RU2037936C1

RU2037936C1 - Continuous-power supply system

Info

Publication number: RU2037936C1
Application number: RU93014719A
Authority: RU
Inventors: Г.И. Цветков
Priority date: 1993-03-22
Filing date: 1993-03-22
Publication date: 1995-06-19

Abstract

FIELD: electric power supply. SUBSTANCE: continuous-power supply system has n a.c. power sources, each provided with coincidence unit, emf source, and linear contactor whose like-polarity output terminals are combined and connected to phase lead of load. Novelty of system is that each i-th a.c. source is provided in addition with current monitoring unit connected between emf source and linear contactor, voltage check unit, and m-input NOR gate, where m i + 1, i 1.n. Control input of linear contactor is connected to coincidence unit output, one of unit inputs is connected to NOR gate output and other input, to output of voltage check unit whose input is connected to emf source; (n 1) inputs of NOR gate in each i-th a.c. source are connected to current monitoring units of other a.c. sources and remaining inputs of mentioned NOR gate are connected to outputs of voltage check units of a.c. sources bearing numbers lower than (i-1, i-2). EFFECT: improved design. 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для электроснабжения ответственных потребителей переменного тока. The invention relates to electrical engineering and can be used to power critical consumers of alternating current.

Известна система электропитания, содержащая статические преобразователи, подключенные к нагрузке через тиристорные ключи переменного тока [1]
Недостаток такой системы электропитания наличие уравнительных токов из-за неравенства амплитуд, фаз и форм выходного напряжения статических преобразователей и как следствие низкое качество напряжения на нагрузке в моменты подключения (отключения) потребителей.Known power supply system containing static converters connected to the load via thyristor switches of alternating current [1]
The disadvantage of such a power supply system is the presence of equalizing currents due to the inequality of amplitudes, phases and forms of the output voltage of the static converters and, as a result, the low quality of the voltage at the load at the moments of connection (disconnection) of consumers.

Известна система электропитания, содержащая основной и резервный источники переменного тока [2] При аварии в основном источнике потребители отключаются от него и подключаются к резервному. Known power supply system containing the main and backup AC sources [2] In the event of an accident in the main source, consumers disconnect from it and connect to the backup.

Недостаток таких систем невысокая надежность, так как используются только два источника. The disadvantage of such systems is low reliability, since only two sources are used.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является система электропитания [3] содержащая n источников переменного тока, каждый из которых имеет последовательно соединенные источник ЭДС, уравнительный трансформатор, линейный контактор и логическую схему, содержащую двухвходовой элемент ИЛИ и двухвходовой элемент И-НЕ. Достоинство системы высокая надежность, так как может использоваться любое количество источников переменного тока. The closest technical solution, selected as a prototype, is a power supply system [3] containing n alternating current sources, each of which has a series-connected EMF source, an equalizing transformer, a linear contactor and a logic circuit containing a two-input OR element and a two-input AND element . The advantage of the system is high reliability, since any number of AC sources can be used.

Недостатком системы является низкий КПД, так как все источники работают параллельно и при равномерном распределении тока нагрузки между ними каждый загружен на n-ю часть своей номинальной мощности, а при уменьшении загрузки от номинального значения снижается КПД. Особенно это заметно, если в качестве источников переменного тока используются статические преобразователи, имеющие ярко выраженный максимум КПД при номинальной мощности. The disadvantage of the system is the low efficiency, since all sources work in parallel and with a uniform distribution of the load current between them, each is loaded to the nth part of its rated power, and when the load decreases from the nominal value, the efficiency decreases. This is especially noticeable if static converters are used as alternating current sources, which have a pronounced maximum efficiency at rated power.

Изобретение направлено на повышение эффективности функционирования системы бесперебойного электропитания и позволяет повысить КПД. The invention is aimed at improving the efficiency of the uninterruptible power supply system and can improve efficiency.

С целью получения указанного технического результата система бесперебойного электропитания содержит n источников переменного тока, каждый из которых имеет блок совпадения, источник ЭДС и линейный контактор, одноименные выходные зажимы которых объединены и подключены к фазному выводу нагрузки. In order to obtain the indicated technical result, the uninterruptible power supply system contains n alternating current sources, each of which has a matching unit, an EMF source and a linear contactor, the same output terminals of which are combined and connected to the phase output of the load.

