RU2687302C1 - Способ контроля параметров вторичного источника бесперебойного питания - Google Patents

Способ контроля параметров вторичного источника бесперебойного питания Download PDF

Info

Publication number
RU2687302C1
RU2687302C1 RU2018133184A RU2018133184A RU2687302C1 RU 2687302 C1 RU2687302 C1 RU 2687302C1 RU 2018133184 A RU2018133184 A RU 2018133184A RU 2018133184 A RU2018133184 A RU 2018133184A RU 2687302 C1 RU2687302 C1 RU 2687302C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
power supply
voltages
uninterruptible power
Prior art date
Application number
RU2018133184A
Other languages
English (en)
Inventor
Алексей Иванович Солдатов
Андрей Алексеевич Солдатов
Артем Владимирович Асадчий
Юлия Викторовна Шульгина
Мария Алексеевна Костина
Павел Владимирович Сорокин
Сергей Вячеславович Чубов
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет"
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 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет"
Priority to RU2018133184A priority Critical patent/RU2687302C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2687302C1 publication Critical patent/RU2687302C1/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/25—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using digital measurement techniques
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering

Abstract

Изобретение относится к области измерения электрических величин, а именно к измерению токов и напряжений при испытаниях и проверке источников бесперебойного питания, и может быть использовано в испытательных стендах космических аппаратов. Способ заключается в том, что в процессе работы у потребителя производят измерение входного и выходного токов и напряжений вторичного источника бесперебойного питания только при изменении его входных или выходных параметров. Затем определяют первую производную этих сигналов, на основе которых, предварительно определив частоту аналого-цифровых преобразований, производят аналого-цифровое преобразование входного и выходного токов и напряжений, сохраняют полученные значения и производят их анализ, на основании которого определяют потребляемую и отдаваемую в нагрузку мощности и оценивают длительность переходного процесса. Техническим результатом при реализации заявленного решения является разработка способа контроля параметров вторичного источника бесперебойного питания в процессе его работы у потребителя. 3 ил.

