RU180385U1 - Ассиметричный суперконденсаторный источник бесперебойного питания - Google Patents
Ассиметричный суперконденсаторный источник бесперебойного питания Download PDFInfo
- Publication number
- RU180385U1 RU180385U1 RU2018105781U RU2018105781U RU180385U1 RU 180385 U1 RU180385 U1 RU 180385U1 RU 2018105781 U RU2018105781 U RU 2018105781U RU 2018105781 U RU2018105781 U RU 2018105781U RU 180385 U1 RU180385 U1 RU 180385U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- power supply
- input
- supercapacitor
- inverter
- load
- Prior art date
Links
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- 208000015778 Undifferentiated pleomorphic sarcoma Diseases 0.000 description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 2
- 238000004402 ultra-violet photoelectron spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
- H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
- H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
Landscapes
- Business, Economics & Management (AREA)
- Emergency Management (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области источников электрического питания. Источник содержит по меньшей мере вход для внешнего электроснабжения и выход на нагрузку, параллельно расположенный между ними двунаправленный инвертор и последовательно связанный с суперконденсатором. Между входом и инвертором последовательно расположен блок отключения внешнего электроснабжения. Технический результат - повышение стабильности параметров электросети, повышение компенсации импульсной мощности резкопеременной нагрузки.
Description
Полезная модель относится к области источников электрического питания и может быть использована при проектировании новых и оснащении/модернизации находящихся в эксплуатации систем электроснабжения промышленных и иных объектов напряжением 220В/380В с резкопеременной нагрузкой, включая электродвигатели, с нестабильной входной сетью (глубокие просадки или скачки напряжения, кратковременные прерывания напряжения), в том числе, для эксплуатации в необслуживаемом режиме в широком диапазоне температур (-40°С...+65°С).
Влияние сравнительно небольших по мощности потребителей электроэнергии, вызывающих колебания мощности/напряжения, на уровне энергосистемы в целом не всегда ощутимо, но в точках присоединения к трансформаторным подстанциям и/или распределительным пунктам такие колебания, как правило, не допустимы. Особенно остро данный вопрос встает в связи с тем, что подобные колебания способны вызвать сбои в работе микропроцессорных устройств и систем автоматики, отключение осветительных устройств, привести к сокращению сроков службы электрооборудования и т.п.
Для обеспечения поддержания резкопеременных нагрузок в настоящее время применяется большое количество аппаратных средств и организационных мероприятий. Так, для кратковременного поддержания нагрузки во время перерывов в электроснабжении на время переключения автоматического ввода резерва с основной трансформаторной подстанции на резервную или на аварийный источник электроснабжения, применяются так называемые источники бесперебойного питания (ИБП), оснащенные аккумуляторными батареями (АКБ). В числе конструкций подобных источников может быть упомянуто, в частности, устройство по патенту РФ на полезную модель №167946, содержащее выпрямитель, подключенный к питающей сети переменного тока, инвертор, подключенный к нагрузке, шину постоянного тока между указанным выпрямителем и инвертором, соединенную, также, с зарядно-разрядным устройством, связанным с аккумуляторной батареей, и ключ, образующий байпасную цепь между питающей сетью и выходом инвертора. | |
Недостатки применения традиционных ИБП с АКБ напрямую связаны с недостатками, присущими традиционным АКБ, и заключаются в обеспечении климатических условий эксплуатации, повышенных требованиях к взрывобезопасности и необходимости периодической замены АКБ. |
Задача, на решение которой направлено предлагаемое решение, состоит в дальнейшем совершенствовании средств обеспечения стабильности электроснабжения в условиях нестабильности питающей электросети, при этом технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, состоит в возможности повышения стабильности параметров электросети, повышении компенсации импульсной мощности резкопеременной нагрузки (и, как следствие, в снижении требуемой мощности питающих сетей и аварийных источников энергии, снижении или исключении влияния резкопеременной нагрузки на питающие сети), а также в возможности поддержания нагрузки на время переключения с основного источника электроэнергии на вспомогательный или аварийный.
