RU2591057C1 - Temperature-compensated system of controlled rectifier-charging modules of uninterrupted power supply to consumers with direct current - Google Patents
Temperature-compensated system of controlled rectifier-charging modules of uninterrupted power supply to consumers with direct current Download PDFInfo
- Publication number
- RU2591057C1 RU2591057C1 RU2015129249/07A RU2015129249A RU2591057C1 RU 2591057 C1 RU2591057 C1 RU 2591057C1 RU 2015129249/07 A RU2015129249/07 A RU 2015129249/07A RU 2015129249 A RU2015129249 A RU 2015129249A RU 2591057 C1 RU2591057 C1 RU 2591057C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- battery
- input
- output
- unit
- controller
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для бесперебойного электропитания ответственных потребителей постоянным током.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used for uninterrupted power supply of critical consumers with direct current.
Для обеспечения бесперебойного электропитания ответственных потребителей постоянным током, применяются системы бесперебойного электропитания, обеспечивающие питание нагрузки при наличии сетевого напряжения от выпрямительных модулей, а при его отсутствии - от аккумуляторных батарей. При этом системы бесперебойного электропитания включают в себя выпрямительные модули и аккумуляторную батарею, соединенные параллельно и питающие нагрузку.To ensure uninterrupted power supply of critical consumers with direct current, uninterruptible power supply systems are used that provide power to the load in the presence of mains voltage from the rectifier modules, and in the absence of it - from rechargeable batteries. In this case, uninterruptible power supply systems include rectifier modules and a battery connected in parallel and supplying the load.
При наличии сетевого напряжения, выпрямительные модули преобразуют напряжение сети в необходимое для питания нагрузки постоянное напряжение и обеспечивают питание нагрузки и заряд аккумуляторов. При отсутствии сетевого напряжения нагрузку питают аккумуляторы. При включении сетевого напряжения выпрямительные модули обеспечивают заряд батареи и питание нагрузки одновременно. Продолжительность срока службы аккумуляторной батареи во многом определяется режимами циклов заряд-разряд.In the presence of mains voltage, the rectifier modules convert the mains voltage into a constant voltage necessary to power the load and provide power to the load and charge the batteries. In the absence of mains voltage, the load is supplied by batteries. When the mains voltage is turned on, the rectifier modules provide battery charge and load power at the same time. The duration of the battery life is largely determined by the modes of charge-discharge cycles.
Известно устройство питания постоянного напряжения и зарядки аккумуляторных батарей (Патент на полезную модель №: 64824, H02J 7/00, Н02М 7/12).A device for supplying constant voltage and charging batteries is known (Utility Model Patent No. 64824,
Устройство содержит коммутатор, коммутирующий входы n преобразователей напряжения по сети питания. На выходе каждого преобразователя напряжения включено устройство слежения, образуя n параллельно соединенных цепочек из последовательно включенных преобразователей и устройств слежения, выходы которых соединены со входом датчика тока, входы управления подключены к контроллеру, выходы устройств слежения к входам управления соответствующих преобразователей, а выходы сигналов выравнивания токов объединены шиной. Блок защиты от переполюсовки аккумуляторных батарей (АБ) подключен к выходу датчика тока, соединенного с измерителем выходного напряжения и является выходом устройства для подключения (АБ) или нагрузки. Выходы управления датчика тока и измерителя напряжения соединены с контроллером. Панель управления и индикации представляет собой автономную микропроцессорную систему с многофункциональным жидкокристаллическим графическим индикатором, связанную с контроллером через порт интерфейса RS-485. Блок контроля тепловых процессов выходом подключается к исполнительному устройству вентиляции, а вход подключен к контроллеру, сигналы на который поступают через блок от датчиков температуры, установленных на корпусах радиаторов преобразователей. Блок дистанционного контроля состояния АБ подключен входом напряжения к выходу устройства, управляющим входом через интерфейс к контроллеру, а выход его является клеммами для подключения АБ. Устройство содержит вторую выносную панель управления и индикации, включенную и выполненную аналогично первой панели. Устройство слежения включает низкоомный шунт, блок выравнивания токов, блок слежения напряжения и сумматор.The device includes a switch that commutes the inputs of n voltage converters through the power network. At the output of each voltage converter, a tracking device is turned on, forming n parallel-connected chains of series-connected converters and tracking devices, the outputs of which are connected to the input of the current sensor, the control inputs are connected to the controller, the outputs of the tracking devices are connected to the control inputs of the respective converters, and the outputs of the current equalization signals united by a bus. The battery reverse polarity protection unit (AB) is connected to the output of the current sensor connected to the output voltage meter and is the output of the device for connection (AB) or load. The control outputs of the current sensor and voltage meter are connected to the controller. The control and display panel is an autonomous microprocessor system with a multifunctional liquid crystal graphic indicator connected to the controller via the RS-485 interface port. The thermal process control unit is connected to the ventilation actuator by the output, and the input is connected to the controller, the signals to which are received through the unit from temperature sensors installed on the radiator cases of the converters. The remote control unit for the state of the battery is connected by a voltage input to the output of the device, which controls the input through the interface to the controller, and its output is the terminals for connecting the battery. The device contains a second remote control and display panel, included and performed similarly to the first panel. The tracking device includes a low impedance shunt, a current equalization unit, a voltage tracking unit, and an adder.
В известном устройстве отсутствует возможность раздельного управления напряжением выпрямителей нагрузки и напряжением выпрямителей батареи, что снижает эксплуатационные возможности системы и гарантии бесперебойности электропитания. Нет возможности автоматического подключения резервных источников переменного напряжения, что также снижает вероятность бесперебойности электропитания.In the known device there is no possibility of separate control of the voltage of the load rectifiers and the voltage of the battery rectifiers, which reduces the operational capabilities of the system and guarantees uninterrupted power supply. There is no way to automatically connect backup AC voltage sources, which also reduces the likelihood of uninterrupted power supply.
