RU221961U1 - UNIVERSAL POWER SUPPLY WITH STORAGE FOR OPERATING CURRENT SOURCE WITH VOLTAGE 110 OR 230 V - Google Patents

UNIVERSAL POWER SUPPLY WITH STORAGE FOR OPERATING CURRENT SOURCE WITH VOLTAGE 110 OR 230 V Download PDF

Info

Publication number
RU221961U1
RU221961U1 RU2023125847U RU2023125847U RU221961U1 RU 221961 U1 RU221961 U1 RU 221961U1 RU 2023125847 U RU2023125847 U RU 2023125847U RU 2023125847 U RU2023125847 U RU 2023125847U RU 221961 U1 RU221961 U1 RU 221961U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
module
voltage
power supply
power
switch
Prior art date
Application number
RU2023125847U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Александрович Горнев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Уралэнергосервис"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Уралэнергосервис" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Уралэнергосервис"
Application granted granted Critical
Publication of RU221961U1 publication Critical patent/RU221961U1/en

Links

Abstract

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к источникам бесперебойного питания в сети постоянного тока. Техническим результатом, на достижение которого направлена предлагаемая к защите полезная модель, является повышение стабильности нормируемого времени аварийной работы электрооборудования от сети постоянного тока напряжением 88...242 В. Указанный технический результат достигается тем, что универсальный блок питания с накопителем для источника оперативного тока напряжением 110 или 230 В, включающий модуль ввода энергопитания, модуль конденсаторов, связанный с модулем переключения, модуль управления, модуль вывода мощности, соединенный с модулем нагрузки, содержит сетевой фильтр, установленный в модуле ввода энергопитания, а также модуль повышения и стабилизации напряжения, связанный с модулем управления, в состав которого входит компаратор, питаемый от источника опорного напряжения. Модуль переключения включает модули первого, второго и третьего переключателей. Модули второго и третьего переключателей связаны с компаратором и модулем повышения и стабилизации напряжения, параллельно подключенному еще и к модулю первого переключателя, который, в свою очередь, связан с блоком управления, реализующим совместно с модулем вывода мощности функции импульсного блока питания. 2 ил. The utility model relates to electrical engineering, in particular to uninterruptible power supplies in a DC network. The technical result, which the utility model proposed for protection is aimed at achieving, is to increase the stability of the standardized emergency operation time of electrical equipment from a DC network with a voltage of 88...242 V. The specified technical result is achieved by the fact that a universal power supply with a storage device for an operational current source with voltage 110 or 230 V, including a power input module, a capacitor module connected to the switching module, a control module, a power output module connected to the load module, contains a line filter installed in the power input module, as well as a voltage boosting and stabilizing module connected to control module, which includes a comparator powered from a reference voltage source. The switch module includes first, second and third switch modules. The second and third switch modules are connected to a comparator and a voltage increase and stabilization module, which is also connected in parallel to the first switch module, which, in turn, is connected to a control unit that, together with the power output module, implements the functions of a switching power supply. 2 ill.

Description

Заявляемая полезная модель относится к электротехнике, в частности к источникам бесперебойного питания в сети постоянного тока, и может быть использована для решения проблем, связанных со стабильностью работы в условиях питания сети с колебаниями напряжения от 85 до 264В.The claimed utility model relates to electrical engineering, in particular to uninterruptible power supplies in a DC network, and can be used to solve problems associated with stability of operation under network power conditions with voltage fluctuations from 85 to 264V.

Блоки питания (БП) представляют собой электротехнические устройства, которые изменяют характеристики промышленной электроэнергии до уровня параметров, необходимых для работы конечного оборудования.Power supplies (PSUs) are electrical devices that change the characteristics of industrial electricity to the level of parameters necessary for the operation of the final equipment.

В импульсных блоках питания (ИБП) преобразование электроэнергии выполняется не на промышленных 50 Гц, а на более высоких сигналах в пределах 1÷100 кГц.In switching power supplies (UPS), electricity conversion is performed not at industrial 50 Hz, but at higher signals within 1÷100 kHz.

