RU2346373C1 - Uninterrupted power supply unit for computers and computer systems - Google Patents

Uninterrupted power supply unit for computers and computer systems Download PDF

Info

Publication number
RU2346373C1
RU2346373C1 RU2007144597/09A RU2007144597A RU2346373C1 RU 2346373 C1 RU2346373 C1 RU 2346373C1 RU 2007144597/09 A RU2007144597/09 A RU 2007144597/09A RU 2007144597 A RU2007144597 A RU 2007144597A RU 2346373 C1 RU2346373 C1 RU 2346373C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
power supply
computers
voltage
computer systems
generator
Prior art date
Application number
RU2007144597/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Алексеевич Гуров (RU)
Алексей Алексеевич Гуров
Роберт Николаевич Буланов (RU)
Роберт Николаевич Буланов
Владимир Евлампиевич Мишутинский (RU)
Владимир Евлампиевич Мишутинский
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого
Priority to RU2007144597/09A priority Critical patent/RU2346373C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2346373C1 publication Critical patent/RU2346373C1/en

Links

Landscapes

  • Inverter Devices (AREA)
  • Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: invention refers to the sphere of electrical engineering and is to be used to provide for power supply of computers and computer-based systems. Device contains a static converter connected to the electric mains and consisting of rectifier, inverter enabling delivery of alternating voltage power supply to the consumers that need no galvanic isolation and direct current power accumulator. Alternating voltage power supply is delivered also to the transverter consisting of an asynchronous motor connected via a common shaft to the exciter and the generator, their windings wrapped around a common stator, and an automatic voltage controller that, operating via the exciter auxiliary winding, modifies the generator excitation current in accordance with the consumer-end current regulation rules.
EFFECT: provision for reliable and high quality power supply of computer equipment combined with information leakage protection.
1 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для питания переменным напряжением компьютеров и систем на их основе, особенностью которых является необходимость защиты от утечки конфиденциальной информации.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used to supply alternating voltage to computers and systems based on them, a feature of which is the need to protect against leakage of confidential information.

В настоящее время существуют несколько типов устройств бесперебойного электропитания компьютеров и систем на их основе. По первому типу питание компьютеров или компьютерных систем осуществляется в нормальном режиме от сети напряжением переменного тока непосредственно или путем преобразования его вначале в напряжение постоянного тока с последующим преобразованием в напряжение переменного тока. При временном отключении напряжения сети в нормальном режиме бесперебойное электропитание осуществляют от аккумуляторов, преобразуя посредством инвертора напряжение постоянного тока в напряжение переменного тока. Преобразование переменного тока сети в постоянное, а затем постоянного в переменное для питания компьютеров и компьютерных систем, не обеспечивает защиты от утечки конфиденциальной информации компьютера и компьютерных систем, передача которой возможна по гальванической связи участков цепей переменного и постоянного тока.Currently, there are several types of uninterruptible power supplies for computers and systems based on them. According to the first type, the power of computers or computer systems is carried out in normal mode from the network with an alternating current voltage directly or by converting it first to a direct current voltage and then converting it to an alternating current voltage. During a temporary shutdown of the mains voltage in normal mode, uninterrupted power supply is carried out from the batteries, converting the DC voltage through the inverter to AC voltage. Converting an ac network current to direct and then direct to alternating current for powering computers and computer systems does not provide protection against leakage of confidential information from computers and computer systems, the transmission of which is possible by galvanic coupling of sections of AC and DC circuits.

Этот способ реализуется в системах бесперебойного питания типа of-fline или on-line соответственно, выпускаемых фирмами АРС, Best, Power, Emerson Electric и др. [1, 2].This method is implemented in uninterruptible power systems such as of-fline or on-line, respectively, manufactured by APC, Best, Power, Emerson Electric, and others [1, 2].

