RU2284623C1 - Direct-current voltage converter with built-in microcontroller - Google Patents
Direct-current voltage converter with built-in microcontroller Download PDFInfo
- Publication number
- RU2284623C1 RU2284623C1 RU2005125258/09A RU2005125258A RU2284623C1 RU 2284623 C1 RU2284623 C1 RU 2284623C1 RU 2005125258/09 A RU2005125258/09 A RU 2005125258/09A RU 2005125258 A RU2005125258 A RU 2005125258A RU 2284623 C1 RU2284623 C1 RU 2284623C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- control system
- channel
- main
- inverter
- backup
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники, в частности к преобразователям постоянного напряжения с гальванической развязкой цепей, и может быть использовано для бесперебойного (гарантированного) электропитания ответственных потребителей различных (подвижных и стационарных) объектов промышленного и военного назначения.The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to DC / DC converters with galvanic isolation of circuits, and can be used for uninterrupted (guaranteed) power supply for responsible consumers of various (mobile and stationary) industrial and military facilities.
Известен преобразователь (агрегат бесперебойного питания) напряжения постоянного тока питающей сети в напряжение постоянного тока, необходимое для бесперебойного электропитания ответственных потребителей, состоящий из основного канала преобразования напряжения, содержащего инвертор, трансформатор и выпрямитель, подключаемый к нагрузке, и резервного канала, содержащего аккумуляторную батарею или аналогичный канал преобразования напряжения, включаемые в работу при выходе из строя основного канала посредством переключателей (Электропитание. Научно-технический сборник. М.: «Ассоциация разработчиков, изготовителей и потребителей средств электропитания». Выпуск 4, 2002, - стр. 29-35).A known converter (uninterruptible power supply unit) of the DC voltage of the supply network to the DC voltage required for uninterrupted power supply of responsible consumers, consisting of a main voltage conversion channel containing an inverter, a transformer and a rectifier connected to the load, and a backup channel containing a battery or a similar voltage conversion channel, included in the operation in case of failure of the main channel by means of switches (Elect opitanie Scientific-technical collection M .: "Association of developers, manufacturers and consumers of power" Issue 4, 2002, -... pages 29-35)..
Недостатком данного агрегата бесперебойного питания является то, что время, необходимое на переключение с основного на резервное питание, значительно больше, чем допустимый перерыв в электропитании для ответственных потребителей.The disadvantage of this uninterruptible power supply unit is that the time required to switch from the main to the backup power supply is much longer than the allowable interruption in power supply for responsible consumers.
Наиболее близким по исполнению аналогом, принятым в качестве прототипа предлагаемого изобретения, является преобразователь постоянного напряжения (патент РФ на полезную модель №44894 «Преобразователь постоянного напряжения», МПК 7 Н 02 J 7/34).The closest in execution analogue, adopted as a prototype of the invention, is a constant voltage converter (RF patent for utility model No. 444894 "DC voltage converter", IPC 7 H 02 J 7/34).
Преобразователь постоянного напряжения состоит из основного и резервного каналов, при этом основной канал содержит инвертор основного канала, питающийся от основной сети и подключенный к первичной обмотке трансформатора, вторичная обмотка которого подключена к нагрузке через выпрямитель, а резервный канал содержит инвертор резервного канала, питающийся от резервной сети и подключенный к дополнительной первичной обмотке трансформатора, первый контрольный выход нагрузки подключен к входу системы управления инвертором основного канала, второй контрольный выход нагрузки подключен к входу системы управления инвертором резервного канала.The DC-voltage converter consists of the main and backup channels, while the main channel contains an inverter of the main channel, powered by the main network and connected to the primary winding of the transformer, the secondary winding of which is connected to the load through a rectifier, and the backup channel contains an inverter of the backup channel, powered by the backup network and connected to the additional primary winding of the transformer, the first control output of the load is connected to the input of the control system of the inverter of the main channel la, the second control output of the load is connected to the input of the inverter control system of the backup channel.
Недостатком преобразователя по прототипу является следующее. Так как система управления инвертором основного канала получает электропитание от напряжения, поступающего на нагрузку, или от напряжения основной сети (для системы управления инвертором резервного канала - от напряжения, поступающего на нагрузку, или от напряжения резервной сети), то, в случае потери питающего напряжения в основной сети (для системы управления инвертором резервного канала - в резервной сети), может произойти полное или кратковременное обесточивание системы управления инвертором основного канала (или системы управления инвертором резервного канала). То есть потеря напряжения только в одной из питающих сетей может привести к потере электропитания потребителя, что при сохранении напряжения в другой сети является для отдельных потребителей абсолютно недопустимым.The disadvantage of the Converter prototype is the following. Since the control system of the inverter of the main channel receives power from the voltage supplied to the load, or from the voltage of the main network (for the control system of the inverter of the backup channel, from the voltage supplied to the load, or from the voltage of the backup network), in case of loss of the supply voltage in the main network (for the backup channel inverter control system - in the backup network), a complete or short-term blackout of the main channel inverter control system (or control system) can occur inverter backup channel). That is, voltage loss in only one of the supply networks can lead to a loss of consumer power, which, while maintaining voltage in another network, is absolutely unacceptable for individual consumers.
Кроме этого, в преобразователе отсутствует возможность после восстановления напряжения в основной питающей сети автоматически перейти на электропитание от нее, «отключившись» от резервной сети.In addition, in the converter there is no possibility, after restoration of voltage in the main supply network, to automatically switch to power supply from it, “disconnecting” from the backup network.
Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей преобразователя для обеспечения максимальной бесперебойности его работы.The objective of the invention is to expand the functionality of the Converter to ensure maximum uninterrupted operation.
