source is connected to a circuit from a series-connected switching device, control unit, battery pack, inverter and source output, while the inverter is made reversible and connected by a second input to the control unit, commutator the second device is connected to the output of the source by its second output, and the battery pack consists of several battery assemblies connected in series, each of which contains a battery, to the plus and minus poles of which one semiconductor key is connected, the control inputs of which are connected to the control unit, wherein the first terminals of the keys are interconnected and serve as the input of the battery assembly, the second terminal of the second key connected to the negative pole of the battery battery, serves as the output of this battery unit and is connected with the subsequent battery unit. 2. Uninterruptible power supply according to claim 1, characterized in that filters are included in the serial circuit before the switching device, before the inverter and before the load. An uninterruptible power supply source according to claim 1, characterized in that a capacitor is connected in parallel with the battery in the battery pack in each battery assembly, as well as an additional control unit connected to the electronic
Description
Группа предлагаемых полезных моделей является отдельным видом источников бесперебойного электропитания потребителей переменного тока, использующих в качестве резервного источника энергии аккумуляторные батареи и электросеть переменного тока в качестве основного источника энергии и источника энергии для заряда аккумуляторных батарей и может использоваться в электроэнергетике.The group of proposed utility models is a separate type of uninterruptible power supply for AC consumers, using rechargeable batteries as a backup source of energy and an AC mains as the main source of energy and energy source for charging batteries and can be used in the electric power industry.
Известен источник бесперебойного питания, описанный в патенте РФ №125408, в состав которого входит выпрямитель, ко входу которого подсоединена входная сеть, а выход соединен с аккумулятором для его заряда, при этом аккумулятор питает через блок ключей высокочастотный инвертор напряжения, а преобразованная энергия передается с высокочастотного инвертора напряжения на тороидальный выходной трансформатор.A known uninterruptible power supply, described in RF patent No. 125408, which includes a rectifier, to the input of which an input network is connected, and the output is connected to the battery to charge it, the battery feeds a high-frequency voltage inverter through the key block, and the converted energy is transmitted from high frequency voltage inverter to a toroidal output transformer.
Недостатком известного источника является наличие в нем трансформатора для преобразования напряжения аккумулятора, что ухудшает массогабаритные характеристики и КПД устройства.A disadvantage of the known source is the presence in it of a transformer for converting the voltage of the battery, which affects the overall dimensions and efficiency of the device.
Известен источник бесперебойного питания постоянного включения, описанный в патенте РФ №2501152 по кл. H02M 3/00, 3/158, H02J 9/04, включающий в себя выпрямитель/повышающий преобразователь, высокочастотный инвертор, контроллер, аккумуляторную батарею и устройство заряда батареи. Недостатком известного устройства является то, что для зарядки аккумуляторной батареи внедрен дополнительный узел - зарядное устройство, что усложняет схему, уменьшает надежность, увеличивает массу и габариты устройства.A known uninterruptible power supply for constant switching, described in the patent of the Russian Federation No. 2501152 in class. H02M 3/00, 3/158, H02J 9/04, including a rectifier / boost converter, high frequency inverter, controller, battery and battery charger. A disadvantage of the known device is that an additional unit, a charger, is introduced to charge the battery, which complicates the circuit, reduces reliability, increases the mass and dimensions of the device.
Известно устройство бесперебойного электроснабжения, описанное в патенте РФ №2457598 по кл. H02J 9/06, з. 07.06.2011, оп. 27.07.2012 и выбранное в качестве прототипа.A device for uninterrupted power supply, described in the patent of the Russian Federation No. 2457598 by class. H02J 9/06, c. 06/07/2011, op. 07/27/2012 and selected as a prototype.
Известное устройство бесперебойного электроснабжения содержит резервный источник питания, выпрямитель, подключенный к трехфазной сети, инвертор, шины постоянного и переменного тока, и отличается тем, что содержит инверторные блоки с инверторами в каждом, силовые ключи, входные фильтры и систему управления, а в качестве резервного источника питания использован аккумуляторный блок, причем к первой шине постоянного тока подключены положительный выход выпрямителя, первые выводы аккумуляторного блока, первого силового ключа, первого входного фильтра, через четвертый и пятый силовые ключи положительные входы первого и второго инверторов первого инверторного блока и первый вход системы управления, ко второй шине постоянного тока подключены отрицательный выход выпрямителя, второй вывод аккумуляторного блока, первые выводы третьего силового ключа, второго входного фильтра, отрицательные входы первого и второго инверторов второго инверторного блока и второй вход системы управления, ко второму выводу первого силового ключа подключен первый вывод второго силового ключа, второй вывод второго входного фильтра и через шестой и седьмой силовые ключи положительные входы первого и второго инверторов второго инверторного блока, ко второму выводу третьего силового ключа подключены второй вывод второго силового ключа, второй вывод первого входного фильтра, отрицательные входы первого и второго инверторов первого инверторного блока, первые выходы инверторов инверторных блоков объединены и подключены ко второй шине переменного тока, к которой так же подключены второй выход устройства бесперебойного электроснабжения и четвертый вход системы управления, вторые входы инверторов инверторных блоков объединены и подключены к первой шине переменного тока, к которой так же подключены первый выход устройства бесперебойного электроснабжения и третий вход системы управления, первый, второй, третий и четвертый выходы системы управления подключены к третьим управляющим входам инверторов инверторных блоков, соответственно.The known uninterruptible power supply device contains a backup power source, a rectifier connected to a three-phase network, an inverter, DC and AC buses, and is characterized in that it contains inverter units with inverters in each, power switches, input filters and a control system, and as a backup the power source used the battery pack, and the positive output of the rectifier, the first conclusions of the battery pack, the first power switch, the first input are connected to the first DC bus filter, through the fourth and fifth power switches the positive inputs of the first and second inverters of the first inverter unit and the first input of the control system, the negative output of the rectifier, the second output of the battery unit, the first conclusions of the third power switch, the second input filter, negative are connected to the second DC bus the inputs of the first and second inverters of the second inverter unit and the second input of the control system, the first output of the second power switch is connected to the second output of the first power switch, w The second output of the second input filter and through the sixth and seventh power switches the positive inputs of the first and second inverters of the second inverter unit, the second output of the second power switch, the second output of the first input filter, the negative inputs of the first and second inverters of the first inverter unit are connected to the second output of the third power switch , the first outputs of the inverters of the inverter units are combined and connected to the second AC bus, to which the second output of the uninterruptible power supply device is also connected lines and the fourth input of the control system, the second inputs of the inverters of the inverter units are combined and connected to the first AC bus, to which the first output of the uninterruptible power supply device and the third input of the control system are also connected, the first, second, third and fourth outputs of the control system are connected to the third control inputs of inverters of inverter units, respectively.
