RU222433U1 - Устройство бесперебойного электропитания - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в электропитании ответственных комбинированных приемников электроэнергии. Задача полезной модели - повышение надежности бесперебойного электропитания нагрузки, содержащей приемники электроэнергии переменного и постоянного напряжения. Поставленная задача решается тем, что в устройство бесперебойного электропитания, содержащее выпрямитель, подключенный к питающей сети переменного напряжения, шину постоянного тока, инвертор, выход которого соединен с первым входом нагрузки, шина постоянного тока соединена с зарядно-разрядным устройством, подключенным к аккумуляторной батарее, байпасный диод присоединен встречно-параллельно зарядно-разрядному устройству, блок управления, тиристорный преобразователь напряжения, первый ключ, датчик переменного напряжения, блок сравнения сигналов, блока задания напряжений, датчик постоянного напряжения, введен второй ключ, который образует байпасную цепь между шиной постоянного тока и выходом преобразователя постоянного напряжения, первая клемма второго ключа подключена к входу преобразователя постоянного напряжения, а его вторая клемма подключена ко второму входу нагрузки, выход второго блока сравнения сигналов подключен к входу блока управления, а выход блока управления подключен к управляющему входу второго ключа.

Description

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в электропитании ответственных комбинированных приемников электроэнергии средней и большой мощности.

Известно устройство бесперебойного электропитания [RU 205782 U1, МПК H02J 9/06 опубл. 11.08.2021. Бюл. №23], выбранное в качестве аналога, содержащее выпрямитель, подключенный к питающей сети переменного напряжения, шину постоянного тока, соединяющую выход выпрямителя со входом инвертора, выход которого соединен с первым входом нагрузки, шина постоянного тока соединена с зарядно-разрядным устройством, подключенным к аккумуляторной батарее, байпасный диод присоединен встречно-параллельно зарядно-разрядному устройству, анодом к аккумуляторной батарее, а катодом к шине постоянного тока, блок управления, выходы которого подключены к шине постоянного тока и к управляющим входам выпрямителя, зарядно-разрядного устройства, инвертора и ключа, который образует байпасную цепь между питающей сетью переменного напряжения и выходом инвертора, тиристорный преобразователь напряжения, одна клемма которого подключена ко входу выпрямителя, а вторая клемма присоединена к выходу инвертора, датчик переменного напряжения, вход которого подключен к первому входу нагрузки, а выход датчика переменного напряжения подключен к первому входу первого блока сравнения сигналов, ко второму входу которого подключен первый выход блока задания напряжений, выход первого блока сравнения сигналов подключен к управляющим входам тиристорного преобразователя напряжения и блока управления.

Недостатком данного устройства бесперебойного электропитания является малая надежность при электроснабжении комбинированных приемников электроэнергии переменного и постоянного напряжения, а также в случаях аварии в зарядно-разрядном устройстве и инверторе.

Известно устройство бесперебойного электропитания [RU 2777898 U1, МПК H02J 9/06, Н02Н 9/04, опубл. 11.08.2022. Бюл. №23], выбранное в качестве прототипа, содержащее выпрямитель, подключенный к питающей сети переменного напряжения, шину постоянного тока, соединяющую выход выпрямителя со входом инвертора, выход которого соединен с первым входом нагрузки, шина постоянного тока соединена с зарядно-разрядным устройством, подключенным к аккумуляторной батарее, байпасный диод присоединен встречно-параллельно зарядно-разрядному устройству, анодом к аккумуляторной батарее, а катодом к шине постоянного тока, блок управления, выходы которого подключены к шине постоянного тока и к управляющим входам выпрямителя, зарядно-разрядного устройства, инвертора и первого ключа, который образует первую байпасную цепь между питающей сетью переменного напряжения и выходом инвертора, тиристорный преобразователь напряжения, одна клемма которого подключена ко входу выпрямителя, а вторая клемма присоединена к выходу инвертора, датчик переменного напряжения, вход которого подключен к первому входу нагрузки, а выход датчика переменного напряжения подключен к первому входу первого блока сравнения сигналов, ко второму входу которого подключен первый выход блока задания напряжений, выход первого блока сравнения сигналов подключен к управляющим входам тиристорного преобразователя напряжения и блока управления, датчик постоянного напряжения, вход которого подключен ко второму входу нагрузки и к выходу преобразователя постоянного напряжения, а выход датчика постоянного напряжения подключен к первому входу второго блока сравнения сигналов, ко второму входу которого подсоединен второй выход блока задания напряжений, выход второго блока сравнения сигналов подключен к управляющему входу преобразователя постоянного напряжения, вход которого соединен с шиной постоянного тока.

Недостатком данного устройства бесперебойного электропитания является малая надежность в случаях аварии в преобразователе постоянного напряжения, которая приводит к потере электропитания на втором входе нагрузки.