Новым является то, что каждый i-й источник переменного тока дополнительно снабжен блоком контроля тока, включенным между источником ЭДС и линейным контактором, блоком контроля напряжения и m-входовым элементом ИЛИ-НЕ, где mi+1, i 1.n, при этом управляющий вход линейного контактора подключен к выходу блока совпадения, один вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ-НЕ, а другой вход к выходу блока контроля напряжения, вход которого подключен к источнику ЭДС, (n-1)-входов элемента ИЛИ-НЕ в каждом i-м источнике переменного тока подключены к блокам контроля токов других источников переменного тока, остальные входы к выходам блоков контроля напряжения источников переменного тока с номерами, меньшими i (i-1,i-2,). New is that each i-th AC source is additionally equipped with a current control unit connected between the EMF source and the linear contactor, the voltage control unit and the m-input element OR NOT, where mi + 1, i 1.n, while the control input of the linear contactor is connected to the output of the coincidence unit, one input of which is connected to the output of the OR-NOT element, and the other input to the output of the voltage control unit, the input of which is connected to the EMF source, (n-1) inputs of the OR-NOT element in each i-th AC source connected to the blocks to monitoring currents of other alternating current sources, the remaining inputs to the outputs of the voltage control units of alternating current sources with numbers less than i (i-1, i-2,).

На чертеже изображена схема предлагаемой системы бесперебойного электропитания. The drawing shows a diagram of the proposed uninterruptible power supply system.

Она содержит (в частном случае) три источника переменного тока 1, 2, 3 и нагрузку 4. Каждый источник переменного тока содержит источник ЭДС 5, блок 6 контроля тока, линейный контактор 7, блок 8 контроля напряжения, блок 9 совпадения и m-входовой элемент ИЛИ-НЕ 10. It contains (in the particular case) three alternating current sources 1, 2, 3 and load 4. Each alternating current source contains an EMF source 5, a current monitoring unit 6, a linear contactor 7, a voltage monitoring unit 8, a matching unit 9, and an m-input element OR NOT 10.

Выходы источников переменного тока 1, 2, 3 объединены и подключены к нагрузке 4. Источник ЭДС 5, датчик 6 тока и линейный контактор 7 соединены последовательно. Управляющий вход линейного контактора 7 подключен к выходу блока 9 совпадения, один вход которого подключен к выходу многовходового элемента ИЛИ-НЕ 10, а другой вход к выходу блока 8 контроля напряжения. В источнике 1 переменного тока элемент ИЛИ-НЕ 10 выполнен двухвходовым, при этом входы подключены к блокам 6 контроля тока, расположенным в источниках переменного тока 2 и 3. The outputs of the AC sources 1, 2, 3 are combined and connected to the load 4. The EMF source 5, the current sensor 6 and the linear contactor 7 are connected in series. The control input of the linear contactor 7 is connected to the output of the coincidence unit 9, one input of which is connected to the output of the multi-input element OR-NOT 10, and the other input to the output of the voltage control unit 8. In the source 1 of the alternating current element OR-NOT 10 is made two-input, while the inputs are connected to the blocks 6 of the current control located in the alternating current sources 2 and 3.

В источнике 2 переменного тока элемент ИЛИ-НЕ 10 выполнен трехвходовым, при этом два входа подключены к блокам 6 контроля тока, расположенным в источниках переменного тока 1 и 3, а третий вход элемента ИЛИ-НЕ 10 подключен к блоку 8 контроля напряжения, расположенному в источнике 1 переменного тока. В источнике 3 переменного тока элемент ИЛИ-НЕ 10 выполнен четырехвходовым, при этом два входа подключены к блокам 6 контроля тока, расположенным в источниках переменного тока 1 и 2, третий вход к блоку 8 контроля напряжения, расположенному в источнике 2 переменного тока, а четвертый вход элемента ИЛИ-НЕ 10 к блоку 8 контроля напряжения, расположенному в источнике 1 переменного тока. In the alternating current source 2, the OR-NOT 10 element is made of three-input, while two inputs are connected to the current monitoring units 6 located in the AC sources 1 and 3, and the third input of the OR-NOT 10 element is connected to the voltage monitoring unit 8 located in source 1 AC. In the AC source 3, the OR-NOT element 10 is four-input, with two inputs connected to the current control units 6 located in the AC sources 1 and 2, the third input to the voltage control unit 8 located in the AC source 2, and the fourth the input of the OR-NOT element 10 to the voltage control unit 8 located in the AC source 1.

Блок 6 контроля тока представляет собой измерительный трансформатор тока со сравнивающим устройством, блок 8 контроля напряжения измерительный трансформатор напряжения со сравнивающим устройством. The current monitoring unit 6 is a measuring current transformer with a comparing device, the voltage monitoring unit 8 is a measuring voltage transformer with a comparing device.

Линейный контактор 7 выполнен на встречно включенных тиристорах. Linear contactor 7 is made on the counter-connected thyristors.