Известное устройство лишено возможности управления зарядом аккумуляторной батареи, что является его недостатком. Также недостатком известного устройства является отсутствие возможности формирования синусоидальной формы выходного напряжения, что снижает качество выходной электроэнергии.The known device is deprived of the ability to control the charge of the battery, which is its disadvantage. Another disadvantage of the known device is the inability to form a sinusoidal shape of the output voltage, which reduces the quality of the output electricity.
Задачей является обеспечение возможности управления зарядом аккумуляторных батарей и повышение качества энергии путем формирования выходного напряжения синусоидальной формы.The objective is to provide the ability to control the charge of the batteries and improve the quality of energy by generating a sinusoidal output voltage.
Поставленная задача решается тем, что:The problem is solved in that:
- в первом варианте выполнения в источнике бесперебойного электроснабжения потребителей переменного тока, содержащем вход источника, связанный с резервным источником питания, представляющим собой аккумуляторный блок, а также коммутирующее устройство и инвертор, связанный с блоком управления, СОГЛАСНО ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ, вход источника питания подключен к цепи из последовательно соединенных между собой коммутирующего устройства, блока управления, аккумуляторного блока, инвертора и выхода, при этом инвертор соединен вторым входом с блоком управления, коммутирующее устройство вторым своим выходом соединено с выходом источника, а аккумуляторный блок представляет собой несколько последовательно соединенных между собой аккумуляторных узлов, каждый из которых содержит аккумуляторную батарею, к плюсовому и минусовому выводам которой подсоединено по одному полупроводниковому ключу, управляющие входы которых связаны с блоком управления, при этом первые выводы ключей соединены между собой и служат входом аккумуляторного узла, второй вывод второго ключа, соединенный с отрицательным полюсом аккумуляторной батареи, служит выходом этого аккумуляторного узла и связан с последующим аккумуляторным узлом.- in the first embodiment, in an uninterruptible power supply for alternating current consumers, containing a source input connected to a backup power source, which is a battery pack, as well as a switching device and an inverter connected to a control unit, ACCORDING TO THE USEFUL MODEL, the power supply input is connected to the circuit from a switching device, a control unit, a battery unit, an inverter and an output connected in series, the inverter being connected to the block by a second input m of control, the switching device with its second output is connected to the output of the source, and the battery pack is a series of battery nodes connected in series, each of which contains a battery, to the positive and negative terminals of which one semiconductor key is connected, the control inputs of which are connected to the control unit, while the first terminals of the keys are interconnected and serve as the input of the battery node, the second terminal of the second key connected to the negative the positive pole of the battery, serves as the output of this battery unit and is connected with the subsequent battery unit.
При этом перед коммутирующим устройством, перед инвертором и перед выходом в последовательную цепь могут быть включены фильтры.In this case, filters can be included in front of the switching device, in front of the inverter, and before entering the serial circuit.
Кроме того, в аккумуляторном блоке в каждом аккумуляторном узле параллельно аккумуляторной батарее может быть включен конденсатор, а также дополнительный блок управления.In addition, a capacitor, as well as an additional control unit, can be included in parallel with the battery in the battery pack in each battery assembly.