Для достижения поставленного результата предлагается источник бесперебойного питания (ИБП), содержащий по меньшей мере вход для внешнего электроснабжения и выход на нагрузку, и параллельно расположенный между ними двунаправленный инвертор, последовательно связанный с суперконденсатором, при этом между входом и инвертором последовательно расположен блок отключения внешнего электроснабжения.
Практические варианты реализации заявленного ИБП предполагают использование в качестве суперконденсаторов суперконденсатора двойного слоя (EDLC), наличие аварийного ключа (байпаса), параллельно расположенного между входом и выходом, опциональное наличие в составе ИБП трансформатора, последовательно расположенного между блоком отключения внешнего электроснабжения и инвертором.
Сущность полезной модели поясняется принципиальной электрической схемой заявленного ИБП (фиг.1). Для целей понимания, ИБП, построенный по заявленной схеме, может иметь как одинаковые мощности на входе и выходе, так и различные. В последнем случае подобная условная ассиметричность позволяет авторам в рамках настоящего описания применительно к заявленному ИБП ввести понятие «ассиметричный» (ИБП).
Основными составными элементами заявленного источника бесперебойного питания (ИБП) являются суперконденсатор (суперконденсаторный накопитель) 1 и двунаправленный инвертор 2. Последний параллельно расположен между входом и выходом ИБП с одной стороны и последовательно связан с суперконденсатором – с другой. Для специалиста, тем не менее, очевидно, что исходя из технической сущности составных элементов заявленного ИБП, подобная комбинация может быть также описана как параллельное расположение суперконденсатора через инвертор к соответственно выходу и входу устройства. Поддержание нагрузки при полном пропадании электроснабжения и на время переключения с основного источника электроэнергии на вспомогательный или аварийный, включая дизель-генераторы, обеспечивается суперконденсаторным накопителем 1, который осуществляет электроснабжение нагрузки через инвертор 2. Между входом и инвертором последовательно расположен блок отключения внешнего электроснабжения 3 для исключения перегрузки внешней сети, срабатывающий в момент превышает номинальной мощности нагрузки для последующей компенсации от накопителя.
Возможность стабилизации параметров электрической сети при использовании заявленного ИБП обусловлена способностью суперконденсаторного накопителя 1 мгновенно заряжаться/разряжаться. Так, в случае превышения напряжения входной сети выше номинального (пик) суперконденсаторный накопитель 1, заряжаясь через двунаправленный инвертор 2, берет на себя часть избыточной мощности, тем самым стабилизируя напряжение на нагрузке. В случае понижения напряжения входной сети ниже номинального, суперконденсаторный накопитель 1 разряжается через двунаправленный инвертор 2, тем самым также стабилизируя напряжение на нагрузке. Следует также отметить, что в данном случае обеспечивается значительно больший
диапазон работы с провалами или пиками напряжения входной сети, по сравнению с традиционными ИБП.
диапазон работы с провалами или пиками напряжения входной сети, по сравнению с традиционными ИБП.
Возможность компенсации импульсной мощности резкопеременной нагрузки
и, как следствие, снижение требуемой мощности питающих сетей и аварийных
источников энергии, снижение или исключение влияния резкопеременной нагрузки
на питающие сети обусловлена тем, что мощности инвертора 2 и накопителя 1 рассчитывают (определяют) исходя из пиковой мощности резкопеременной нагрузки. Непосредственно компенсация импульсной мощности обеспечивается за счет способности накопителя 1 практически мгновенно отдавать требуемую нагрузкой мощность, разряжаясь через инвертор 2.
и, как следствие, снижение требуемой мощности питающих сетей и аварийных
источников энергии, снижение или исключение влияния резкопеременной нагрузки
на питающие сети обусловлена тем, что мощности инвертора 2 и накопителя 1 рассчитывают (определяют) исходя из пиковой мощности резкопеременной нагрузки. Непосредственно компенсация импульсной мощности обеспечивается за счет способности накопителя 1 практически мгновенно отдавать требуемую нагрузкой мощность, разряжаясь через инвертор 2.
