RU2343615C1 - Reversible voltage converter for electric power transmission between alternating and constant current systems - Google Patents

Reversible voltage converter for electric power transmission between alternating and constant current systems Download PDF

Info

Publication number
RU2343615C1
RU2343615C1 RU2007143397/09A RU2007143397A RU2343615C1 RU 2343615 C1 RU2343615 C1 RU 2343615C1 RU 2007143397/09 A RU2007143397/09 A RU 2007143397/09A RU 2007143397 A RU2007143397 A RU 2007143397A RU 2343615 C1 RU2343615 C1 RU 2343615C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
voltage
input
output
battery
network
Prior art date
Application number
RU2007143397/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Викторович Архипов (RU)
Андрей Викторович Архипов
пидов Константин Станиславович Л (RU)
Константин Станиславович Ляпидов
Борис Владимирович Никифоров (RU)
Борис Владимирович Никифоров
Андрей Евгеньевич Федоров (RU)
Андрей Евгеньевич Федоров
Алексей Васильевич Кротенко (RU)
Алексей Васильевич Кротенко
Антон Анатольевич Пжилуский (RU)
Антон Анатольевич Пжилуский
Василий Иванович Киселев (RU)
Василий Иванович Киселев
Андрей Николаевич Юдин (RU)
Андрей Николаевич Юдин
Руслан Русланович Хамизов (RU)
Руслан Русланович Хамизов
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "ИРИС"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "ИРИС" filed Critical Закрытое акционерное общество "ИРИС"
Priority to RU2007143397/09A priority Critical patent/RU2343615C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2343615C1 publication Critical patent/RU2343615C1/en

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/30Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for improving the carbon footprint of the management of residential or tertiary loads, i.e. smart grids as climate change mitigation technology in the buildings sector, including also the last stages of power distribution and the control, monitoring or operating management systems at local level
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/10Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04SSYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S20/00Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
    • Y04S20/20End-user application control systems

Landscapes

  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: invention relates to the field of electric engineering specifically voltage converters intended for direct current consumers energising, and for charging, training charging, forming in automatic optimal charging-discharging mode of accumulators for direct current voltage systems. The invention can be used for uninterrupted power supply of critical consumers at various industrial and military installations (mobile and stationary) with high-stability direct current voltage of two ratings and three-phase alternating current at frequency of 50 Hz and voltage of 380/220 V or one-phase alternating current at frequency of 50 Hz and voltage of 220 V.
EFFECT: providing considerable energy saving in alternating-current mains and achievement of maximal possible fail-free operation of power supply for critical consumers of both direct and alternating current at various purposes installations that use for consumer power supply the single alternating current voltage system and single direct current voltage system.
2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники, в частности, к преобразователям напряжения, предназначенным для электропитания потребителей напряжения постоянного тока, а также для заряда, тренировочного заряда, формования в режиме автоматического оптимального заряд-разряда аккумуляторных батарей сетей напряжения постоянного тока. Изобретение может быть использовано для бесперебойного электропитания высокостабильным напряжением постоянного тока двух номиналов и трехфазным переменным током с частотой 50 Гц напряжением 380/220 В или однофазным переменным током с частотой 50 Гц напряжением 220 В ответственных потребителей различных объектов (подвижных и стационарных) промышленного и военного назначения.The invention relates to the field of electrical engineering, in particular, to voltage converters, designed to power consumers of DC voltage, as well as for charging, training charge, molding in automatic optimal charge-discharge mode of storage batteries of DC voltage networks. The invention can be used for uninterrupted power supply with a highly stable DC voltage of two ratings and a three-phase alternating current with a frequency of 50 Hz and a voltage of 380/220 V or single-phase alternating current with a frequency of 50 Hz and a voltage of 220 V for responsible consumers of various objects (mobile and stationary) for industrial and military purposes .

Известно устройство бесперебойного электропитания (Патент РФ №2221320. Устройство бесперебойного электропитания многоканальное стабилизирующее, МПК 8 H02J 7/34, имя патентообладателя: Никитин И.Е., Бушуев В.М.), содержащее сетевой выпрямитель, выводами переменного тока подключенный к промышленной сети электроснабжения переменного тока, а выводами постоянного тока - к входным выводам зарядно-буферного преобразователя (ЗБП), выходные выводы постоянного тока которого подключены к резервной аккумуляторной батарее и входам преобразователей напряжения (ПН) постоянного тока в постоянный. По числу каналов выходного напряжения ЗБП и ПН выполнены по схеме высокочастотного преобразования и состоят из инвертора, узла управления с ШИМ-регулятором и трансформаторно-выпрямительного узла (ТВУ), первичная обмотка трансформатора которого подключена к выводам переменного тока инвертора, а выходы постоянного тока ТВУ образуют выходные выводы устройства. Причем, ПН выполнены по схеме с двумя входными фидерами электроснабжения, для чего в них введены коммутатор импульсов управления (КИУ) и дополнительный инвертор, входные силовые выводы которого подключены к выходу сетевого выпрямителя и входу контроля КИУ, а выходы переменного тока - к введенной второй первичной обмотке трансформатора узла ТВУ.A known uninterruptible power supply device (RF Patent No. 2221320. Uninterruptible power supply multichannel stabilizing device, IPC 8 H02J 7/34, name of the patent holder: Nikitin I.E., Bushuev V.M.), containing a network rectifier connected to an industrial network by AC terminals AC power supply, and DC terminals - to the input terminals of the charge-buffer converter (ЗБП), the DC output terminals of which are connected to the backup battery and the inputs of the voltage converters Submission Form (Mo) dc to dc. By the number of channels of the output voltage, the fault and voltage protection devices are designed according to the high-frequency conversion scheme and consist of an inverter, a control unit with a PWM controller, and a transformer-rectifier unit (TVU), the transformer primary winding of which is connected to the inverter’s AC terminals, and the TVU’s DC outputs output terminals of the device. Moreover, the PNs are made according to the scheme with two input power supply feeders, for which they introduced a control pulse commutator (KIU) and an additional inverter, the input power terminals of which are connected to the output of the mains rectifier and the KIU control input, and the AC outputs to the introduced second primary winding transformer node TVU.

Недостатком данного устройства бесперебойного электропитания является то, что в нем не обеспечена возможность рекуперации энергии аккумуляторной батареи в питающую промышленную сеть переменного тока.The disadvantage of this uninterruptible power supply device is that it does not provide the ability to recover the energy of the battery in a supply industrial AC network.

Кроме этого состав данного устройства бесперебойного электропитания избыточен, так как заряд аккумуляторной батареи обеспечивается отдельным зарядно-буферным преобразователем, а в составе выходных преобразователей напряжения постоянного тока в постоянный для питания нагрузки используются два канала инвертирования (с основным и с дополнительным инверторами), один из которых через сетевой выпрямитель работает только от питающей промышленной сети, а второй -только от аккумуляторной батареи.In addition, the composition of this uninterruptible power supply device is redundant, since the battery charge is provided by a separate charging and buffer converter, and two inverting channels (with the main and with additional inverters) are used as part of the output DC-DC voltage converters for powering the load, one of which through a network rectifier it works only from a power industrial network, and the second only from a battery.