Чтобы повысить надежность электроснабжения, снизить потери электроэнергии, а также сократить ущербы в виде перерывов в электроснабжении используют накопители энергии, благодаря которым решается ряд проблем, таких как провалы и выбросы напряжения, неравномерность графиков электрических нагрузок, в том числе, колебания нагрузки, отклонение частоты, низкая надежность и стабильность передачи электроснабжения.To increase the reliability of power supply, reduce power losses, and also reduce damage in the form of interruptions in power supply, energy storage devices are used, thanks to which a number of problems are solved, such as voltage dips and surges, uneven electrical load schedules, including load fluctuations, frequency deviations, low reliability and stability of power transmission.

Известен широкий перечень источников бесперебойного питания, способных поддерживать электропитание в течение некоторого времени после пропадания напряжения в первичной сети, что позволяет избежать повреждений конечного оборудования и, соответственно, препятствует снижению его надежности.There is a wide range of uninterruptible power supplies that can maintain power for some time after a power failure in the primary network, which avoids damage to the end equipment and, accordingly, prevents a decrease in its reliability.

Накопители электрической энергии (НЭ) являются резервным автономным источником питания и в целом могут заменить основной источник питания на время выхода последнего из строя.Electric energy storage devices (EE) are a backup autonomous power source and, in general, can replace the main power source when the latter fails.

К основным видам накопителей электрической энергии (НЭ) относятся: маховики; конденсаторы; суперконденсаторы; сверхпроводниковые индуктивные накопители (СПИНЭ) и аккумуляторные батареи большой мощности (Ефремов Д.Г. Исследование возможности и разработка способов применения накопителей энергии различного типа для противоаварийного управления при больших возмущениях в энергосистеме: дис. канд. техн. Наук: защищена 2018 / Ефремов Дмитрий Геннадьевич. - М., 2018. - 146 с.).The main types of electrical energy storage devices (EE) include: flywheels; capacitors; supercapacitors; superconducting inductive storage devices (SPINE) and high-power batteries (Efremov D.G. Research into the possibility and development of methods for using energy storage devices of various types for emergency control during large disturbances in the power system: thesis. Candidate of Technical Sciences: protected 2018 / Efremov Dmitry Gennadievich . - M., 2018. - 146 p.).

Наиболее эффективным видом НЭ, применяемым для сокращения длительности и величины провалов и выбросов напряжения, являются конденсаторы, которые могут выдерживать практически неограниченное количество циклов заряда-разряда. Конденсаторы имеют КПД, близкий к 100%. Немаловажным фактором является безопасность конденсаторов при эксплуатации, т.к. они не содержат веществ, вредных для экологии.The most effective type of NE used to reduce the duration and magnitude of voltage dips and surges are capacitors, which can withstand an almost unlimited number of charge-discharge cycles. Capacitors have an efficiency close to 100%. An important factor is the safety of capacitors during operation, because they do not contain substances harmful to the environment.

Реализовать подачу мощности в нагрузку во время сбоя во внешней электросети можно двумя способами. Первый заключается в увеличении запаса энергии на выходе с помощью применения в выходном фильтре накопительных конденсаторов большой ёмкости, а второй - в увеличении запаса энергии в первичном источнике питания.There are two ways to supply power to the load during a failure in the external power grid. The first is to increase the energy reserve at the output by using large-capacity storage capacitors in the output filter, and the second is to increase the energy reserve in the primary power source.

Из предшествующего уровня техники известно устройство (схема) удержания при отключении питания, схема электроснабжения и электрооборудование, включающее суперконденсаторы, блок преобразования напряжения (U1), блок накопления энергии (С4, С5) и связанные между собой первый блок переключателей (D1) и второй блок переключателей (D2) (CN 217406238 «Power failure holding circuit, power supply circuit and electric equipment», 2022-09-09).From the prior art there is known a device (circuit) for holding when the power is turned off, a power supply circuit and electrical equipment, including supercapacitors, a voltage conversion unit (U1), an energy storage unit (C4, C5) and an interconnected first block of switches (D1) and a second block switches (D2) (CN 217406238 “Power failure holding circuit, power supply circuit and electric equipment”, 2022-09-09).

Недостатки данного технического решения связаны с тем, что увеличение запаса энергии на выходе реализуется с помощью осуществления заряда накопительных конденсаторов большой емкости (суперконденсаторов) от низковольтного напряжения выхода блока преобразования напряжения. Кроме того, в случае падения напряжения на втором блоке переключателей напряжение суперкондесаторов, достигающее защищаемой цепи в момент аварии, снижается, что, в свою очередь, приводит к нестабильности работы низковольтной нагрузки, например, такой как микропроцессор.The disadvantages of this technical solution are related to the fact that an increase in the energy reserve at the output is realized by charging high-capacity storage capacitors (supercapacitors) from the low-voltage output voltage of the voltage conversion unit. In addition, in the event of a voltage drop across the second switch bank, the supercapacitor voltage reaching the protected circuit at the time of the failure is reduced, which in turn leads to instability of the low-voltage load, such as a microprocessor, for example.

Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является устройство - схема электроснабжения электрооборудования, содержащаяThe closest technical solution to the claimed utility model is a device - a power supply circuit for electrical equipment, containing

модуль источника питания, предназначенный для преобразования напряжения внешней сети;power supply module designed to convert external network voltage;

модуль конденсаторов, соединенный с модулем ввода питания и заряжаемый от первого источника питания;a capacitor module connected to the power input module and charged from the first power supply;

модуль переключателя, связанный с модулем конденсатора и обеспечивающий второй источник питания за счет использования разряда модуля конденсатора в период, когда модуль переключателя находится в проводящем состоянии;a switch module coupled to the capacitor module and providing a second power source by utilizing a discharge of the capacitor module during a period when the switch module is in a conducting state;

модуль управления, соединенный с модулем ввода питания и модулем переключения и применяемый для вывода первого сигнала на модуль переключения при обнаружении внешнего ввода питания;a control module connected to the power input module and the switching module and used to output a first signal to the switching module when an external power input is detected;

модуль вывода мощности, соединенный с модулем ввода мощности, модулем переключателя, модулем управления и нагрузкой и подающий питание на модуль управления и нагрузку с использованием первого или второго источника питания;a power output module connected to the power input module, the switch module, the control module and the load, and supplying power to the control module and the load using the first or second power supply;

при этом модуль источника питания также служит для вывода второго сигнала на модуль переключателя, когда вход внешнего источника питания не обнаружен, а сигнал источника питания обнаружен;wherein the power supply module also serves to output a second signal to the switch module when the external power supply input is not detected and the power supply signal is detected;

при этом первый сигнал используется для управления модулем переключателя в выключенном состоянии, а второй сигнал - для управления модулем переключателя во включенном состоянии (CN 115051462 «Power supply circuit and electric equipment», 2022-09-13).in this case, the first signal is used to control the switch module in the off state, and the second signal is used to control the switch module in the on state (CN 115051462 “Power supply circuit and electric equipment”, 2022-09-13).

Недостатки ближайшего аналога обусловлены тем, что в случае его применения в сетях внешних источников с широким диапазоном напряжений не может быть обеспечено гарантированное аварийное электропитание оборудования.The disadvantages of the closest analogue are due to the fact that if it is used in networks of external sources with a wide range of voltages, guaranteed emergency power supply to the equipment cannot be provided.

Помимо этого, известные решения в случае пропадания напряжения в сети не обеспечивают соблюдение требований, предъявляемых к стабильности работы в условиях питания в сети с колебаниями напряжения от 85 до 264 В. При реализации изобретения оборудование становится более энергоемким.In addition, known solutions in the event of a power failure in the network do not ensure compliance with the requirements for stability of operation under power supply conditions in a network with voltage fluctuations from 85 to 264 V. When implementing the invention, the equipment becomes more energy-intensive.

Техническим результатом, на достижение которого направлена предлагаемая к защите полезная модель, повышение стабильности нормируемого времени аварийной работы электрооборудования от сети постоянного тока напряжением 88…242 В.The technical result that the utility model proposed for protection is aimed at achieving is increasing the stability of the standardized emergency operation time of electrical equipment from a DC network with a voltage of 88...242 V.