Поставленная задача решается тем, что в преобразователь напряжения постоянного тока со встроенным микроконтроллерным управлением, состоящий из основного и резервного каналов, при этом основной канал содержит инвертор основного канала, питающийся от основной сети и подключенный к первичной обмотке трансформатора, вторичная обмотка которого подключена к нагрузке через выпрямитель, а резервный канал содержит инвертор резервного канала, питающийся от резервной сети и подключенный к дополнительной первичной обмотке трансформатора, первый контрольный выход нагрузки подключен к первому входу системы управления инвертором основного канала, включающей память энергонезависимую, часы реального времени, микроконтроллер, адаптер интерфейса RS-232, аналого-цифровой преобразователь, блок драйверов силовых ключей; к первому входу-выходу микроконтроллера подключена память энергонезависимая, ко второму входу-выходу микроконтроллера подключен вход-выход адаптера интерфейса RS-232, к первому входу микроконтроллера подключены часы реального времени, ко второму входу микроконтроллера подключен аналого-цифровой преобразователь, первый выход микроконтроллера подключен к блоку драйверов силовых ключей, выход адаптера интерфейса RS-232 является одновременно вторым выходом системы управления инвертором основного канала, вход адаптера интерфейса RS-232 является одновременно четвертым входом системы управления инвертором основного канала, первый и второй входы аналого-цифрового преобразователя являются одновременно первым и третьим входами системы управления инвертором основного канала, выход блока драйверов силовых ключей является одновременно первым выходом системы управления инвертором основного канала; второй контрольный выход нагрузки подключен к первому входу системы управления инвертором резервного канала, включающей память энергонезависимую, часы реального времени, микроконтроллер, адаптер интерфейса RS-232, аналого-цифровой преобразователь, блок драйверов силовых ключей; к первому входу-выходу микроконтроллера подключена память энергонезависимая, ко второму входу-выходу микроконтроллера подключен вход-выход адаптера интерфейса RS-232, к первому входу микроконтроллера подключены часы реального времени, ко второму входу микроконтроллера подключен аналого-цифровой преобразователь, первый выход микроконтроллера подключен к блоку драйверов силовых ключей, выход адаптера интерфейса RS-232 является одновременно вторым выходом системы управления инвертором резервного канала, вход адаптера интерфейса RS-232 является одновременно четвертым входом системы управления инвертором резервного канала, первый и второй входы аналого-цифрового преобразователя являются одновременно первым и третьим входами системы управления инвертором резервного канала, выход блока драйверов силовых ключей является одновременно первым выходом системы управления инвертором резервного канала; первый выход системы управления инвертором основного канала подключен ко второму входу инвертора основного канала, первый выход системы управления инвертором резервного канала подключен ко второму входу инвертора резервного канала, второй выход системы управления инвертором основного канала подключен к четвертому входу системы управления инвертором резервного канала, введены блок питания от основной сети, блок питания от резервной сети, схема развязки цепей питания системы управления инвертором основного канала и схема развязки цепей питания системы управления инвертором резервного канала; вход блока питания от основной сети подключен к основной сети, первый выход блока питания от основной сети подключен к первому входу схемы развязки цепей питания системы управления инвертором основного канала, второй выход блока питания от основной сети подключен ко второму входу схемы развязки цепей питания системы управления инвертором резервного канала, вход блока питания от резервной сети подключен к резервной сети, первый выход блока питания от резервной сети подключен к первому входу схемы развязки цепей питания системы управления инвертором резервного канала, второй выход блока питания от резервной сети подключен ко второму входу схемы развязки цепей питания системы управления инвертором основного канала; выход схемы развязки цепей питания системы управления инвертором основного канала подключен ко второму входу системы управления инвертором основного канала; выход схемы развязки цепей питания системы управления инвертором резервного канала подключен ко второму входу системы управления инвертором резервного канала; третий вход системы управления инвертором основного канала подключен к выходу инвертора основного канала, второй выход системы управления инвертором основного канала подключен к четвертому входу системы управления инвертором резервного канала; третий вход системы управления инвертором резервного канала подключен к выходу инвертора резервного канала.The problem is solved in that in a DC voltage converter with integrated microcontroller control, consisting of the main and backup channels, the main channel contains an inverter of the main channel, powered from the main network and connected to the primary winding of the transformer, the secondary winding of which is connected to the load through a rectifier, and the backup channel contains an inverter of the backup channel, powered by a backup network and connected to an additional primary winding of the transformer, the first the first control output of the load is connected to the first input of the inverter control system of the main channel, including non-volatile memory, a real-time clock, a microcontroller, an RS-232 interface adapter, an analog-to-digital converter, a power key driver block; Non-volatile memory is connected to the first input-output of the microcontroller, an RS-232 interface adapter input-output is connected to the second input-output of the microcontroller, a real-time clock is connected to the first input of the microcontroller, an analog-to-digital converter is connected to the second input of the microcontroller, the first output of the microcontroller is connected to to the power key driver block, the output of the RS-232 interface adapter is simultaneously the second output of the main channel inverter control system, the input of the RS-232 interface adapter is Xia simultaneously fourth input main channel inverter control system, the first and second inputs of the analog-digital converter are both inputs of the first and third base channel inverter control system, the output power switches drive unit is simultaneously the first output of the inverter control system of the main channel; the second control output of the load is connected to the first input of the backup channel inverter control system, including non-volatile memory, a real-time clock, a microcontroller, an RS-232 interface adapter, an analog-to-digital converter, a power key driver block; Non-volatile memory is connected to the first input-output of the microcontroller, an RS-232 interface adapter input-output is connected to the second input-output of the microcontroller, a real-time clock is connected to the first input of the microcontroller, an analog-to-digital converter is connected to the second input of the microcontroller, the first output of the microcontroller is connected to to the power key driver block, the output of the RS-232 interface adapter is simultaneously the second output of the backup channel inverter control system, the input of the RS-232 interface adapter is tsya simultaneously fourth input channel backup inverter control system, the first and second inputs of the analog-digital converter are both the first and third channel inputs backup inverter control system, the output power switches drive unit is simultaneously the first