Известен зарядно-разрядный преобразователь (Зарядно-разрядный преобразователь ЗРП-150/50, http://www.blesk-nvf.ru/ZRP 150-50.html), поставляемый Обществом с ограниченной ответственностью "Элмашпром" (Поставщик: "Элмашпром", Россия, г.Нижний Новгород (http://www.promspravka.com/catalog/D/DL/31/l/10/5/50/130/auto/2/Zaryadka 440.html?f=1&1=0), представляющий собой трехфазный тиристорный реверсивный преобразователь, предназначенный для заряда, тренировочного заряда, формования в режиме автоматического оптимального заряд-разряда до десяти 12-вольтовых и до пяти 24-вольтовых аккумуляторных батареек одновременно. В режиме разряда энергия, вырабатываемая аккумуляторными батареями, инвертируется в питающую сеть 3~50 Гц, 380/220 В. Недостатком данного зарядно-разрядного преобразователя является то, что в нем имеется только один выход напряжения постоянного тока.A known charge-discharge converter (Charging-discharge converter ЗРП-150/50, http://www.blesk-nvf.ru/ZRP 150-50.html), supplied by Elmashprom Limited Liability Company (Supplier: Elmashprom , Russia, Nizhny Novgorod (http://www.promspravka.com/catalog/D/DL/31/l/10/5/50/130/auto/2/Zaryadka 440.html? F = 1 & 1 = 0 ), which is a three-phase thyristor reversible converter designed for charging, training charge, molding in automatic optimum charge-discharge mode up to ten 12-volt and up to five 24-volt rechargeable batteries In the discharge mode, the energy generated by the batteries is inverted to the supply network 3 ~ 50 Hz, 380/220 V. The disadvantage of this charge-discharge converter is that it has only one DC voltage output.

Кроме этого, переключение режимов работы преобразователя (заряд, тренировочный заряд, формование аккумуляторных батарей в режиме автоматического заряд-разряда) производится вручную, что не позволяет обеспечить бесперебойность электропитания (при аварийном отключении питающей сети) от зарядно-разрядного преобразователя ЗРП-150/50 ответственных потребителей, которые также подключены к питающей сети 3~50 Гц, 380/220 В.In addition, the converter operating modes (charge, training charge, forming batteries in the automatic charge-discharge mode) are switched manually, which does not allow ensuring uninterrupted power supply (in case of emergency power supply disconnection) from the charge-discharge converter ЗРП-150/50 responsible consumers who are also connected to the power supply 3 ~ 50 Hz, 380/220 V.

Наиболее близким по исполнению аналогом, принятым в качестве прототипа предлагаемого изобретения, является двухкаскадный преобразователь напряжения с интеллектуальной защитой от режимов перегрузки и токов коротких замыканий (Патент РФ №2314621 на изобретение «Двухкаскадный преобразователь напряжения с интеллектуальной защитой от режимов перегрузки и токов коротких замыканий», МПК 8 H02J 9/06).The closest in execution analogue, adopted as a prototype of the invention, is a two-stage voltage converter with intelligent protection against overload conditions and short circuit currents (RF Patent No. 2314621 for the invention "Two-stage voltage converter with intellectual protection against overload conditions and short circuit currents", IPC 8 H02J 9/06).

В данном двухкаскадном преобразователе напряжения для выпрямления напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока и для инвертирования напряжения постоянного тока в напряжение переменного тока используются универсальные силовые реверсивные ячейки: однофазные (или, при необходимости, трехфазные) инверторно-выпрямительные схемы, собранные из IGBT-ключей. Инверторно-выпрямительная мостовая схема имеет два силовых входа-выхода и после подачи на соответствующий силовой вход-выход напряжения постоянного тока (при скоординированном управлении IGBT-ключами моста, как правило, используется, так называемое, ШИМ-управление) обеспечивает инвертирование напряжения постоянного тока в напряжение переменного тока и вывод его на второй силовой вход-выход, то есть силовая реверсивная ячейка в этом случае работает в качестве управляемого инвертора. При подаче напряжения переменного тока на противоположный силовой вход-выход инверторно-выпрямительной мостовой схемы питающее напряжение переменного тока выпрямляется в напряжение постоянного тока, причем в управлении IGBT-ключами моста, как правило, нет необходимости, то есть силовая реверсивная ячейка в этом случае может работать в качестве неуправляемого выпрямителя.In this two-stage voltage converter, universal power reversible cells are used to rectify AC voltage to DC voltage and to invert DC voltage to AC voltage: single-phase (or, if necessary, three-phase) inverter-rectifier circuits assembled from IGBT keys. The inverter-rectifier bridge circuit has two power inputs / outputs and after applying DC voltage to the corresponding power input / output (when coordinated control of bridge IGBT keys, the so-called PWM control is usually used), it inverts DC voltage to AC voltage and its output to the second power input-output, that is, the power reversing cell in this case works as a controlled inverter. When applying AC voltage to the opposite power input-output of the inverter-rectifier bridge circuit, the AC supply voltage is rectified to DC voltage, and, as a rule, it is not necessary to control IGBT keys of the bridge, that is, the power reversing cell in this case can work as an uncontrolled rectifier.

Двухкаскадный преобразователь напряжения состоит: из первого канала преобразования напряжения основной сети напряжения постоянного тока с аккумуляторной батареей, включающего последовательно соединенные первый фильтр, первый инвертор-выпрямитель (в данном преобразователе используется только в качестве управляемого инвертора), первый датчик тока, первый трансформатор, второй инвертор-выпрямитель (в данном преобразователе используется только в качестве неуправляемого выпрямителя), второй фильтр, второй датчик тока, третий инвертор-выпрямитель (в данном преобразователе используется только в качестве управляемого инвертора), третий фильтр, третий датчик тока и сеть переменного тока с группой потребителей напряжения переменного тока, и из второго канала преобразования напряжения резервной сети напряжения постоянного тока с аккумуляторной батареей, включающего последовательно соединенные четвертый фильтр, четвертый инвертор-выпрямитель (в данном преобразователе используется только в качестве управляемого инвертора), четвертый датчик тока, второй трансформатор, пятый инвертор-выпрямитель (в данном преобразователе используется только в качестве неуправляемого выпрямителя), пятый фильтр, пятый датчик тока, выход которого подключен между вторым датчиком тока и третьим инвертором-выпрямителем первого канала преобразования напряжения основной сети напряжения постоянного тока, а также из многокомпонентной системы управления, собранной на базе двух микроконтроллеров с оперативным запоминающим устройством, часов реального времени, энергонезависимого запоминающего устройства, двух аналого-цифровых преобразователей, четырех датчиков напряжения, трех блоков драйверов силовых ключей, трех компараторов, трех схем блокировки, двух модулей дискретного ввода-вывода, панели индикации и управления, адаптера информационной шины, шины информационного обмена, внешней системы управления и двух блоков питания с гальванической развязкой от основной и резервной сети напряжения постоянного тока.A two-stage voltage converter consists of: a first channel for voltage conversion of the main DC voltage network with a battery, including a first filter connected in series, a first inverter-rectifier (this converter is used only as a controlled inverter), a first current sensor, a first transformer, and a second inverter - a rectifier (in this converter is used only as an uncontrolled rectifier), a second filter, a second current sensor, a third inverter - a rectifier (in this converter is used only as a controlled inverter), a third filter, a third current sensor and an alternating current network with a group of consumers of alternating current voltage, and from the second channel for converting the voltage of a backup network of direct current voltage to a battery, including a fourth filter connected in series , the fourth inverter-rectifier (in this converter is used only as a controlled inverter), the fourth current sensor, the second transformer, p the fourth inverter-rectifier (in this converter is used only as an uncontrolled rectifier), the fifth filter, the fifth current sensor, the output of which is connected between the second current sensor and the third inverter-rectifier of the first voltage conversion channel of the main DC voltage network, as well as from a multicomponent system control assembled on the basis of two microcontrollers with random access memory, real-time clock, non-volatile memory, two analog-digital x converters, four voltage sensors, three power switch driver blocks, three comparators, three blocking circuits, two discrete input / output modules, an indication and control panel, an information bus adapter, an information exchange bus, an external control system and two galvanically isolated power supplies from the main and reserve network of a direct current voltage.

Недостатками преобразователя по прототипу являются следующие признаки.The disadvantages of the Converter prototype are the following features.

Главным недостатком данного устройства двухкаскадного преобразователя напряжения является то, что он не является реверсивным, так как в нем не обеспечена возможность передачи электроэнергии в питающую сеть постоянного тока и соответственно возможность заряда аккумуляторной батареи, подключенной к этой сети.The main disadvantage of this device of a two-stage voltage converter is that it is not reversible, since it does not provide the ability to transfer electricity to the DC power network and, accordingly, the possibility of charging a battery connected to this network.