Description

Изобретение относится к области измерения электрических величин, а именно к измерению токов и напряжений при испытаниях и проверке источников бесперебойного питания и может быть использован в испытательных стендах космических аппаратов.
Известен способ испытаний вторичного источника бесперебойного питания [RU 142950 U1, МПК H02J 13/00 (2006.01), опубл. 10.07.2014], выбранный в качестве прототипа, в котором с помощью автотрансформатора изменяют входные параметры сети электропитания, изменяют нагрузку источника питания, измеряют входной и выходной токи и напряжения источника бесперебойного питания, сохраняют эти данные, а затем производят анализ входного и выходного напряжений и токов, определяют потребляемую и отдаваемую в нагрузку активную и полную мощности, гармонические искажения тока и напряжения на входе и выходе источника бесперебойного питания.
Однако этот способ не позволяет контролировать параметры источника питания в процессе работы при наземных испытаниях космического аппарата.
Техническим результатом предложенного изобретения является разработка способа контроля параметров вторичного источника бесперебойного питания в процессе его работы у потребителя.
Способ контроля параметров вторичного источника бесперебойного питания, также как в прототипе, включает измерение входного и выходного токов и напряжений, их сохранение и анализ, на основании которого определяют потребляемую и отдаваемую в нагрузку мощность.
Согласно изобретению измерения осуществляют в процессе работы у потребителя только при изменении входных или выходных параметров вторичного источника бесперебойного питания, причем после измерения входного и выходного токов и напряжений определяют первую производную этих сигналов, на основе которых, предварительно определив частоту аналого-цифровых преобразований, производят аналого-цифровое преобразование входного и выходного токов и напряжений, сохраняют полученные значения и производят их анализ, на основании которого определяют потребляемую и отдаваемую в нагрузку мощности и оценивают длительность переходного процесса.
Способ позволяет проводить контроль и анализ параметров вторичного источника бесперебойного питания после проведения наземных испытаний космического аппарата: входного и выходного тока, уровня его отклонения, входного и выходного напряжения, уровня его отклонения, длительности переходного процесса, мощности, потребляемой и отдаваемой в нагрузку.
На фиг. 1 представлена схема устройства, реализующего предлагаемый способ.
На фиг. 2 показана схема блока сжатия 5 (БС).
На фиг. 3 показаны графики зависимостей а) - выходного тока и б) - выходного напряжения от времени на входе согласующего устройства 1 (СУ); в) выходного напряжения от времени на выходе первого дифференцирующего усилителя 10 (ДУ1) и г) -на выходе второго дифференцирующего усилителя 11 (ДУ2); д) - выходного напряжения от времени на выходе сумматора 14 (С); е) - выходного напряжения от времени на выходе генератора управляемого напряжением 6 (ГУН); графики, отображаемые на экране персонального компьютера 9 (ПК), восстановленных форм ж) - тока из) - напряжения от времени.
Способ контроля параметров вторичного источника бесперебойного питания осуществлен с помощью устройства, которое содержит согласующее устройство 1 (СУ), входы которого подключены к входной сети 2 (ВС) и выходу вторичного источника питания 3 (ИП), подключенного к входной сети 2 (ВС) и к нагрузке. Выходы согласующего устройства 1 (СУ) соединены с входами аналого-цифрового преобразователя 4 (АЦП), а также с входами блока сжатия 5 (БС), выход которого соединен с входом генератора управляемого напряжением 6 (ГУН), выход которого подключен к микроконтроллеру 7 (МК). Микроконтроллер 7 (МК) соединен с входами запоминающего устройства 8 (ЗУ), персонального компьютера 9 (ПК) и выходом аналого-цифрового преобразователя 4 (АЦП).
Блок сжатия 5 (БС) (фиг. 2) содержит четыре дифференцирующих усилителя 10 (ДУ1), 11 (ДУ2), 12 (ДУ3), 13 (ДУ4) и сумматор 14 (С).
Все дифференцирующие усилители выполнены одинаково и каждый содержит резистор 15, один вывод которого подключен к конденсатору 16 и инвертирующему входу операционного усилителя 17 (ОУ1). Второй вывод резистора 15, подключен к выходу операционного усилителя 17 (ОУ1). Неинвертирующий вход операционного усилителя 17 (ОУ1) подключен к общей шине питания 18.
Сумматор 14 (С) содержит второй 19, третий 20, четвертый 21 и пятый 22 резисторы, один вывод которых подключен к инвертирующему входу второго операционного усилителя 23 (ОУ2) и шестому резистору 24, второй вывод которого соединен с выходом второго операционного усилителя 23 (ОУ2). Неинвертирующий вход второго операционного усилителя 23 (ОУ2) подключен к общей шине питания 18.
Выходы операционных усилителей 17 (ОУ1) каждого дифференцирующего усилителя 10 (ДУ1), 11 (ДУ2), 12 (ДУ3), 13 (ДУ4) подключены к вторым выводам соответствующих резисторов 19, 20, 21 и 22.