Второй тип технических устройств [4] обеспечения компьютеров и компьютерных систем бесперебойным питанием осуществляет питание напряжением постоянного тока, причем в нормальном режиме - сразу после преобразования сетевого напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока, а при отклонениях сетевого напряжения от нормального режима - непосредственно от накопителя энергии постоянного тока (электролитические конденсаторы, молекулярные накопители, аккумуляторные батареи). Кроме того, перед подачей электропитания на компьютеры его конвертируют и стабилизируют для компенсации нестабильности внешней сети. Осуществление электропитания в этом устройстве исключает двойное преобразование электроэнергии, улучшает качество подаваемого напряжения, исключает инвертор, но возможна подача на выпрямитель переменного тока искаженной синусоидальной формы от сети, что требует применения сложной схемы выпрямления, а также отсутствует защита от утечки конфиденциальной информации компьютера и компьютерных систем из-за их гальванической связи с сетью.The second type of technical devices [4] for supplying computers and computer systems with uninterrupted power supplies DC voltage, moreover, in normal mode, immediately after converting the AC mains voltage to DC voltage, and when the mains voltage deviates from normal mode, directly from the energy storage device direct current (electrolytic capacitors, molecular storage devices, batteries). In addition, before applying power to computers, it is converted and stabilized to compensate for the instability of the external network. The power supply in this device eliminates the double conversion of electricity, improves the quality of the supplied voltage, eliminates the inverter, but it is possible to supply a distorted sinusoidal shape to the AC rectifier from the network, which requires the use of a complex rectification circuit, and there is no protection against leakage of confidential information of the computer and computer systems due to their galvanic connection to the network.

Технические устройства [7] обеспечивают компьютеры и компьютерные системы бесперебойным питанием напряжением постоянного тока, получаемого от агрегата гальванической развязки, питаемого от сети, представляющего собой трехфазную электрическую синхронную машину, объединяющую в одном агрегате электродвигатель и электрогенератор, обмотки которых расположены на совмещенном статоре и возбуждаются обмоткой общего ротора [4]. Передача энергии от электродвигателя к электрогенератору происходит с высоким КПД через единое магнитное поле без электромеханических преобразователей, обеспечивая на выходе трехфазное напряжение неискаженной синусоидальной формы. Цепь питания компьютеров и компьютерных систем электрически развязана этим агрегатом гальванической развязки с сетью, что обеспечивает защиту компьютеров от утечки конфиденциальной информации и защиту их от всех видов возмущений во входной сети при исключении дополнительных устройств улучшения качества электроэнергии.Technical devices [7] provide computers and computer systems with uninterrupted power supply of DC voltage received from a galvanic isolation unit, powered by a network, which is a three-phase electric synchronous machine that combines an electric motor and an electric generator in one unit, the windings of which are located on a combined stator and are excited by a winding common rotor [4]. Energy is transferred from the electric motor to the electric generator with high efficiency through a single magnetic field without electromechanical converters, providing a three-phase voltage of an undistorted sinusoidal shape at the output. The power circuit of computers and computer systems is electrically isolated by this galvanic isolation unit from the network, which protects computers from leakage of confidential information and protects them from all types of disturbances in the input network, with the exception of additional devices for improving the quality of electricity.

Однако, это устройство не обеспечивает питание переменным напряжением компьютерных систем - потребителей переменного тока, широко применяемых в народном хозяйстве распределенных в пространстве объектов и требующих гальванической развязки с цепью первичного питания.However, this device does not provide alternating voltage power to computer systems - AC consumers, widely used in the national economy of objects distributed in space and requiring galvanic isolation with the primary power circuit.

Задача данного технического решения создать устройство, обеспечивающее бесперебойное и качественное электропитание переменным током компьютеров и компьютерных систем объектов, распределенных в пространстве, с защитой от утечки конфиденциальной информации.The objective of this technical solution is to create a device that provides uninterrupted and high-quality AC power to computers and computer systems of objects distributed in space, with protection against leakage of confidential information.

Устройство содержит статический преобразователь, который подключен к электрической сети и состоит из выпрямителя, инвертора; он обеспечивает подачу переменного напряжения потребителям и на электромашинный преобразователь, содержащий асинхронный двигатель, соединенный единым валом с генератором и возбудителем с введенным в преобразователь устройством автоматического регулирования напряжения, использующего принцип фазового компаундирования.The device contains a static converter, which is connected to the electric network and consists of a rectifier, inverter; it provides AC voltage to consumers and to an electric machine converter containing an induction motor connected by a single shaft to the generator and exciter with an automatic voltage control device introduced into the converter using the principle of phase compounding.