Кроме этого в двухкаскадном преобразователе напряжения:In addition, in a two-stage voltage converter:

- имеется только один выход для потребителей - выход напряжения переменного тока, вследствие чего отсутствует возможность электропитания потребителей постоянного тока, которым требуется значение номинала напряжения, отличающееся от напряжения питающей сети постоянного тока;- there is only one output for consumers - an AC voltage output, as a result of which there is no possibility of power supply to DC consumers who require a voltage rating different from the voltage of the DC supply network;

- обеспечивается возможность бесперебойного электропитания только для потребителей переменного тока;- provides the possibility of uninterrupted power supply only for consumers of alternating current;

- для обеспечения бесперебойности электропитания потребителей переменного тока необходимо подключение к двум независимым питающим сетям постоянного тока (основная и резервная сети питания);- to ensure uninterrupted power supply to AC consumers, it is necessary to connect to two independent DC power supply networks (main and backup power supply);

- в связи с наличием второго канала преобразования напряжения, работающего от резервной сети постоянного тока, - большая избыточность каналов инвертирования.- in connection with the presence of a second voltage conversion channel operating from a backup DC network, there is a large redundancy of inversion channels.

Задачами изобретения являются:The objectives of the invention are:

- обеспечение эффективного нормального и ускоренного заряда, тренировочного заряда, формования в режиме автоматического заряд-разряда пластин аккумуляторной батареи, входящей в состав сети напряжения постоянного тока объекта;- ensuring effective normal and accelerated charge, training charge, molding in the mode of automatic charge-discharge plates of the battery, which is part of the DC voltage network of the object;

- обеспечение реверсивности работы преобразователя напряжения с возможностью рекуперации энергии, накопленной в аккумуляторной батарее, в сеть напряжения переменного тока (как в режиме формования при разряде аккумуляторной батареи, так и после аварийного отключения источника напряжения сети переменного тока);- ensuring the reversibility of the voltage converter with the possibility of recovering the energy stored in the battery into the AC voltage network (both in the molding mode when the battery is discharged and after an emergency shutdown of the AC voltage source);

- обеспечение экономии электроэнергии в сети переменного тока (восполнение электроэнергии для питания потребителей сети переменного тока) в режиме рекуперации энергии, накопленной в аккумуляторной батарее, вместо ее безвозвратной потери, например, на тепловое рассеяние;- ensuring energy savings in the AC network (replenishment of electricity to power consumers of the AC network) in the mode of recovery of energy stored in the battery, instead of its irretrievable loss, for example, by thermal dissipation;

- бесперебойное электропитание ответственных потребителей высокостабильным напряжением постоянного тока двух номиналов с широким диапазоном регулирования;- uninterrupted power supply of responsible consumers with a highly stable DC voltage of two ratings with a wide range of regulation;

- бесперебойное электропитание ответственных потребителей напряжением переменного синусоидального однофазного или трехфазного тока ~50 Гц, 380/220 В;- uninterrupted power supply of critical consumers with alternating sinusoidal single-phase or three-phase current voltage ~ 50 Hz, 380/220 V;

- в комплексе - достижение максимально возможной безотказности электропитания ответственных потребителей различных объектов (подвижных и стационарных) промышленного и военного назначения, как постоянного, так и переменного тока за счет обеспечения автоматического переключения режимов передачи электрической энергии между сетями напряжения переменного и постоянного тока.- in the complex - the achievement of the maximum possible failure-free power supply for responsible consumers of various objects (mobile and stationary) for industrial and military purposes, both direct and alternating current due to the automatic switching of the modes of transmission of electric energy between AC and DC voltage networks.

Поставленная задача решается тем, что в реверсивный преобразователь напряжения для передачи электроэнергии между сетями переменного и постоянного тока, состоящий из соединенных последовательно сети напряжения переменного тока с группой потребителей напряжения переменного тока, первого датчика тока, первого фильтра, первого инвертора-выпрямителя, второго фильтра, второго инвертора-выпрямителя, трансформатора, третьего инвертора-выпрямителя, третьего фильтра, сети напряжения постоянного тока с аккумуляторной батареей; второго датчика тока, первого и второго датчика напряжения, аналого-цифрового преобразователя, первого, второго и третьего блока драйверов силовых ключей, микроконтроллера с оперативным запоминающим устройством, модуля дискретного ввода-вывода, панели индикации и управления, часов реального времени, энергонезависимого запоминающего устройства, адаптера информационной шины, шины информационного обмена, внешней системы управления; к первому входу аналого-цифрового преобразователя информационный выход первого датчика тока, ко второму входу через первый датчик напряжения подключен вход-выход сети напряжения переменного тока с группой потребителей напряжения переменного тока, выход аналого-цифрового преобразователя подключен к первому входу микроконтроллера с оперативным запоминающим устройством, ко второму входу микроконтроллера с оперативным запоминающим устройством подключены часы реального времени, к третьему входу - энергонезависимое запоминающее устройство, к первому входу-выходу микроконтроллера с оперативным запоминающим устройством через модуль дискретного ввода-вывода подключена панель индикации и управления, ко второму входу-выходу - через адаптер информационной шины и шину информационного обмена внешняя система управления, первый выход микроконтроллера с оперативным запоминающим устройством через первый блок драйверов силовых ключей подключен к управляющему входу первого инвертора-выпрямителя, введены первая и вторая группа потребителей напряжения постоянного тока, блок защиты и источник бесперебойного питания с аккумуляторной батареей, первая группа потребителей напряжения постоянного тока подключена к выходу второго фильтра, вторая группа потребителей напряжения постоянного тока подключена к выходу сети напряжения постоянного тока с аккумуляторной батареей, блок защиты включен в разрыв между третьим инвертором-выпрямителем и третьим фильтром, второй датчик тока включен в разрыв между третьим фильтром и сетью напряжения постоянного тока с аккумуляторной батареей, к третьему входу аналого-цифрового преобразователя подключен информационный выход второго датчика тока, к четвертому входу через второй датчик напряжения подключен вход-выход сети напряжения постоянного тока с аккумуляторной батареей, второй выход микроконтроллера с оперативным запоминающим устройством через второй блок драйверов силовых ключей подключен к управляющему входу второго инвертора-выпрямителя, третий выход через третий блок драйверов силовых ключей подключен к управляющему входу третьего инвертора-выпрямителя, выход сети напряжения переменного тока с группой потребителей напряжения переменного тока подключен к входу источника бесперебойного питания с аккумуляторной батареей, выход источника бесперебойного питания с аккумуляторной батареей подключен к соответствующим входам электропитания микроконтроллера с оперативным запоминающим устройством аналого-цифрового преобразователя, первого, второго и третьего блока драйверов силовых ключей, модуля дискретного ввода-вывода, панели индикации и управления и адаптера информационной шины.The problem is solved in that a reversible voltage converter for transmitting electricity between AC and DC networks, consisting of AC voltage networks connected in series with a group of AC voltage consumers, a first current sensor, a first filter, a first rectifier inverter, a second filter, a second inverter rectifier, a transformer, a third inverter rectifier, a third filter, a DC voltage network with a battery; a second current sensor, a first and second voltage sensor, an analog-to-digital converter, a first, second and third block of power key drivers, a microcontroller with random access memory, a discrete input-output module, an indication and control panel, a real-time clock, non-volatile memory device, information bus adapter, information bus, external control system; to the first input of the analog-to-digital converter the information output of the first current sensor, to the second input through the first voltage sensor is connected the input-output of the AC voltage network with a group of AC voltage consumers, the output of the analog-to-digital converter is connected to the first input of the microcontroller with random access memory, a real-time clock is connected to the second input of the microcontroller with random access memory, and a non-volatile memory device is connected to the third input The display and control panel is connected to the first input-output of the microcontroller with random access memory via the discrete input-output module, an external control system is connected to the second input-output through the information bus adapter and data exchange bus, the first output of the microcontroller with random access memory is the first block of drivers of power switches is connected to the control input of the first inverter rectifier, the first and second group of consumers of DC voltage are introduced, the block protection and uninterruptible power supply with battery, the first group of DC voltage consumers is connected to the output of the second filter, the second group of DC voltage consumers is connected to the output of the DC voltage network with the battery, the protection unit is connected to the gap between the third inverter rectifier and the third filter, the second current sensor is included in the gap between the third filter and the DC voltage network with a battery, to the third analog-to-digital input the information output of the second current sensor is connected to the converter, the input / output of the DC voltage network with the battery is connected to the fourth input through the second voltage sensor, the second output of the microcontroller with random access memory is connected to the control input of the second inverter-rectifier through the second block of power key drivers, the third output through the third block of drivers of the power switches is connected to the control input of the third inverter rectifier, the output of the AC voltage a group of consumers of AC voltage is connected to the input of an uninterruptible power supply with a battery, the output of an uninterruptible power supply with a battery is connected to the corresponding power inputs of the microcontroller with random access memory of an analog-to-digital converter, the first, second, and third block of power key drivers, discrete input module - output, display and control panels and information bus adapter.