Указанный технический результат достигается тем, что универсальный блок питания с накопителем для источника оперативного тока напряжением 110 или 230 В, включающий модуль ввода энергопитания, модуль конденсаторов, связанный с модулем переключения, модуль управления, модуль вывода мощности, соединенный с модулем нагрузки, согласно полезной модели, содержит сетевой фильтр, установленный в модуле ввода энергопитания, а также модуль повышения и стабилизации напряжения, связанный с модулем управления, в состав которого входит компаратор, питаемый от источника опорного напряжения, при этом модуль переключения включает модули первого, второго и третьего переключателей, причем модули второго и третьего переключателей связаны с компаратором и модулем повышения и стабилизации напряжения, параллельно подключенному еще и к модулю первого переключателя, который, в свою очередь, связан с блоком управления, реализующим совместно с модулем вывода мощности функции импульсного блока питания.The specified technical result is achieved by the fact that a universal power supply with storage for an operating current source with a voltage of 110 or 230 V, including a power supply input module, a capacitor module connected to a switching module, a control module, a power output module connected to a load module, according to the utility model , contains a network filter installed in the power supply input module, as well as a voltage boosting and stabilizing module connected to a control module, which includes a comparator powered from a reference voltage source, wherein the switching module includes modules of the first, second and third switches, and the modules of the second and third switches are connected to a comparator and a module for increasing and stabilizing the voltage, which is also connected in parallel to the module of the first switch, which, in turn, is connected to a control unit that, together with the power output module, implements the functions of a switching power supply.

Полезная модель поясняется чертежами, где:The utility model is illustrated by drawings, where:

Фиг. 1 - блок-схема универсального блока питания с накопителем для источника оперативного тока напряжением 110 или 230 В.Fig. 1 - block diagram of a universal power supply with storage for an operating current source with a voltage of 110 or 230 V.

Фиг. 2 - функциональная схема универсального блока питания с накопителем для источника оперативного тока напряжением 110 или 230 В.Fig. 2 - functional diagram of a universal power supply with storage for an operating current source with a voltage of 110 or 230 V.

Заявляемое устройство содержит модуль ввода энергопитания 1; модуль переключения, содержащий модуль первого переключателя 2, модуль второго переключателя 3, модуль третьего переключателя 7; модуль повышения и стабилизации напряжения 4; модуль конденсаторов 5; модуль управления 6; модуль вывода мощности 8 и модуль нагрузки 9.The inventive device contains a power supply input module 1; a switch module containing a first switch module 2, a second switch module 3, a third switch module 7; voltage increase and stabilization module 4; capacitor module 5; control module 6; power output module 8 and load module 9.

Модуль ввода энергопитания 1 состоит из внешнего источника напряжения G и последовательно связанного с ним сетевого фильтра Z. Модуль ввода энергопитания используется для преобразования напряжения внешней сети в источник питания.Power input module 1 consists of an external voltage source G and a line filter Z connected in series with it. The power input module is used to convert the external network voltage into a power source.

В качестве модуля первого переключателя 2 применен выпрямитель VD2 в виде диода обхода накопителя, а в качестве модулей второго и третьего переключателей использованы соответственно ключи SA1 и SA2.The rectifier VD2 in the form of a storage bypass diode is used as the module of the first switch 2, and the keys SA1 and SA2 are used as the modules of the second and third switches, respectively.

В качестве модуля конденсаторов использован конденсатор С1.Capacitor C1 was used as a capacitor module.

Модуль повышения и стабилизации напряжения 4 совместно с модулем конденсаторов 5 (С1) образуют повышающий стабилизатор с выходным напряжением 250 В, при этом в качестве модуля повышения и стабилизации напряжения применен повышающий преобразователь напряжения ПН1.Voltage boosting and stabilization module 4 together with capacitor module 5 (C1) form a step-up stabilizer with an output voltage of 250 V, while a step-up voltage converter PN1 is used as a voltage boosting and stabilization module.

Модуль вывода мощности 8 содержит широкоимпульсный модулятор ПН2, диод VD3 и конденсатор С2.Power output module 8 contains a wide-pulse modulator PN2, a diode VD3 and a capacitor C2.

Модули первого, второго и третьего переключателей 2, 3, 7, модуль повышения и стабилизации напряжения 4, модуль конденсаторов 5, а также модуль вывода мощности 8 условно образуют импульсный блок питания с выходным напряжением 24 В.The first, second and third switch modules 2, 3, 7, a voltage boosting and stabilizing module 4, a capacitor module 5, and a power output module 8 conventionally form a switching power supply with an output voltage of 24 V.

Модуль управления 6 условно образован стабилитроном VD1, компаратором DA1 и инвертором DA2.Control module 6 is conventionally formed by a zener diode VD1, a comparator DA1 and an inverter DA2.

Модуль нагрузки 9 представляет собой резистор «Нагрузка».Load module 9 is a “Load” resistor.

Модуль вывода мощности 8 формирует из напряжения сети стабилизированное напряжение постоянного тока на нагрузке 9.The power output module 8 generates a stabilized DC voltage at the load 9 from the mains voltage.