При глубоком разряде аккумуляторной батареи вследствие длительного отсутствия электроэнергии ток ее заряда будет высоким, что разрушительно для аккумуляторной батареи. Для ограничения зарядного тока введен известный блок дистанционного контроля состояния аккумулятора и автоматического управления зарядным током, основанный на элементах, резко увеличивающих свое сопротивление при увеличении тока, однако это неэффективно, так как теряется энергия на нагрев, а большие мощности рассеивать невозможно, что снижает максимально достижимую выходную мощность устройства.With a deep discharge of the battery due to a prolonged lack of electricity, its charge current will be high, which is destructive for the battery. To limit the charging current, a well-known unit for remote monitoring of the state of the battery and automatic control of the charging current has been introduced, based on elements that sharply increase their resistance with increasing current, but this is inefficient, since the energy is lost for heating, and large powers cannot be dissipated, which reduces the maximum achievable device power output.
Контроллер по сигналам с блока дистанционного контроля состояния аккумулятора и автоматического управления зарядным током управляет параметрами выпрямителей. Но аккумуляторная батарея и нагрузка гальванически связаны между собой, а параметры необходимого тока нагрузки и необходимого тока заряда аккумуляторной батареи не всегда совпадают. При больших мощностях нагрузки возникают трудности с ограничением тока заряда, что снижает максимально достижимую выходную мощность устройства.The controller uses signals from the remote control unit for battery status and automatic control of the charging current to control the parameters of the rectifiers. But the battery and the load are galvanically interconnected, and the parameters of the required load current and the required charge current of the battery do not always coincide. At high load capacities, difficulties arise in limiting the charge current, which reduces the maximum achievable output power of the device.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому устройству является «Модульная система бесперебойного электропитания потребителей постоянным током» (Патент на изобретение №:2533204, H02J 7/00, H02J 7/35), принятая за прототип.Closest to the technical nature of the claimed device is a "Modular uninterruptible power supply system for consumers with direct current" (Patent for invention No. 2533204,
Система содержит n выпрямителей, входы управления которых подключены к контроллеру, датчик тока нагрузки, измеритель напряжения нагрузки, подключенный к входу контроллера, аккумуляторную батарею, основную и выносную панели индикации, подключенные к контроллеру, блок контроля температуры, подключенный к вентиляторам, блок автоматического ввода резерва, к входам которого подключены вводы источников переменного напряжения, а к выходу подключены силовые входы выпрямителей и блока контроля температуры, а выпрямители разделены на два блока, имеющие модульную конструкцию, один из которых выполняет функцию питания нагрузки, а другой функцию контроля и поддержания параметров состояния батареи. Выходы выпрямителей нагрузки подключены через выключатель выпрямителей нагрузки к катоду диода, соединенного с входом измерителя напряжения нагрузки, а анод диода через выключатель выпрямителей батареи подключен к выходам выпрямителей батареи. Катод диода через датчик тока нагрузки подключен к первому входу блока защиты первичных потребителей, к силовому входу блока отключения вторичных потребителей и к входу блока контроля изоляции. В систему введены датчики тока заряда и разряда батареи, включенные встречно, а анод диода через оба датчика подключен к выключателю батареи, к входам блоков питания автоматики и к входу блока питания датчиков тока. Другим выводом выключатель батареи подключен к аккумуляторной батарее и к входу измерителя напряжения батареи. Входы питания датчиков тока подключены к выходу блока питания датчиков тока, а выходы блоков питания автоматики подключены к соответствующему входу контроллера, к контактной группе и к входу блока режимов заряда батареи, выходы которого подключены к входам контроллера, а выходы контактной группы подключены к второй группе блока индикаторов и к соответствующим входам контроллера, а первая группа индикаторов подключена к соответствующим выходам контроллера. Входы панелей управления подключены к выходу контроллера по интерфейсу RS-485. В систему введены измерители токов нагрузки, заряда батареи и разряда батареи, выходы которых подключены к входам контроллера, а входы к соответствующим выходам датчиков тока нагрузки, тока заряда батареи и тока разряда батареи. Силовой выход блока отключения вторичных потребителей соединен с входом блока защиты вторичных потребителей, а вход управления с соответствующим выходом контроллера. В систему введен выключатель-байпас, один вывод которого соединен с вторым входом блока защиты первичных потребителей, а другой вывод соединен с аккумуляторной батареей. Сетевой выход контроллера через концентратор подключен к рабочей станции.The system contains n rectifiers, the control inputs of which are connected to the controller, a load current sensor, a load voltage meter connected to the controller input, a battery, a main and remote display panels connected to the controller, a temperature control unit connected to the fans, an automatic reserve input unit , the inputs of which are connected to the inputs of alternating voltage sources, and the outputs are connected to the power inputs of rectifiers and a temperature control unit, and the rectifiers are divided into two blocks having a modular design, one of which performs the function of supplying the load, and the other the function of monitoring and maintaining the state of the battery. The outputs of the load rectifiers are connected through the switch of the load rectifiers to the cathode of the diode connected to the input of the load voltage meter, and the anode of the diode through the switch of the rectifiers of the battery is connected to the outputs of the battery rectifiers. The diode cathode through the load current sensor is connected to the first input of the primary consumer protection unit, to the power input of the secondary consumer disconnect unit and to the input of the insulation control unit. The battery and discharge current sensors are introduced into the system, turned on in the opposite direction, and the anode of the diode is connected through both sensors to the battery switch, to the inputs of the automation power supplies and to the input of the current sensors power supply. Another output of the battery switch is connected to the battery and to the input of the battery voltage meter. The power sensors current inputs are connected to the output of the current sensors power supply, and the automation power supply outputs are connected to the corresponding input of the controller, to the contact group and to the input of the battery charge mode block, the outputs of which are connected to the controller inputs, and the outputs of the contact group are connected to the second block group indicators and to the corresponding inputs of the controller, and the first group of indicators is connected to the corresponding outputs of the controller. The inputs of the control panels are connected to the controller output via the RS-485 interface. The system includes meters of load currents, battery charge and battery discharge, the outputs of which are connected to the controller inputs, and the inputs to the corresponding outputs of the sensors of the load current, battery charge current and battery discharge current. The power output of the secondary consumer shutdown unit is connected to the input of the secondary consumer protection unit, and the control input with the corresponding controller output. A bypass switch is introduced into the system, one terminal of which is connected to the second input of the primary consumer protection unit, and the other terminal is connected to the battery. The network output of the controller through the hub is connected to the workstation.