На чертеже приведена блок-схема, заявляемого устройства. Блок-схема содержит первичную цепь питания переменным током, включающую статический преобразователь, состоящий из безтрансформаторного выпрямителя 1, инвертора 2 для подачи переменного напряжения на электромашинный преобразователь 8 и потребители 9, не нуждающиеся в гальванической развязке, химический источник тока (накопителя энергии постоянного тока) 3. В качестве накопителя энергии постоянного тока в зависимости от длительности возможных перерывов могут быть использованы либо аккумуляторные батареи, либо молекулярные накопители. Вторичная цепь питания нагрузки 10 переменным током обеспечивается электромашинным преобразователем, используемым в качестве гальванической развязки 8, конструктивно выполненным в виде единой машины, объединяющей в себе асинхронный двигатель 4, соединенный общим валом с возбудителем 5 и генератором 6, обмотки которых расположены на совмещенном статоре и возбуждаются обмоткой общего ротора, позволяющей на выходе получить напряжение 3-х фазного тока в заданном диапазоне изменений, в соответствии с требованиями ГОСТа для питания потребителей 10 (компьютер или компьютерная система), требующих гальванической развязки.The drawing shows a block diagram of the inventive device. The block diagram contains a primary AC power circuit, including a static converter, consisting of a transformerless rectifier 1, an inverter 2 for supplying alternating voltage to the machine converter 8 and consumers 9 that do not need galvanic isolation, a chemical current source (DC energy storage device) 3 Depending on the duration of possible interruptions, either storage batteries or molecular storage devices can be used as a DC energy storage device. The secondary power supply circuit of the load 10 with alternating current is provided by an electric machine converter used as a galvanic isolation 8, structurally made in the form of a single machine, combining an asynchronous motor 4, connected by a common shaft with a pathogen 5 and a generator 6, the windings of which are located on a combined stator and are excited winding of the common rotor, allowing the output to receive the voltage of 3-phase current in a given range of changes, in accordance with the requirements of GOST for power consumption lei 10 (computer or computer system), requiring galvanic isolation.

Заданный диапазон выходного напряжения обеспечивается автоматическим регулятором напряжения (АРН) 7, реализующим принцип фазового компаудирования, через дополнительную обмотку возбудителя 5 генератора 6, связанную с регулятором АРН, изменяющим ток возбуждения генератора 6 в соответствии с законом изменения тока нагрузки потребителя 10. Эта единая машина не содержит щеточно-коллекторный узел, обеспечивает качественное питание потребителей (компьютеров и их систем) и защиту конфиденциальной информации за счет электромагнитной развязки источника питания и потребителей переменного тока без их непосредственного контакта по цепям питания, т.е. без их гальванической связи цепей первичного и вторичного питания.The specified output voltage range is provided by an automatic voltage regulator (AVR) 7, which implements the principle of phase compounding, through an additional winding of the exciter 5 of the generator 6, connected to the AVR regulator, which changes the excitation current of the generator 6 in accordance with the law of variation of the load current of consumer 10. This single machine does not contains a brush-collector assembly, provides high-quality power to consumers (computers and their systems) and the protection of confidential information due to electromagnetic isolation Power supply and AC loads without direct contact of the power circuits, i.e. without their galvanic connection of the primary and secondary power circuits.

Устройство в нормальном режиме работает следующим образом: сетевое напряжение выпрямляют неуправляемым выпрямителем 1 в стабильное напряжение постоянного тока, которым непосредственно (без потерь энергии) питают инвертор 2. Последний преобразует напряжение постоянного тока в напряжение переменного тока для непосредственного питания электромашинного преобразователя - агрегата гальванической развязки 8, который, в свою очередь, генерирует переменное напряжение стандартной (неискаженной) синусоидальной формы и питает компьютер или компьютерную систему 10. Поддержание напряжения в заданном диапазоне при изменении нагрузки осуществляется автоматическим регулятором напряжения 7, реализующим принцип фазового компаундирования путем изменения тока возбуждения синхронного генератора пропорционально векторам отклонения выходного напряжения и тока нагрузки.The device in normal mode works as follows: the mains voltage is rectified by an uncontrolled rectifier 1 to a stable DC voltage, which directly (without energy loss) feeds the inverter 2. The latter converts the DC voltage to AC voltage for direct power supply of the electrical machine converter - galvanic isolation unit 8 , which, in turn, generates an alternating voltage of a standard (undistorted) sinusoidal shape and powers the computer or computer computer system 10. Maintaining voltage in a given range when the load changes is carried out by an automatic voltage regulator 7, which implements the principle of phase compounding by changing the excitation current of a synchronous generator in proportion to the deviation vectors of the output voltage and load current.

При отключениях сети или отклонениях сверх нормы сетевого напряжения электропитание потребителей осуществляют без перерывов от накопителя энергии, используемого в статическом преобразователе.In case of power outages or deviations in excess of the norm of the mains voltage, the consumers are powered without interruptions from the energy store used in the static converter.