Модуль ввода питания 1 через сетевой фильтр Z связан с модулем первого переключателя VD2, а также через модуль второго переключателя SA1 с модулем повышения и стабилизации напряжения 4 в виде повышающего преобразователя ПН1. Сетевой фильтр пропускает через себя промышленную синусоиду и одновременно отделяет из нее все посторонние помехи в виде электрического шума - беспорядочных изменений электрического тока, ухудшающих качество сигнала, и превращает полученную гармонику в сигнал напряжения строго постоянной формы действующей величины.Power input module 1 is connected through line filter Z to the first switch module VD2, and also through the second switch module SA1 to voltage boost and stabilization module 4 in the form of a boost converter PN1. The mains filter passes an industrial sinusoid through itself and at the same time separates from it all extraneous interference in the form of electrical noise - random changes in electric current that degrade the quality of the signal, and turns the resulting harmonic into a voltage signal of a strictly constant form of effective quantity.

Повышающий преобразователь ПН1 и выпрямитель VD2 имеют параллельное соединение, благодаря чему, а также подключению этих элементов к одному источнику энергопитания, увеличивается время разряда конденсатора С1. Выпрямитель VD2 в виде диода обхода накопителя способен замыкать и размыкать цепи, коммутировать электрические сигналы, а также протекать току в одном направлении и блокировать прохождение тока в обратном направлении.The boost converter PN1 and rectifier VD2 are connected in parallel, due to which, as well as connecting these elements to the same power source, the discharge time of capacitor C1 increases. The VD2 rectifier in the form of a storage bypass diode is capable of closing and opening circuits, switching electrical signals, and also allowing current to flow in one direction and blocking the flow of current in the opposite direction.

Повышающий преобразователь ПН1, связанный с модулями второго и третьего переключателя - ключами SA1 и SA2, обеспечивает повышенное напряжение для работы компаратора DA1, входящего в состав блока управления и размещенного между сетевым фильтром Z и повышающим преобразователем ПН1. Компаратор присоединен к источнику опорного напряжения VD1 - базовому электронному узлу, поддерживающему на своем выходе высокостабильное постоянное электрическое напряжение. Компаратор принимает на свои входы два аналоговых сигнала и выдает сигнал высокого уровня, если сигнал на неинвертирующем входе («+») больше, чем на инвертирующем (инверсном) входе («-»), и сигнал низкого уровня, если сигнал на неинвертирующем входе меньше, чем на инверсном входе, т.е. компаратор сравнивает напряжение с эталонным, чтобы генерировать сигналы обратной связи. Через компаратор осуществляется связь между непрерывными сигналами напряжения и логическими переменными цифрового устройства. Компаратор делает возможным срабатывание модулей переключателей SA1 и SA2.The boost converter PN1, connected to the second and third switch modules - keys SA1 and SA2, provides increased voltage for the operation of the comparator DA1, which is part of the control unit and located between the line filter Z and the boost converter PN1. The comparator is connected to the reference voltage source VD1 - a basic electronic unit that maintains a highly stable constant electrical voltage at its output. The comparator receives two analog signals at its inputs and produces a high-level signal if the signal at the non-inverting input (“+”) is greater than the inverting (inverse) input (“-”), and a low-level signal if the signal at the non-inverting input is less , than at the inverse input, i.e. The comparator compares the voltage with a reference voltage to generate feedback signals. The comparator communicates between continuous voltage signals and the logical variables of a digital device. The comparator makes it possible to operate the switch modules SA1 and SA2.

Модуль первого переключателя VD2 соединен с источником питания 1 и модулем вывода мощности 8 и подает на него напряжение. В штатном режиме замкнут.The first switch module VD2 is connected to and supplies voltage to the power supply 1 and the power output module 8. Closed in normal mode.

Модуль второго переключателя SA1 через сетевой фильтр Z соединен с источником питания G и модулем повышения и стабилизации напряжения 4, подает напряжение от источника энергопитания 1 на модуль повышения напряжения и стабилизации 4. В штатном режиме замкнут.The second switch module SA1, through a surge protector Z, is connected to the power source G and the voltage boosting and stabilizing module 4, and supplies voltage from the power supply 1 to the voltage boosting and stabilizing module 4. In normal mode, it is closed.

