RU2533197C1 - Uninterrupted power supply source - Google Patents
Uninterrupted power supply source Download PDFInfo
- Publication number
- RU2533197C1 RU2533197C1 RU2013123757/07A RU2013123757A RU2533197C1 RU 2533197 C1 RU2533197 C1 RU 2533197C1 RU 2013123757/07 A RU2013123757/07 A RU 2013123757/07A RU 2013123757 A RU2013123757 A RU 2013123757A RU 2533197 C1 RU2533197 C1 RU 2533197C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- voltage
- inputs
- control system
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, а именно к установкам гарантированного электропитания постоянного тока, включающим в себя AC/DC и DC/DC преобразователи, предназначенным для бесперебойного электропитания потребителей и специальных объектов.The invention relates to electrical engineering, in particular to guaranteed DC power supply units, including AC / DC and DC / DC converters, designed for uninterrupted power supply of consumers and special objects.
Известна установка гарантированного электропитания, содержащая шины электроснабжения переменным током, присоединенные к ним выпрямители, один из которых соединен с аккумуляторной батареей (АБ) (патент RU 2050664, H02J 7/34, H02J 9/06, публикация 20.12.1995).A known installation of guaranteed power supply, containing busbars for AC power supply, rectifiers attached to them, one of which is connected to a battery (AB) (patent RU 2050664,
Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является источник бесперебойного электропитания, содержащий входные DC/DC преобразователи напряжения, выход одного из которых подключается к нагрузке, выходной DC/DC преобразователь напряжения, систему управления преобразователями, и заряжаемую от DC/DC преобразователя напряжения АБ (патент US 6225708, H03J 7/00, публикация 01.05.2001). Данное устройство предназначено для питания слаботочных цепей, предназначено для обеспечения бесперебойного питания при прекращении внешнего питания, но имеет недостаточную защиту от отказов собственных элементов.The closest analogue of the claimed invention is an uninterruptible power supply containing input DC / DC voltage converters, the output of one of which is connected to the load, output DC / DC voltage converter, control system of converters, and rechargeable from a DC / DC voltage converter AB (US patent 6225708 ,
Технический результат, на получение которого направлено данное изобретение, заключается в обеспечении бесперебойности питания в случае отказа любых собственных узлов.The technical result, to which this invention is directed, is to ensure uninterrupted power supply in case of failure of any of its own nodes.
Технический результат достигается тем, что источник бесперебойного электропитания содержит два входных AC/DC преобразователя напряжения, выход одного из которых подключается через диод к нагрузке, а выход второго через другой диод - к аккумуляторной батарее; выходной DC/DC преобразователь напряжения, включенный между катодами диодов после входных преобразователей; систему управления преобразователями; кроме того, параллельно выходному DC/DC преобразователю напряжения включен электронный ключ и выходной контактор, причем входной преобразователь содержит повышающий регулятор, содержащий последовательно соединенные индуктивный элемент и полупроводниковый диод, к точке соединения которых подсоединен первый силовой выход первого ключевого элемента, управляющий вход которого подключен к первому выходу системы управления, а ко второму выводу диода и второму силовому выводу первого ключевого элемента подсоединен резонансный преобразователь, содержащий цепь из двух последовательно включенных конденсаторов и цепь из двух последовательно соединенных второго и третьего ключевых элементов, управляющие входы которых подключены ко второму и третьему выходам системы управления, а между точкой соединения конденсаторов и точкой соединения ключевых элементов включена цепь из последовательно соединенных третьего конденсатора и первичной обмотки трансформатора, ко вторичной обмотке которого подключен выпрямитель, выходом которого образован выход входного преобразователя, а система управления включает в себя ПИД-регуляторы и широтно-импульсные модуляторы (ШИМ), выходом первого из которых образован первый выход системы управления, второй и третий выходы которой образованы выходами второго и третьего широтно-импульсных модуляторов, входы которых связаны с выходом ПИД-регулятора, на входы которого подаются сигналы тока аккумуляторной батареи и опорного тока, изменяющегося от 0 до Imax, а вход первого широтно-импульсного модулятора подключен к выходу схемы «меньше меньшего», один из входов которой подключен к выходу ПИД-регулятора, на входы которого подаются сигналы напряжения на аккумуляторной батарее и опорного напряжения, а