Заявляемый тип построения устройства отличается от прототипа тем, что в нормальном режиме питание распределенных в пространстве компьютеров и компьютерных систем переменным током осуществляют от электромашинного преобразователя, подключенного к статическому преобразователю, питаемого от внешней сети. Заявляемый способ имеет промышленное применение.The inventive type of construction of the device differs from the prototype in that in normal mode, the power distributed in the space of computers and computer systems with alternating current is carried out from an electric machine converter connected to a static converter, powered from an external network. The inventive method has industrial applications.

Заявителям не известен путь решения поставленной задачи с приведенной совокупностью существенных признаков, что говорит об "изобретательском уровне" технического решения.The applicants do not know the way to solve the problem with a given set of essential features, which indicates the "inventive step" of the technical solution.

Реализация устройства по данной схеме позволяет уменьшить массогабаритные характеристики отдельных устройств бесперебойного питания за счет обеспечения гальванической развязки только части наиболее ответственных потребителей из общего их числа, требующих защиты от несанкционированного доступа к информации, при выполнении требований к надежности устройства бесперебойного питания за счет использования комбинации статического преобразователя электрической энергии и бесщеточных электрических машин небольшой мощности.The implementation of the device according to this scheme allows to reduce the weight and size characteristics of individual uninterruptible power supply devices by providing galvanic isolation of only a part of the most critical consumers out of the total number that require protection from unauthorized access to information, while meeting the reliability requirements of the uninterruptible power supply device by using a combination of a static converter electric energy and brushless electric machines of small power.

Источники информацииInformation sources

1. Мкртчян Ж.А. Основы построения устройств электропитания ЭВМ. Москва: «Радио и связь», 19901. Mkrtchyan J.A. Fundamentals of building computer power devices. Moscow: Radio and Communications, 1990

2. Exide Electronics: «Источники бесперебойного питания корпорации Exide Electronics». Проспект фирмы, 1998.2. Exide Electronics: “Exide Electronics Corporation Uninterruptible Power Supplies.” Prospectus of the company, 1998.

4. Exide Electronics: «Источники бесперебойного питания PC MAGAZINE/RE. Спецвыпуск, январь 1997 г., с.68-97. МИР ИБП. МИР ПК, март 1997 г., с.33-57. Брифинг производителей источников бесперебойного питания. Компьютер. Октябрь 1997 г., с.212-230.4. Exide Electronics: “PC MAGAZINE / RE Uninterruptible Power Supplies. Special Issue, January 1997, p. 68-97. WORLD UPS. MIR PC, March 1997, p. 33-57. Briefing of manufacturers of uninterruptible power supplies. A computer. October 1997, S. 212-230.

4. Патент R2242833 C1 кл.7 H02J 9/04, опублик. 2004. Бюл. №35.4. Patent R2242833 C1 cl. 7 H02J 9/04, published. 2004. Bull. Number 35.

5. RWE Piller GmbH: PILLER UNIBLOK-R. Dynamic uninterruptible power supply and power conditioning device. Проспект фирмы, 2002.5. RWE Piller GmbH: PILLER UNIBLOK-R. Dynamic uninterruptible power supply and power conditioning device. Company Prospectus, 2002.

6. Копылов И.П. Электрические машины. Москва: «Логос», 2000.6. Kopylov I.P. Electric cars. Moscow: Logos, 2000.

7. Патент ПМ 53513 кл. H02J 9/04, опублик. 2006. Бюл. №137. Patent PM 53513 class. H02J 9/04, published. 2006. Bull. Number 13

Claims (1)

Устройство бесперебойного питания компьютеров и компьютерных систем, содержащее статический преобразователь, подключенный к электросети и состоящий из выпрямителя, инвертора, для подачи переменного напряжения потребителям, не нуждающимся в гальванической развязке, и накопителя энергии постоянного тока, переменное напряжение также подается на электромашинный преобразователь, состоящий из асинхронного двигателя, соединенного общим валом с возбудителем и генератором, обмотки которых расположены на совмещенном статоре, и автоматического регулятора напряжения, который через дополнительную обмотку возбудителя изменяет ток возбуждения генератора в соответствии с законом изменения тока потребителя. An uninterruptible power supply device for computers and computer systems, containing a static converter connected to the mains and consisting of a rectifier, an inverter, for supplying alternating voltage to consumers who do not need galvanic isolation, and a direct current energy storage device, alternating voltage is also supplied to an electrical machine converter, consisting of an asynchronous motor connected by a common shaft with a pathogen and generator, the windings of which are located on a combined stator, and automatically th voltage regulator which is across the exciter winding additional changes generator excitation current in accordance with the law of change of current user.
RU2007144597/09A 2007-12-04 2007-12-04 Uninterrupted power supply unit for computers and computer systems RU2346373C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007144597/09A RU2346373C1 (en) 2007-12-04 2007-12-04 Uninterrupted power supply unit for computers and computer systems