Модуль повышения и стабилизации напряжения 4 связан с модулем конденсаторов 5. В штатном режиме работы заряжает конденсатор С1 до напряжения 250 В.Voltage increase and stabilization module 4 is connected to capacitor module 5. In normal operation, it charges capacitor C1 to a voltage of 250 V.

Модуль конденсаторов 5 в режиме аварийного электропитания обеспечивает электроэнергией модуль вывода мощности 8.The capacitor module 5 in emergency power supply mode provides power to the power output module 8.

Модуль третьего переключателя SA2 соединен с модулем конденсаторов 5 и модулем вывода мощности 8. В штатном режиме работы разомкнут.The third switch module SA2 is connected to the capacitor module 5 and the power output module 8. In normal operation, it is open.

Модуль управления 6, соединенный с источником энергопитания G и модулями второго и третьего переключателей, контролирует напряжение источника питания, формирует сигналы управления модулями ввода энергопитания и указанными модулями переключателей.The control module 6, connected to the power supply G and the second and third switch modules, controls the voltage of the power supply, generates control signals for the power supply input modules and said switch modules.

В аварийном режиме при отсутствии напряжения от источника питания модуль управления 6 в течение времени разряда конденсатора С1 до величины 88 В обеспечивает возможность поддержания напряжения на нагрузке 9.In emergency mode, in the absence of voltage from the power source, control module 6 during the discharge time of capacitor C1 to a value of 88 V provides the ability to maintain voltage on load 9.

Принцип работы универсального блока бесперебойного питания основан на обеспечении непрерывного электропитания при кратковременных провалах напряжения во внешней сети. В заявляемом устройстве вне зависимости от напряжения во внешней сети накопители энергии - конденсаторы заряжаются до величины 250 В и, следовательно, время удержания модулем вывода мощности 8 напряжения на нагрузке 9 после момента пропадания напряжения в сети уже не зависит от напряжения во внешней сети, которое было до начала аварийной ситуации.The operating principle of a universal uninterruptible power supply is based on providing continuous power supply during short-term voltage dips in the external network. In the inventive device, regardless of the voltage in the external network, energy storage devices - capacitors are charged to a value of 250 V and, therefore, the time the power output module 8 holds the voltage on the load 9 after the moment of power failure in the network no longer depends on the voltage in the external network, which was before the start of an emergency.

Полезная модель осуществляется следующим образом.The utility model is implemented as follows.

Напряжение модуля энергопитания 1 компаратором DA1 сравнивается с опорным напряжением стабилитрона VD1.The voltage of power supply module 1 is compared by comparator DA1 with the reference voltage of zener diode VD1.

Пока нагрузка нормально запитывается от источника питания 1 напряжение сети G 88-242 В поступает на диод обхода накопителя VD2 и затем в модуль вывода мощности, а именно на вход широтно-импульсного преобразователя ПН2, который совместно с диодом VD3 и конденсатором С2 реализуют функции импульсного источника питания с выходным напряжением 24В. Одновременно с формированием выходного напряжения конденсатор С1 заряжается выходным током повышающего преобразователя ПН1 до напряжения 250 В.While the load is normally powered from power source 1, mains voltage G 88-242 V is supplied to the drive bypass diode VD2 and then to the power output module, namely to the input of the pulse-width converter PN2, which, together with diode VD3 and capacitor C2, implements the functions of a pulse source power supply with an output voltage of 24V. Simultaneously with the formation of the output voltage, capacitor C1 is charged by the output current of the step-up converter PN1 to a voltage of 250 V.