Выход второго операционного усилителя 23 (ОУ2) связан с генератором управляемым напряжением 6 (ГУН).
Другой вывод конденсаторов 16 дифференцирующих усилителей 10 (ДУ1), 11 (ДУ2), 12 (ДУ3), 13 (ДУ4) подключен к выходам согласующего устройства 1 (СУ) и к входам аналого-цифрового преобразователя 4 (АЦП).
Согласующее устройство 1 (СУ) выполнено на резисторах типа Р1-12 и стабилитроне 2С117А Аналого-цифровой преобразователь 4 (АЦП) собран на микросхеме AD9272. Генератор управляемый напряжением 6 (ГУН) может быть выполнен на микросхеме NE555. В качестве микроконтроллера 7 (МК) использован микроконтроллер ATMEGA 128. Запоминающее устройство 8 (ЗУ), объемом не менее 64 Кб, выполнено на микросхемах IDT72V293. Персональный компьютер 9 (ПК) может быть любым, например, Acer "Revo RL70". В качестве операционных усилителей 17 (ОУ1) и 23 (ОУ2) выбраны типовые операционные усилители К544УД2. В качестве резисторов 15, 19, 20, 21, 22 и 24 использованы резисторы типа Р1-12. В качестве конденсатора 16 выбран конденсатор типа К10-47.
Были проведены испытания вторичного источника бесперебойного питания, используемого при испытании космического аппарата, преобразующего входное постоянное напряжение 100 вольт в постоянное выходное напряжение 30 вольт. Источник бесперебойного питания 3 (ИП) был подключен к бортовой электронной аппаратуре космического аппарата. При подаче на его вход напряжения питания, входное и выходное напряжение вторичного источника бесперебойного питания 3 (ИП), а также входной и выходной ток поступали на входы согласующего устройства 1 (СУ), где понизились до уровня, необходимого для работы с аналого-цифровым преобразователем 4 (АЦП) и блоком сжатия 5 (БС). Выходные данные с аналого-цифрового преобразователя 4 (АЦП) поступали на микроконтроллер 7 (МК), который по сигналам с блока сжатия 5 (БС) записывал эти данные в запоминающее устройство 8 (ЗУ).
Одновременно, входное и выходное напряжение, а также входной и выходной ток вторичного источника питания 3 (ИП) через согласующее устройство 1 (СУ) поступали на вход блока сжатия 5 (БС). Блок сжатия 5 (БС) формировал напряжение, пропорциональное значению первой производной, которое поступало на вход генератора управляемого напряжением 6 (ГУН). Генератор управляемый напряжением 6 (ГУН) в зависимости от уровня, поступающего на него напряжения с блока сжатия 5 (БС), изменял частоту генерируемых импульсов.
Если напряжения и токи на входах согласующего устройства 1 (СУ) не изменялись, то выходные напряжения каждого дифференцирующего усилителя 10 (ДУ1), 11 (ДУ2), 12 (ДУ3), 13 (ДУ4) были равны нулю, и соответственно выходное напряжение сумматора 14 (С) также было равно нулю, поэтому частота генератора управляемого напряжением 6 (ГУН) минимальна.
При изменении выходного тока и выходного напряжения на входе согласующего устройства 1 (СУ) в момент времени t0 (а и б на фиг. 3), на выходе первого дифференцирующего усилителя 10 (ДУ1) и второго дифференцирующего усилителя 11 (ДУ2) появляются напряжения, пропорциональные производной от этих изменений (в, г на фиг. 3), которые, пройдя через сумматор 14 (С) (д на фиг. 3), поступают на генератор управляемый напряжением 6 (ГУН), при этом частота генерируемых импульсов возрастает (е на фиг. 3). В соответствии с выходной частотой генератора управляемого напряжением 6 (ГУН) микроконтроллер 7 (МК) производит считывание данных с аналого-цифрового преобразователя 4 (АЦП) и записывает их в запоминающее устройство 8 (ЗУ). Кроме этого, микроконтроллер 7 (МК) записывает текущее время, при котором произошло считывание данных с аналого-цифрового преобразователя 4 (АЦП). При анализе по сигналу запроса с персонального компьютера 9 (ПК), микроконтроллер 7 (МК) считывает данные из запоминающего устройства 8 (ЗУ) и передает их в персональный компьютер 9 (ПК), в котором производится восстановление и анализ данных о работе источника питания 3 (ИП).
На персональном компьютере 9 (ПК) отображаются следующие параметры: восстановленная форма выходного тока вторичного источника бесперебойного питания, мгновенный уровень тока в амперах, уровень отклонения выходного тока ΔI (ж на фиг. 3), восстановленная форма выходного напряжения, уровень отклонения выходного напряжения ΔU, мгновенное значение напряжения вольтах, длительность Т переходного процесса (з на фиг. 3).
Контроль входного напряжения и тока вторичного источника бесперебойного питания проводят аналогично вышеизложенному.
На основании полученных данных в виде мгновенных значений тока и напряжения проводят расчет мощности, отдаваемой в нагрузку и длительность переходного процесса.
Значение тока нагрузки I в момент времени t1. равно 8 ампер, а значение выходного напряжения равно 27 вольт. Отсюда мощность, отдаваемая в нагрузку:
Р=I*U=8*27=216 Вт