Технической задачей предложенной полезной модели является повышение надежности бесперебойного электропитания второго входа нагрузки, содержащей приемники электроэнергии постоянного напряжения.

Технический результат - исключение перерывов питания нагрузки с приемниками электроэнергии постоянного напряжения.

Поставленная задача решается тем, что в устройство бесперебойного электропитания, содержащее выпрямитель, подключенный к питающей сети переменного напряжения, шину постоянного тока, соединяющую выход выпрямителя со входом инвертора, выход которого соединен с первым входом нагрузки, шина постоянного тока соединена с зарядно-разрядным устройством, подключенным к аккумуляторной батарее, байпасный диод присоединен встречно-параллельно зарядно-разрядному устройству, анодом к аккумуляторной батарее, а катодом к шине постоянного тока, блок управления, выходы которого подключены к шине постоянного тока и к управляющим входам выпрямителя, зарядно-разрядного устройства, инвертора и первого ключа, который образует первую байпасную цепь между питающей сетью переменного напряжения и выходом инвертора, тиристорный преобразователь напряжения, одна клемма которого подключена ко входу выпрямителя, а вторая клемма присоединена к выходу инвертора, датчик переменного напряжения, вход которого подключен к первому входу нагрузки, а выход датчика переменного напряжения подключен к первому входу первого блока сравнения сигналов, ко второму входу которого подключен первый выход блока задания напряжений, выход первого блока сравнения сигналов подключен к управляющим входам тиристорного преобразователя напряжения и блока управления, датчик постоянного напряжения, вход которого подключен ко второму входу нагрузки и к выходу преобразователя постоянного напряжения, а выход датчика постоянного напряжения подключен к первому входу второго блока сравнения сигналов, ко второму входу которого подсоединен второй выход блока задания напряжений, выход второго блока сравнения сигналов подключен к управляющему входу преобразователя постоянного напряжения, вход которого соединен с шиной постоянного тока, введен второй ключ, который образует вторую байпасную цепь между шиной постоянного тока и выходом преобразователя постоянного напряжения, первая клемма второго ключа подключена к входу преобразователя постоянного напряжения, а его вторая клемма подключена ко второму входу нагрузки, выход второго блока сравнения сигналов подключен к входу блока управления, а выход блока управления подключен к управляющему входу второго ключа.

Далее сущность предлагаемой полезной модели поясняется с помощью фигуры, на которой показана блок-схема устройства бесперебойного электропитания.

Устройство бесперебойного электропитания содержит: питающую сеть переменного напряжения 1, выпрямитель 2, шину постоянного тока 3, инвертор 4, нагрузку 5, зарядно-разрядное устройство 6, аккумуляторную батарею 7, диод 8, первый ключ 9, тиристорный преобразователь напряжения 10, преобразователь постоянного напряжения 11, датчик переменного напряжения 12, датчик постоянного напряжения 13, блок задания напряжений 14, первый блок сравнения сигналов 15, второй блок сравнения сигналов 16, блок управления 17, второй ключ 18.

Устройство подключается к питающей сети переменного напряжения 1 и содержит последовательно соединенные выпрямитель 2, шину постоянного тока 3 и инвертор 4, выход которого соединен с первым входом нагрузки 5. Шина постоянного тока 3 соединена с зарядно-разрядным устройством 6 аккумуляторной батареи 7, образующими резервную цепь питания приемников электроэнергии нагрузки 5 при аварии в питающей сети переменного напряжения 1. Инвертор 4 обеспечивает электропитание приемников электроэнергии переменного напряжения по первому входу нагрузки 5 от выпрямителя 2 или от аккумуляторной батареи 7. Встречно-параллельно зарядно-разрядному устройству 6 подсоединен байпасный диод 8, анод которого подключен к аккумуляторной батарее 7, а катод подключен к шине постоянного тока 3. Первый ключ 9 и тиристорный преобразователь напряжения 10 соединены параллельно и образуют байпасную цепь, соединяющую сеть переменного напряжения 1 с выходом инвертора 4. Вход преобразователя постоянного напряжения 11 соединен с шиной постоянного тока 3, а его выход соединен со вторым входом нагрузки 5 и со входом датчика постоянного напряжения 13. Вход датчика переменного напряжения 12 подключен к первому входу первого блока сравнения сигналов 15, ко второму входу которого подключен первый выход блока задания напряжений 14. Выход первого блока сравнения сигналов 15 подключен к управляющим входам тиристорного преобразователя напряжения 10 и блока управления 17. Выходы блока управления 17 подключены к шине постоянного тока 3 и к управляющим входам выпрямителя 2, зарядно-разрядного устройства 6, инвертора 4 и первого ключа 9. Выход датчика постоянного напряжения 13 подключен к первому входу второго блока сравнения сигналов 16, ко второму входу которого подключен второй выход блока заданий напряжений 14, а выход второго блока сравнения сигналов 16 подключен к управляющему входу преобразователя постоянного напряжения 11. Второй ключ 18 образует вторую байпасную цепь между шиной постоянного тока 3 и выходом преобразователя постоянного напряжения 11. Первая клемма второго ключа 18 подключена к входу преобразователя постоянного напряжения 11, а его вторая клемма подключена ко второму входу нагрузки 5, выход второго блока сравнения сигналов 16 подключен ко входу блока управления 17, а выход блока управления 17 подключен к управляющему входу второго ключа 18.

