RU183734U1 - SUPERCONDENSER UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY OF DC BUS FREQUENCY CONTROLLED DRIVE - Google Patents

SUPERCONDENSER UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY OF DC BUS FREQUENCY CONTROLLED DRIVE Download PDF

Info

Publication number
RU183734U1
RU183734U1 RU2018128082U RU2018128082U RU183734U1 RU 183734 U1 RU183734 U1 RU 183734U1 RU 2018128082 U RU2018128082 U RU 2018128082U RU 2018128082 U RU2018128082 U RU 2018128082U RU 183734 U1 RU183734 U1 RU 183734U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
uninterruptible power
voltage
bus
power supply
supercapacitor
Prior art date
Application number
RU2018128082U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Вячеславович Ворожейкин
Александр Валерьевич Сухин
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "ТАЙТЭН ПАУЭР СОЛЮШН"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "ТАЙТЭН ПАУЭР СОЛЮШН" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "ТАЙТЭН ПАУЭР СОЛЮШН"
Priority to RU2018128082U priority Critical patent/RU183734U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU183734U1 publication Critical patent/RU183734U1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/05Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using capacitive coupling
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases

Abstract

Полезная модель относится к классу источников бесперебойного питания и может быть использована при проектировании новых и модернизации находящихся в эксплуатации частотно-регулируемых приводов. Источник бесперебойного питания (ИБП) шины постоянного тока (ШПТ) содержит суперконденсаторный накопитель (СКН), связанный с блоком включения/выключения с помощью двунаправленного преобразователя, служащего для согласования напряжения на ШПТ и СКН. Предложенное решение повышает стабильность параметров напряжения ШПТ в условиях нестабильности питающей электросети и резких изменениях параметров нагрузки. The utility model belongs to the class of uninterruptible power supplies and can be used in the design of new and modernization of in-service variable frequency drives. The uninterruptible power supply (UPS) of the DC bus (ШПТ) contains a supercapacitor storage device (SCN) connected to the on / off unit using a bi-directional converter, which serves to match the voltage on the ШПТ and SKN. The proposed solution improves the stability of the parameters of the voltage of ШПТ in the conditions of instability of the supply network and sudden changes in the load parameters.

Description

Полезная модель относится к классу источников бесперебойного питания и может быть использована при проектировании новых и модернизации находящихся в эксплуатации частотно-регулируемых приводов (ЧРП) в однофазных или трехфазных сетях 230В/400В с нестабильными параметрами (глубокие просадки или скачки напряжения, кратковременные прерывания напряжения), а также с нестабильной и резкопеременной нагрузкой. The utility model belongs to the class of uninterruptible power supplies and can be used in the design of new and modernization of in-service variable frequency drives (VFDs) in single-phase or three-phase 230V / 400V networks with unstable parameters (deep subsidence or power surges, short-term voltage interruptions), as well as with an unstable and very variable load.

Наиболее распространенной проблемой при работе частотно-регулируемых приводов являются провалы напряжения сети (низкое качество электроснабжения) и, как следствие, отключение ЧРП, вызванное падением напряжения на шине постоянного тока (ШПТ) ЧРП. Для борьбы с такими отключениями используют так называемые источники бесперебойного питания (ИБП) с двойным преобразованием (см., например, патент RU 34820 U1). Принцип работы подобного ИБП построен на преобразовании переменного напряжения в постоянное с дальнейшим хранением запасенной энергии в аккумуляторах и обратным процессом преобразования постоянного тока в переменный, после чего переменный ток преобразуется уже в постоянный в выпрямительном звене (входном каскаде) ЧРП.The most common problem during the operation of variable frequency drives is the voltage dips (low quality of power supply) and, as a result, the VFD shutdown caused by the voltage drop on the DC bus (ШПТ) of the VFD. To deal with such outages, the so-called uninterruptible power supplies (UPS) with double conversion are used (see, for example, patent RU 34820 U1). The principle of operation of such a UPS is based on the conversion of alternating voltage to direct with further storage of stored energy in batteries and the reverse process of converting direct current to alternating current, after which the alternating current is already converted into direct current in the rectifier link (input cascade) of the VFD.

Задача, решаемая созданием заявленного источника бесперебойного питания, состоит в дальнейшем повышении безотказности работы ЧРП при низком качестве электроснабжения, при этом технический результат, достигаемый при решении такой задачи, состоит в повышении стабильности параметров напряжения ШПТ в условиях нестабильности питающей электросети и резких изменениях параметров нагрузки. The problem solved by the creation of the declared uninterruptible power supply is to further increase the reliability of the VFD with low quality of power supply, while the technical result achieved by solving this problem is to increase the stability of the voltage parameters of the ACB in the conditions of instability of the supply network and sudden changes in the load parameters.