К недостаткам системы относятся:The disadvantages of the system include:
- отсутствие нагревателей и блока управления ими сужает температурный диапазон работоспособности системы, что снижает вероятность бесперебойности электроснабжения потребителей;- the absence of heaters and a control unit for them narrows the temperature range of the system, which reduces the likelihood of uninterrupted power supply to consumers;
- отсутствие возможности подключения к сети питания, при неисправности блока АВР, снижает вероятность бесперебойности электроснабжения потребителей;- the lack of the ability to connect to the power supply, in case of a failure of the ATS unit, reduces the likelihood of uninterrupted power supply to consumers;
- наличие двух датчиков тока батареи (заряда и разряда, так как контроллер Овен не позволяет измерять отрицательные значения) усложняет систему, что снижает вероятность бесперебойности электроснабжения потребителей;- the presence of two battery current sensors (charge and discharge, since the Aries controller does not allow measuring negative values) complicates the system, which reduces the likelihood of uninterrupted power supply to consumers;
- отсутствие звуковой сирены при аварийных сигналах снижает вероятность бесперебойности электроснабжения и безопасность работы системы;- the absence of an audible siren during alarms reduces the likelihood of uninterrupted power supply and the safety of the system;
- отсутствие автоматического отключения аккумуляторной батареи, при аварийных ситуациях, снижает безопасность работы системы;- the lack of automatic shutdown of the battery, in emergency situations, reduces the safety of the system;
- отсутствие температурного контроля аккумуляторной батареи не позволяет поддерживать оптимальные параметры работы аккумуляторной батареи, что приводит к уменьшению емкости батареи, уменьшению срока службы и возможности аварии батареи. Эти факторы снижают вероятность бесперебойности электроснабжения потребителей и безопасность работы системы;- the lack of temperature control of the battery does not allow to maintain optimal operating parameters of the battery, which leads to a decrease in battery capacity, reduced battery life and the possibility of battery failure. These factors reduce the likelihood of uninterrupted power supply to consumers and the safety of the system;
Технической задачей предлагаемого изобретения является увеличение вероятности бесперебойного электроснабжения потребителей постоянным током и безопасности работы системы.The technical task of the invention is to increase the likelihood of uninterrupted power supply to consumers with direct current and the safety of the system.
Заявляемая термокомпенсированная система управляемых выпрямительно-зарядных модулей бесперебойного электропитания потребителей постоянным током содержит блок выпрямителей нагрузки и блок выпрямителей батареи имеющих модульную конструкцию, выходы выпрямителей каждого блока соединены между собой, а входы управления выпрямителей подключены к интерфейсу контроллера, вентиляторы, датчик тока нагрузки, измеритель напряжения нагрузки, подключенный к входу контроллера, аккумуляторную батарею, основную и выносную панели индикации, блок автоматического ввода резерва, выключатель выпрямителей нагрузки, выключатель выпрямителей батареи, диод, блок контроля изоляции, блок защиты первичных потребителей, блок защиты вторичных потребителей, блок отключения вторичных потребителей, выключатель-байпас выхода, выключатель аккумуляторной батареи, измеритель тока нагрузки, измеритель тока батареи, датчик тока батареи, два блока питания автоматики, соединенных параллельно, блок питания датчиков тока, измеритель напряжения батареи, контактную группу, блок индикаторов, разделенный на две группы индикаторов, блок режимов заряда батареи, концентратор, рабочую станцию, причем к входам блока автоматического ввода резерва подключены вводы источников переменного напряжения, а к выходу подключены силовые входы выпрямителей, а выходы выпрямителей нагрузки подключены через выключатель выпрямителей нагрузки к катоду диода, а выходы выпрямителей аккумуляторной батареи подключены через выключатель выпрямителей батареи к аноду диода, подключенному через датчик тока батареи к выключателю аккумуляторной батареи, который другим выводом соединен с выключателем-байпас выхода, аккумуляторной батареей и входом измерителя напряжения батареи, выход которого подключен к соответствующему входу контроллера, а катод диода через датчик тока нагрузки подключен к первому входу блока защиты первичных потребителей, к силовому входу блока отключения вторичных потребителей, к блоку контроля изоляции и к входу измерителя напряжения нагрузки, а выходы датчиков тока нагрузки и тока батареи подключены соответственно к входам измерителя тока нагрузки и измерителя тока аккумуляторной батареи, а входы питания датчиков тока соединены с выходом блока питания датчиков тока, вход которого подключен к входам блоков питания автоматики; другой вывод выключателя-байпас выхода соединен с вторым входом блока защиты первичных потребителей, а силовой выход блока отключения вторичных потребителей подключен к блоку защиты вторичных потребителей; причем выходы: измерителя тока нагрузки, измерителя тока аккумуляторной батареи, блока режимов заряда аккумуляторной батареи, контактной группы и блоков питания автоматики - подключены каждый к соответствующему входу контроллера, причем выход блоков питания автоматики подключен также к входу блока режимов заряда батареи и к входу контактной группы, а выходы контактной группы подключены к индикаторам второй группы блока индикаторов, а индикаторы первой группы блока индикаторов подключены к соответствующим выходам контроллера, а к другому выходу контроллера подключен вход управления блока отключения вторичных потребителей, а сетевой выход контроллера через концентратор подключен к рабочей станции.The inventive temperature-compensated system of controlled rectifier-charging modules for uninterrupted power supply of consumers with direct current contains a block of load rectifiers and a block of battery rectifiers with a modular design, the outputs of the rectifiers of each block are interconnected, and the control inputs of rectifiers are connected to the controller interface, fans, load current sensor, voltage meter load connected to the input of the controller, the battery, the main and remote display panels, unit automatic input of the reserve, switch for load