Система бесперебойного электропитания работает следующим образом. В штатном режиме все источники переменного тока исправны, поэтому на выходе блока 8 контроля напряжения присутствует сигнал логической "1" (а 1). Этот сигнал поступает на вход элементов ИЛИ-НЕ 10, расположенных в источниках 2 и 3 переменного тока. На выходах элементов ИЛИ-НЕ 10 будет "0", на выходах блоков совпадения 9 также "0" и линейные контакторы 7 в источниках переменного тока 2 и 3 будут отключены. На вход элемента ИЛИ-НЕ 10, расположенного в источнике переменного тока 1, поступают сигналы Y 0, Z 0, сигнал а 1, поэтому на выходе блока совпадения 9, расположенного в источнике 1 переменного тока, будет "1" и контактор 7 в этом источнике 1 переменного тока включен. Таким образом, в штатном режиме потребители получают питание от первого источника переменного тока. The uninterruptible power system operates as follows. In normal mode, all AC sources are operational, therefore, at the output of voltage monitoring unit 8, there is a logical “1” signal (a 1). This signal is fed to the input of OR-NOT 10 elements located in sources 2 and 3 of alternating current. The outputs of the elements OR NOT 10 will be "0", at the outputs of the coincidence blocks 9, also "0" and the line contactors 7 in the AC sources 2 and 3 will be disconnected. The input of the OR-NOT 10 element located in the alternating current source 1 receives signals Y 0, Z 0, signal a 1, therefore, at the output of the coincidence unit 9 located in the alternating current source 1, there will be “1” and the contactor 7 in this AC source 1 is turned on. Thus, in normal mode, consumers receive power from the first AC source.

Пусть в источнике 1 переменного тока напряжение вышло за допустимые пределы. Тогда на выходе блока 8 контроля сигнал а 0, на выходе блока 9 совпадения сигнал равен "0", и контактор 7 в источнике переменного тока отключается. Тогда на входе элемента ИЛИ-НЕ 10 в источнике 2 переменного тока присутствуют следующие сигналы: X= 0, Z 0, a 0, следовательно, на обоих входах блока 9 совпадения присутствуют сигналы "1" и контактор 7 в источнике 2 переменного тока включается. Потребители 4 начинают получать питание от второго источника переменного тока. Let the voltage in source 1 of the alternating current exceed the permissible limits. Then, at the output of the control unit 8, the signal is a 0, at the output of the coincidence unit 9, the signal is "0", and the contactor 7 in the AC source is turned off. Then, at the input of the OR-NOT 10 element in the AC source 2, the following signals are present: X = 0, Z 0, a 0, therefore, the signals “1” are present at both inputs of the matching unit 9 and the contactor 7 in the AC source 2 is turned on. Consumers 4 begin to receive power from a second AC source.

Пусть в источнике 2 переменного тока напряжение вышло за допустимые пределы. Тогда сигнал на выходе блока 8 контроля напряжения будет равен "0" (b 0), на выходе блока 9 совпадения сигнал также равен нулю и контактор 7 в источнике 2 переменного тока отключается. Тогда на входе четырехвходового элемента ИЛИ-НЕ 10 будет сле- дующая комбинация сигналов: X 0, Y 0, a 0, b 0, следовательно на обоих входах блока 9 совпадения будет сигнал "1" и контактор 7 в источнике 3 переменного тока включается. Потребители 4 начинают получать питание от третьего источника переменного тока. Let the voltage in the source 2 of the alternating current exceed the permissible limits. Then the signal at the output of voltage monitoring unit 8 will be "0" (b 0), at the output of coincidence unit 9, the signal is also zero and the contactor 7 in the AC source 2 is turned off. Then, at the input of the four-input element OR-NOT 10 there will be the following combination of signals: X 0, Y 0, a 0, b 0, therefore, at both inputs of the coincidence unit 9 there will be a signal "1" and the contactor 7 in the AC source 3 turns on. Consumers 4 begin to receive power from a third AC source.

Пусть напряжение в источнике 2 переменного тока пришло в норму. Тогда сигнал на выходе блока 8 контроля напряжения будет равен "1" (b 1). Этот сигнал поступает на вход четырехвходового элемента ИЛИ-НЕ 10 в источнике 3 переменного тока, поэтому на выходе блока 9 совпадения в источнике 3 переменного тока будет "0", контактор 7 в этом источнике отключается. Тогда на входах трехвходового элемента ИЛИ-НЕ 10 в источнике 2 переменного тока будет следующая комбинация сигналов: X 0, Z 0, a 0, на оба входа блока 9 совпадения в этом источнике поступают сигналы "1", контактор 7 включается и потребители 4 начинают получать питание от второго источника переменного тока. Let the voltage in AC source 2 return to normal. Then the signal at the output of voltage monitoring unit 8 will be “1” (b 1). This signal is fed to the input of the four-input element OR-NOT 10 in the AC source 3, therefore, at the output of the matching unit 9 in the AC source 3 there will be “0”, the contactor 7 in this source is turned off. Then, at the inputs of the three-input element OR-NOT 10 in the AC source 2, there will be the following signal combination: X 0, Z 0, a 0, the signals “1” are received at both inputs of the coincidence unit 9 in this source, the contactor 7 turns on and the consumers 4 start receive power from a second AC source.