Для достижения поставленного результата предлагается источник бесперебойного питания (ИБП) шины постоянного тока (ШПТ), содержащий блок включения/выключения, выполненный с возможностью связи с шиной постоянного тока, блок управления (компаратор) с выходом и входами и суперконденсаторный накопитель (СКН), связанный с блоком включения/выключения с помощью двунаправленного преобразователя, служащего для согласования напряжения на ШПТ и СКН, при этом выход блока управления связан с блоком включения/выключения, а входы связаны, соответственно, с шиной постоянного тока и с суперконденсаторным накопителем.To achieve the result, it is proposed an uninterruptible power supply (UPS) DC bus (SHPT), comprising an on / off unit configured to communicate with a DC bus, a control unit (comparator) with output and inputs, and a supercapacitor drive (SKN) connected with the on / off unit using a bi-directional converter, which serves to coordinate the voltage on the splitters and the SKN, while the output of the control unit is connected to the on / off unit, and the inputs are connected, respectively but with a DC bus and supercapacitor storage.

В качестве суперконденсатора использован суперконденсатор двойного слоя (EDLC).A double layer supercapacitor (EDLC) was used as a supercapacitor.

Возможность достижения поставленного результата обусловлена способностью суперконденсаторов, в частности, суперконденсаторов двойного слоя, способности мгновенно брать или отдавать энергию, тем самым обеспечивая непрерывное поддержание стабильного напряжения на ШПТ, что позволяет практически мгновенно реагировать на изменения параметров ШПТ при изменении параметров нагрузки и параметров питающей сети.The ability to achieve the result is determined by the ability of supercapacitors, in particular, double layer supercapacitors, the ability to instantly take or give energy, thereby ensuring continuous maintenance of a stable voltage on a split wire, which allows almost instantly reacting to changes in the parameters of a split pin when changing load parameters and supply network parameters.

Сущность полезной модели поясняется принципиальной электрической схемой подключения заявленного ИБП к шине постоянного тока частотно-регулируемого привода (ЧРП) (фиг.1), на которой следующими позициями обозначены:The essence of the utility model is illustrated by the circuit diagram of the connection of the claimed UPS to the DC bus of a variable frequency drive (VFD) (Fig. 1), on which the following positions are indicated:

1 -– входной каскад (выпрямитель) ЧРП преобразования переменного напряжения в постоянное (AC/DC);1 –– input stage (rectifier) of VFD of transformation of alternating voltage into constant (AC / DC);

2 – шина постоянного тока ЧРП;2 - DC bus VFD;

3 – инвертор ЧРП (DС/AC);3 - inverter VFD (DC / AC);

4 – электродвигатель;4 - electric motor;

5 - суперконденсаторный накопитель (СКН);5 - supercapacitor drive (SKN);

6 - блок управления (компаратор); сравнивает напряжение на ШПТ и СКН;6 - control unit (comparator); compares the voltage on the SHPT and SKN;

7 – блок включения и отключения СКН накопителя при выходе параметров напряжения ШПТ за пределы номинального;7 - unit for turning on and off the drive SKN when the voltage parameters of the splitters go beyond the nominal;

8 – двунаправленный преобразователь (DС/DC) .8 - bidirectional converter (DC / DC).

Принцип работы заявленного ИБП предполагает выполнение следующей последовательности действий. Входной каскад 1 ЧРП преобразует переменное напряжение в постоянное и подает его на ШПТ 2. Блок управления (компаратор) 6 сравнивает напряжение на ШПТ и на СКН. The principle of operation of the declared UPS involves the following sequence of actions. The input stage 1 of the VFD converts the alternating voltage to direct voltage and supplies it to the ШПТ 2. The control unit (comparator) 6 compares the voltage to the ШПТ and to SKN.

При разряженном СКН 5 – направление А на фиг.1, блок управления 6 управляет блоком включения 7 и через двунаправленный преобразователь 8 обеспечивает заряд суперконденсаторного накопителя до напряжения, необходимого для работы шины постоянного тока в номинальном режиме. Дополнительно, преобразователь 8 служит для согласования напряжения на шине постоянного тока и на суперконденсаторном накопителе.When discharged SKN 5 - direction A in figure 1, the control unit 6 controls the power unit 7 and through a bi-directional converter 8 provides charge supercapacitor drive to the voltage required for the DC bus in nominal mode. Additionally, the converter 8 serves to match the voltage on the DC bus and supercapacitor storage.