- во втором варианте выполнения в источнике бесперебойного электроснабжения потребителей переменного тока, содержащем вход источника, связанный с резервным источником питания, представляющим собой аккумуляторный блок, а также коммутирующее устройство и блок управления, СОГЛАСНО ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ, вход источника подключен к цепи из последовательно соединенных между собой коммутирующего устройства, блока управления, аккумуляторного блока и выхода источника, при этом коммутирующее устройство вторым своим выходом соединено с выходом источника, а аккумуляторный блок представляет собой несколько последовательно соединенных между собой аккумуляторных узлов, каждый из которых содержит аккумуляторную батарею, к положительному и отрицательному полюсам которой подсоединено по два последовательно соединенных между собой полупроводниковых ключа таким образом, что положительный и отрицательный полюсы аккумуляторной батареи включены между соответствующими парами этих ключей, связанных управляющими входами с блоком управления, при этом первые выводы ключей из каждой пары соединены между собой и служат входом аккумуляторного узла, а вторые выводы этих ключей также соединены между собой и служат выходом аккумуляторного узла.- in the second embodiment, in an uninterruptible power supply source for alternating current consumers, containing a source input connected to a backup power source, which is a battery pack, as well as a switching device and a control unit, ACCORDING TO THE USEFUL MODEL, the input of the source is connected to a chain of interconnected in series switching device, control unit, battery pack and source output, while the switching device is connected by its second output to the source output a battery, and the battery pack consists of several series-connected battery assemblies, each of which contains a battery, to the positive and negative poles of which two semiconductor switches are connected in series so that the positive and negative poles of the battery are connected between the respective pairs of these keys connected by control inputs to the control unit, while the first key outputs from each pair with are interconnected and serve as the input of the battery pack, and the second terminals of these keys are also interconnected and serve as the output of the battery pack.
При этом перед коммутирующим устройством и после аккумуляторного блока в последовательную цепь могут быть включены фильтры.In this case, filters can be included in the serial circuit before the switching device and after the battery pack.
Кроме того, в аккумуляторном блоке в каждом аккумуляторном узле параллельно аккумуляторной батарее может быть включен конденсатор, а также дополнительный блок управления.In addition, a capacitor, as well as an additional control unit, can be included in parallel with the battery in the battery pack in each battery assembly.
В первом варианте выполнения соединение в последовательную цепь между входом источника электроснабжения и его выходом коммутирующего устройства, блока управления, аккумуляторного блока и инвертора, также связанного с блоком управления, в совокупности с выполнением аккумуляторного блока из нескольких последовательно соединенных между собой аккумуляторных узлов, каждый из которых содержит аккумуляторную батарею, к полюсам которой подключены полупроводниковые ключи, связанные с блоком управления, обеспечивает возможность индивидуального управления зарядом и разрядом каждой аккумуляторной батареи, и дает возможность при весьма простой схеме получить качественное напряжение.In the first embodiment, the connection in a serial circuit between the input of the power source and its output of the switching device, control unit, battery pack and inverter, also connected to the control unit, in conjunction with the execution of the battery pack from several battery nodes connected in series, each of which contains a battery, to the poles of which are connected semiconductor switches connected to the control unit, provides an opportunity for an individual full control of the charge and discharge of each battery, and makes it possible to obtain high-quality voltage with a very simple circuit.
Во втором варианте выполнения соединение в последовательную цепь между входом источника электроснабжения и его выходом коммутирующего устройства, блока управления и аккумуляторного блока в совокупности с выполнением аккумуляторного блока из нескольких последовательно соединенных аккумуляторных узлов, каждый из которых содержит аккумуляторную батарею с подключенными к ее полюсам четырьмя полупроводниковыми ключами, связанными с блоком управления, дает возможность индивидуального управления зарядом и разрядом каждой аккумуляторной батареи и получения качественного напряжения при весьма простой схеме.In the second embodiment, the connection in a serial circuit between the input of the power source and its output of the switching device, the control unit and the battery pack in conjunction with the implementation of the battery pack from several series-connected battery packs, each of which contains a battery with four semiconductor switches connected to its poles associated with the control unit allows individual control of the charge and discharge of each battery oh battery and get high-quality voltage with a very simple circuit.
Технический результат в обоих вариантах - обеспечение управления зарядом и разрядом каждой из батарей, получение качественной электрической энергии на выходе источника.The technical result in both versions is to provide control of the charge and discharge of each of the batteries, obtaining high-quality electrical energy at the source output.
Заявляемый источник бесперебойного электроснабжения в первом варианте выполнения обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него такими существенными признаками как подключение входа источника к цепи из последовательно соединенных между собой коммутирующего устройства, блока управления, аккумуляторного блока, инвертора и выхода источника, соединение инвертора вторым входом с блоком управления, а коммутирующего устройства вторым выходом - с выходом, выполнение аккумуляторного блока из нескольких последовательно соединенных между собой аккумуляторных узлов, каждый из которых содержит аккумуляторную батарею, к плюсовому и минусовому полюсам которой подсоединено по одному полупроводниковому ключу, управляющие входы которых связаны с блоком управления, при этом первые выводы ключей соединены между собой и служат входом аккумуляторного узла, второй вывод второго ключа, соединенный с отрицательным полюсом аккумуляторной батареи, служит выходом этого аккумуляторного узла и связан с последующим аккумуляторным узлом, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата.The inventive uninterruptible power supply in the first embodiment has a novelty in comparison with the prototype, differing from it by such significant features as the connection of the source input to the circuit from a series-connected switching device, control unit, battery pack, inverter and source output, the inverter connecting to the second input with the control unit, and the switching device with the second output - with the output, the execution of the battery unit from several in series interconnected battery assemblies, each of which contains a battery, to the plus and minus poles of which one semiconductor key is connected, the control inputs of which are connected to the control unit, while the first terminals of the keys are interconnected and serve as the input of the battery assembly, the second output of the second key connected to the negative pole of the battery, serves as the output of this battery node and is connected with the subsequent battery node, which together provide Izhizhenie set result.