rectifiers, switch for battery rectifiers, diode, insulation control unit, primary consumer protection unit, secondary consumer protection unit, secondary consumer disconnect unit, output bypass switch, battery switch, load current meter, battery current meter, battery current sensor, two automation power supplies connected in parallel, current sensors power supply, battery voltage meter, contact group, indicator block, separated th into two groups of indicators, a block of battery charge modes, a hub, a workstation, and the inputs of the AC voltage sources are connected to the inputs of the automatic input reserve unit, and the power inputs of the rectifiers are connected to the output, and the outputs of the load rectifiers are connected through the switch of the load rectifiers to the diode cathode, and the outputs of the battery rectifiers are connected via the battery rectifier switch to the diode anode connected through the battery current sensor to the battery switch, which the other output is connected to the output bypass switch, the battery and the input of the battery voltage meter, the output of which is connected to the corresponding input of the controller, and the diode cathode is connected through the load current sensor to the first input of the primary consumer protection unit, to the power input of the secondary consumer disconnect unit, to the insulation monitoring unit and to the input of the load voltage meter, and the outputs of the load current and battery current sensors are connected respectively to the inputs of the load current meter and current meter acc the emulator battery, and the current sensor power inputs are connected to the output of the current sensor power supply, the input of which is connected to the inputs of the automation power supplies; the other output switch-bypass output is connected to the second input of the primary consumer protection unit, and the power output of the secondary consumer disconnect unit is connected to the secondary consumer protection unit; moreover, the outputs: load current meter, battery current meter, battery charge mode block, contact group and automation power supplies are each connected to the corresponding input of the controller, and the automation power supply output is also connected to the input of the battery charge mode block and the contact group input and the outputs of the contact group are connected to the indicators of the second group of the indicator block, and the indicators of the first group of the indicator block are connected to the corresponding outputs of the controller, and The controller’s output is connected to the control input of the secondary consumer disconnection unit, and the controller’s network output is connected to the workstation through a hub.
В отличие от прототипа в систему дополнительно введены: выключатель-байпас входа, нагревательный элемент, реле высокой температуры, выходом подключенное к вентиляторам, реле низкой температуры, блок питания вентиляторов, звуковая сирена, блок отключения батареи, блок ручной блокировки отключения батареи, преобразователь интерфейса, датчик температуры шкафа, датчики температуры батареи, выходы которых соединены по интерфейсу между собой, с датчиком температуры шкафа и с входом преобразователя интерфейса, выходом подключенного к интерфейсу контроллера, а блок отключения батареи первым входом соединен с входами блоков питания автоматики, вторым входом - с выходом контроллера, третьим входом - с выходами блоков питания автоматики, а выходом подключен к входу контроллера, силовые контакты блока включены последовательно с элементами аккумуляторной батареи, причем параллельно контактам блока отключения батареи включены контакты блока ручной блокировки отключения батареи, звуковая сирена подключена к выходу контактной группы, а входы блоков питания автоматики подключены к первому входу блока защиты первичных потребителей, входы выключателя-байпас входа подключены к входам блока автоматического ввода резерва, а выходы - с первым входом реле низкой температуры, выход которого подключен к нагревательному элементу, а второй вход подключен к выходу контроллера, первый вход реле высокой температуры подключен к выходу блока питания вентиляторов, входом подключенного к выходу блока автоматического ввода резерва, причем выход вентиляторов соединен с входом контроллера, а вход управления реле высокой температуры соединен с соответствующим выходом контроллера, причем основная и выносная панели индикации подключены к выходу концентратора.In contrast to the prototype, the system additionally includes: an input bypass switch, a heating element, a high temperature relay connected to the fans with an output, a low temperature relay, a fan power supply, an audible siren, a battery disconnect unit, a manual battery disconnect block, an interface converter, cabinet temperature sensor, battery temperature sensors, the outputs of which are connected via an interface to each other, with a cabinet temperature sensor and with the input of the interface converter, the output connected to the interface to the controller, and the battery shutdown unit is connected to the inputs of the automation power supplies by the first input, by the controller's output by the second input, by the automation power supplies by the third input, and connected to the controller's input by the output, the power contacts of the unit are connected in series with the battery cells, and in parallel with the contacts of the battery disconnect block, the contacts of the manual block block of the battery disconnect are on, the sound siren is connected to the output of the contact group, and the inputs of the automation power supply to the first input of the primary consumer protection unit, the inputs of the input bypass switch are connected to the inputs of the automatic input reserve unit, and the outputs are connected to the first input of the low temperature relay, the output of which is connected to the heating element, and the second input is connected to the controller output, the first input of the high relay temperature is connected to the output of the fan power supply, the input connected to the output of the automatic reserve input unit, and the fan output is connected to the controller input, and the control input of the high temperature relay ry controller connected to a respective output, wherein the main and remote display unit are connected to the output hub.