При появлении провалов в сети или появлении резкопеременной нагрузки происходит разряд суперконденсаторного накопителя 5 через преобразователь 8 на шину постоянного тока 2 – направление В на фиг.1. При этом, блок управления 6 постоянно сравнивает напряжение на шине постоянного тока и суперконденсаторном накопителе и обеспечивает режим заряда/разряда накопителя для обеспечения номинального напряжения на ШПТ ЧРП. When there are dips in the network or the appearance of a rapidly changing load, the supercapacitor drive 5 is discharged through the converter 8 to the DC bus 2 - direction B in Fig. 1. At the same time, the control unit 6 constantly compares the voltage on the DC bus and the supercapacitor drive and provides a charge / discharge mode of the drive to ensure the rated voltage on the split-ball screw drive.

Таким образом, суперконденсаторный накопитель (СКН) выполняет функцию кратковременного поддержания нагрузки при провалах в сети или полном пропадании электроснабжения (статистика показывает, что 80% случаев пропаданий электроснабжения носят кратковременных характер, не более 5 секунд), что во многих случаях значительно эффективнее, чем применение аккумуляторных батарей, традиционно используемых в ИБП с двойным преобразованием за счет значительно большего срока службы суперконденсаторов, более широкого температурного диапазона эксплуатации и возможности работы вне помещений, компактности и малой массе, необслуживаемости, экологичности.Thus, a supercapacitor drive (SCN) performs the function of short-term load maintenance in case of network failures or complete power failure (statistics show that 80% of cases of power failure are short-term in nature, no more than 5 seconds), which in many cases is much more efficient than using batteries traditionally used in UPSs with double conversion due to significantly longer service life of supercapacitors, a wider temperature range of operation utation and the possibility of working outdoors, compactness and low weight, maintenance-free, environmentally friendly.

Предлагаемое решение обеспечивает стабильную работу ЧРП в условиях нестабильности питающей электросети и ЧРП в сетях 230В/400В с высоким КПД за счет присущего суперконденсаторам свойства мгновенно заряжаться/разряжаться, обеспечивает кратковременное поддержания нагрузки в случае пропадания электроснабжения, обеспечивает компенсацию импульсной составляющей нагрузки, асимметрии по мощности сети и мощности нагрузки ЧРП, компактность, необслуживаемость, экологичность, длительный срок эксплуатации, возможность масштабирования для работы с несколькими ЧРП по общей шине постоянного тока, поддержание критически важных технологических процессов в штатном режиме.  The proposed solution ensures stable operation of the VFD under conditions of instability of the supply network and VFD in 230V / 400V networks with high efficiency due to the inherent property of supercapacitors being instantly charged / discharged, provides short-term load support in the event of a power failure, provides compensation for the pulse component of the load, asymmetry in the network power and load capacities of VFDs, compactness, maintenance-free, environmental friendliness, long service life, the ability to scale for work You are with several VFDs on a common DC bus, maintaining critical processes as normal.

Claims (2)

1. Источник бесперебойного питания (ИБП) шины постоянного тока (ШПТ), содержащий блок включения/выключения, выполненный с возможностью связи с шиной постоянного тока, блок управления (компаратор) с выходом и входами и суперконденсаторный накопитель (СКН), связанный с блоком включения/выключения с помощью двунаправленного преобразователя, служащего для согласования напряжения на ШПТ и СКН, при этом выход блока управления связан с блоком включения/выключения, а входы связаны соответственно с шиной постоянного тока и с суперконденсатором.1. An uninterruptible power supply (UPS) for a DC bus (ШПТ), comprising an on / off unit configured to communicate with a DC bus, a control unit (comparator) with output and inputs, and a supercapacitor storage device (SKN) connected to the switching unit on / off using a bi-directional converter, which serves to match the voltage on the splitters and SKN, while the output of the control unit is connected to the on / off unit, and the inputs are connected respectively to the DC bus and supercapacitor.      2. Источник по п.1, в котором в качестве суперконденсатора использован суперконденсатор двойного слоя (EDLC).2. The source of claim 1, wherein a double layer supercapacitor (EDLC) is used as the supercapacitor.
RU2018128082U 2018-08-01 2018-08-01 SUPERCONDENSER UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY OF DC BUS FREQUENCY CONTROLLED DRIVE RU183734U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018128082U RU183734U1 (en) 2018-08-01 2018-08-01 SUPERCONDENSER UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY OF DC BUS FREQUENCY CONTROLLED DRIVE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018128082U RU183734U1 (en) 2018-08-01 2018-08-01 SUPERCONDENSER UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY OF DC BUS FREQUENCY CONTROLLED DRIVE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU183734U1 true RU183734U1 (en) 2018-10-02