Кроме этого в реверсивном преобразователе напряжения для передачи электроэнергии между сетями переменного и постоянного тока микроконтроллер выполнен с возможностью ручного управления с помощью панели индикации и управления, автоматического опроса первого и второго датчиков напряжения и тока, автоматического управления работой второго инвертора-выпрямителя в режиме передачи электроэнергии от сети напряжения переменного тока в сеть напряжения постоянного тока, автоматического нормального или ускоренного заряда аккумуляторной батареи сети напряжения постоянного тока, автоматического скоординированного управления работой третьего и первого инвертора-выпрямителя в режиме передачи энергии от сети напряжения постоянного тока с аккумуляторной батареей в сеть напряжения переменного тока (в режиме рекуперации энергии, при разряде аккумуляторной батареи сети напряжения постоянного тока), автоматического перехода к режиму рекуперации энергии после аварийного отключения источника напряжения сети переменного тока, автоматического возврата при восстановлении напряжения в сети переменного тока к режиму передачи электроэнергии от сети напряжения переменного тока в сеть напряжения постоянного тока.In addition, in a reversible voltage converter for transmitting electricity between AC and DC networks, the microcontroller is made with the possibility of manual control using the display and control panel, automatically polling the first and second voltage and current sensors, automatically controlling the operation of the second inverter-rectifier in the mode of electric power transmission from AC voltage network to DC voltage network, automatic normal or accelerated battery charge Areas of the DC voltage network, automatic coordinated control of the third and first inverter-rectifier in the mode of energy transfer from the DC voltage network with the battery to the AC voltage network (in the energy recovery mode, when the battery of the DC voltage network is discharged), automatic transition to the energy recovery mode after an emergency shutdown of the AC voltage source, automatic return when voltage is restored changes in the AC network to the mode of transmission of electricity from the AC voltage network to the DC voltage network.

Сущность изобретения состоит в том, что в предлагаемом преобразователе напряжения реализовано автоматическое реверсирование работы для обеспечения возможности передачи электроэнергии от сети переменного тока к сети постоянного тока и обратно (от сети постоянного тока к сети переменного тока), позволяющее не только постоянно поддерживать аккумуляторную батарею в работоспособном состоянии, одновременно обеспечивая возврат энергии (в режиме разряда аккумуляторной батареи), накопленной в аккумуляторной батарее, в сеть переменного тока и, соответственно, обеспечивая значительную экономию электроэнергии в сети переменного тока, но и достигнуть максимально возможной безотказности электропитания ответственных потребителей как постоянного, так и переменного тока на объектах различного назначения, использующих для электропитания потребителей одну сеть напряжения переменного тока и одну сеть напряжения постоянного тока.The essence of the invention lies in the fact that the proposed voltage converter implements automatic reversal of work to enable the transmission of electricity from the AC network to the DC network and vice versa (from the DC network to the AC network), which allows not only to constantly maintain the battery in working condition condition, while ensuring the return of energy (in the discharge mode of the battery) accumulated in the battery into the AC mains and, accordingly, providing significant energy savings in the AC network, it is also possible to achieve the maximum possible fail-safe power supply for responsible consumers of both direct and alternating current at various facilities using one AC voltage network and one DC voltage network for power supply of consumers.

На чертеже представлена структурная схема реверсивного преобразователя напряжения для передачи электрической энергии между сетями переменного и постоянного тока.The drawing shows a structural diagram of a reversible voltage Converter for transmitting electrical energy between AC and DC networks.

Согласно чертежу реверсивный преобразователь напряжения включает первую 1 и вторую 2 группы потребителей напряжения постоянного тока, соединенные последовательно сеть напряжения переменного тока с группой потребителей напряжения переменного тока 3, первый датчик тока 4, первый фильтр 5, первый инвертор-выпрямитель 6, второй фильтр 7, второй инвертор-выпрямитель 8, трансформатор 9, третий инвертор-выпрямитель 10, блок защиты 11, третий фильтр 12, второй датчик тока 13, сеть напряжения постоянного тока с аккумуляторной батареей 14; первый 15 и второй 17 датчики напряжения, аналого-цифровой преобразователь 16, первый 18, второй 19 и третий 20 блоки драйверов силовых ключей, источник бесперебойного питания с аккумуляторной батареей 21, микроконтроллер с оперативным запоминающим устройством 22, модуль дискретного ввода-вывода 23, часы реального времени 24, энергонезависимое запоминающее устройство 25, адаптер информационной шины 26, шину информационного обмена 27, внешнюю систему управления 28, панель индикации и управления 29. К первому входу аналого-цифрового преобразователя 16 подключен информационный выход первого датчика тока 4, ко второму входу через первый датчик напряжения 15 подключен вход-выход сети напряжения переменного тока с группой потребителей напряжения переменного тока 3, выход аналого-цифрового преобразователя 16 подключен к первому входу микроконтроллера с оперативным запоминающим устройством 22, ко второму входу микроконтроллера с оперативным запоминающим устройством 22 подключены часы реального времени 24, к третьему входу подключено энергонезависимое запоминающее устройство 25, к первому входу-выходу микроконтроллера с оперативным запоминающим устройством 22 через модуль дискретного ввода-вывода 23 подключена панель индикации и управления 29, ко второму входу-выходу через адаптер информационной шины 26 и шину информационного обмена 27 подключена внешняя система управления 28, первый выход микроконтроллера с оперативным запоминающим устройством 22 через первый блок драйверов силовых ключей 18 подключен к управляющему входу первого инвертора-выпрямителя 6, первая группа потребителей напряжения постоянного тока 1 подключена к выходу второго фильтра 7, вторая группа потребителей напряжения постоянного тока 2 подключена к выходу сети напряжения постоянного тока с аккумуляторной батареей 14, к третьему входу аналого-цифрового преобразователя 16 подключен информационный выход второго датчика тока 13, к четвертому входу через второй датчик напряжения 17 подключен вход-выход сети напряжения постоянного тока с аккумуляторной батареей 14, второй выход микроконтроллера с оперативным запоминающим устройством 22 через второй блок драйверов силовых ключей 19 подключен к управляющему входу второго инвертора-выпрямителя 8, третий выход через третий блок драйверов силовых ключей 20 подключен к управляющему входу третьего инвертора-выпрямителя 10, выход сети напряжения переменного тока с группой потребителей напряжения переменного тока 3 подключен ко входу источника бесперебойного питания с аккумуляторной батареей 21, выход источника бесперебойного питания с аккумуляторной батареей 21 подключен к соответствующим входам электропитания микроконтроллера с оперативным запоминающим устройством 22 аналого-цифрового преобразователя 16, первого 18, второго 19 и третьего 20 блока драйверов силовых ключей, модуля дискретного ввода-вывода 23, панели индикации и управления 29 и адаптера информационной шины 26.According to the drawing, the reversible voltage Converter includes the first 1 and second 2 groups of consumers of DC voltage, connected in series to the AC voltage network with a group of consumers of AC voltage 3, the first current sensor 4, the first filter 5, the first inverter rectifier 6, the second filter 7, a second inverter-rectifier 8, a transformer 9, a third inverter-rectifier 10, a protection unit 11, a third filter 12, a second current sensor 13, a DC voltage network with a battery 14; first 15 and second 17 voltage sensors, analog-to-digital converter 16, first 18, second 19 and third 20 power key driver blocks, uninterruptible power supply with battery 21, microcontroller with random access memory 22, discrete input-output module 23, clock real-time 24, non-volatile storage device 25, data bus adapter 26, data exchange bus 27, external control system 28, display and control panel 29. To the first input of the analog-to-digital Converter 16 the information output of the first current sensor 4 is switched on, the input-output of the AC voltage network with a group of AC voltage consumers 3 is connected to the second input through the first voltage sensor 15, the output of the analog-to-digital converter 16 is connected to the first input of the microcontroller with random access memory 22, a real-time clock 24 is connected to the second input of the microcontroller with random access memory 22, a non-volatile memory device 25 is connected to the third input, to the first input - the output of the microcontroller with random access memory 22 through the discrete input-output module 23 is connected to the display and control panel 29, an external control system 28 is connected to the second input-output via the information bus adapter 26 and the data exchange bus 27, the first output of the microcontroller with random access memory 22 through the first block of drivers of the power switches 18 is connected to the control input of the first inverter-rectifier 6, the first group of consumers of DC voltage 1 is connected to the output at the second filter 7, the second group of consumers of DC voltage 2 is connected to the output of the DC voltage network with a battery 14, the information output of the second current sensor 13 is connected to the third input of the analog-to-digital converter 16, and the input is connected to the fourth input through the second voltage sensor 17 - the output of the DC voltage network with the battery 14, the second output of the microcontroller with random access memory 22 through the second block of drivers of the power keys 19 is connected to the control to the input of the second inverter-rectifier 8, the third output through the third driver block of the power switches 20 is connected to the control input of the third inverter-rectifier 10, the output of the AC voltage network with a group of AC voltage consumers 3 is connected to the input of an uninterruptible power supply with a battery 21, the output of an uninterruptible power supply with a battery 21 is connected to the corresponding power inputs of the microcontroller with random access memory 22 analog-to-digital 16, the forming, the first 18, second 19 and third 20 power unit key driver module discrete IO 23, the display and control panel 29 and data bus 26 of the adapter.