Опционально в составе заявленного ИБП могут применяться
следующие элементы:
следующие элементы:
аккумуляторная батарея 4, применяемая для увеличения
времени автономной работы ИБП;
времени автономной работы ИБП;
трансформатор 5 гальванической развязки, который позволяет обеспечить
безопасность персонала, обслуживающего оборудование, подключенное через
ИБП и, кроме того, работающий как дополнительный фильтр и позволяющий обеспечить выделенную нейтраль;
безопасность персонала, обслуживающего оборудование, подключенное через
ИБП и, кроме того, работающий как дополнительный фильтр и позволяющий обеспечить выделенную нейтраль;
аварийный ключ (байпас) 6, применяемый для полного ручного
отключения ИБП при проведении ремонтных и профилактических работ.
отключения ИБП при проведении ремонтных и профилактических работ.
Входное электроснабжение может обеспечиваться как городской
электрической сетью, так и автономными источниками питания, такими как дизель-генераторы, а также альтернативными источниками энергии, такими как солнечные
батареи и/или ветрогенераторы.
электрической сетью, так и автономными источниками питания, такими как дизель-генераторы, а также альтернативными источниками энергии, такими как солнечные
батареи и/или ветрогенераторы.
Заявленный ИБП помимо обеспечения основных функций позволяет также обеспечить КПД на уровне 95-98% за счет за счет того, что преобразованию подвергается только та часть энергии, которая поступает в суперконденсаторный накопитель и выходит из него, гарантировать работу в широком диапазоне температур (от –40°С до +65°С) не требуя наличия специальных систем обеспечения климатических условий, включая уличное применение, обеспечить длительный срок эксплуатации за счет срока службы суперконденсаторного накопителя 1 млн. циклов заряда/разряда (10 лет), обеспечить возможность масштабирования до мощности (МВт) за счет параллельного соединения унифицированных устройств.
Claims (4)
1. Источник бесперебойного питания (ИБП), содержащий по меньшей мере вход для внешнего электроснабжения и выход на нагрузку, и параллельно расположенный между ними двунаправленный инвертор, последовательно связанный с суперконденсатором, при этом между входом и инвертором последовательно расположен блок отключения внешнего электроснабжения.
2. Источник по п.1, в котором в качестве суперконденсатора использован суперконденсатор двойного слоя (EDLC).
3. Источник по п.1, дополнительно содержащий аварийный ключ (байпас), параллельно расположенный между входом и выходом.
4. Источник по п.1, дополнительно содержащий трансформатор, последовательно расположенный между блоком отключения внешнего электроснабжения и инвертором.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018105781U RU180385U1 (ru) | 2018-02-15 | 2018-02-15 | Ассиметричный суперконденсаторный источник бесперебойного питания |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018105781U RU180385U1 (ru) | 2018-02-15 | 2018-02-15 | Ассиметричный суперконденсаторный источник бесперебойного питания |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU180385U1 true RU180385U1 (ru) | 2018-06-09 |
Family
ID=62561126
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018105781U RU180385U1 (ru) | 2018-02-15 | 2018-02-15 | Ассиметричный суперконденсаторный источник бесперебойного питания |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU180385U1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU183734U1 (ru) * | 2018-08-01 | 2018-10-02 | Общество с ограниченной ответственностью "ТАЙТЭН ПАУЭР СОЛЮШН" | Суперконденсаторный источник бесперебойного питания шины постоянного тока частотно-регулируемого привода |