output of the inverter control channel backup system; the first output of the main channel inverter control system is connected to the second input of the main channel inverter, the first output of the backup channel inverter control system is connected to the second input of the backup channel inverter, the second output of the main channel inverter control system is connected to the fourth input of the backup channel inverter control system, the power supply is introduced from the main network, the power supply from the backup network, the isolation circuit of the power supply circuits of the control system of the inverter of the main channel and the isolation circuit of the circuit drink the power supply of the inverter control system of the backup channel; the input of the power supply from the main network is connected to the main network, the first output of the power supply from the main network is connected to the first input of the isolation circuit of the control circuit of the inverter of the main channel, the second output of the power supply from the main network is connected to the second input of the isolation circuit of the control circuit of the inverter control system the backup channel, the input of the power supply from the backup network is connected to the backup network, the first output of the power supply from the backup network is connected to the first input of the isolation circuit of the power supply system by inverting the backup channel, the second output of the power supply from the backup network is connected to the second input of the circuit isolation circuit of the control system of the inverter of the main channel; the output of the isolation circuit of the power supply circuits of the control system of the inverter of the main channel is connected to the second input of the control system of the inverter of the main channel; the output of the isolation circuit of the power supply circuits of the backup channel inverter control system is connected to the second input of the backup channel inverter control system; the third input of the inverter control system of the main channel is connected to the inverter output of the main channel, the second output of the main channel inverter control system is connected to the fourth input of the inverter control system of the backup channel; the third input of the backup channel inverter control system is connected to the output of the backup channel inverter.
Кроме этого, система управления инвертором основного канала выполнена с возможностью контроля уровня напряжения основной сети, определения нахождения уровня напряжения основной сети в допустимом интервале значений напряжений, стабилизации напряжения на нагрузке при нахождении уровня напряжения основной сети в допустимом интервале значений напряжений, с возможностью передачи управления системе управления инвертором резервного канала при выходе из строя основного канала преобразователя или при выходе уровня напряжения основной сети из допустимого интервала значений напряжений.In addition, the control system of the inverter of the main channel is configured to control the voltage level of the main network, determine whether the voltage level of the main network is in the allowable range of voltage values, stabilize the voltage on the load when the voltage level of the main network is in the allowable range of voltage values, with the possibility of transferring control to the system control of the backup channel inverter in case of failure of the main channel of the converter or when the voltage level of the main and the allowable range of voltage values.
Кроме этого, система управления инвертором резервного канала выполнена с возможностью контроля уровня напряжения резервной сети, определения нахождения уровня напряжения резервной сети в допустимом интервале значений напряжений, стабилизации напряжения на нагрузке при нахождении уровня напряжения резервной сети в допустимом интервале значений напряжений, с возможностью передачи управления системе управления инвертором основного канала при восстановлении напряжения питания основной сети, при выходе из строя резервного канала преобразователя или при выходе уровня напряжения резервной сети из допустимого интервала значений напряжений.In addition, the backup channel inverter control system is configured to control the voltage level of the backup network, determine the location of the voltage level of the backup network in the allowable range of voltage values, stabilize the voltage on the load when the voltage level of the backup network is in the acceptable range of voltage values, with the possibility of transferring control to the system control of the inverter of the main channel when restoring the supply voltage of the main network, in case of failure of the backup channel pre photoelectret or reserve network output voltage level of the allowable range values of voltage.
Сущность изобретения состоит в том, что предлагаемый преобразователь имеет более широкие функциональные возможности по параметрам качества и бесперебойности электропитания нагрузки за счет применения резервированного электропитания встроенных систем управления инвертором основного и резервного каналов и оригинальных алгоритмов (контроль уровня напряжения основной и резервной сети, определение нахождения уровня напряжения основной и резервной сети в допустимом интервале значений напряжений, стабилизация напряжения на нагрузке при нахождении уровня напряжения основной и резервной сети в допустимом интервале значений напряжений и передача управления преобразователем от системы управления инвертором основного канала к системе управления инвертором резервного канала и обратно), реализованных в системах управления инвертором основного и резервного каналов, состоящих из блока питания от основной сети, блока питания от резервной сети, схемы развязки цепей питания системы управления инвертором основного канала, схемы развязки цепей питания системы управления инвертором резервного канала, основного и резервного канала преобразования напряжения, инверторов основного и резервного каналов, подключенных к системам управления инверторами, включающими память энергонезависимую, часы реального времени, микроконтроллер, адаптер интерфейса RS-232, аналого-цифровой преобразователь, блок драйверов силовых ключей.The essence of the invention lies in the fact that the proposed converter has wider functionality in terms of quality and uninterrupted power supply of the load due to the use of redundant power supply of the integrated control systems of the inverter of the main and backup channels and original algorithms (monitoring the voltage level of the main and backup networks, determining the location of the voltage level main and backup networks in the allowable range of voltage values, voltage stabilization at load p When the voltage level of the main and standby networks is within an acceptable range of voltage values and the transfer of control of the converter from the control system of the inverter of the main channel to the control system of the inverter of the backup channel and vice versa) implemented in the control systems of the inverter of the main and backup channels, consisting of a power supply from the main network power supply from the backup network, isolation of power supply circuits of the control system of the inverter of the main channel, isolation of power supply circuits of the control system in ertorom backup channel, the main channel and backup voltage conversion of inverters main and backup channels connected to the inverter control system including a non-volatile memory, real time clock, a microcontroller, RS-232 adapter, an analog-digital converter unit power switching drivers.