Если напряжение модуля энергопитания 1 превышает величину 88В, то компаратор DA1 сигналами управления замыкает ключ SA1 и размыкает ключ SA2. Напряжение от источника питания через ключ SA1 поступает на повышающий стабилизатор напряжения ПН1, который запускается, заряжает, а затем поддерживает напряжение 250 В на конденсаторе С1. Одновременно с этим очищенная от помех синусоида поступает на выпрямитель VD2 - диод обхода конденсатора, который превращает полученную гармонику в сигнал напряжения строго постоянной формы действующей величины. Диод обхода позволяет устранить или, по крайней мере, ослабить зависимость от качества сетей переменного тока. Затем напряжение поступает в модуль вывода мощности 8, где с помощью широтно-импульсного преобразователя ПН2, диода VD3 и конденсатора С2 преобразуется в стабилизированное постоянное выходное напряжение, которое становится благодаря формированию высокочастотных колебаний уже не синусоидальной, а практически строго прямоугольной формы. Преобразованная таким образом электрическая энергия поступает на модуль нагрузки 9, в котором с помощью резистора «Нагрузка» напряжение постоянного тока понижается до 24В, и затем, проходя через выходной выпрямитель (на чертеже не показан) на блок управления конечного оборудования, например, бытового прибора или оргтехники, поступает стабилизированное напряжение постоянной величины.If the voltage of power supply module 1 exceeds 88V, then comparator DA1 closes key SA1 with control signals and opens switch SA2. The voltage from the power source through switch SA1 is supplied to the step-up voltage stabilizer PN1, which starts, charges, and then maintains a voltage of 250 V on capacitor C1. At the same time, the sinusoid cleared of interference is supplied to the rectifier VD2 - a capacitor bypass diode, which converts the resulting harmonic into a voltage signal of a strictly constant form of effective value. The bypass diode allows you to eliminate or at least reduce the dependence on the quality of AC networks. Then the voltage is supplied to the power output module 8, where, using a pulse-width converter PN2, a diode VD3 and a capacitor C2, it is converted into a stabilized constant output voltage, which, due to the formation of high-frequency oscillations, is no longer sinusoidal, but almost strictly rectangular. The electrical energy converted in this way is supplied to the load module 9, in which, using the “Load” resistor, the DC voltage is reduced to 24V, and then, passing through the output rectifier (not shown in the drawing) to the control unit of the final equipment, for example, a household appliance or office equipment, a stabilized constant voltage is supplied.

В случае пропадания напряжения в сети G и падения напряжения на входе компаратора DA1 ниже заданной величины 88 В происходит включение ключа SA2, который обеспечивает замыкание цепи. Для включения ключа требуется довольно большая мощность управляющего сигнала, создаваемая с помощью повышающего преобразователя ПН1. После замыкания цепи напряжение, накопленное на конденсаторе С1, поступает на вход модуля вывода мощности, обеспечивая продолжение непрерывного энергопитания на нормируемое время.In the event of a power failure in the G network and the voltage at the input of the comparator DA1 drops below the specified value of 88 V, the switch SA2 is switched on, which ensures the closure of the circuit. To turn on the key, a fairly large power of the control signal is required, created using a boost converter PN1. After closing the circuit, the voltage accumulated on capacitor C1 is supplied to the input of the power output module, ensuring continuation of continuous power supply for a regulated time.

Преимущества работы заявляемого универсального импульсного блока заключаются в создания в рабочем состоянии обратной связи, реализованной в модуле управления и компенсирующей все просадки и броски напряжения, вызываемые колебаниями входной величины или коммутациями нагрузок. При этом конденсатор независимо от напряжения во внешней сети энергопитания заряжается до одной и той же величины 250 В и, следовательно, время удержания модулем вывода мощности напряжения на нагрузке после момента пропадания напряжения во внешней сети всегда стабильно и не зависит от напряжения, которое было в сети до аварии.The advantages of the operation of the proposed universal pulse unit lie in the creation of feedback in the operating state, implemented in the control module and compensating for all voltage drops and surges caused by fluctuations in the input value or load switching. In this case, the capacitor, regardless of the voltage in the external power supply network, is charged to the same value of 250 V and, therefore, the time the power output module holds the voltage on the load after the moment of voltage loss in the external network is always stable and does not depend on the voltage that was in the network before the accident.

Claims (1)

Универсальный блок питания с накопителем для источника оперативного тока напряжением 110 или 230 В, включающий модуль ввода энергопитания, модуль конденсаторов, связанный с модулем переключения, модуль управления, модуль вывода мощности, соединенный с модулем нагрузки, отличающийся тем, что содержит сетевой фильтр, установленный в модуле ввода энергопитания, а также модуль повышения и стабилизации напряжения, связанный с модулем управления, в состав которого входит компаратор, питаемый от источника опорного напряжения, при этом модуль переключения включает модули первого, второго и третьего переключателей, причем модули второго и третьего переключателей связаны с компаратором и модулем повышения и стабилизации напряжения, параллельно подключенному еще и к модулю первого переключателя, который, в свою очередь, связан с блоком управления, реализующим совместно с модулем вывода мощности функции импульсного блока питания.A universal power supply with storage for an operating current source with a voltage of 110 or 230 V, including a power supply input module, a capacitor module connected to a switching module, a control module, a power output module connected to a load module, characterized in that it contains a line filter installed in power input module, as well as a voltage boosting and stabilizing module connected to a control module, which includes a comparator powered from a reference voltage source, wherein the switching module includes modules of the first, second and third switches, and the second and third switch modules are connected to a comparator and a voltage increase and stabilization module, also connected in parallel to the first switch module, which, in turn, is connected to a control unit that, together with the power output module, implements the functions of a switching power supply.
RU2023125847U 2023-10-10 UNIVERSAL POWER SUPPLY WITH STORAGE FOR OPERATING CURRENT SOURCE WITH VOLTAGE 110 OR 230 V RU221961U1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU221961U1 true RU221961U1 (en) 2023-12-04