другой вход - к выходу ПИД-регулятора, на входы которого подаются сигналы тока АБ и опорного тока, изменяющегося от 0 до Imax.The technical result is achieved by the fact that the uninterruptible power supply contains two input AC / DC voltage converters, the output of one of which is connected through the diode to the load, and the output of the second through the other diode to the battery; output DC / DC voltage converter connected between the cathodes of the diodes after the input converters; converter control system; in addition, an electronic switch and an output contactor are connected in parallel with the output DC / DC voltage converter, the input converter comprising a step-up controller comprising inductance element and a semiconductor diode connected in series, the first power output of the first key element, the control input of which is connected to the first output of the control system, and a resonant transform is connected to the second output of the diode and the second power output of the first key element a body containing a circuit of two series-connected capacitors and a circuit of two series-connected second and third key elements, the control inputs of which are connected to the second and third outputs of the control system, and a circuit of series-connected third capacitor is connected between the connection point of the capacitors and the connection point of the key elements and the primary winding of the transformer, to the secondary winding of which a rectifier is connected, the output of which is the output of the input converter, the control system includes PID controllers and pulse width modulators (PWM), the output of the first of which forms the first output of the control system, the second and third outputs of which are formed by the outputs of the second and third pulse width modulators, the inputs of which are connected to the output of the PID controller , the inputs of which signals are the battery current and the reference current varying from 0 to I max, and the input of the first pulse width modulator circuit connected to the output "less smaller", one of whose inputs is connected to Exit PID, the inputs of which the voltage signals are applied to the battery pack and the reference voltage and another input - to the output of the PID controller, the inputs of which are supplied current signals AB and a reference current that varies from 0 to I max.
На Фиг.1 представлена структурная схема преобразователя, на Фиг.2 показана структурная схема AC/DC преобразователя (одного из преобразователей ВП1 или ВП2), на Фиг.3 показана система управления преобразователями ВП1 или ВП2 и зарядом АБ.Figure 1 shows the structural diagram of the Converter, figure 2 shows the structural diagram of an AC / DC converter (one of the converters VP1 or VP2), Figure 3 shows the control system of the converters VP1 or VP2 and battery charge.
Источник бесперебойного электропитания (Фиг.1) содержит входные AC/DC преобразователи напряжения ВП1 (1) и ВП2 (2), подключенные своими входами к двум сетям переменного тока (А, В, С и A1, B1, C1), подключенные своими выходами через диоды (27) и (28) соответственно к выходному DC/DC преобразователю напряжения ВыхП (3), систему управления преобразователями СУ (4) и АБ (5). Выход ВП1 (1) подключается к нагрузке (6) через диод (27). АБ (5) подключена через диод (28) к выходу входного преобразователя ВП2 (2). Между катодами диодов (27) и (28) включен выходной преобразователь ВыхП (3), электронный ключ (ЕК) (7), состоящий из последовательно включенных транзистора и диода, и выходной контактор КМ (8). Каждый из входных преобразователей (Фиг.2) содержит повышающий регулятор (9), содержащий последовательно соединенные индуктивный элемент L (10) и полупроводниковый диод VD1 (11), к точке соединения которых подсоединен первый силовой выход первого ключевого элемента VT1(12), управляющий вход VT1 (12) подключен к первому выходу системы управления СУ (4). К катоду диода VD1 (11) подсоединен резонансный преобразователь (30), состоящий из двух последовательно включенных конденсаторов С1(13), С2 (14), цепи из двух последовательно соединенных второго и третьего ключевых элементов VT2 (15), VT3 (16). Управляющие входы последних подключены ко второму и третьему выходам системы управления СУ (4). Между точкой соединения конденсаторов С1(13), С2 (14) и точкой соединения ключевых элементов VT2 (15), VT3 (16) включена цепь из последовательно соединенных третьего конденсатора С3 (17) и первичной обмотки трансформатора Т (18). Ко вторичной обмотке (29) трансформатора Т(18) подключен выпрямитель (19), выход которого образует выход входного преобразователя (1) или (2). Система управления СУ (4) (Фиг.3) включает в себя ПИД-регуляторы и широтно-импульсные