Пусть теперь восстановился источник 1 переменного тока. Тогда сигнал а 1, появившийся на выходе блока 8 контроля напряжения, поступая на один из входов четырехвходового элемента ИЛИ-НЕ 10, блокирует включение линейного контактора 7 в источнике 3 переменного тока, а, поступая на один из входов трехвходового элемента ИЛИ-НЕ 10, вызывает отключение линейного контактора 7 в источнике 2 переменного тока. При этом на входах двухвходового элемента ИЛИ-НЕ 10 в источнике 1 переменного тока сигналы будут равны Y 0, Z 0, а так как а 1, то на выходе блока 9 совпадения будет "1", контактор 7 в источнике 1 переменного тока включается, потребители 4 получают питание от первого источника переменного тока. Now let source 1 of the alternating current recover. Then the signal a 1, which appeared at the output of the voltage control unit 8, arriving at one of the inputs of the four-input element OR-NOT 10, blocks the inclusion of the linear contactor 7 in the AC source 3, and, arriving at one of the inputs of the three-input element OR-NOT 10, causes the line contactor 7 in the AC source 2 to trip. At the same time, at the inputs of the two-input element OR-NOT 10 in the source 1 of the alternating current, the signals will be equal to Y 0, Z 0, and since a 1, then the output of the coincidence unit 9 will be "1", the contactor 7 in the source 1 of the alternating current is turned on, consumers 4 receive power from the first AC source.

В частном случае система электропитания содержит три источника переменного тока, в общем случае система электропитания может содержать n источников переменного тока. При этом элемент ИЛИ-НЕ в первом источнике 1 переменного тока выполняется двухвходовым, во втором трехвходовым, а в третьем четырехвходовым и т.д. Обобщая, можно записать, что i-й источник переменного тока имеет m-входовой элемент ИЛИ-НЕ, где m i+1, i 1.n. In the particular case, the power supply system contains three alternating current sources; in the general case, the power supply system may contain n alternating current sources. In this case, the OR-NOT element in the first AC source 1 is two-input, in the second three-input, and in the third four-input, etc. Summarizing, we can write that the i-th AC source has an m-input element OR-NOT, where m i + 1, i 1.n.

В рассмотренном случае два входа каждого элемента ИЛИ-НЕ в каждом источнике переменного тока подключены к выходам блоков контроля токов, расположенных в других источниках переменного тока. В общем случае к выходам блоков контроля тока других источников переменного тока должно быть подключено (n-1) входов каждого элемента ИЛИ-НЕ в каждом i-м источнике переменного тока. В рассмотренном примере остальные два входа элемента ИЛИ-НЕ 10 в источнике 3 переменного тока подключены к выходам блоков контроля напряжения, расположенным во втором и первом источниках переменного тока, свободный третий вход элемента ИЛИ-НЕ 10, расположенного в источнике переменного тока 2, подключен к блоку контроля напряжения, расположенного в первом источнике переменного тока. В общем случае свободные входы каждого элемента ИЛИ-НЕ в каждом i-м источнике переменного тока подключены к блокам контроля напряжения, расположенным в источниках переменного тока с меньшими порядковыми номерами. In the case under consideration, two inputs of each OR-NOT element in each alternating current source are connected to the outputs of the current control units located in other alternating current sources. In general, (n-1) inputs of each element OR NOT in each i-th AC source should be connected to the outputs of the current control units of other AC sources. In the considered example, the other two inputs of the OR-NOT 10 element in the AC source 3 are connected to the outputs of the voltage control units located in the second and first AC sources, the free third input of the OR-NOT 10 element located in the AC source 2 is connected to voltage control unit located in the first AC source. In the general case, the free inputs of each OR-NOT element in each i-th AC source are connected to voltage control units located in alternating current sources with lower serial numbers.

Claims

UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY SYSTEM containing n alternating current sources, each of which has a matching unit, an emf source and a linear contactor, the same output terminals of which are combined and connected to the phase output of the load, characterized in that each i-th alternating current source is additionally equipped with a control unit current connected between the EMF source and the linear contactor, the voltage control unit and the m-input element OR NOT, where mi + 1, i 1 n, while the control input of the linear contactor is connected to the output coincidence eye, one input of which is connected to the output of the element OR NOT, and the other input to the output of the voltage control unit, the input of which is connected to the EMF source, n 1, the inputs of the element OR NOT in each i-th AC source are connected to other current control units AC sources, the remaining inputs of the element are NOT connected to the outputs of the voltage control units of AC sources with numbers less than i (i 1, i 2,).