Заявляемый источник бесперебойного электроснабжения во втором варианте выполнения обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него такими существенными признаками как подключение входа источника к цепи из последовательно соединенных между собой коммутирующего устройства, блока управления, аккумуляторного блока и выхода источника, соединение коммутирующего устройства вторым своим выходом с выходом источника, выполнение аккумуляторного блока из нескольких последовательно соединенных между собой аккумуляторных узлов, каждый из которых содержит аккумуляторную батарею, к положительному и отрицательному полюсам которой подсоединено по два последовательно соединенных между собой полупроводниковых ключа таким образом, что положительный и отрицательный полюсы аккумуляторной батареи включены между соответствующими парами этих ключей, связанных управляющими входами с блоком управления, при этом первые выводы ключей из каждой пары соединены между собой и служат входом аккумуляторного узла, а вторые выводы этих ключей также соединены между собой и служат выходом аккумуляторного узла, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата.The inventive uninterruptible power supply in the second embodiment has novelty in comparison with the prototype, differing from it by such significant features as the connection of the source input to the circuit from a switching device, a control unit, a battery unit and a source output connected in series, the connection of the switching device with its second output with the output of the source, the implementation of the battery pack from several series-connected battery nodes, each of which contains a battery, to the positive and negative poles of which two semiconductor switches are connected in series so that the positive and negative poles of the battery are connected between the respective pairs of these keys connected by the control inputs to the control unit, while the first conclusions the keys from each pair are interconnected and serve as the input of the battery assembly, and the second terminals of these keys are also interconnected and serving battery output node providing a plurality of achieving the desired result.
Заявляемый источник бесперебойного электроснабжения потребителей переменного тока в обоих вариантах его выполнения может найти широкое применение в электроэнергетике, а потому соответствует критерию «промышленная применимость».The inventive uninterruptible power supply for AC consumers in both versions of its implementation can find wide application in the electric power industry, and therefore meets the criterion of "industrial applicability".
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где представлены на:The utility model is illustrated by drawings, which are presented on:
- фиг. 1 - функциональная схема источника бесперебойного электроснабжения по первому варианту выполнения (пунктиром показано возможное включение в схему фильтров);- FIG. 1 is a functional diagram of an uninterruptible power supply source according to the first embodiment (the dotted line shows the possible inclusion of filters in the circuit);
- фиг. 2 - функциональная схема аккумуляторного блока для первого варианта выполнения источника бесперебойного электроснабжения (пунктиром показано возможное включение в схему конденсатора и дополнительного блока управления);- FIG. 2 is a functional diagram of the battery pack for the first embodiment of an uninterruptible power supply (the dotted line shows the possible inclusion of a capacitor and an additional control unit in the circuit);
- фиг. 3 - функциональная схема источника бесперебойного электроснабжения по второму варианту выполнения (пунктиром показано возможное включение в схему фильтров);- FIG. 3 is a functional diagram of an uninterruptible power supply source according to the second embodiment (the dotted line shows the possible inclusion of filters in the circuit);
- фиг. 4 - функциональная схема аккумуляторного блока для второго варианта выполнения источника бесперебойного электроснабжения (пунктиром показано возможное включение в схему конденсатора и дополнительного блока управления).- FIG. 4 is a functional diagram of a battery pack for a second embodiment of an uninterruptible power supply (a dotted line shows a possible inclusion of a capacitor and an additional control unit in the circuit).
В первом варианте источник бесперебойного электроснабжения потребителей переменного тока (фиг. 1) содержит вход 1 источника электроснабжения, последовательно соединенные между собой коммутирующее устройство 2, блок 3 управления, аккумуляторный блок 4, инвертор 5 и выход 6 источника. При этом в последовательную цепь могут быть дополнительно включены перед коммутирующим устройством 2 входной фильтр 7, перед инвертором 5 - фильтр 8 аккумуляторного блока 4 и перед выходом 6 источника - промежуточный фильтр 9. Блок 3 управления соединен вторым своим входом со вторым выходом инвертора 5, а второй выход коммутирующего устройства 2 связан со вторым входом промежуточного фильтра 9.In the first embodiment, the uninterruptible power supply of alternating current consumers (Fig. 1) comprises an input 1 of a power supply source, a switching device 2, a control unit 3, a battery unit 4, an inverter 5 and an output 6 of the source connected in series. In this case, an input filter 7 can be additionally included in front of the switching device 2 in front of the switching device 2, an filter 8 of the battery unit 4 in front of the inverter 5 and an intermediate filter 9 before the source output 6. The control unit 3 is connected to its second input with the second output of the inverter 5 the second output of the switching device 2 is connected to the second input of the intermediate filter 9.
Назначение и выполнение элементов следующее.The purpose and implementation of the elements is as follows.
Фильтр 7 предназначен для улучшения параметров входного напряжения, а также для сглаживания резких изменений входного напряжения для того, чтобы успело сработать коммутирующее устройство 2.The filter 7 is designed to improve the input voltage parameters, as well as to smooth out sharp changes in the input voltage in order to have time to work the switching device 2.