модуляторы, выходом первого широтно-импульсного модулятора (20) образован первый выход системы управления СУ (4), второй и третий выходы которой образованы выходами второго и третьего широтно-импульсных модуляторов (21), (22). Входы последних связаны с выходом ПИД-регулятора (23), на входы которого подаются сигналы тока аккумуляторной батареи и опорного тока, изменяющегося от 0 до Imax. Вход первого широтно-импульсного модулятора (20) подключен к выходу схемы «меньше меньшего» (24), один из входов которой подключен к выходу ПИД-регулятора (25), на входы которого подаются сигналы напряжения на аккумуляторной батарее и опорного напряжения, а другой вход - к выходу ПИД-регулятора (26), на входы которого подаются сигналы тока АБ и опорного тока, изменяющегося от 0 до Imax.The uninterruptible power supply (Figure 1) contains input AC / DC voltage converters VP1 (1) and VP2 (2) connected by their inputs to two AC networks (A, B, C and A 1 , B 1 , C 1 ), connected by their outputs through diodes (27) and (28) respectively to the output DC / DC voltage converter Outlet (3), the control system of the SU (4) and AB (5) converters. The output VP1 (1) is connected to the load (6) through the diode (27). AB (5) is connected through a diode (28) to the output of the input converter VP2 (2). Between the cathodes of the diodes (27) and (28), the output converter Exit (3), an electronic switch (EC) (7), consisting of a series-connected transistor and a diode, and an output contactor KM (8) are connected. Each of the input converters (Figure 2) contains a step-up regulator (9), containing in series the inductive element L (10) and the semiconductor diode VD1 (11), to the connection point of which the first power output of the first key element VT1 (12) is connected, controlling input VT1 (12) is connected to the first output of the control system SU (4). A resonant converter (30) is connected to the cathode of diode VD1 (11), which consists of two series-connected capacitors C1 (13), C2 (14), a chain of two second and third key elements VT2 (15), VT3 (16) connected in series. The control inputs of the latter are connected to the second and third outputs of the control system of the control system (4). Between the connection point of the capacitors C1 (13), C2 (14) and the connection point of the key elements VT2 (15), VT3 (16), a circuit is connected from the third capacitor C3 (17) connected in series and the transformer primary winding T (18). A rectifier (19) is connected to the secondary winding (29) of the transformer T (18), the output of which forms the output of the input converter (1) or (2). The control system of the control system (4) (Figure 3) includes PID controllers and pulse-width modulators, the output of the first pulse-width modulator (20) is the first output of the control system of the control system (4), the second and third outputs of which are formed by the outputs of the second and third pulse width modulators (21), (22). The inputs of the latter are connected to the output of the PID controller (23), to the inputs of which the signals of the battery current and the reference current, varying from 0 to I max, are supplied. The input of the first pulse-width modulator (20) is connected to the output of the circuit "less than the smaller" (24), one of the inputs of which is connected to the output of the PID controller (25), the inputs of which are supplied with voltage signals from the battery and the reference voltage, and the other input - to the output of the PID controller (26), to the inputs of which the signals of the current AB and the reference current, varying from 0 to I max .
Заявленное устройство работает в следующих режимах.The claimed device operates in the following modes.
1. Нормальный режим1. Normal mode
Входные преобразователи ВП1, ВП2 - исправны и работают, выходной преобразователь ВыхП - ненагружен вследствие установки от системы управления напряжения на выходе ВыхП меньшего по сравнению с выходом ВП1. Например:Input converters VP1, VP2 - are operational and working, the output converter Exit - is unloaded due to the installation of a lower voltage than the output of VP1 from the control system of the voltage at the output of the Exit. For example:
ВП1 - UOutRefВП1=110 B;VP1 - U OutRef VP1 = 110 B;
ВыхП - UOutRefВыхП=105 B.Exit - U OutRef Exit = 105 B.
В этом режиме нагрузка получает напряжение от ВП1, а ВП2 заряжает АБ.In this mode, the load receives voltage from VP1, and VP2 charges the battery.
2. ВП1 неисправен; ВП2 и ВыхП - работают.2. VP1 is faulty; VP2 and VykhP - work.
На нагрузку подается напряжение через ВыхП от ВП2, одновременно ВП2 заряжает АБ.Voltage is supplied to the load through the Output from VP2, while VP2 charges the battery.