Предлагаемый преобразователь работает следующим образом.The proposed Converter operates as follows.

При подаче питающего напряжения из сети напряжения переменного тока 3 получает электропитание группа потребителей напряжения переменного тока, подключенных к этой сети, а также источник бесперебойного питания с аккумуляторной батареей 21.When applying a supply voltage from the AC voltage network 3, power is supplied to the group of AC voltage consumers connected to this network, as well as an uninterruptible power supply with a battery 21.

Питающее напряжение сети напряжения переменного тока 3, проходя через первый датчик тока 4 и первый фильтр 5, поступает на первый инвертор-выпрямитель 6, который в данном случае работает как неуправляемый выпрямитель напряжения переменного тока в постоянный и далее поступает на второй фильтр 7. Выпрямленное и сглаженное напряжение постоянного тока с выхода второго фильтра 7 поступает на первую группу потребителей напряжения постоянного тока 1 и на вход второго инвертора-выпрямителя 8.The supply voltage of the AC voltage mains 3, passing through the first current sensor 4 and the first filter 5, is fed to the first inverter-rectifier 6, which in this case works as an uncontrolled AC voltage rectifier to DC and then goes to the second filter 7. The rectified and the smoothed DC voltage from the output of the second filter 7 goes to the first group of consumers of DC voltage 1 and to the input of the second inverter-rectifier 8.

Источник бесперебойного питания с аккумуляторной батареей 21 формирует необходимое напряжение для электропитания микроконтроллера с оперативным запоминающим устройством 22, аналого-цифрового преобразователя 16, первого 18, второго 19 и третьего 20 блока драйверов силовых ключей, модуля дискретного ввода-вывода 23, панели индикации и управления 29 и адаптера информационной шины 26. После получения электропитания в оперативное запоминающее устройство микроконтроллера 22 из энергонезависимого запоминающего устройства 25 загружается управляющая программа, обеспечивающая возможностью ручного выбора и задания режима работы преобразователя напряжения с помощью панели индикации и управления 29 через модуль дискретного ввода-вывода 23.An uninterruptible power supply with a battery 21 generates the necessary voltage for powering the microcontroller with random access memory 22, analog-to-digital converter 16, first 18, second 19 and third 20 of the power key driver block, discrete input-output module 23, display and control panel 29 and the adapter of the information bus 26. After receiving power supply to the random access memory of the microcontroller 22 from the non-volatile memory 25 is loaded control program, which provides the possibility of manual selection and setting operation mode of the voltage converter via the display and control panel 29 via a digital input-output unit 23.

В первую очередь, предоставляется возможность задания нормального или ускоренного заряда аккумуляторной батареи сети напряжения постоянного тока 14. При этом микроконтроллер 22 с помощью первого 15 и второго 17 датчика напряжения и аналого-цифрового преобразователя 16 определяет значения напряжений в сети напряжения переменного тока 3 и в сети напряжения постоянного тока 14 и использует эти сведения для формирования управляющих воздействий через второй блок драйверов силовых ключей 19 на второй инвертор-выпрямитель 8, который в данном случае работает как управляемый инвертор напряжения постоянного тока в переменный. Напряжение переменного тока, сформированное вторым инвертором-выпрямителем 8, поступает на трансформатор 9, с помощью которого осуществляется гальваническая развязка сети напряжения переменного тока 3 от сети напряжения постоянного тока 14 и необходимая трансформация (понижение или повышение значения напряжения переменного тока). Далее, полученное напряжение переменного тока поступает на третий инвертор-выпрямитель 10, который в данном случае работает как неуправляемый выпрямитель напряжения переменного тока в постоянный, и затем через блок защиты 11, третий фильтр 12 и второй датчик тока 13 в сеть напряжения постоянного тока с аккумуляторной батареей 14. При этом в зависимости от выбранного ранее вручную режима осуществляется нормальный или ускоренный заряд аккумуляторной батареи сети напряжения постоянного тока 14. Кроме этого от сети напряжения постоянного тока с аккумуляторной батареей 14 получает электропитание вторая группа потребителей напряжения постоянного тока 2.First of all, it is possible to set the normal or accelerated charge of the battery of the DC voltage network 14. In this case, the microcontroller 22, using the first 15 and second 17 voltage sensors and analog-to-digital converter 16, determines the voltage values in the AC voltage network 3 and in the network DC voltage 14 and uses this information to generate control actions through the second driver block of power switches 19 to the second inverter-rectifier 8, which in this case It works as a controlled DC voltage to AC inverter. The AC voltage generated by the second inverter-rectifier 8 is supplied to a transformer 9, with which the galvanic isolation of the AC voltage network 3 from the DC voltage network 14 and the necessary transformation (lowering or increasing the value of the AC voltage) are carried out. Next, the obtained AC voltage is supplied to the third inverter-rectifier 10, which in this case acts as an uncontrolled AC voltage rectifier to DC, and then through the protection unit 11, the third filter 12 and the second current sensor 13 to the DC voltage network with a battery battery 14. In this case, depending on the previously selected manual mode, a normal or accelerated battery charge of the DC voltage network is carried out 14. In addition, the DC voltage network with the battery 14 receives power from the second group of consumers of DC voltage 2.

После окончания заряда аккумуляторной батареи преобразователь напряжения может быть вручную с помощью панели индикации и управления 29 переведен в режим разряда, при котором энергия сети напряжения постоянного тока 14, накопленная в аккумуляторной батарее, возвращается через второй датчик тока 13, третий фильтр 12 и блок защиты 11 к третьему инвертору-выпрямителю 10. Блок защиты 11 предназначен для защиты силовых цепей преобразователя напряжения от импульсных коммутационных перенапряжений и поддержания непрерывности разрядного тока аккумуляторной батареи в режиме передачи энергии от сети напряжения постоянного тока 14 в сеть напряжения переменного тока 3.After the battery is charged, the voltage converter can be manually transferred to the discharge mode using the display and control panel 29, in which the energy of the DC voltage network 14 stored in the battery is returned through the second current sensor 13, the third filter 12 and the protection unit 11 to the third inverter-rectifier 10. The protection unit 11 is designed to protect the power circuits of the voltage converter from switching switching overvoltages and to maintain the continuity of the discharge current of the battery yatornoy battery in the power transmission mode from the network voltage DC voltage 14 to an AC network 3.