AT16740U1 (de) * | 2018-11-02 | 2020-07-15 | Local Energies A S | Schutzeinrichtung des Elektrogerätes vor Spannungsrückgang oder Stromausfall im Stromverteilungsnetz |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU50349U1 (ru) * | 2005-06-02 | 2005-12-27 | Закрытое Акционерное Общество Научно-производственное предприятие "ЭПРО", (ЗАО НПП "ЭПРО") | Устройство бесперебойного питания |
RU120291U1 (ru) * | 2012-04-16 | 2012-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный университет" | Система резервного электропитания на суперконденсаторе с бустерной схемой |
WO2013074783A1 (en) * | 2011-11-16 | 2013-05-23 | Eaton Corporation | Uninterruptible power supply systems and methods using isolated interface for variably available power source |
RU155652U1 (ru) * | 2014-10-02 | 2015-10-20 | Научно-производственное общество с ограниченной ответственностью "Фенокс" | Система накопления электрической энергии и оптимизации параметров электрической сети |
EP3226380A1 (en) * | 2016-03-31 | 2017-10-04 | Konica Minolta Business Solutions Europe GmbH | Uninterruptible power supply |
-
2018
- 2018-02-15 RU RU2018105781U patent/RU180385U1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU50349U1 (ru) * | 2005-06-02 | 2005-12-27 | Закрытое Акционерное Общество Научно-производственное предприятие "ЭПРО", (ЗАО НПП "ЭПРО") | Устройство бесперебойного питания |
WO2013074783A1 (en) * | 2011-11-16 | 2013-05-23 | Eaton Corporation | Uninterruptible power supply systems and methods using isolated interface for variably available power source |
RU120291U1 (ru) * | 2012-04-16 | 2012-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный университет" | Система резервного электропитания на суперконденсаторе с бустерной схемой |
RU155652U1 (ru) * | 2014-10-02 | 2015-10-20 | Научно-производственное общество с ограниченной ответственностью "Фенокс" | Система накопления электрической энергии и оптимизации параметров электрической сети |
EP3226380A1 (en) * | 2016-03-31 | 2017-10-04 | Konica Minolta Business Solutions Europe GmbH | Uninterruptible power supply |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU183734U1 (ru) * | 2018-08-01 | 2018-10-02 | Общество с ограниченной ответственностью "ТАЙТЭН ПАУЭР СОЛЮШН" | Суперконденсаторный источник бесперебойного питания шины постоянного тока частотно-регулируемого привода |
AT16740U1 (de) * | 2018-11-02 | 2020-07-15 | Local Energies A S | Schutzeinrichtung des Elektrogerätes vor Spannungsrückgang oder Stromausfall im Stromverteilungsnetz |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2512880C2 (ru) | Система накопления электрической энергии на базе аккумуляторных батарей и суперконденсатора с функцией улучшения качества сети | |
CN202197226U (zh) | 一种基于超级电容的电站直流电源装置 | |
CN104065157A (zh) | 一种改进供电可靠性的不间断电源 | |
CN102035249A (zh) | 基于铁锂电池的变电站直流电源应急系统 | |
CN203859583U (zh) | 一种多路并联冗余的变电站直流电源系统 | |
CN202712876U (zh) | 一种太阳能光伏微网并网发电系统 | |
CN103580264A (zh) | 一种以环网形式供电的直流微网系统 | |
CN102195525A (zh) | 一种光伏建筑供电系统 | |
CN103475032B (zh) | 一种智能配用电柔性控制系统 | |
RU180385U1 (ru) | Ассиметричный суперконденсаторный источник бесперебойного питания | |
CN104600831A (zh) | 一种逆变器辅助电源供电系统及方法 | |
RU180289U1 (ru) | Ассиметричный суперконденсаторный источник бесперебойного питания | |
CN105471092A (zh) | 不间断电源系统 | |
CN202678975U (zh) | 动态电压补偿器 | |
CN201887528U (zh) | 基于铁锂电池的变电站直流电源应急系统 | |
CN215378469U (zh) | 调配稳定式混合储能光伏发电系统 | |
KR20140013553A (ko) | 하이브리드 발전 시스템 | |
CN205791774U (zh) | 高效率的不间断电源装置 | |
CN103580060B (zh) | 一种适用于并网逆变器的控制器及二次系统的供电方法 | |
CN113422386A (zh) | 调配稳定式混合储能光伏发电系统 | |
RU2726735C1 (ru) | Система автономного электроснабжения с комбинированным накопителем энергии | |
RU183734U1 (ru) | Суперконденсаторный источник бесперебойного питания шины постоянного тока частотно-регулируемого привода | |
CN101557124A (zh) | 节能充电、无功补偿两用机 | |
CN111525622A (zh) | 一种光储充一体化微电网能量管理系统及方法 | |
CN205377423U (zh) | 一种光伏并联电池整定器 |