- Введение в систему байпаса входа, подключенного параллельно блоку автоматического ввода резерва увеличивает вероятность бесперебойной работы системы за счет возможности ручного подключения исправного ввода при выходе из строя блока автоматического ввода резерва;- Introduction to the bypass system of an input connected in parallel with the automatic reserve input unit increases the likelihood of uninterrupted operation of the system due to the possibility of manually connecting a healthy input in case of failure of the automatic reserve input unit;
- Введение в систему реле низкой температуры, управляемого контроллером и подключенного к нагревательному элементу, увеличивает вероятность бесперебойной работы системы за счет исключения возможности образования инея и улучшения климатических условий работы системы и аккумуляторной батареи;- Introduction to the system of a low temperature relay controlled by a controller and connected to a heating element increases the likelihood of uninterrupted operation of the system by eliminating the possibility of frost formation and improving the climatic conditions of the system and the battery;
- Наличие реле высокой температуры, управляемого контроллером и выходом подключенное к вентиляторам, а входом - к блоку питания вентиляторов и подключение выходов вентиляторов к контроллеру, для контроля частоты вращения, увеличивает вероятность бесперебойной работы системы за счет контроля системы охлаждения и улучшения климатических условий работы системы;- The presence of a high temperature relay controlled by the controller and the output connected to the fans, and the input to the fan power supply and connecting the fan outputs to the controller, to control the speed, increases the likelihood of uninterrupted operation of the system due to the control of the cooling system and the improvement of the climatic conditions of the system;
- Наличие датчика температуры шкафа и датчиков температуры элементов аккумуляторной батареи, выходами по интерфейсу подключенных к преобразователю интерфейса, который выходом подключен к контроллеру, позволяет контроллеру следить за температурой шкафа и аккумуляторной батареи. Это увеличивает вероятность бесперебойности и безопасность работы системы за счет исключения аварийных ситуаций при перегреве блоков системы и элементов батареи. Напряжение заряда аккумуляторной батареи корректируется в зависимости от температуры окружающей среды, что увеличивает срок службы батареи и вероятность бесперебойного электроснабжения потребителей.- The presence of a cabinet temperature sensor and temperature sensors for the battery cells connected via an interface to an interface converter, which is connected to the controller as an output, allows the controller to monitor the temperature of the cabinet and the battery. This increases the likelihood of uninterrupted operation and safe operation of the system by eliminating emergency situations when overheating system units and battery cells. The battery charge voltage is adjusted depending on the ambient temperature, which increases the battery life and the likelihood of uninterrupted power supply to consumers.
- Наличие блока отключения батареи, контакты которого включены последовательно с элементами аккумуляторной батареи, позволяет автоматически разделять батарею на отдельные части при возникновении аварийных ситуаций, что увеличивает безопасность работы системы. Наличие дополнительного контакта «Отключение батареи», подключенного к входу контроллера позволяет принудительно разделять батарею на отдельные части при возникновении аварийных ситуаций и ремонте. Это увеличивает безопасность работы системы.- The presence of a battery shutdown unit, the contacts of which are connected in series with the elements of the battery, allows you to automatically divide the battery into separate parts in case of emergency, which increases the safety of the system. The presence of an additional contact "Disconnecting the battery" connected to the input of the controller allows you to forcefully divide the battery into separate parts in case of emergency and repair. This increases the security of the system.
- Наличие блока ручной блокировки отключения батареи увеличивает вероятность бесперебойной работы системы за счет возможности вмешательства человека, когда цена отключения электроэнергии значительно превышает цену испорченной аккумуляторной батареи или при неисправности системы.- The presence of a manual blocking block for disconnecting the battery increases the likelihood of a smooth operation of the system due to the possibility of human intervention when the cost of power outages significantly exceeds the price of a damaged battery or in case of a system malfunction.
- Наличие звуковой сирены, соединенной с выходом контактной группы, увеличивает вероятность бесперебойности и безопасность работы системы за счет своевременного обнаружения неисправности.- The presence of a sound siren connected to the output of the contact group increases the likelihood of uninterrupted operation and the safety of the system due to the timely detection of a malfunction.
- Использование одного датчика тока для измерения токов заряда и разряда аккумуляторной батареи (в прототипе два датчика тока батареи), за счет применения контроллера фирмы Siemens, позволяет уменьшить количество элементов системы, что увеличивает вероятность бесперебойной работы системы за счет увеличения отказоустойчивости;- The use of a single current sensor for measuring charge and discharge currents of the battery (in the prototype there are two battery current sensors), due to the use of a Siemens controller, reduces the number of system elements, which increases the likelihood of uninterrupted operation of the system due to increased fault tolerance;
- Подключение внутренних нагрузок системы к проводу питания первичных потребителей позволяет увеличивать количество выпрямителей для питания внутренних нагрузок системы и учитывать внутреннее потребление тока самой системы, что увеличивает вероятность бесперебойной работы системы за счет резервирования выпрямителей и возможности анализа распределения токов нагрузки и внутреннего потребления системы.- Connecting the system’s internal loads to the primary consumer’s supply wire allows increasing the number of rectifiers for supplying the system’s internal loads and taking into account the internal current consumption of the system itself, which increases the likelihood of a smooth operation of the system due to redundancy of the rectifiers and the possibility of analyzing the distribution of load currents and internal system consumption.
Таким образом, все признаки являются существенными и решают поставленную задачу.Thus, all the signs are significant and solve the problem.
Система представлена на чертежах.The system is shown in the drawings.
Фиг. 1 Структурная схема системы.FIG. 1 Block diagram of the system.
Фиг. 2 График зависимости зарядного напряжения (для аккумуляторов Sonnenschein А400) от температуры окружающей среды.FIG. 2 Graph of charging voltage (for Sonnenschein А400 batteries) versus ambient temperature.
Фиг. 3 Блок отключения батареи, электрическая схема.FIG. 3 Battery shut-off unit, wiring diagram.