Коммутирующее устройство 2 может быть выполнено с использованием реле, контактора или полупроводниковых элементов. Оно обеспечивает отключение входа 1 при пропадании напряжения или при выходе параметров входного напряжения за допустимые пределы и подключение входа 1 при возвращении параметров входного напряжения в приемлемый диапазон.The switching device 2 can be performed using a relay, contactor or semiconductor elements. It provides a shutdown of input 1 when the voltage fails or when the input voltage parameters exceed the permissible limits and the input 1 is connected when the input voltage parameters return to an acceptable range.
Блок 3 управления контролирует напряжение на входе, выходе источника, напряжение на аккумуляторном блоке 4, входной, выходной токи, ток заряда (разряда) аккумуляторных батарей и управляет работой коммутирующего устройства 2, инвертора 5 и элементов, коммутирующих каждую аккумуляторную батарею для обеспечения стабильного выходного напряжения с требуемыми параметрами.The control unit 3 controls the voltage at the input, output of the source, the voltage at the battery unit 4, input, output currents, charge current (discharge) of the batteries and controls the operation of the switching device 2, the inverter 5 and the elements switching each battery to ensure a stable output voltage with the required parameters.
Фильтр 8 аккумуляторного блока и промежуточный фильтр 9 предназначены для сглаживания резких изменений выходного тока, а также для сглаживания ступенчатого изменения напряжения на аккумуляторном блоке 4.The filter 8 of the battery pack and the intermediate filter 9 are designed to smooth out sudden changes in the output current, as well as to smooth the stepwise change in voltage on the battery pack 4.
Наличие или отсутствие фильтров 7, 8, 9 определяется качеством входного напряжения, а также характеристиками нагрузки, подключаемой к выходу источника.The presence or absence of filters 7, 8, 9 is determined by the quality of the input voltage, as well as the characteristics of the load connected to the output of the source.
Инвертор 5 выполнен обратимым, благодаря чему в режиме заряда аккумуляторного блока 4 он выпрямляет подающееся на него переменное напряжение, а в режиме разряда аккумуляторного блока 4 инвертирует напряжение аккумуляторного блока с частотой выходного напряжения.The inverter 5 is made reversible, so that in the charge mode of the battery pack 4, it rectifies the alternating voltage supplied to it, and in the discharge mode of the battery pack 4 inverts the voltage of the battery pack with the frequency of the output voltage.
Аккумуляторный блок 4 в первом варианте выполнен по следующей схеме (фиг. 2).The battery unit 4 in the first embodiment is made as follows (Fig. 2).
Он содержит несколько (N) аккумуляторных узлов 10i (i=1…N) последовательно соединенных между собой. Количество N аккумуляторных узлов в первом и втором вариантах выполнения источника определяется, исходя из минимально допустимого амплитудного значения выходного напряжения и напряжения полного разряда аккумуляторных батарей так, чтобы выполнялось следующее условие:It contains several (N) battery packs 10i (i = 1 ... N) connected in series. The number N of battery nodes in the first and second embodiments of the source is determined based on the minimum permissible amplitude value of the output voltage and the voltage of the full discharge of the batteries so that the following condition is met:
где Umini - напряжение разряда i-той аккумуляторной батареиwhere U mini is the discharge voltage of the i-th battery
UПi- - падение напряжения в i-том аккумуляторном узле вследствие тепловых потерьU Pi - - voltage drop in the i-th battery node due to heat loss
UП0 - падение напряжения в цепи от аккумуляторного блока до выхода источника вследствие тепловых потерьU P0 - voltage drop in the circuit from the battery pack to the source output due to heat loss
U0min - минимально допустимое амплитудное значение выходного напряжения. При этом каждый узел 10i содержит аккумуляторную батарею (далее АБ) 11i, подсоединенный к ее отрицательному полюсу, полупроводниковый ключ 12i и, подсоединенный к ее положительному полюсу, полупроводниковый ключ 13i. Ключи 12i и 13i связаны с блоком 3 управления. Во всех узлах 10i полупроводниковые ключи выводами подключены к положительному полюсу аккумуляторного блока или следующему аккумуляторному узлу. Первый аккумуляторный узел 101 соединен с положительным полюсом 14 аккумуляторного блока, а последний аккумуляторный узел 10N - с отрицательным полюсом 15 аккумуляторного блока. В каждом из аккумуляторных узлов 10i параллельно батарее 11i может быть включен конденсатор 16i и дополнительный блок 17i управления, также связанный с ключами 12i и 13i.U 0min - the minimum allowable amplitude value of the output voltage. Moreover, each node 10i contains a storage battery (hereinafter AB) 11i connected to its negative pole, a semiconductor key 12i and connected to its positive pole, a semiconductor key 13i. The keys 12i and 13i are connected to the control unit 3. In all nodes 10i, the semiconductor switches are connected with leads to the positive pole of the battery pack or to the next battery node. The first battery assembly 10 1 is connected to the positive terminal 14 of the battery pack, and the last battery assembly 10 N to the negative pole 15 of the battery pack. In each of the battery assemblies 10i, a capacitor 16i and an additional control unit 17i, also associated with keys 12i and 13i, can be connected in parallel with the battery 11i.
Назначение и выполнение элементов аккумуляторного блока следующее.The purpose and implementation of the battery pack is as follows.