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09247952A (en) * 1996-03-05 1997-09-19 Hitachi Ltd Uninterruptible operation method and power supply
RU79218U1 (en) * 2008-05-15 2008-12-20 Общество с ограниченной ответственностью "Юнитек" UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY
RU113087U1 (en) * 2011-07-21 2012-01-27 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения" UNINTERRUPTED POWER SUPPLY DEVICE
KR101343953B1 (en) * 2013-08-07 2013-12-24 주식회사 이온 Double conversion uninterruptible power supply of eliminated battery discharger
CN217406238U (en) * 2022-01-26 2022-09-09 深圳市正浩创新科技股份有限公司 Power-down holding circuit, power supply circuit and electric equipment
CN115051462A (en) * 2022-06-22 2022-09-13 箭牌家居集团股份有限公司 Power supply circuit and electric equipment

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09247952A (en) * 1996-03-05 1997-09-19 Hitachi Ltd Uninterruptible operation method and power supply
RU79218U1 (en) * 2008-05-15 2008-12-20 Общество с ограниченной ответственностью "Юнитек" UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY
RU113087U1 (en) * 2011-07-21 2012-01-27 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения" UNINTERRUPTED POWER SUPPLY DEVICE
KR101343953B1 (en) * 2013-08-07 2013-12-24 주식회사 이온 Double conversion uninterruptible power supply of eliminated battery discharger
CN217406238U (en) * 2022-01-26 2022-09-09 深圳市正浩创新科技股份有限公司 Power-down holding circuit, power supply circuit and electric equipment
CN115051462A (en) * 2022-06-22 2022-09-13 箭牌家居集团股份有限公司 Power supply circuit and electric equipment

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4819762B2 (en) Power feeding system and method for controlling power feeding system
US20190229609A1 (en) Plug-and-play ripple pacifier for dc voltage links in power electronics systems and dc power grids
US8143743B2 (en) Uninterruptible power supply apparatus
KR20190100373A (en) Uninterruptible Power Systems and Uninterruptible Power Supplies
JP2020520226A (en) Hybrid energy storage system
Wang et al. Series and shunt DC electric springs
KR102741348B1 (en) Uninterruptible power system
Lin et al. Plug-and-play control of the virtual infinite capacitor
RU2037249C1 (en) System of uninterrupted power supply
CN102664414A (en) Dynamic voltage compensator
RU221961U1 (en) UNIVERSAL POWER SUPPLY WITH STORAGE FOR OPERATING CURRENT SOURCE WITH VOLTAGE 110 OR 230 V
CN202678975U (en) Dynamic voltage compensator
CN217590357U (en) UPS electrical power generating system suitable for it is outdoor
CN114937991A (en) Solid state transfer switch forced commutation-based uninterrupted power supply system and method
Li et al. Robust and autonomous dc bus voltage control and stability analysis for a dc microgrid
JP4370965B2 (en) Power converter
Lepanov et al. Multifunctional regulator based on SMES and power electronic converter for increase of power quality and power supply reliability
CN101752880B (en) UPS
KR100844401B1 (en) Uninterruptible Power Supply with Solar Power Generator
JP2003067065A (en) Power converter with built-in battery
Grbović et al. Modeling and control of ultra-capacitor based energy storage and power conversion system
CN117713332A (en) Energy storage type power supply device for transformer temperature rise test
Wong et al. Simplified benchtop model of a distributed energy resource management system
de Carvalho Neto et al. One-Cycle Control applied to a bidirectional Buck-Boost converter in energy storage applications
US20200295654A1 (en) Plug-and-play realization of the virtual infinite capacitors