На фиг.1 представлена структурная схема преобразователя напряжения постоянного тока со встроенным микроконтроллерным управлением.Figure 1 presents a structural diagram of a DC voltage Converter with integrated microcontroller control.
На фиг.2 представлена структурная схема система управления инвертором основного канала.Figure 2 presents the structural diagram of the control system of the inverter of the main channel.
На фиг.3 представлена структурная схема система управления инвертором резервного канала.Figure 3 presents the structural diagram of the control system of the inverter backup channel.
На фиг.4 представлена блок-схема алгоритмов, реализованных в системах управления инвертором основного и резервного канала.Figure 4 presents a block diagram of the algorithms implemented in the control systems of the inverter of the main and backup channel.
Согласно фиг.1 преобразователь напряжения постоянного тока со встроенным микроконтроллерным управлением содержит основной и резервный канал, при этом основной канал содержит инвертор основного канала 3, питающийся от основной сети 1 и подключенный к первичной обмотке трансформатора 6, вторичная обмотка 8 которого подключена к нагрузке 10 через выпрямитель 9, а резервный канал содержит инвертор резервного канала 4, питающийся от резервной сети 2 и подключенный к дополнительной первичной обмотке трансформатора 7, первый контрольный выход нагрузки 10 подключен к первому входу системы управления инвертором основного канала 15, второй контрольный выход нагрузки подключен к первому входу системы управления инвертором резервного канала 16, первый выход системы управления инвертором основного канала 15 подключен ко второму входу инвертора основного канала 3, первый выход системы управления инвертором резервного канала 16 подключен ко второму входу инвертора резервного канала 4, второй выход системы управления инвертором основного канала 15 подключен к четвертому входу системы управления инвертором резервного канала 16; блок питания от основной сети 11, блок питания от резервной сети 12, схему развязки цепей питания системы управления инвертором основного канала 13 и схему развязки цепей питания системы управления инвертором резервного канала 14, вход блока питания от основной сети 11 подключен к основной сети 1, первый выход блока питания от основной сети 11 подключен к первому входу схемы развязки цепей питания системы управления инвертором основного канала 13, второй выход блока питания от основной сети 11 подключен ко второму входу схемы развязки цепей питания системы управления инвертором резервного канала 14, вход блока питания от резервной сети 12 подключен к резервной сети 2, первый выход блока питания от резервной сети 12 подключен к первому входу схемы развязки цепей питания системы управления инвертором резервного канала 14, второй выход блока питания от резервной сети 12 подключен ко второму входу схемы развязки цепей питания системы управления инвертором основного канала 13, выход схемы развязки цепей питания системы управления инвертором основного канала 13 подключен ко второму входу системы управления инвертором основного канала 15, выход схемы развязки цепей питания системы управления инвертором резервного канала 14 подключен ко второму входу системы управления инвертором резервного канала 16, третий вход системы управления инвертором основного канала 15 подключен к выходу инвертора основного канала 3, второй выход системы управления инвертором основного канала 15 подключен к четвертому входу системы управления инвертором резервного канала 16, третий вход системы управления инвертором резервного канала 16 подключен к выходу инвертора резервного канала 4.According to figure 1, the DC voltage Converter with integrated microcontroller contains the main and backup channel, while the main channel contains an inverter of the main channel 3, powered by the main network 1 and connected to the primary winding of the
Согласно фиг.2 система управления инвертором основного канала 15 (фиг.1) содержит память энергонезависимую 21, часы реального времени 22, микроконтроллер 23, адаптер интерфейса RS-232 24, аналого-цифровой преобразователь 25, блок драйверов силовых ключей 26.According to figure 2, the control system of the inverter of the main channel 15 (figure 1) contains
К первому входу-выходу микроконтроллера 23 подключена память энергонезависимая 21, ко второму входу-выходу микроконтроллера 23 подключен вход-выход адаптера интерфейса RS-232 24, к первому входу микроконтроллера 23 подключены часы реального времени 22, ко второму входу микроконтроллера 23 подключен аналого-цифровой преобразователь 25, первый выход микроконтроллера 23 подключен к блоку драйверов силовых ключей 26, выход адаптера интерфейса RS-232 24 является одновременно вторым выходом системы управления инвертором основного канала 15 (фиг.1), вход адаптера интерфейса RS-232 24 является одновременно четвертым входом системы управления инвертором основного канала 15 (фиг.1), первый и второй входы аналого-цифрового преобразователя 25 являются одновременно первым и третьим входами системы управления инвертором основного канала 15 (фиг.1), выход блока драйверов силовых ключей 26 является одновременно первым выходом системы управления инвертором основного канала 15 (фиг.1).
Согласно фиг.3 система управления инвертором резервного канала 16 (фиг.1) содержит память энергонезависимую 31, часы реального времени 32, микроконтроллер 33, адаптер интерфейса RS-232 34, аналого-цифровой преобразователь 35, блок драйверов силовых ключей 36.According to figure 3, the control system of the inverter of the backup channel 16 (figure 1) contains a
К первому входу-выходу микроконтроллера 33 подключена память энергонезависимая 31, ко второму входу-выходу микроконтроллера 33 подключен вход-выход адаптера интерфейса RS-232 34, к первому входу микроконтроллера 33 подключены часы реального времени 32, ко второму входу микроконтроллера подключен аналого-цифровой преобразователь 35, первый выход микроконтроллера 33 подключен к блоку драйверов силовых ключей 36, выход адаптера интерфейса RS-232 34 является одновременно вторым выходом системы управления инвертором резервного канала, вход адаптера интерфейса RS-232 является одновременно четвертым входом системы управления инвертором резервного канала 16 (фиг.1), первый и второй входы аналого-цифрового преобразователя 35 являются одновременно первым и третьим входами системы управления инвертором резервного канала 16 (фиг.1), выход блока драйверов силовых ключей 36 является одновременно первым выходом системы управления инвертором резервного канала 16 (фиг.1).