Полупроводниковые ключи 12i и 13i представляют собой транзисторы или транзисторные сборки, имеющие закрытое и открытое состояния. Открытое состояние ключа 12i обеспечивает включение конкретной АБ 11i в последовательную цепь, а открытое состояние ключа 13i обеспечивает замыкание тока через него и исключение конкретной АБ 11i из последовательной цепи.The semiconductor switches 12i and 13i are transistors or transistor assemblies having a closed and open state. The open state of the key 12i enables the inclusion of a specific AB 11i in a serial circuit, and the open state of the key 13i provides a short circuit of the current through it and the exclusion of a specific AB 11i from the serial circuit.
Дополнительный блок 17i управления, контролируя электрические параметры АБ 11i, в случае необходимости подает дополнительные управляющие сигналы ключам 12i и 13i, для предотвращения в исключительных ситуациях выхода из строя элементов схемы.An additional control unit 17i, controlling the electrical parameters of the battery 11i, if necessary, provides additional control signals to the keys 12i and 13i, to prevent failure of circuit elements in exceptional situations.
Конденсатор 161 позволяет увеличить максимальные импульсные токи заряда и разряда АБ 11i.The capacitor 161 allows you to increase the maximum pulse currents of the charge and discharge AB 11i.
Во втором варианте выполнения (фиг. 3) источник бесперебойного электроснабжения с учетом возможного включения фильтров содержит последовательно соединенные вход 1′, коммутирующее устройство 2′, блок 3′ управления, аккумуляторный блок 4′ и выход 5′ источника. При этом в схему могут быть дополнительно включены перед коммутирующим устройством 2′ - входной фильтр 6′, а перед выходом 5′ источника -промежуточный фильтр 7′.In the second embodiment (Fig. 3), the uninterruptible power supply, taking into account the possible inclusion of filters, contains serially connected input 1 ′, switching device 2 ′, control unit 3 ′, battery pack 4 ′ and source output 5 ′. In this case, an input filter 6 ′ can be additionally included in the circuit before the switching device 2 ′, and an intermediate filter 7 ′ before the output 5 ′ of the source.
Назначение узлов источника во втором варианте выполнения совпадает с назначением соответствующих (по названию) узлов в первом варианте.The assignment of source nodes in the second embodiment coincides with the assignment of the corresponding (by name) nodes in the first embodiment.
В этом варианте каждая аккумуляторная батарея в цепи должна иметь возможность включения в цепь в обратном направлении, помимо включения в цепь в прямом направлении и исключения из нее.In this embodiment, each rechargeable battery in the circuit must be able to be connected in the circuit in the opposite direction, in addition to being included in the circuit in the forward direction and excluded from it.
Функциональная схема аккумуляторного блока 4′ (фиг. 4) содержит несколько (N) аккумуляторных узлов 8′i (i=1…N), каждый из которых содержит аккумуляторную батарею 94, к отрицательному полюсу которой подключены с разных сторон два последовательно соединенных между собой полупроводниковых ключа 10′i и 11′i, а к плюсовому полюсу аналогичным образом - два полупроводниковых ключа 12′i и 13′i. Все ключи 10′i-13′i связаны с блоком 3′ управления. Первый аккумуляторный узел соединен с первым полюсом 14′ аккумуляторного блока, а последний узел 8N - со вторым полюсом 15′ цепи. Полюса 14′ и 15′ во втором варианте не являются положительным и отрицательным, т.к. напряжение на аккумуляторном блоке в этом случае переменное.Functional diagram of the battery pack 4 ′ (Fig. 4) contains several (N) battery assemblies 8′i (i = 1 ... N), each of which contains a battery 94, to the negative pole of which are connected in series from two sides, two series-connected to each other semiconductor switches 10′i and 11′i, and to the plus pole in the same way - two semiconductor switches 12′i and 13′i. All keys 10′i-13′i are connected to the control unit 3 ′. First battery pack connected to the first pole 14 ′ of the battery pack, and the last node 8 N to the second pole 15 ′ of the circuit. The poles 14 ′ and 15 ′ in the second embodiment are not positive and negative, because the voltage on the battery pack in this case is variable.
Для включения конкретной АБ 9′i в цепь в условно прямом направлении открываются ключи 10′i и 13′i, для включения в условно обратном направлении открываются ключи 11′i и 12′i, для исключения АБ из цепи открываются одновременно либо ключи 12′i и 13′i, либо 10′i и 11′i.To enable a specific AB 9′i in the circuit in the conditionally forward direction, the keys 10′i and 13′i open, to turn on the conditionally opposite direction, the keys 11′i and 12′i open, to exclude the AB from the circuit, either the keys 12 ′ open i and 13′i, or 10′i and 11′i.
В каждом из аккумуляторных узлов 8′i параллельно батарее 9′i может быть включен конденсатор 16′i и дополнительный блок 17′i управления, также связанный с ключами 10′i-13′i,In each of the battery assemblies 8′i, in parallel with the battery 9′i, a capacitor 16′i and an additional control unit 17′i can also be connected, also associated with the keys 10′i-13′i,
Источник бесперебойного электроснабжения в обоих вариантах его выполнения предназначен для обеспечения бесперебойного (независимого от наличия энергии во входной сети) питания нагрузки, подключенной к выходу источника, переменным током требуемой формы и амплитуды выходного напряжения. Источник электроснабжения в обоих вариантах работает в трех основных режимах: режим работы от входной сети и заряда (подзаряда) АБ, режим работы от АБ и режим работы от входной сети и АБ.An uninterruptible power supply source in both versions of its execution is designed to provide uninterrupted (independent of the availability of energy in the input network) power supply of the load connected to the source output with alternating current of the required shape and amplitude of the output voltage. The power supply source in both versions operates in three main modes: operating mode from the input network and charge (recharge) of the battery, operating mode from the battery and operating mode from the input network and battery.