Третий инвертор-выпрямитель 10 под управлением микроконтроллера 22 с помощью третьего блока драйверов силовых ключей 20 производит преобразование напряжения постоянного тока в переменный, то есть в данном случае третий инвертор-выпрямитель 10 работает как управляемый инвертор напряжения постоянного тока в переменный. Далее напряжение переменного тока трансформируется в трансформаторе 9, выпрямляется вторым инвертором-выпрямителем 8, который в данном случае работает как неуправляемый выпрямитель напряжения переменного тока в постоянный, и после второго фильтра 7 подается на первую группу потребителей напряжения постоянного тока 1. Кроме этого напряжение постоянного тока поступает на первый инвертор-выпрямитель 6, который под управлением микроконтроллера 22 с помощью первого блока драйверов силовых ключей 18 производит преобразование напряжения постоянного тока в переменный, то есть в данном случае первый инвертор-выпрямитель 6 работает как управляемый инвертор напряжения постоянного тока в переменный. При этом микроконтроллер 22 с помощью первого датчика напряжения 15 и аналого-цифрового преобразователя 16, часов реального времени 24 осуществляет синхронизацию по частоте, фазе и амплитуде напряжения, формируемого первым инвертором-выпрямителем 6, и напряжения сети переменного тока 3 и регулирование значения мощности, передаваемой от сети напряжения постоянного тока 14 в сеть напряжения переменного тока 3.The third inverter-rectifier 10 under the control of the microcontroller 22, using the third block of drivers of the power switches 20, converts the DC voltage into AC, that is, in this case, the third inverter-rectifier 10 acts as a controlled inverter of the DC voltage into AC. Next, the AC voltage is transformed in the transformer 9, rectified by the second inverter-rectifier 8, which in this case works as an uncontrolled AC voltage rectifier into DC, and after the second filter 7 is supplied to the first group of consumers of DC voltage 1. In addition, DC voltage arrives at the first inverter-rectifier 6, which under the control of the microcontroller 22 using the first block of drivers of the power switches 18 produces voltage conversion post yannogo-AC, i.e. in this case the first inverter-rectifier 6 operates as a voltage controlled DC to AC inverter. In this case, the microcontroller 22 using the first voltage sensor 15 and the analog-to-digital converter 16, the real-time clock 24 synchronizes the frequency, phase and amplitude of the voltage generated by the first inverter-rectifier 6 and the AC voltage 3 and adjusts the value of the power transmitted from the DC voltage network 14 to the AC voltage network 3.

При реализации тренировочного заряда-разряда аккумуляторной батареи (при формовании пластин аккумуляторной батареи) переключение режимов передачи энергии из сети напряжения переменного тока 3 в сеть напряжения постоянного тока 14 и обратно производится микроконтроллером 22 автоматически.When the training charge-discharge of the battery is realized (when forming the plates of the battery), the modes of energy transfer from the AC voltage network 3 to the DC voltage network 14 and back are automatically switched by the microcontroller 22.

Таким образом, в реверсивном преобразователе напряжения обеспечивается экономия электрической энергии в сети переменного тока (восполнение электрической энергии для питания потребителей сети переменного тока) в режиме рекуперации энергии, накопленной в аккумуляторной батарее, вместо ее безвозвратной потери, например, на тепловое рассеяние.Thus, in a reversible voltage converter, energy is saved in the alternating current network (replenishing electric energy for powering the consumers of the alternating current network) in the mode of recovering the energy stored in the battery instead of its irretrievable loss, for example, from thermal dissipation.

Кроме этого при исчезновении питающего напряжения в сети напряжения переменного тока 3 в режиме передачи энергии из сети напряжения переменного тока 3 в сеть напряжения постоянного тока 14, микроконтроллер 22 определенное время еще имеет возможность (с помощью источника бесперебойного питания с аккумуляторной батареей 21) сохранить управление интеллектуальным преобразователем напряжения. При этом микроконтроллер 22 производит автоматическое переключение первого инвертора-выпрямителя 6, второго инвертора-выпрямителя 8, и третьего инвертора-выпрямителя 10 в режим, обеспечивающий рекуперацию энергии и передачу ее от сети напряжения постоянного тока 14 к сети напряжения переменного тока 3, сохраняя бесперебойность электропитания как потребителей постоянного тока (первая 1 и вторая 2 группы потребителей напряжения постоянного тока), так и потребителей переменного тока (группа потребителей напряжения переменного тока в сети напряжения переменного тока 3).In addition, with the disappearance of the supply voltage in the AC voltage network 3 in the mode of transferring energy from the AC voltage network 3 to the DC voltage network 14, the microcontroller 22 still has the opportunity (using an uninterruptible power supply with a battery 21) to maintain intelligent control voltage converter. In this case, the microcontroller 22 automatically switches the first inverter-rectifier 6, the second inverter-rectifier 8, and the third inverter-rectifier 10 to a mode that provides energy recovery and transmission from the DC voltage network 14 to the AC voltage network 3, while maintaining uninterrupted power supply both direct current consumers (the first 1 and second 2 groups of direct current voltage consumers) and alternating current consumers (a group of alternating current voltage consumers in the mains AC voltage 3).

При восстановлении напряжения в сети переменного тока микроконтроллер 22 имеет возможность осуществить возврат реверсивного преобразователя напряжения к режиму передачи электроэнергии от сети напряжения переменного тока 3 в сеть напряжения постоянного тока 14.When restoring the voltage in the AC network, the microcontroller 22 is able to return the reverse voltage converter to the mode of transmission of electricity from the AC voltage network 3 to the DC voltage network 14.

Для обеспечения возможности дистанционного контроля и управления работой предлагаемого преобразователя напряжения предусмотрен адаптер интерфейсной шины 26, обеспечивающий удаленное подключение к внешней системе управления 28.To enable remote monitoring and control of the proposed voltage converter, an interface bus adapter 26 is provided, providing remote connection to an external control system 28.

Промышленная применимость изобретения определяется тем, что предлагаемый реверсивный преобразователь напряжения может быть изготовлен в соответствии с приведенным описанием и чертежом на базе известных комплектующих изделий (например, информационная шина может быть выполнена на базе интерфейсов RS-232, RS-485, CAN, MIL-STD 1553 В, Ethernet) и технологического оборудования и использован для бесперебойного электропитания разнообразных потребителей напряжением переменного и постоянного тока на объектах различного назначения.Industrial applicability of the invention is determined by the fact that the proposed reversible voltage converter can be made in accordance with the above description and drawing on the basis of well-known components (for example, the information bus can be made on the basis of interfaces RS-232, RS-485, CAN, MIL-STD 1553 V, Ethernet) and technological equipment and is used for uninterrupted power supply of various consumers with AC and DC voltage at various facilities.

Предлагаемые технические решения практически реализованы в макетном образце малогабаритного зарядно-разрядного преобразователя для создаваемых в Закрытом акционерном обществе «ИРИС» опытно-поставочных образцов реверсивных преобразователей, предназначенных для передачи электрической энергии между корабельными сетями переменного и постоянного тока и бесперебойного электроснабжения потребителей постоянного тока напряжением 27 В и 220 В и трехфазного переменного тока с частотой 50 Гц напряжением 380/220 В в спасательном глубоководном аппарате (СГА) проекта 18270 «Бестер» и в модуле спасательном декомпрессионном МСД-400.The proposed technical solutions are practically implemented in a prototype small-sized charge-discharge converter for pilot prototypes created by the IRIS Closed Joint-Stock Company for reversing converters designed to transfer electrical energy between ship AC and DC networks and uninterrupted power supply of 27 V DC consumers and 220 V and three-phase alternating current with a frequency of 50 Hz and a voltage of 380/220 V in the rescue deep-sea ap Arata (SGA) Project 18270 "Bester" and rescue decompression module MSD-400.