На фиг.4 приняты следующие обозначения:In figure 4, the following notation:
41 - Начало алгоритма работы системы управления инвертором основного канала;41 - The beginning of the algorithm of the inverter control system of the main channel;
42 - Опрос напряжения основной сети;42 - Interrogation of the voltage of the main network;
43 - Проверка условия нахождения уровня напряжения основной сети в допустимом интервале значений напряжений Uc1min≤Uc1≤Uc1max,43 - Checking the conditions for finding the voltage level of the main network in an acceptable range of voltage values U c1min ≤U c1 ≤U c1max ,
где Uc1 - напряжение основной сети;where U c1 is the voltage of the main network;
Uc1min - минимально допустимое напряжение основной сети;U c1min is the minimum allowable voltage of the main network;
Uc1max - максимально допустимое напряжение основной сети;U c1max is the maximum allowable voltage of the main network;
44 - Проверка условия нахождения уровня напряжения основной сети в допустимом интервале значений напряжений в течение определенного периода времени t≥T1,44 - Verification of the conditions for finding the voltage level of the main network in an acceptable range of voltage values for a certain period of time t≥T 1
где t - текущее время;where t is the current time;
T1 - определенное значение времени (константа), характеризующее систему энергоснабжения объекта;T 1 - a specific value of time (constant), characterizing the energy supply system of the object;
45 - Передача сообщения системе управления инвертором резервного канала о наличии напряжения основной сети;45 - Transmission of a message to the inverter control system of the backup channel about the presence of voltage of the main network;
46 - Ожидание сообщения от системы управления инвертором резервного канала об отключении инвертора резервного канала;46 - Waiting for a message from the backup channel inverter control system to turn off the backup channel inverter;
47 - Включение инвертора основного канала;47 - Turn on the inverter of the main channel;
48 - Формирование управляющих воздействий на инвертор основного канала для стабилизации на нагрузке выходных параметров преобразователя;48 - Formation of control actions on the inverter of the main channel to stabilize the load of the output parameters of the Converter;
49 - Опрос напряжения на нагрузке;49 - Interrogation of voltage at the load;
50 - Проверка условия нахождения уровня напряжения на нагрузке в допустимом интервале значений напряжений Uн min≤Uн≤Uн max,50 - Checking the conditions for finding the voltage level on the load in the allowable range of voltage values U n min ≤U n ≤U n max ,
где Uн - напряжение на нагрузке;where U n is the voltage at the load;
Uн min - минимально допустимое напряжение на нагрузке;U n min - the minimum allowable voltage at the load;
Uн max - максимально допустимое напряжение на нагрузке;U n max - the maximum allowable voltage at the load;
51 - Отключение инвертора основного канала;51 - Turn off the inverter of the main channel;
52 - Передача управления от системы управления инвертором основного канала системе управления инвертором резервного канала;52 - Control transfer from the control system of the inverter of the main channel to the control system of the inverter of the backup channel;
53 - Проверка условия нахождения выходных параметров преобразователя (напряжения на нагрузке) в первом (грубом) интервале регулирования53 - Checking the condition of finding the output parameters of the Converter (voltage at the load) in the first (rough) regulation interval
Up1min≤uн≤Up1max,U p1min ≤u n ≤U p1max ,
где Uн - напряжение на нагрузке;where U n is the voltage at the load;
Up1min - минимальное напряжение на нагрузке в первом (грубом) интервале регулирования;U p1min is the minimum voltage at the load in the first (rough) regulation interval;
Up1max - максимально напряжение на нагрузке в первом (грубом) интервале регулирования;U p1max is the maximum voltage at the load in the first (rough) regulation interval;
54 - Проверка условия нахождения выходных параметров преобразователя (напряжения на нагрузке) во втором (точном) интервале регулирования54 - Checking the condition of finding the output parameters of the Converter (voltage at the load) in the second (exact) regulation interval
Up2min≤Uн≤Up2max,U p2min ≤U n ≤U p2max ,
где Uн - напряжение на нагрузке;where U n is the voltage at the load;
Up2min - минимальное напряжение на нагрузке во втором (точном) интервале регулирования;U p2min is the minimum voltage at the load in the second (exact) regulation interval;
Up2max - максимально напряжение на нагрузке во втором (точном) интервале регулирования;U p2max is the maximum voltage at the load in the second (exact) regulation interval;
55 - Конец алгоритма работы системы управления инвертором основного канала;55 - The end of the algorithm of the control system of the inverter of the main channel;
56 - Начало алгоритма работы системы управления инвертором резервного канала;56 - Start of the backup channel inverter control system operation algorithm;
57 - Опрос напряжения резервной сети;57 - Survey voltage backup network;
58 - Проверка условия нахождения уровня напряжения резервной сети в допустимом интервале значений напряжений Uc2min≤Uc2≤Uс2mах,58 - Check the conditions for finding the voltage level of the backup network in the allowable range of voltage values U c2min ≤U c2 ≤U c2max ,
где Uc2 - напряжение основной сети;where U c2 is the voltage of the main network;
Uc2min - минимально допустимое напряжение резервной сети;U c2min is the minimum allowable voltage of the backup network;
Uc2max - максимально допустимое напряжение резервной сети;U c2max is the maximum allowable voltage of the backup network;
59 - Проверка условия нахождения уровня напряжения резервной сети в допустимом интервале значений напряжений в течение определенного периода времени t≥T2,59 - Verification of the conditions for finding the voltage level of the backup network in the allowable range of voltage values for a certain period of time t≥T 2 ,
где t - текущее время;where t is the current time;
Т2 - определенное значение времени (константа), характеризующее систему энергоснабжения объекта;T 2 - a specific value of time (constant), characterizing the energy supply system of the object;
60 - Включение инвертора резервного канала;60 - Turn on the inverter backup channel;
61 - Формирование управляющих воздействий на инвертор резервного канала для стабилизации на нагрузке выходных параметров преобразователя;61 - The formation of control actions on the inverter backup channel to stabilize the load output parameters of the Converter;