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007144597/09A RU2346373C1 (en) 2007-12-04 2007-12-04 Uninterrupted power supply unit for computers and computer systems

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2346373C1 true RU2346373C1 (en) 2009-02-10

Family

ID=40546871

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007144597/09A RU2346373C1 (en) 2007-12-04 2007-12-04 Uninterrupted power supply unit for computers and computer systems

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2346373C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3137805A1 (en) * 2022-07-11 2024-01-12 Albioma Electricity supply device adapted to maintain the inertia of an electrical system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU720619A1 (en) * 1977-10-24 1980-03-05 Горьковский Политехнический Институт Им. А. А.Жданова Arrangement for power supply of self-contained units
US5874788A (en) * 1990-09-07 1999-02-23 Oneac Corporation External backup power supply
RU2242833C1 (en) * 2003-04-07 2004-12-20 Гусельников Александр Викторович Method for no-break power supply to computers or computer systems
RU53513U1 (en) * 2005-11-28 2006-05-10 Военная академия Ракетных войск стратегического назначения им. Петра Великого UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY FOR COMPUTERS AND COMPUTER SYSTEMS

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU720619A1 (en) * 1977-10-24 1980-03-05 Горьковский Политехнический Институт Им. А. А.Жданова Arrangement for power supply of self-contained units
US5874788A (en) * 1990-09-07 1999-02-23 Oneac Corporation External backup power supply
RU2242833C1 (en) * 2003-04-07 2004-12-20 Гусельников Александр Викторович Method for no-break power supply to computers or computer systems
RU53513U1 (en) * 2005-11-28 2006-05-10 Военная академия Ракетных войск стратегического назначения им. Петра Великого UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY FOR COMPUTERS AND COMPUTER SYSTEMS

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3137805A1 (en) * 2022-07-11 2024-01-12 Albioma Electricity supply device adapted to maintain the inertia of an electrical system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7053590B2 (en) Power generating system including a high-frequency alternator, a rectifier module, and an auxiliary power supply
Emadi et al. Uninterruptible power supplies and active filters
US6657321B2 (en) Direct current uninterruptible power supply method and system
US20210075221A1 (en) Real time energy management and control of renewable energy based microgrid in grid-connected and island modes
Serban et al. Voltage and frequency grid support strategies beyond standards
US11451065B1 (en) Voltage control and grid synchronization of microgrids in real time
EP1841051A2 (en) Power generation system and method
Benysek et al. Power electronic systems as a crucial part of Smart Grid infrastructure-a survey
CN106549486A (en) System and method for operating uninterrupted power source
US8432051B2 (en) Electric generator
CN102710201B (en) Third harmonic power supply and controlled rotary transformation wind power generating unit as well as brushless excitation method
CN103296952A (en) Parallel type excitation device with current feedback and controllable excitation functions
RU2346373C1 (en) Uninterrupted power supply unit for computers and computer systems
CN201903629U (en) Alternating current transformation-type excitation synchronous wind power generation experimental facility
CN102931796A (en) Direct current/ alternating current (DC/AC) self-coupling inversion generator
US12212144B2 (en) Multi-port subsea high-voltage power modulation and stored energy distribution system
RU53513U1 (en) UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY FOR COMPUTERS AND COMPUTER SYSTEMS
Park Simple flywheel energy storage using squirrel-cage induction machine for DC bus microgrid systems
US20120181862A1 (en) Internal Electrification Scheme For Power Generation Plants
RU2326774C1 (en) Converting device of the passangers car power supply system
CN210578329U (en) Device for optimizing transient performance of digital excitation generator
Zhang et al. Coordinated control of MTDC-based microgrid with wind turbines
Lim et al. Hybrid UPS with energy storage system function
CN113991637A (en) Direct-current micro-grid power transmission system applied to oil drilling machine
KR102759603B1 (en) Generator

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20091205