Таким образом, предлагаемый реверсивный преобразователь напряжения обладает весьма широкими функциональными возможностями, обеспечивая передачу электрической энергии от сети переменного к сети постоянного тока и обратно, позволяя в процессе эксплуатации автоматически поддерживать аккумуляторную батарею в работоспособном состоянии, обеспечивая значительную экономию электроэнергии в сети переменного тока, а в комплексе - позволяет достигнуть максимально возможной безотказности электропитания ответственных потребителей как постоянного, так и переменного тока на объектах (например, корабельных) с одной сетью переменного тока и одной сетью постоянного тока.Thus, the proposed reverse voltage converter has a very wide functionality, providing the transfer of electrical energy from the AC network to the DC network and vice versa, allowing during operation to automatically maintain the battery in good condition, providing significant energy savings in the AC network, and in complex - allows you to achieve the highest possible failure-free power supply of responsible consumers as a constant Both AC and AC current at objects (for example, ship) with one AC network and one DC network.

На основании вышеизложенного и по результатам проведенного нами патентно-информационного поиска считаем, что предлагаемый реверсивный преобразователь напряжения для передачи электроэнергии между сетями переменного и постоянного тока 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 reverse voltage converter for transmitting electricity between AC and DC networks meets the criteria of "novelty", "inventive step" and can be protected by a patent of the Russian Federation for invention.

Claims (2)

1. Реверсивный преобразователь напряжения для передачи электроэнергии между сетями переменного и постоянного тока, состоящий из соединенных последовательно сети напряжения переменного тока с группой потребителей напряжения переменного тока, первого датчика тока, первого фильтра, первого инвертора-выпрямителя, второго фильтра, второго инвертора-выпрямителя, трансформатора, третьего инвертора-выпрямителя, третьего фильтра, сети напряжения постоянного тока с аккумуляторной батареей; второго датчика тока, первого и второго датчика напряжения, аналого-цифрового преобразователя, первого, второго и третьего блока драйверов силовых ключей, микроконтроллера с оперативным запоминающим устройством, модуля дискретного ввода-вывода, панели индикации и управления, часов реального времени, энергонезависимого запоминающего устройства, адаптера информационной шины, шины информационного обмена, внешней системы управления; к первому входу аналого-цифрового преобразователя информационный выход первого датчика тока, ко второму входу через первый датчик напряжения подключен вход-выход сети напряжения переменного тока с группой потребителей напряжения переменного тока, выход аналого-цифрового преобразователя подключен к первому входу микроконтроллера с оперативным запоминающим устройством, ко второму входу микроконтроллера с оперативным запоминающим устройством подключены часы реального времени, к третьему входу - энергонезависимое запоминающее устройство, к первому входу-выходу микроконтроллера с оперативным запоминающим устройством через модуль дискретного ввода-вывода подключена панель индикации и управления, ко второму входу-выходу - через адаптер информационной шины и шину информационного обмена внешняя система управления, первый выход микроконтроллера с оперативным запоминающим устройством через первый блок драйверов силовых ключей подключен к управляющему входу первого инвертора-выпрямителя, отличающийся тем, что в него введены первая и вторая группа потребителей напряжения постоянного тока, блок защиты и источник бесперебойного питания с аккумуляторной батареей, первая группа потребителей напряжения постоянного тока подключена к выходу второго фильтра, вторая группа потребителей напряжения постоянного тока подключена к выходу сети напряжения постоянного тока с аккумуляторной батареей, блок защиты включен в разрыв между третьим инвертором-выпрямителем и третьим фильтром, второй датчик тока включен в разрыв между третьим фильтром и сетью напряжения постоянного тока с аккумуляторной батареей, к третьему входу аналого-цифрового преобразователя подключен информационный выход второго датчика тока, к четвертому входу через второй датчик напряжения подключен вход-выход сети напряжения постоянного тока с аккумуляторной батареей, второй выход микроконтроллера с оперативным запоминающим устройством через второй блок драйверов силовых ключей подключен к управляющему входу второго инвертора-выпрямителя, третий выход через третий блок драйверов силовых ключей подключен к управляющему входу третьего инвертора-выпрямителя, выход сети напряжения переменного тока с группой потребителей напряжения переменного тока подключен к входу источника бесперебойного питания с аккумуляторной батареей, выход источника бесперебойного питания с аккумуляторной батареей подключен к соответствующим входам электропитания микроконтроллера с оперативным запоминающим устройством аналого-цифрового преобразователя, первого, второго и третьего блока драйверов силовых ключей, модуля дискретного ввода-вывода, панели индикации и управления и адаптера информационной шины.1. A reversible voltage converter for transmitting electricity between AC and DC networks, consisting of AC voltage networks connected in series with a group of AC voltage consumers, a first current sensor, a first filter, a first rectifier inverter, a second filter, a second rectifier inverter, a transformer, a third inverter rectifier, a third filter, a DC voltage network with a battery; a second current sensor, a first and second voltage sensor, an analog-to-digital converter, a first, second and third block of power key drivers, a microcontroller with random access memory, a discrete input-output module, an indication and control panel, a real-time clock, non-volatile memory device, information bus adapter, information bus, external control system; to the first input of the analog-to-digital converter the information output of the first current sensor, to the second input through the first voltage sensor is connected the input-output of the AC voltage network with a group of AC voltage consumers, the output of the analog-to-digital converter is connected to the first input of the microcontroller with random access memory, a real-time clock is connected to the second input of the microcontroller with random access memory, and a non-volatile memory device is connected to the third input The display and control panel is connected to the first input-output of the microcontroller with random access memory via the discrete input-output module, an external control system is connected to the second input-output through the information bus adapter and data exchange bus, the first output of the microcontroller with random access memory is the first block of drivers of the power switches is connected to the control input of the first inverter-rectifier, characterized in that the first and second group of voltage consumers are introduced into it DC power supply, protection unit and uninterruptible power supply with battery, the first group of DC voltage consumers is connected to the output of the second filter, the second group of DC voltage consumers is connected to the output of the DC voltage network with the battery, the protection unit is connected to the gap between the third the rectifier inverter and the third filter, the second current sensor is included in the gap between the third filter and the DC voltage network with the battery, to the the input of the analog-to-digital converter is connected to the information output of the second current sensor, the input / output of the DC voltage network with the battery is connected to the fourth input through the second voltage sensor, the second output of the microcontroller with random access memory is connected to the control input of the second through the second block of power key drivers inverter-rectifier, the third output through the third block of drivers of power switches is connected to the control input of the third inverter-rectifier, the output of the network AC voltage with a group of AC voltage consumers is connected to the input of an uninterruptible power supply with a battery, the output of an uninterruptible power supply with a battery is connected to the corresponding power inputs of a microcontroller with random access memory of an analog-to-digital converter, the first, second and third block of power key drivers , discrete input-output module, display and control panel and information bus adapter. 2. Реверсивный преобразователь напряжения для передачи электроэнергии между сетями переменного и постоянного тока по п.1, отличающийся тем, что микроконтроллер выполнен с возможностью ручного управления с помощью панели индикации и управления, автоматического опроса первого и второго датчиков напряжения и тока, автоматического управления работой второго инвертора-выпрямителя в режиме передачи электроэнергии от сети напряжения переменного тока в сеть напряжения постоянного тока, автоматического нормального или ускоренного заряда аккумуляторной батареи сети напряжения постоянного тока, автоматического скоординированного управления работой третьего и первого инвертора-выпрямителя в режиме передачи энергии от сети напряжения постоянного тока с аккумуляторной батареей в сеть напряжения переменного тока (в режиме рекуперации энергии, при разряде аккумуляторной батареи сети напряжения постоянного тока), автоматического перехода к режиму рекуперации энергии после аварийного отключения источника напряжения сети переменного тока, автоматического возврата, при восстановлении напряжения в сети переменного тока, к режиму передачи электроэнергии от сети напряжения переменного тока в сеть напряжения постоянного тока. 2. The reversible voltage Converter for transmitting electricity between AC and DC networks according to claim 1, characterized in that the microcontroller is made with the possibility of manual control using the display and control panel, automatic polling of the first and second voltage and current sensors, automatic control of the second inverter-rectifier in the mode of electric power transmission from the AC voltage network to the DC voltage network, automatic normal or accelerated charge ak a dummy battery of the DC voltage network, automatic coordinated control of the third and first inverter-rectifier in the mode of transferring energy from the DC voltage network with the battery to the AC voltage network (in the energy recovery mode, when the battery of the DC voltage network is discharged), automatic transition to the mode of energy recovery after an emergency shutdown of the AC voltage source, automatic return, when anovlenii line voltage AC mode to the power transmission from the AC voltage into a DC voltage network.
RU2007143397/09A 2007-11-22 2007-11-22 Reversible voltage converter for electric power transmission between alternating and constant current systems RU2343615C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007143397/09A RU2343615C1 (en) 2007-11-22 2007-11-22 Reversible voltage converter for electric power transmission between alternating and constant current systems