62 - Опрос напряжения на нагрузке;62 - Interrogation of voltage at the load;
63 - Проверка условия нахождения уровня напряжения на нагрузке в допустимом интервале значений напряжений Uн min≤Uн≤Uн max,63 - Check the conditions for finding the voltage level on the load in the acceptable range of voltage values U n min ≤U n ≤U n max ,
где Uн - напряжение на нагрузке;where U n is the voltage at the load;
Uн min - минимально допустимое напряжение на нагрузке;U n min - the minimum allowable voltage at the load;
Uн max - максимально допустимое напряжение на нагрузке;U n max - the maximum allowable voltage at the load;
64 - Отключение инвертора резервного канала;64 - Disable backup channel inverter;
65 - Передача управления от системы управления инвертором резервного канала системе управления инвертором основного канала;65 - Control transfer from the backup channel inverter control system to the main channel inverter control system;
66 - Проверка условия нахождения выходных параметров преобразователя (напряжения на нагрузке) в первом (грубом) интервале регулирования Up1min≤Uн≤Up1max,66 - Checking the condition of finding the output parameters of the converter (voltage at the load) in the first (rough) regulation interval U p1min ≤U n ≤U p1max ,
где Uн - напряжение на нагрузке;where U n is the voltage at the load;
Up1min - минимальное напряжение на нагрузке в первом (грубом) интервале регулирования;U p1min is the minimum voltage at the load in the first (rough) regulation interval;
Up1max - максимально напряжение на нагрузке в первом (грубом) интервале регулирования;U p1max is the maximum voltage at the load in the first (rough) regulation interval;
67 - Проверка условия нахождения выходных параметров преобразователя (напряжения на нагрузке) во втором (точном) интервале регулирования67 - Checking the condition of finding the output parameters of the converter (voltage at the load) in the second (exact) regulation interval
Up2min≤Uн≤Up2max,U p2min ≤U n ≤U p2max ,
где Uн - напряжение на нагрузке;where U n is the voltage at the load;
Up2min - минимальное напряжение на нагрузке во втором (точном) интервале регулирования;U p2min is the minimum voltage at the load in the second (exact) regulation interval;
Up2max - максимально напряжение на нагрузке во втором (точном) интервале регулирования;U p2max is the maximum voltage at the load in the second (exact) regulation interval;
68 - Конец алгоритма работы системы управления инвертором резервного канала.68 - End of the backup channel inverter control system operation algorithm.
Преобразователь напряжения постоянного тока со встроенным микроконтроллерным управлением работает следующим образом.A DC voltage converter with integrated microcontroller control operates as follows.
Напряжение питания основной сети 1 (фиг.1) подается на инвертор 3, где оно преобразуется в переменное напряжение и подается на обмотку 6 трансформатора 5. Со вторичной обмотки 8 трансформатора 5 напряжение поступает на выпрямитель 9 и на нагрузку 10.The supply voltage of the main network 1 (Fig. 1) is supplied to the inverter 3, where it is converted to alternating voltage and supplied to the winding 6 of the transformer 5. From the secondary winding 8 of the transformer 5, the voltage is supplied to the rectifier 9 and to the load 10.
Кроме этого, напряжение питания основной сети 1 поступает на блок питания от основной сети 11, напряжение питания резервной сети 12 поступает на блок питания от резервной сети 12. Напряжения питания, формируемые блоком питания от основной сети 11 и блоком питания от резервной сети 12, поступают одновременно на схему развязки цепей питания системы управления инвертором основного канала 13 и на схему развязки цепей питания системы управления инвертором резервного канала 14. С выхода схемы развязки цепей питания системы управления инвертором основного канала 13 подается питание на систему управления инвертором основного канала 15, а с выхода схемы развязки цепей питания системы управления инвертором резервного канала 14 - на систему управления инвертором резервного канала 16. При этом на выходе схемы развязки цепей питания системы управления инвертором основного канала 13 и на выходе схемы развязки цепей питания системы управления инвертором резервного канала 14 напряжения питания, необходимые для питания системы управления инвертором основного канала 15 и для питания системы управления инвертором резервного канала 16, присутствуют, если поступает питание хотя бы от одной сети (основной сети 1 или резервной сети 2). Таким образом, в предлагаемом преобразователе, обе системы управления инвертором основного 15 и резервного канала 16 могут функционировать (обеспечивать управление инверторами) до тех пор, пока сохранено электропитание хотя бы от одной сети.In addition, the supply voltage of the main network 1 is supplied to the power supply from the main network 11, the supply voltage of the backup network 12 is supplied to the power supply from the backup network 12. The supply voltages generated by the power supply from the main network 11 and the power supply from the backup network 12 are supplied simultaneously to the isolation circuit of the supply circuits of the control system of the inverter of the main channel 13 and to the isolation circuit of the supply circuits of the control system of the inverter of the backup channel 14. From the output of the isolation circuit of the supply circuits of the control system of the inverter, the main of channel 13, power is supplied to the control system of the inverter of the
Система управления инвертором основного канала 15 (система управления инвертором резервного канала 16) является аппаратно-программной системой, с программами, установленными в памяти энергонезависимой 21 (31). После включения преобразователя происходит загрузка программ в оперативную память микроконтроллера 23 (33) системы управления инвертором основного (резервного) канала 15 (16). Для обеспечения возможности контроля значения напряжений на входе инвертора основного канала 3 (инвертора резервного канала 4) и значения напряжения на нагрузке в состав системы управления инвертором основного (резервного) канала 15 (16) включен аналого-цифровой преобразователь 25 (35). Для формирования управляющих воздействий на инвертор основного канала 3 (инвертор резервного канала 4) в состав системы управления инвертором основного (резервного) канала 15 (16) включен блок драйверов силовых ключей 26 (37). Для обеспечения возможности обмена информацией между системой управления инвертором основного канала 15 и системой управления