3. ВП2 неисправен; ВП1 и ВыхП - работают.3. VP2 is faulty; VP1 and VykhP - work.
Преобразователь ВП1 через преобразователь ВыхП заряжает АБ; напряжение на АБ формируется в зависимости от температуры UАБВых=U(Т°C). Одновременно ВП1 обеспечивает напряжение на нагрузке.Converter VP1 through the converter Output charges the battery; voltage on the battery is formed depending on the temperature U ABBout = U (T ° C). At the same time, VP1 provides voltage to the load.
4. Отказ ВП1 и ВП2. ВыхП питает нагрузку от АБ.4. Failure of VP1 and VP2. Exit feeds the load from the battery.
5. Отказ ВП2 и ВыхП. ВП1 питает нагрузку повышенным напряжением и через КМ происходит подзаряд АБ (Буферный режим АБ).5. Failure of VP2 and Exit. VP1 feeds the load with increased voltage and through the CM the battery is recharged (Buffer mode AB).
6. Отказ ВП1 и ВыхП. ВП2 формирует на выходе постоянное напряжение для подзаряда АБ и через КМ питает нагрузку.6. Failure of VP1 and Exit. VP2 generates a constant voltage at the output for recharging the battery and feeds the load through the CM.
7. Отказ ВП1, ВП2 и ВыхП. Нагрузка питается через КМ от АБ.7. Failure of VP1, VP2 and Exit. The load is fed through the CM from the battery.
Заряд аккумуляторной батареи (5) с помощью резонансного преобразователя (30)Charge the battery (5) with a resonant converter (30)
Процесс стартаStart process
1. Изначально опорные сигналы ПИД-регуляторов по напряжению и по току равны нулю.1. Initially, the reference signals of the PID controllers for voltage and current are equal to zero.
2. Плавно увеличивается опорный сигнал по току ПИД регулятора резонансного преобразователя ВП2 от 0 до Imax, при этом обеспечивается ток заряда АБ при работе ВП2, а резонансный преобразователь работает в нерезонансном режиме.2. The reference signal for the PID current of the VP2 resonant converter regulator gradually increases from 0 to I max , while the charge current of the battery is ensured during operation of the VP2, and the resonant converter operates in non-resonant mode.
3. Как только ПИД регулятор резонансного преобразователя ВП2 увеличил до максимума коэффициент заполнения и ток заряда установился ниже опорного, происходит работа с участием повышающего регулятора. При этом опорный сигнал по току изменяется до значения IRef=Imax+Delta, чтобы резонансный преобразователь ВП2 не вмешивался в режим заряда АБ. Delta - небольшое значение тока заряда АБ.3. As soon as the PID regulator of the VP2 resonant converter has maximized the duty cycle and the charge current has been set below the reference, work is performed with the participation of a boost controller. In this case, the current reference signal changes to the value IRef = I max + Delta so that the VP2 resonant converter does not interfere with the battery charge mode. Delta - a small value of the battery charge current.
4. Как только работа преобразователя ВП2 происходит в резонансном режиме, скачком устанавливается опорный сигнал по напряжению на необходимый уровень, например 120 В. Теперь ШИМ повышающего регулятора обеспечивает его коэффициент заполнения, равный нулю, так как блок «меньше меньшего» выбирает ПИД по току, опорный сигнал которого установлен в ноль. Затем опорный сигнал по току плавно поднимается до значения Imax.4. As soon as the VP2 converter operates in the resonant mode, the voltage reference signal is abruptly set to the required level, for example 120 V. Now the PWM of the up-regulator provides its duty cycle equal to zero, since the block “less than the smaller one” selects the PID current, whose reference signal is set to zero. Then the current reference signal smoothly rises to the value of I max .