Claims (1)

  1. Способ контроля параметров вторичного источника бесперебойного питания, включающий измерение входного и выходного токов и напряжений, их сохранение и анализ, на основании которого определяют потребляемую и отдаваемую в нагрузку мощность, отличающийся тем, что измерения осуществляют в процессе работы у потребителя только при изменении входных или выходных параметров вторичного источника бесперебойного питания, причем после измерения входного и выходного токов и напряжений определяют первую производную этих сигналов, на основе которых, предварительно определив частоту аналого-цифровых преобразований, производят аналого-цифровое преобразование входного и выходного токов и напряжений, сохраняют полученные значения и производят их анализ, на основании которого определяют потребляемую и отдаваемую в нагрузку мощности и оценивают длительность переходного процесса.
RU2018133184A 2018-09-18 2018-09-18 Способ контроля параметров вторичного источника бесперебойного питания RU2687302C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018133184A RU2687302C1 (ru) 2018-09-18 2018-09-18 Способ контроля параметров вторичного источника бесперебойного питания

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018133184A RU2687302C1 (ru) 2018-09-18 2018-09-18 Способ контроля параметров вторичного источника бесперебойного питания

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2687302C1 true RU2687302C1 (ru) 2019-05-13

Family

ID=66578763

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018133184A RU2687302C1 (ru) 2018-09-18 2018-09-18 Способ контроля параметров вторичного источника бесперебойного питания

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2687302C1 (ru)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5773963A (en) * 1996-08-29 1998-06-30 Apple Computer Inc. Method and apparatus for programmably adjusting output voltage of a battery charger
US6157168A (en) * 1999-10-29 2000-12-05 International Business Machines Corporation Secondary power supply for an uninterruptible power system
RU2191459C1 (ru) * 2001-09-20 2002-10-20 Джинчарадзе Автандил Вахтангович Многорежимный источник питания
RU129263U1 (ru) * 2013-01-23 2013-06-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика А.Ф. Решетнева" (СибГАУ) Устройство для испытания вторичных источников электропитания
RU142950U1 (ru) * 2013-01-16 2014-07-10 Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" Устройство испытаний макета источника бесперебойного питания
RU2601419C1 (ru) * 2015-12-01 2016-11-10 Открытое акционерное общество "Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского" Вторичный источник питания

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5773963A (en) * 1996-08-29 1998-06-30 Apple Computer Inc. Method and apparatus for programmably adjusting output voltage of a battery charger
US6157168A (en) * 1999-10-29 2000-12-05 International Business Machines Corporation Secondary power supply for an uninterruptible power system
RU2191459C1 (ru) * 2001-09-20 2002-10-20 Джинчарадзе Автандил Вахтангович Многорежимный источник питания
RU142950U1 (ru) * 2013-01-16 2014-07-10 Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" Устройство испытаний макета источника бесперебойного питания
RU129263U1 (ru) * 2013-01-23 2013-06-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика А.Ф. Решетнева" (СибГАУ) Устройство для испытания вторичных источников электропитания
RU2601419C1 (ru) * 2015-12-01 2016-11-10 Открытое акционерное общество "Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского" Вторичный источник питания

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9851414B2 (en) Energy storage cell impedance measuring apparatus, methods and related systems
JP4835757B2 (ja) 電池特性評価装置
JP5423953B2 (ja) 電池模擬装置
Rahmoun et al. Determination of the impedance of lithium-ion batteries using methods of digital signal processing
Hossain et al. A parameter extraction method for the Thevenin equivalent circuit model of Li-ion batteries
Herrera et al. Harmonic disturbance identification in electrical systems with capacitor banks
Montaru et al. Frequency and temporal identification of a li-ion polymer battery model using fractional impedance
Tamkittikhun et al. AC power meter design for home electrical appliances
Oldenburger et al. A new approach to measure the non-linear Butler–Volmer behavior of electrochemical systems in the time domain
RU2687302C1 (ru) Способ контроля параметров вторичного источника бесперебойного питания
Martin et al. Unbalance and harmonic distortion assessment in an experimental distribution network
RU2689323C1 (ru) Устройство для контроля параметров вторичного источника бесперебойного питания
Baccigalupi et al. Low-cost prototype for the electronically compensation of current transformers
de Souza et al. Modeling of a resistive voltage divider by rational functions: Uncertainty evaluation
JP5450500B2 (ja) 交流計器試験電源用発振装置
Callegaro et al. Techniques for traceable measurements of small currents
Perez et al. Improved method for considering PMU's uncertainty and its effect on real-time stability assessment methods based on Thévenin equivalent
Crotti et al. Frequency calibration of MV voltage transformer under actual waveforms
Yumagulov et al. Reference generator with load-dissipated power control system
JP2011123033A (ja) 電池特性評価装置
Moore et al. An international comparison of power meter calibrations conducted in 1987
Kuwałek Influence of voltage variation on the measurement of total harmonic distortion (THD) by ami smart electricity meters
Okon et al. Influence of UPFC device on power system state estimation
Dedeoglu et al. Realization of the Reference Composite Voltage Waveforms for Lightning Impulse (LI) Voltages Superimposed Over DC and AC Signals
Istrate et al. Fictive power source for calibrations in railway systems

Legal Events

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

Effective date: 20200919