По первому варианту выполнения в первом режиме коммутирующее устройство 2 (фиг. 1) включено, и вход 1 соединен с выходом источника 6 через последовательно соединенные между собой входной фильтр 7 при его наличии, коммутирующее устройство 2 и промежуточный фильтр 9 при его наличии. Блок 3 управления управляет включением и отключением аккумуляторных батарей 11 (фиг 2.) из последовательной цепи аккумуляторного блока 4, меняет количество включенных в цепь АБ 11 таким образом, чтобы в каждый момент времени ток заряда (подзаряда) АБ 11 соответствовал требуемому значению (определяемому характеристиками АБ и индивидуальными настройками ИБП). Блок 3 управления также выбирает АБ для включения в цепь таким образом, чтобы обеспечить равномерный заряд каждой АБ.According to the first embodiment, in the first mode, the switching device 2 (Fig. 1) is turned on, and the input 1 is connected to the output of the source 6 through the input filter 7 in series with each other, if any, the switching device 2 and the intermediate filter 9, if any. The control unit 3 controls the on and off of the batteries 11 (Fig. 2) from the serial circuit of the battery unit 4, changes the number of batteries included in the circuit AB 11 so that at each moment of time the charge current (charge) of AB 11 corresponds to the required value (determined by the characteristics AB and individual UPS settings). The control unit 3 also selects the battery for inclusion in the circuit so as to ensure uniform charge of each battery.
При пропадании входного напряжения или при выходе его параметров за допустимый диапазон источник переходит во второй режим работы, при этом по сигналу блока 3 управления коммутирующее устройство 2 отключает вход 1, а блок 3 управления включением и исключением АБ И из цепи обеспечивает в каждый момент времени требуемое мгновенное значение выходного напряжения и обеспечивает равномерный разряд АБ 11. При появлении на входе 1 напряжения с приемлемыми параметрами, по сигналу блока 3 управления, коммутирующее устройства 2 подключает вход 1 и источник переходит в первый или третий режим работы.When the input voltage fails or when its parameters go beyond the permissible range, the source switches to the second mode of operation, and at the signal of the control unit 3, the switching device 2 disconnects the input 1, and the control unit 3 for switching on and excluding the battery from the circuit provides at any time the required the instantaneous value of the output voltage provides a uniform discharge of battery 11. When voltage appears at input 1 with acceptable parameters, by the signal of control unit 3, switching device 2 connects input 1 and The user enters the first or third mode of operation.
В третьем режиме вход 1 соединен с выходом источника 6 через последовательно соединенные между собой входной фильтр 7 при его наличии, коммутирующее устройство 2 и промежуточный фильтр 9 при его наличии. Блок 3 управления контролирует параметры входной сети 1 и управляет разрядом АБ 11, обеспечивая совместное использование энергии АБ 11 и входной сети в соответствии с индивидуальной настройкой источника бесперебойного питания.In the third mode, the input 1 is connected to the output of the source 6 through the input filter 7 in series with each other, if any, a switching device 2 and an intermediate filter 9, if any. The control unit 3 controls the parameters of the input network 1 and controls the discharge of the battery 11, ensuring the joint use of energy of the battery 11 and the input network in accordance with the individual settings of the uninterruptible power supply.
По второму варианту выполнения в первом режиме коммутирующее устройство 2′ (фиг. 3) включено, и вход 1′ соединен с выходом 5′ через последовательно соединенные между собой входной фильтр 6′ при его наличии и коммутирующее устройство 2′. Блок 3′ управления управляет включением в разных направлениях и отключением АБ 9′ (фиг. 4) из последовательной цепи аккумуляторного блока 4′, меняет количество включенных в цепь АБ 9′ таким образом, чтобы в каждый момент времени ток заряда (подзаряда) АБ 9′ соответствовал требуемому значению (определяемому характеристиками АБ и индивидуальными настройками ИБП). Блок 3′ управления также выбирает АБ для включения в цепь таким образом, чтобы обеспечить равномерный заряд каждой АБ.According to the second embodiment, in the first mode, the switching device 2 ′ (Fig. 3) is turned on, and the input 1 ′ is connected to the output 5 ′ through the input filter 6 ′ in series with each other, if any, and the switching device 2 ′. The control unit 3 ′ controls the inclusion in different directions and the disconnection of the battery 9 ′ (Fig. 4) from the serial circuit of the battery pack 4 ′, changes the number of batteries included in the battery 9 ′ so that at any time the charge (recharge) current of the battery 9 ′ Corresponded to the required value (determined by the characteristics of the battery and the individual settings of the UPS). The control unit 3 ′ also selects the battery for inclusion in the circuit so as to ensure a uniform charge of each battery.