инвертором резервного канала 16 в их состав включены адаптеры интерфейса RS-232 24 и 34.The control system of the inverter of the main channel 15 (the control system of the inverter of the backup channel 16) is a hardware-software system with programs installed in non-volatile memory 21 (31). After turning on the converter, programs are loaded into the RAM of the microcontroller 23 (33) of the inverter control system of the main (backup) channel 15 (16). To provide the ability to control the voltage values at the input of the inverter of the main channel 3 (inverter of the backup channel 4) and the voltage value at the load, an analog-to-digital converter 25 (35) is included in the control system of the inverter of the main (backup) channel 15 (16). To form control actions on the inverter of the main channel 3 (inverter of the backup channel 4), the control unit for the power switches 26 (37) is included in the control system of the inverter of the main (backup) channel 15 (16). To ensure the possibility of exchanging information between the control system of the inverter of the
Система управления инвертором основного канала 15 (система управления инвертором резервного канала 16) обеспечивает выполнение следующих функций:The control system of the inverter of the main channel 15 (control system of the inverter of the backup channel 16) provides the following functions:
- опрос значения напряжения на входе инвертора основного канала 3 - напряжения основной сети 1 (на входе инвертора резервного канала 4 - напряжения резервной сети 2) с помощью аналого-цифрового преобразователя 25 (35);- polling the voltage value at the inverter input of the main channel 3 - voltage of the main network 1 (at the input of the inverter of the backup channel 4 - voltage of the backup network 2) using an analog-to-digital converter 25 (35);
- опрос значения напряжения на нагрузке (на выходе преобразователя) с помощью аналого-цифрового преобразователя 25 (35);- interrogation of the voltage value at the load (at the converter output) using an analog-to-digital converter 25 (35);
- определение нахождения уровня напряжения основной сети 1 (резервной сети 2) в допустимом интервале значений напряжений;- determination of the location of the voltage level of the main network 1 (backup network 2) in the allowable range of voltage values;
- формирование управляющих воздействий на инвертор основного канала 3 (инвертор резервного канала 4) для стабилизации на нагрузке выходных параметров преобразователя при нахождении уровня напряжения основной сети 1 (резервной сети 2) в допустимом интервале значений напряжений;- the formation of control actions on the inverter of the main channel 3 (inverter of the backup channel 4) to stabilize the load of the output parameters of the converter when the voltage level of the main network 1 (backup network 2) is in the allowable range of voltage values;
- при выходе уровня напряжения основной сети 1 из допустимого интервала значений напряжения передача системой управления инвертором основного канала 15 управления системе управления инвертором резервного канала 16;- when the voltage level of the main network 1 leaves the permissible voltage range, the transmission by the inverter control system of the
- при восстановлении уровня напряжения основной сети 1 в допустимом интервале значений напряжений передача системой управления инвертором резервного канала 16 управления системе управления инвертором основного канала 15.- when restoring the voltage level of the main network 1 in an acceptable range of voltage values, the inverter control system transfers the
Блок-схемы алгоритмов работают следующим образом.The flowcharts of the algorithms work as follows.
Система управления инвертором основного канала 15 получает информацию об уровне напряжения основной сети 1 (входное напряжение преобразователя) от инвертора основного канала 3 и на нагрузке 10 (выходное напряжение преобразователя) с помощью входящего в ее состав аналого-цифрового преобразователя 25. На основе этой контрольной информации система управления инвертором основного канала 15 формирует управляющие воздействия с помощью входящего в ее состав блока драйверов силовых ключей 26 на инвертор основного канала 3, обеспечивая требуемые выходные параметры преобразователя.The control system of the inverter of the
Если напряжение питания резервной сети 2 подается на инвертор резервной сети 4, система управления инвертором резервного канала 16 периодически выполняет опрос значений напряжения резервной сети 2, определяет нахождение уровня напряжения резервной сети 2 в допустимом интервале значений напряжений и готовность работы преобразователя, при необходимости, от резервной сети 2. При выходе из строя основного канала преобразователя, при выходе из допустимого интервала значений напряжений (или вовсе потере напряжения) в основной сети 1, определяемого системой управления инвертором основного канала 15 по исчезновению напряжения на нагрузке и путем контроля напряжения на входе инвертора основного канала 3, система управления инвертором основного канала 15 отключает инвертор основного канала 3 от основной сети 1 и передает управление системе управления инвертором резервного канала 16. Система управления инвертором резервного канала 16 включает инвертор резервного канала 4 и напряжение питания резервной сети 2 в инверторе резервного канала 4 преобразуется в переменное напряжение и подается на дополнительную первичную обмотку 7 трансформатора 5. С вторичной обмотки 8 трансформатора 5 напряжение поступает на выпрямитель 9 и на нагрузку 10. Далее система управления инвертором резервного канала 16 обеспечивает поддержание требуемых выходных параметров преобразователя аналогично системе управления инвертором основного канала 15.If the supply voltage of the backup network 2 is supplied to the inverter of the backup network 4, the control system of the inverter of the
Если напряжение питания основной сети 1 восстанавливается и подается на инвертор основной сети 3, система управления инвертором основного канала 15, периодически выполняя опрос значений напряжения основной сети 1, определяет нахождения уровня напряжения основной сети 1 в допустимом интервале значений напряжений и готовность работы преобразователя от основной сети 1. При нахождении уровня напряжения основной сети 1 в допустимом интервале значений напряжений в течение определенного периода времени система управления инвертором основного канала 15 передает соответствующее сообщение системе управления инвертором резервного канала 16, после которого система управления инвертором резервного канала 16 отключает инвертор резервного канала 4 от резервной сети 2 и передает управление системе управления инвертором основного канала 15. Система управления инвертором основного канала 15 включает в работу инвертор основного канала 3.If the supply voltage of the main network 1 is restored and supplied to the inverter of the main network 3, the control system of the inverter of the