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007143397/09A RU2343615C1 (en) 2007-11-22 2007-11-22 Reversible voltage converter for electric power transmission between alternating and constant current systems

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2343615C1 true RU2343615C1 (en) 2009-01-10

Family

ID=40374370

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007143397/09A RU2343615C1 (en) 2007-11-22 2007-11-22 Reversible voltage converter for electric power transmission between alternating and constant current systems

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2343615C1 (en)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
RU2498476C1 (en) * 2012-05-03 2013-11-10 Закрытое акционерное общество "ИРИС" Charge-discharge device with energy recuperation to ships' mains
RU2499348C1 (en) * 2012-08-30 2013-11-20 Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Калужский приборостроительный завод "Тайфун" Intelligent voltage converter
RU2510658C1 (en) * 2012-09-03 2014-04-10 Общество с ограниченной ответственностью "Системы управления хранением энергии" (ООО "СУХЭ") Hierarchical three-level control system for high-voltage battery of electric energy accumulators
RU2518453C2 (en) * 2012-07-30 2014-06-10 Общество с ограниченной ответственностью "Системы управления хранением энергии" (ООО "СУХЭ") Hierarchical control system for battery of electric energy accumulators
RU2521086C2 (en) * 2008-12-10 2014-06-27 Шнайдер Электрик Айти Корпорейшн Method and device for control of output signal to be delivered as load and uninterrupted power supply system
RU2539865C2 (en) * 2012-09-03 2015-01-27 Общество с ограниченной ответственностью "Системы управления хранением энергии" (ООО "СУХЭ") Hierarchical three-level control system for high-voltage battery of electric energy accumulators
RU2539866C2 (en) * 2012-09-03 2015-01-27 Общество с ограниченной ответственностью "Системы управления хранением энергии" (ООО "СУХЭ") Hierarchical three-level control system of high-voltage battery of electrical energy storage units
RU2539871C2 (en) * 2012-09-12 2015-01-27 Общество с ограниченной ответственностью "Системы управления хранением энергии" (ООО "СУХЭ") Hierarchical three-tier control system for high-voltage battery of electric energy accumulators
RU2539864C2 (en) * 2012-09-03 2015-01-27 Общество с ограниченной ответственностью "Системы управления хранением энергии" (ООО "СУХЭ") Hierarchical three-tier control system for high-voltage battery of electric energy accumulators
RU2572088C1 (en) * 2014-06-24 2015-12-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр "Судовые электротехнические системы" (ООО "НПЦ "СЭС") Control device for operated reversible voltage transducer at electric power installation with ac and dc sources
US9461292B2 (en) 2009-11-12 2016-10-04 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Battery system, power supply system for electric railcars, and battery module

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2521086C2 (en) * 2008-12-10 2014-06-27 Шнайдер Электрик Айти Корпорейшн Method and device for control of output signal to be delivered as load and uninterrupted power supply system
US9461292B2 (en) 2009-11-12 2016-10-04 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Battery system, power supply system for electric railcars, and battery module
RU2475922C1 (en) * 2011-11-17 2013-02-20 Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Калужский приборостроительный завод "Тайфун" Ac voltage converter
RU2498476C1 (en) * 2012-05-03 2013-11-10 Закрытое акционерное общество "ИРИС" Charge-discharge device with energy recuperation to ships' mains
RU2518453C2 (en) * 2012-07-30 2014-06-10 Общество с ограниченной ответственностью "Системы управления хранением энергии" (ООО "СУХЭ") Hierarchical control system for battery of electric energy accumulators
RU2499348C1 (en) * 2012-08-30 2013-11-20 Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Калужский приборостроительный завод "Тайфун" Intelligent voltage converter
RU2510658C1 (en) * 2012-09-03 2014-04-10 Общество с ограниченной ответственностью "Системы управления хранением энергии" (ООО "СУХЭ") Hierarchical three-level control system for high-voltage battery of electric energy accumulators
RU2539865C2 (en) * 2012-09-03 2015-01-27 Общество с ограниченной ответственностью "Системы управления хранением энергии" (ООО "СУХЭ") Hierarchical three-level control system for high-voltage battery of electric energy accumulators
RU2539866C2 (en) * 2012-09-03 2015-01-27 Общество с ограниченной ответственностью "Системы управления хранением энергии" (ООО "СУХЭ") Hierarchical three-level control system of high-voltage battery of electrical energy storage units
RU2539864C2 (en) * 2012-09-03 2015-01-27 Общество с ограниченной ответственностью "Системы управления хранением энергии" (ООО "СУХЭ") Hierarchical three-tier control system for high-voltage battery of electric energy accumulators
RU2539871C2 (en) * 2012-09-12 2015-01-27 Общество с ограниченной ответственностью "Системы управления хранением энергии" (ООО "СУХЭ") Hierarchical three-tier control system for high-voltage battery of electric energy accumulators
RU2572088C1 (en) * 2014-06-24 2015-12-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр "Судовые электротехнические системы" (ООО "НПЦ "СЭС") Control device for operated reversible voltage transducer at electric power installation with ac and dc sources

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2343615C1 (en) Reversible voltage converter for electric power transmission between alternating and constant current systems
Kim et al. Operation and control strategy of a new hybrid ESS-UPS system
EP3087655B1 (en) Power supply system
JP2011147329A (en) Power conservation device and operating method thereof, and power conservation system
KR20110068690A (en) Power converting device of new and renewable energy storage system
CN210183018U (en) Grid-connected power supply system and grid-connected device of data center
JP7165953B2 (en) power conversion system
US10284115B2 (en) Inverter system
RU2540966C1 (en) Static converter
JP7193634B2 (en) Uninterruptible power supply microgrid system
RU2732280C1 (en) Uninterrupted power supply - static reversible converter for supply of alternating and direct current consumers and charging (recharging) of storage battery
WO2016000221A1 (en) A system for charging battery of at least one electrical vehicle
JP7242238B2 (en) Power converter and distributed power supply system
CN116316761A (en) Energy storage cabinet and energy storage system
JP6722295B2 (en) Power conversion system, power supply system, and power conversion device
JP6076381B2 (en) Power supply system
RU2498476C1 (en) Charge-discharge device with energy recuperation to ships' mains
JPH11103540A (en) Uninterruptive power source system
WO2020157922A1 (en) Dc power supply and power system
Abdelmoaty et al. A single-step, single-inductor energy-harvestingbased power supply platform with a regulated battery charger for mobile applications
RU2414788C1 (en) Multi-channel uninterrupted power supply of modular construction
RU2284623C1 (en) Direct-current voltage converter with built-in microcontroller
RU2583002C1 (en) Secondary power device with backup
RU2806782C1 (en) Uninterrupted secondary power supply device
US11233403B2 (en) Grid interconnection system

Legal Events

Date Code Title Description
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: 20161123