При пропадании входного напряжения или при выходе его параметров за допустимый диапазон источник переходит во второй режим работы, при этом по сигналу блока 3′ управления коммутирующее устройство 2′ отключает вход 1′, а блок 3′ управления включением и исключением АБ 9′ из цепи обеспечивает в каждый момент времени требуемое мгновенное значение выходного напряжения и обеспечивает равномерный разряд АБ 9′.When the input voltage fails or when its parameters go beyond the permissible range, the source switches to the second mode of operation, and at the signal of the control unit 3 ′, the switching device 2 ′ disconnects the input 1 ′, and the control unit 3 ′ turns on and excludes the AB 9 ′ from the circuit at each moment of time, the required instantaneous value of the output voltage provides a uniform discharge of AB 9 ′.
В третьем режиме коммутирующее устройство 2′ включено, и вход 1′ соединен с выходом источника 5′ через последовательно соединенные между собой входной фильтр 6′ при его наличии и коммутирующее устройство 2′. Блок 3′ управления контролирует параметры входного напряжения и управляет разрядом аккумуляторных батарей, обеспечивая совместное использование энергии аккумуляторных батарей и входной сети в соответствии с индивидуальной настройкой источника бесперебойного питания.In the third mode, the switching device 2 ′ is turned on, and the input 1 ′ is connected to the output of the source 5 ′ through the input filter 6 ′ connected in series with each other, if any, and the switching device 2 ′. The control unit 3 ′ controls the parameters of the input voltage and controls the discharge of the batteries, ensuring the joint use of the energy of the batteries and the input network in accordance with the individual settings of the uninterruptible power supply.
В сравнении с прототипом заявляемый источник в обоих вариантах его выполнения позволяет индивидуально управлять зарядом и разрядом каждой аккумуляторной батареи, что позволяет более эффективно использовать энергию и увеличить срок эксплуатации устройства, а также дает возможность получать электроэнергию более высокого качества.In comparison with the prototype, the claimed source in both versions of its execution allows you to individually control the charge and discharge of each battery, which allows more efficient use of energy and increase the life of the device, and also makes it possible to obtain higher-quality electricity.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014115105/07U RU144826U1 (en) | 2014-04-15 | 2014-04-15 | SOURCE OF UNINTERRUPTED POWER SUPPLY OF AC CONSUMERS (OPTIONS) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014115105/07U RU144826U1 (en) | 2014-04-15 | 2014-04-15 | SOURCE OF UNINTERRUPTED POWER SUPPLY OF AC CONSUMERS (OPTIONS) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU144826U1 true RU144826U1 (en) | 2014-09-10 |
Family
ID=51540356
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014115105/07U RU144826U1 (en) | 2014-04-15 | 2014-04-15 | SOURCE OF UNINTERRUPTED POWER SUPPLY OF AC CONSUMERS (OPTIONS) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU144826U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2673493C1 (en) * | 2018-01-17 | 2018-11-27 | Акционерное общество "Новомет-Пермь" | Input device for cleaning formation fluid |
-
2014
- 2014-04-15 RU RU2014115105/07U patent/RU144826U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2673493C1 (en) * | 2018-01-17 | 2018-11-27 | Акционерное общество "Новомет-Пермь" | Input device for cleaning formation fluid |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2010148553A (en) | ELECTRIC POWER ACCUMULATION SYSTEM THAT MAXIMIZES THE USE OF RENEWABLE ENERGY | |
| US20140104907A1 (en) | Power Supply Unit and Operating Method of the Same | |
| US10447045B2 (en) | Power control device, power control method, and power control system | |
| RU2014145345A (en) | BATTERY CAPACITY MANAGEMENT | |
| DK3098929T3 (en) | POWER GENERATION SYSTEM | |
| KR20110068690A (en) | Power converting device of new and renewable energy storage system | |
| RU2503114C1 (en) | Device for uninterrupted automatic load transfer | |
| RU2012140444A (en) | ELECTRICAL INSTALLATION WITH CAPACITY FOR CHARGING ELECTRIC BATTERIES | |
| RU2014108749A (en) | DIRECT ELECTRIC HEATING DEVICE CONTAINING A POWER ELECTRONIC CONVERTER | |
| US10284115B2 (en) | Inverter system | |
| EP3010110A1 (en) | Grid-tied photovoltaic power generation system | |
| CN203851059U (en) | Energy conversion circuit and system composed of same | |
| CN102664452A (en) | Server cabinet and data center with same | |
| RU152482U1 (en) | ELECTRIC ENERGY STORAGE BASED ON SUPERCAPACITORS FOR HIGH POWER PULSE EQUIPMENT | |
| RU2540966C1 (en) | Static converter | |
| RU144826U1 (en) | SOURCE OF UNINTERRUPTED POWER SUPPLY OF AC CONSUMERS (OPTIONS) | |
| CN104810871B (en) | Uninterruptible power supply and its starting method | |
| RU109344U1 (en) | UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY | |
| JP2014042418A (en) | Emergency power supply method | |
| RU137642U1 (en) | UNINTERRUPTED POWER SUPPLY SYSTEM | |
| RU113087U1 (en) | UNINTERRUPTED POWER SUPPLY DEVICE | |
| RU2481691C1 (en) | Static converter | |
| RU2638025C1 (en) | Self-contained electric power supply system | |
| RU2619917C1 (en) | Device of guaranteed power supply | |
| RU2457598C1 (en) | Uninterrupted power supply device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20160416 |