Аналогичная передача управления системе управления инвертором основного канала 15 производится после восстановления напряжения питания основной сети 1 в допустимом интервале значений напряжений немедленно (без отсчета определенного периода времени), при выходе из строя резервного канала преобразователя, при выходе из допустимого интервала значений напряжений или потере напряжения в резервной сети 2, определяемого системой управления инвертором резервного канала 15 по исчезновению напряжения на нагрузке и путем контроля напряжения на входе инвертора резервного канала 4.A similar transfer of control to the control system of the inverter of the
Таким образом, предлагаемый преобразователь напряжения постоянного тока со встроенным микроконтроллерным управлением имеет более широкие функциональные возможности и повышенную бесперебойность работы за счет резервированного электропитания систем управления инвертором основного и резервного каналов, а также реализации в вычислительных компонентах этих систем оригинальных алгоритмов контроля питающих напряжений и взаимно согласованного управления инверторами основного и резервного каналов преобразователя.Thus, the proposed DC-DC voltage converter with integrated microcontroller control has wider functionality and increased uninterrupted operation due to the redundant power supply of the control systems of the inverter of the main and backup channels, as well as the implementation in the computer components of these systems of original algorithms for monitoring the supply voltage and mutually agreed control inverters of the main and backup channels of the converter.
Промышленная применимость изобретения определяется тем, что предлагаемый преобразователь может быть изготовлен в соответствии с приведенным описанием и чертежами на базе известных комплектующих изделий и технологического оборудования и использован для электропитания разнообразных объектов.Industrial applicability of the invention is determined by the fact that the proposed Converter can be manufactured in accordance with the above description and drawings on the basis of well-known components and technological equipment and used to power a variety of objects.
На основании вышеизложенного и по результатам проведенного нами патентно-информационного поиска считаем, что предлагаемый преобразователь напряжения постоянного тока со встроенным микроконтроллерным управлением отвечает критериям «Новизна», «Изобретательский уровень» и может быть защищен патентом Российской Федерации на изобретение.Based on the foregoing and the results of our patent information search, we believe that the proposed DC voltage converter with integrated microcontroller meets the criteria of "Novelty", "Inventive step" and can be protected by a patent of the Russian Federation for invention.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005125258/09A RU2284623C1 (en) | 2005-08-09 | 2005-08-09 | Direct-current voltage converter with built-in microcontroller |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005125258/09A RU2284623C1 (en) | 2005-08-09 | 2005-08-09 | Direct-current voltage converter with built-in microcontroller |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2284623C1 true RU2284623C1 (en) | 2006-09-27 |
Family
ID=37436626
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005125258/09A RU2284623C1 (en) | 2005-08-09 | 2005-08-09 | Direct-current voltage converter with built-in microcontroller |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2284623C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2475922C1 (en) * | 2011-11-17 | 2013-02-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Калужский приборостроительный завод "Тайфун" | Ac voltage converter |
-
2005
- 2005-08-09 RU RU2005125258/09A patent/RU2284623C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2475922C1 (en) * | 2011-11-17 | 2013-02-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Калужский приборостроительный завод "Тайфун" | Ac voltage converter |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2343615C1 (en) | Reversible voltage converter for electric power transmission between alternating and constant current systems | |
| US10998746B2 (en) | Direct current uninterruptible power supply with AC power supply and related methods | |
| CA2674798A1 (en) | Uninterruptable power supply | |
| US11157430B2 (en) | DC-DC power converter with four way power conversion | |
| US6735096B2 (en) | Uninterruptible DC power system | |
| WO2012165079A1 (en) | Power supply apparatus and power supply control method | |
| TW201351846A (en) | System, method, and apparatus for powering equipment during a low voltage event | |
| US20220393501A1 (en) | Method and system to control multiple sources of energy using an uninterruptible power supply | |
| RU2284623C1 (en) | Direct-current voltage converter with built-in microcontroller | |
| US20090179496A1 (en) | Power saving uninterruptible power supply | |
| RU2540966C1 (en) | Static converter | |
| RU2398337C1 (en) | Uninterrupted power supply source | |
| KR101319257B1 (en) | Multi-functional uninterruptible power supply system | |
| RU2324272C2 (en) | Smart dc voltage converter for dynamically varying load | |
| RU2317626C1 (en) | Redundant-architecture dc voltage converter | |
| JPH04304160A (en) | Dc power supply with battery backup function | |
| US11258297B2 (en) | Inverter control strategy for a transient heavy load | |
| RU2588613C1 (en) | Wind-diesel system for independent power supply | |
| RU44894U1 (en) | DC / DC Converter | |
| RU2583002C1 (en) | Secondary power device with backup | |
| JP7034008B2 (en) | Power converter and DC power supply system | |
| RU2737107C1 (en) | Intelligent secondary power source | |
| RU2806782C1 (en) | Uninterrupted secondary power supply device | |
| Van Duijsen et al. | Control and Protection in Low Voltage DC Grids | |
| US20240006912A1 (en) | Optimized ups power architecture for power augmentation type of applications |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20080414 |
|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20110304 |
|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20121121 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170810 |