Термокомпенсированная система управляемых выпрямительно-зарядных модулей бесперебойного электропитания потребителей постоянным током, фиг. 1, включает в себя блок автоматического ввода резерва 1, например щит автоматического включения резерва ЩАВР2-25-3-2; блок выпрямителей нагрузки 2 и блок выпрямителей батареи 3, имеющих модульную конструкцию; контроллер 4; реле высокой температуры 5; вентиляторы 6; выключатель выпрямителей нагрузки 7; датчик тока нагрузки 8; блок защиты первичных потребителей 9; блок защиты вторичных потребителей 10; блок отключения вторичных потребителей 11; аккумуляторную батарею 12; выключатель аккумуляторной батареи 13; датчик тока батареи 14; датчик температуры шкафа 15 (например микросхема DS18b20); диод 16; измеритель напряжения батареи 17 (резистивный делитель); панель индикации 18 (SIMATIC KР300 Basic mono PN с монохромным 3.6′′ дисплеем); выносную панель индикации 19; измерители, выполненные, например, в виде резистивных делителей напряжения: измеритель тока нагрузки 20, измеритель тока батареи 21; звуковую сирену 22; светосигнальные индикаторы блока индикаторов 23, разделенные на две группы; контактную группу 24, в которую входят вспомогательные контакты аппаратов защиты, сигнальные контакты блоков питания, устройств контроля состояния сети и контроля изоляции; блоки питания автоматики 25 и 26; блок питания датчиков тока 27; измеритель напряжения нагрузки 28 (резистивный делитель); блок режимов заряда батареи 29; блок контроля изоляции 30 (реле контроля изоляции CM-IWN-DC); выключатель (байпас выхода) 31; выключатель выпрямителей батареи 32; концентратор 33; рабочую станцию 34; датчики температуры элементов аккумуляторной батареи 35 (например, микросхемы DS18b20), подключенные к датчику температуры шкафа 15 и к входу преобразователя интерфейса 36 (например, «Универсальный адресуемый преобразователь интерфейсов 1Wire - RS485» http://www.rlda.ru/NL-1W485.pdf. или может быть выполнен на микросхеме STM 32); блок отключения батареи 37, контакты которого включены последовательно с секциями батареи; блок ручной блокировки отключения батареи 38; блок питания вентиляторов 39; реле низкой температуры 40; нагреватель 41; байпас входа 42.The temperature-compensated system of controlled rectifier-charging modules for uninterrupted power supply of consumers with direct current, FIG. 1, includes a unit for automatically entering a reserve 1, for example, a shield for automatically switching on a reserve ЩАВР2-25-3-2; a load rectifier unit 2 and a battery rectifier unit 3 having a modular design; controller 4; high temperature switch 5; fans 6; load rectifier switch 7; load current sensor 8; primary consumer protection unit 9; secondary consumer protection unit 10; block disconnection of secondary consumers 11; battery 12; battery switch 13; battery current sensor 14; cabinet temperature sensor 15 (e.g. DS18b20 chip); diode 16; battery voltage meter 17 (resistive divider); display panel 18 (SIMATIC KP300 Basic mono PN with a monochrome 3.6 ″ display); remote display panel 19; meters made, for example, in the form of resistive voltage dividers: load current meter 20, battery current meter 21; sound siren 22; light-signal indicators of the indicator block 23, divided into two groups; contact group 24, which includes auxiliary contacts of the protection devices, signal contacts of power supplies, network status monitoring devices and insulation control; automation power supplies 25 and 26; power supply unit for current sensors 27; load voltage meter 28 (resistive divider); a block of battery charge modes 29; insulation monitoring unit 30 (insulation monitoring relay CM-IWN-DC); switch (output bypass) 31; battery rectifier switch 32; hub 33; workstation 34; temperature sensors of battery cells 35 (for example, DS18b20 microcircuits) connected to the temperature sensor of the cabinet 15 and to the input of the interface converter 36 (for example, “Universal Addressable Interface Converter 1Wire - RS485” http://www.rlda.ru/NL-1W485 .pdf. or can be executed on the STM 32 chip); a battery shutdown unit 37, the contacts of which are connected in series with the battery sections; 38 manual battery shut-off lock; fan power supply 39; low temperature relay 40; heater 41; input bypass 42.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Блок автоматического ввода резерва 1 принимает электрическую энергию от двух или более независимых вводов переменного напряжения, осуществляет непрерывный контроль параметров напряжения и автоматическое переключение на заведомо исправный ввод.The automatic input unit of the
С выхода блока 1 переменное напряжение поступает на силовые входы управляемых выпрямительных модулей нагрузки 2 и выпрямительно-зарядных модулей батареи 3. Режим работы блоков выпрямителей задается контроллером 4 (используется программируемый логический контроллер Simatic S7-1200 CPU 1214С) по последовательному интерфейсу RS-485. К выходу блока 1, через блок питания вентиляторов 39 и контакты реле высокой температуры 5, подключены вентиляторы 6. Контроль температуры осуществляется датчиком температуры 15 (например, микросхема DS18B20), который через преобразователь интерфейса 36, передает информацию в контроллер 4. При увеличении температуры окружающей среды выше заданного уровня, контроллер 4 подает сигнал на обмотку реле высокой температуры 5 и напряжение от блока питания вентиляторов 39, через контакты реле высокой температуры 5, поступает на блок вентиляторов 6. В системе используются вентиляторы с контролем частоты вращения (например, вентилятор 140×140 Scythe Slip Stream 140ХТ (SM1425XT12M), 3 pin). Выход блока вентиляторов подключен к контроллеру, который осуществляет постоянный контроль частоты вращения, что