5. Процесс старта закончен. Запускается функция, изменяющая выходное напряжение резонансного преобразователя в зависимости от температуры АБ.5. The start process is complete. A function is started that changes the output voltage of the resonant converter depending on the temperature of the battery.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013123757/07A RU2533197C1 (en) | 2013-05-24 | 2013-05-24 | Uninterrupted power supply source |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013123757/07A RU2533197C1 (en) | 2013-05-24 | 2013-05-24 | Uninterrupted power supply source |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2533197C1 true RU2533197C1 (en) | 2014-11-20 |
RU2013123757A RU2013123757A (en) | 2014-11-27 |
Family
ID=53381254
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013123757/07A RU2533197C1 (en) | 2013-05-24 | 2013-05-24 | Uninterrupted power supply source |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2533197C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2790614C1 (en) * | 2022-03-14 | 2023-02-28 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Горизонт" | Onboard power supply |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2050664C1 (en) * | 1992-12-25 | 1995-12-20 | Алексей Иванович Маматов | No-break power supply facility |
RU2143774C1 (en) * | 1997-12-08 | 1999-12-27 | Военная академия РВСН им.Петра Великого | Device for no-break power supply to heavy- current, low-voltage dc loads incorporating provision for automatic throwing fast-response stand-by power in operation |
US6075345A (en) * | 1998-04-29 | 2000-06-13 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Battery powered electronic system with an improved power management |
US6225708B1 (en) * | 1998-06-05 | 2001-05-01 | International Business Machine Corporation | Uninterruptable power supply |
-
2013
- 2013-05-24 RU RU2013123757/07A patent/RU2533197C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2050664C1 (en) * | 1992-12-25 | 1995-12-20 | Алексей Иванович Маматов | No-break power supply facility |
RU2143774C1 (en) * | 1997-12-08 | 1999-12-27 | Военная академия РВСН им.Петра Великого | Device for no-break power supply to heavy- current, low-voltage dc loads incorporating provision for automatic throwing fast-response stand-by power in operation |
US6075345A (en) * | 1998-04-29 | 2000-06-13 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Battery powered electronic system with an improved power management |
US6225708B1 (en) * | 1998-06-05 | 2001-05-01 | International Business Machine Corporation | Uninterruptable power supply |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2790614C1 (en) * | 2022-03-14 | 2023-02-28 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "Горизонт" | Onboard power supply |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013123757A (en) | 2014-11-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10541549B2 (en) | Power supply apparatus | |
US10263429B2 (en) | Bidirectional DC-DC converter, power conditioner, and distributed power system | |
JP5760143B2 (en) | Battery charger for electric vehicles | |
US9680323B2 (en) | Single inductor DC-DC converter with regulated output and energy harvesting system | |
US9979227B2 (en) | Line interactive UPS | |
RU2014131728A (en) | BIDIRECTIONAL BATTERY CONVERTER AND BALANCING DEVICE FOR ACCUMULATION OF ELECTRIC POWER IN THE POWER SUPPLY SYSTEM | |
EP3553928B1 (en) | Snubber circuit and power conversion system using same | |
EP3367537A1 (en) | Energy management method and circuit for friction nano power generator, and device | |
US10020660B2 (en) | Bidirectional DC-DC converter | |
Ghosh et al. | High gain DC-DC step-up converter with multilevel output voltage | |
JP2018170930A (en) | Power conversion device and power conversion system | |
US9142966B2 (en) | Method for controlling a grid-connected power supply system | |
CN108574404A (en) | The soft-start method of control circuit of duty ratio and bidirectional DC/DC converter | |
US20170373530A1 (en) | Uninterruptible power supply and control method therefor | |
US9614388B2 (en) | Output stage of a charging device, including a transformer, rectifier, converter, capacitor, storage device and a use thereof | |
KR20130051772A (en) | Power applying apparatus and method for controlling connecting photovoltaic power generating apparatus | |
JP2015056933A (en) | Power conversion apparatus | |
RU2533197C1 (en) | Uninterrupted power supply source | |
TWI422114B (en) | A self powered feed forward charging circuit and design methodology for the protection of electrical energy storage devices | |
US20200220370A1 (en) | Power storage apparatus | |
RU2677629C1 (en) | Energy-conversion equipment for power supply systems for aerospace devices | |
Mihalič et al. | Safe start-up procedures of isolated bi-directional DC-DC converter | |
RU120291U1 (en) | BACK-UP POWER SUPPLY SYSTEM WITH BOOSTER CIRCUIT | |
JP2013162652A (en) | Charge/discharge apparatus for secondary battery and charge/discharge inspection apparatus using the same | |
Joo et al. | Design of an portable emergency power supply with multi input sources |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20180427 |