Family

ID=63793894

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018128082U RU183734U1 (en) 2018-08-01 2018-08-01 SUPERCONDENSER UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY OF DC BUS FREQUENCY CONTROLLED DRIVE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU183734U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT16740U1 (en) * 2018-11-02 2020-07-15 Local Energies A S Protection device of the electrical device against voltage drop or power failure in the power distribution network

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013043811A2 (en) * 2011-09-23 2013-03-28 Eaton Corporation Uninterruptible power supply systems and methods employing on-demand energy storage
RU2488198C1 (en) * 2012-05-23 2013-07-20 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт электромеханики" (ОАО "НИИЭМ") Stabilised combined power supply source
EP3226380A1 (en) * 2016-03-31 2017-10-04 Konica Minolta Business Solutions Europe GmbH Uninterruptible power supply
RU180289U1 (en) * 2018-02-15 2018-06-08 Общество с ограниченной ответственностью "ТАЙТЭН ПАУЭР СОЛЮШН" ASYMMETRIC SUPERCAPACITOR UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY
RU180385U1 (en) * 2018-02-15 2018-06-09 Общество с ограниченной ответственностью "ТАЙТЭН ПАУЭР СОЛЮШН" ASYMMETRIC SUPERCAPACITOR UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013043811A2 (en) * 2011-09-23 2013-03-28 Eaton Corporation Uninterruptible power supply systems and methods employing on-demand energy storage
RU2488198C1 (en) * 2012-05-23 2013-07-20 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт электромеханики" (ОАО "НИИЭМ") Stabilised combined power supply source
EP3226380A1 (en) * 2016-03-31 2017-10-04 Konica Minolta Business Solutions Europe GmbH Uninterruptible power supply
RU180289U1 (en) * 2018-02-15 2018-06-08 Общество с ограниченной ответственностью "ТАЙТЭН ПАУЭР СОЛЮШН" ASYMMETRIC SUPERCAPACITOR UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY
RU180385U1 (en) * 2018-02-15 2018-06-09 Общество с ограниченной ответственностью "ТАЙТЭН ПАУЭР СОЛЮШН" ASYMMETRIC SUPERCAPACITOR UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT16740U1 (en) * 2018-11-02 2020-07-15 Local Energies A S Protection device of the electrical device against voltage drop or power failure in the power distribution network

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2512880C2 (en) Electric energy accumulation system based on accumulator batteries and supercapacitor with network enhancement function
US10432018B2 (en) Power supply bus circuit
CN202405863U (en) Hybrid inverter
CN103051042A (en) Direct current uninterruptible power supply
CN202488205U (en) Novel serial-parallel conversion-type UPS
CN104993520A (en) Frequency converter low-voltage ride-through (LVRT) supporting apparatus based on super capacitor
CN104600831A (en) Inverter auxiliary power supply system and method
RU183734U1 (en) SUPERCONDENSER UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY OF DC BUS FREQUENCY CONTROLLED DRIVE
CN102664414A (en) Dynamic voltage compensator
CN202488204U (en) Main-auxiliary power supply automatic switching circuit used for state grid three-phase intelligent electric energy meter
RU180289U1 (en) ASYMMETRIC SUPERCAPACITOR UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY
CN113872181B (en) Power supply and distribution system of data center
CN202678975U (en) Dynamic voltage compensator
CN102255356A (en) Efficient uninterruptible power supply
RU180385U1 (en) ASYMMETRIC SUPERCAPACITOR UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY
CN205319794U (en) Uninterruptible power supply system
CN103368249B (en) The system and method that a kind of uninterrupted power supply is powered
CN208369308U (en) A kind of uninterrupted energy-saving power supply device of environmental protection
CN110970932A (en) Photovoltaic energy storage type standby power supply system of pumped storage power station and control method thereof
CN103296909A (en) Energy-saving device for power output feedback power supply
CN204349463U (en) A kind of device of feeder low voltage crossing
CN203674725U (en) Photovoltaic grid-connected power generation system
RU178775U1 (en) UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY SYSTEM BASED ON FREQUENCY CONVERTERS
CN103414187B (en) High-frequency megawatt bidirectional converter
CN202602542U (en) Wide-range voltage-stabilized and frequency-stabilized power supply