позволяет своевременно выявлять неисправность блока и предотвращать перегрев системы. При снижении температуры окружающей среды ниже заданного уровня контроллер 4 подает сигнал на обмотку реле низкой температуры 40 и напряжение от блока АВР 1, через контакты реле низкой температуры 40, поступает на нагревательный элемент 41. Датчики температуры элементов аккумуляторной батареи 35 установлены на отдельных элементах батареи и через преобразователь интерфейса 36, передают информацию в контроллер 4. Наличие информации о температуре элементов аккумуляторной батареи позволяет контроллеру 4 корректировать напряжение выпрямителей в" зависимости от температуры и оптимально управлять током заряда аккумуляторной батареи. Зарядное напряжение корректируется согласно графику (для аккумуляторов Sonnenschein А400) в зависимости от температуры окружающей среды, рис. 2.From the output of
При критической температуре (например, при пожаре или аварии батареи) по сигналу с контроллера отключается реле К2 блока отключения батареи 37. Контактор КМ3 блока отключается и разрывает свои контакты, включенные последовательно с элементами батареи. Схема блока приведена на рис. 3. Отключение батареи может быть произведено принудительно, нажатием кнопки SB3 «Отключение батареи» блока 37, подключенной к входу контроллера. При необходимости, оператор системы может заблокировать отключение батареи. Блок ручной блокировки отключения батареи 38 содержит разомкнутые контакты, которые позволяют оператору блокировать силовые контакты блока 37 при замыкании.At a critical temperature (for example, in case of a fire or a battery accident), the relay K2 of the
Постоянное напряжение с выхода блока выпрямителей нагрузки, через выключатель выпрямителей нагрузки 7 и датчик тока нагрузки 8, поступает на первый вход блока защиты первичных потребителей 9. На блок защиты вторичных потребителей 10 напряжение поступает через блок отключения вторичных потребителей 11, вход управления которого соединен с выходом контроллера 4. При продолжительном отсутствии сетевого напряжения и снижении напряжения аккумуляторной батареи 12 ниже заданного уровня на выходе контроллера 4 вырабатывается сигнал, по которому блок отключения вторичных потребителей 11 отключает менее ответственные потребители.The constant voltage from the output of the load rectifier unit, through the switch of the
При отсутствии переменного напряжения на вводах питание потребителей осуществляется от аккумуляторной батареи 12 через выключатель батареи 13, датчик тока батареи 14, диод 16. Контроллер 4, через измеритель напряжения батареи 17, обеспечивает контроль состояния аккумуляторной батареи, сбор и хранение необходимой информации, которая через концентратор 33 выводится по каналу Ethernet на панель индикации 18. При необходимости может быть подключена выносная панель индикации 19.In the absence of an alternating voltage at the inputs, the consumers are powered from the
Контроль состояния аккумуляторной батареи производится путем кратковременного снижения выходного напряжения выпрямителей батареи 3, предназначенных для ее заряда и проверки наличия на батарее более высокого напряжения.Monitoring the state of the battery is carried out by briefly reducing the output voltage of the rectifiers of the
Параметры тока нагрузки, тока заряда и разряда аккумуляторной батареи 12 контролируются по сигналам с выходов измерителя тока нагрузки 20, измерителя тока батареи 21, которые предназначены для согласования сигналов датчиков с входами контроллера 4.The parameters of the load current, charge and discharge current of the
Светосигнальные индикаторы блока индикаторов 23, разделенные на две группы, позволяют визуально определить состояние сети, режим работы системы и наличие аварии. Первая группа индикаторов срабатывает непосредственно по сигналам с выхода контроллера 4 и отображает режимы работы системы (заряд, разряд и т.п.). Вторая группа индикаторов срабатывает по сигналам от контактной группы 24, которая запитана от блоков питания автоматики 25, 26. Система постоянно контролирует исправность блоков 25 и 26. При выходе из строя одного из них система, работая на исправном блоке питания автоматики, выдает сигнал-«Неисправность ИП24», по которому ремонтный персонал срочно принимает меры.The light-signal indicators of the
При переключении любого контакта группы 24 напряжение с блока питания автоматики поступает на индикатор второй группы блока индикаторов 23 и на вход контроллера 4, который фиксирует параметры и время переключения контактов. Аварийные сигналы с выхода контактной группы 24 поступают на звуковую сирену 22, что позволяет своевременно приступить к анализу неисправности.When switching any contact of
Питание датчиков тока 8 и 14 осуществляется от блока питания датчиков тока 27. Контроль выходного напряжения для питания потребителей осуществляется контроллером 4 через измеритель напряжения 28.The
Режимы заряда аккумуляторной батареи 12 можно принудительно изменить кнопками SB1, SB2 блока режимов заряда батареи 29. По сигналам с кнопок контроллер 4 по интерфейсу RS-485 переводит выпрямители 2 и 3 в режим непрерывного подзаряда или в режим ускоренного заряда.The charge modes of the
Блок контроля изоляции 30 осуществляет контроль сопротивления изоляции силовых проводов выходного напряжения относительно «Земли».The
При отказе системы или ремонте выключателем 31 (байпас выхода) подключают напряжение аккумуляторной батареи 12 напрямую к первичным потребителям 9.In the event of a system failure or repair with a switch 31 (output bypass), the voltage of the
Выключателями 7, 32, 13 и общим выключателем 1QF0 блока защиты первичных потребителей 9 можно полностью обесточить на время ремонта аппараты, находящиеся под опасным напряжением.