Данное устройство бесперебойного электропитания работает аналогично устройству, выбранному в качестве прототипа в следующих режимах.

Первый режим - все элементы устройства бесперебойного электропитания находятся в нормальном состоянии и питающая сеть переменного напряжения 1 подводит к выпрямителю 2 электроэнергию в соответствии с показателями ее качества по ГОСТ 32144-2013.

Второй режим - нарушение нормальной работы выпрямителя 2 и, как следствие, вывод его из работы в результате аварийных режимов питающей сети переменного напряжения 1 или существенном отклонении показателей качества напряжения в сети переменного напряжения от нормируемых ГОСТ 32144-2013.

Третий режим - выход из строя или перегрузка инвертора 4.

Во всех указанных трех режимах питание приемников электроэнергии постоянного напряжения нагрузки 5 осуществляется бесперебойно по цепям. Первая цепь: питающая сеть переменного напряжения 1 - выпрямитель 2 - шина постоянного тока 3 - преобразователь постоянного напряжения 11 - второй вход нагрузки 5 - приемники электроэнергии постоянного напряжения. Вторая цепь: аккумуляторная батарея 7 - зарядно-разрядное устройство 6 - шина постоянного тока 3 - преобразователь постоянного напряжения 11 - второй вход нагрузки 5 - приемники электроэнергии постоянного напряжения.

Четвертый режим - нарушение нормальной работы преобразователя постоянного напряжения 11 и, как следствие, вывод преобразователя постоянного напряжения 11 из работы из-за поломки его элементов или поступление сигнала на управляющий вход преобразователя постоянного напряжения 11 на вывод его из работы от второго блока сравнения сигналов 16. Одновременно сигнал с выхода второго блока сравнения сигналов 16 поступает на вход блока управления 17, который формирует на выходе сигнал, поступающий на управляющий вход второго ключа 18.

В результате этого сигнала второй ключ 118 срабатывает и напряжение от шины постоянного тока 3 подводится ко второму входу нагрузки 5 и, следовательно, к приемника электроэнергии постоянного напряжения. Такое техническое решение позволяет исключить перерыв в электропитании нагрузки 5 с приемниками электроэнергии постоянного напряжения.

Устройство бесперебойного электропитания обладает высокой надежностью, обусловленной бесперебойным питанием электроэнергии нагрузки 5, содержащей приемники электроэнергии переменного и постоянного напряжения в нормальном и аварийных режимах.

Claims (1)

1. Устройство бесперебойного электропитания, содержащее выпрямитель, подключенный к питающей сети переменного напряжения, шину постоянного тока, соединяющую выход выпрямителя со входом инвертора, выход которого соединен с первым входом нагрузки, шина постоянного тока соединена с зарядно-разрядным устройством, подключенным к аккумуляторной батарее, байпасный диод присоединен встречно-параллельно зарядно-разрядному устройству, анодом к аккумуляторной батарее, а катодом к шине постоянного тока, блок управления, выходы которого подключены к шине постоянного тока и к управляющим входам выпрямителя, зарядно-разрядного устройства, инвертора и первого ключа, который образует первую байпасную цепь между питающей сетью переменного напряжения и выходом инвертора, тиристорный преобразователь напряжения, одна клемма которого подключена ко входу выпрямителя, а вторая клемма присоединена к выходу инвертора, датчик переменного напряжения, вход которого подключен к первому входу нагрузки, а выход датчика переменного напряжения подключен к первому входу первого блока сравнения сигналов, ко второму входу которого подключен первый выход блока задания напряжений, выход первого блока сравнения сигналов подключен к управляющим входам тиристорного преобразователя напряжения и блока управления, датчик постоянного напряжения, вход которого подключен ко второму входу нагрузки и к выходу преобразователя постоянного напряжения, а выход датчика постоянного напряжения подключен к первому входу второго блока сравнения сигналов, ко второму входу которого подсоединен второй выход блока задания напряжений, выход второго блока сравнения сигналов подключен к управляющему входу преобразователя постоянного напряжения, вход которого соединен с шиной постоянного тока, отличающееся тем, что в него введен второй ключ, который образует вторую байпасную цепь между шиной постоянного тока и выходом преобразователя постоянного напряжения, первая клемма второго ключа подключена к входу преобразователя постоянного напряжения, а его вторая клемма подключена ко второму входу нагрузки, выход второго блока сравнения сигналов подключен к входу блока управления, а выход блока управления подключен к управляющему входу второго ключа.

Images