Через концентратор 33 контроллер 4 связан с рабочей станцией 34. По сети Ethernet к системе можно подключить дополнительные рабочие станции, при необходимости.Through the
Для повышения вероятности бесперебойной работы в систему введен байпас входа 42, состоящий из автоматических выключателей, подключенных параллельно блоку автоматического ввода резерва 1. Блок 42 обеспечивает возможность ручного подключения исправного ввода при выходе из строя блока автоматического ввода резерва.To increase the likelihood of trouble-free operation, an
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015129249/07A RU2591057C1 (en) | 2015-07-16 | 2015-07-16 | Temperature-compensated system of controlled rectifier-charging modules of uninterrupted power supply to consumers with direct current |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015129249/07A RU2591057C1 (en) | 2015-07-16 | 2015-07-16 | Temperature-compensated system of controlled rectifier-charging modules of uninterrupted power supply to consumers with direct current |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2591057C1 true RU2591057C1 (en) | 2016-07-10 |
Family
ID=56372275
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015129249/07A RU2591057C1 (en) | 2015-07-16 | 2015-07-16 | Temperature-compensated system of controlled rectifier-charging modules of uninterrupted power supply to consumers with direct current |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2591057C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107976562A (en) * | 2017-10-31 | 2018-05-01 | 广西电网有限责任公司南宁供电局 | The uninterrupted switching device of accumulator cell charging and discharging |
| CN109130860A (en) * | 2017-06-28 | 2019-01-04 | 郑州宇通客车股份有限公司 | A kind of multi-source monitoring system and power module |
| CN112261843A (en) * | 2020-10-27 | 2021-01-22 | 国网福建省电力有限公司石狮市供电公司 | Power failure and recovery heat dissipation device for power distribution automation terminal and working method of power failure and recovery heat dissipation device |
| CN109130860B (en) * | 2017-06-28 | 2024-04-26 | 宇通客车股份有限公司 | Multisource monitored control system and power module |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02159935A (en) * | 1988-12-10 | 1990-06-20 | Mitsubishi Electric Corp | Power source equipment |
| RU95189U1 (en) * | 2010-01-27 | 2010-06-10 | Михаил Александрович Антипов | ENERGY BLOCK MODULE |
| RU130088U1 (en) * | 2013-03-01 | 2013-07-10 | Открытое акционерное общество "Акционерная компания по транспорту нефти "Транснефть" (ОАО "АК "Транснефть") | GUARANTEED POWER SUPPLY SYSTEM WITH HARDWARE AND SOFTWARE COMPLEX FOR TESTING, TRAINING AND CHARGING BATTERIES |
| RU2533204C1 (en) * | 2014-02-14 | 2014-11-20 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственный комплекс "ВИП" | Modular uninterrupted direct-current power supply system for consumers |
-
2015
- 2015-07-16 RU RU2015129249/07A patent/RU2591057C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02159935A (en) * | 1988-12-10 | 1990-06-20 | Mitsubishi Electric Corp | Power source equipment |
| RU95189U1 (en) * | 2010-01-27 | 2010-06-10 | Михаил Александрович Антипов | ENERGY BLOCK MODULE |
| RU130088U1 (en) * | 2013-03-01 | 2013-07-10 | Открытое акционерное общество "Акционерная компания по транспорту нефти "Транснефть" (ОАО "АК "Транснефть") | GUARANTEED POWER SUPPLY SYSTEM WITH HARDWARE AND SOFTWARE COMPLEX FOR TESTING, TRAINING AND CHARGING BATTERIES |
| RU2533204C1 (en) * | 2014-02-14 | 2014-11-20 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственный комплекс "ВИП" | Modular uninterrupted direct-current power supply system for consumers |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109130860A (en) * | 2017-06-28 | 2019-01-04 | 郑州宇通客车股份有限公司 | A kind of multi-source monitoring system and power module |
| CN109130860B (en) * | 2017-06-28 | 2024-04-26 | 宇通客车股份有限公司 | Multisource monitored control system and power module |
| CN107976562A (en) * | 2017-10-31 | 2018-05-01 | 广西电网有限责任公司南宁供电局 | The uninterrupted switching device of accumulator cell charging and discharging |
| CN112261843A (en) * | 2020-10-27 | 2021-01-22 | 国网福建省电力有限公司石狮市供电公司 | Power failure and recovery heat dissipation device for power distribution automation terminal and working method of power failure and recovery heat dissipation device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6013565B2 (en) | Power switching device and power switching system | |
| CN107257160B (en) | DC operation power supply system and control method thereof | |
| CN107370168B (en) | Electrical energy storage device | |
| WO2013003189A2 (en) | Uninterruptible power supply | |
| US20230420948A1 (en) | Energy storage system and power supply method for battery management system | |
| US20190181679A1 (en) | Smart switching panel for secondary power supply | |
| JP6503095B2 (en) | Charge / discharge device | |
| CN103715757A (en) | Back-up type redundant low-voltage power distribution system used for nuclear power station | |
| JP2012253840A (en) | Power supply system | |
| CN210404828U (en) | N + X modular parallel UPS uninterrupted power system based on hot plug | |
| RU2591057C1 (en) | Temperature-compensated system of controlled rectifier-charging modules of uninterrupted power supply to consumers with direct current | |
| RU2533204C1 (en) | Modular uninterrupted direct-current power supply system for consumers | |
| WO2013073269A1 (en) | Storage battery unit | |
| JP6397673B2 (en) | Control method of power supply control device | |
| KR20170074631A (en) | Energy distribuition system in smart grid envirmnent | |
| US9806636B2 (en) | DC/AC converter apparatus configurable as grid-connected or stand-alone and power conversion and generation system comprising such DC/AC converter apparatus | |
| CN203707869U (en) | Reserve-type redundancy low-voltage distribution system for nuclear power station | |
| RU156533U1 (en) | THERMAL-COMPENSATED SYSTEM OF CONTROLLED RECTIFIER-CHARGING MODULES OF UNINTERRUPTED POWER SUPPLY OF DC | |
| JP2012253842A (en) | Power supply system | |
| RU2318281C1 (en) | Computerized system for no-break power supply to stationary equipment | |
| RU142994U1 (en) | MODULAR SYSTEM OF UNINTERRUPTED POWER SUPPLY OF DC CONSUMERS | |
| JP2014239588A (en) | Power supply system | |
| CN113193646A (en) | Power supply device, method and system | |
| JP6272971B2 (en) | Power switching device and house | |
| CN206506354U (en) | EPS illuminates power emergency power supply |