RU78013U1

RU78013U1 - RESPONSIBLE CONSUMPTION POWER SUPPLY SYSTEM

Info

Publication number: RU78013U1
Application number: RU2008124312/22U
Authority: RU
Inventors: Станислав Иванович Королев; Андрей Александрович Котов; Александр Геннадьевич Азаров; Юрий Алексеевич Шурыгин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "СГЭП" (ООО "СГЭП")
Priority date: 2008-06-16
Filing date: 2008-06-16
Publication date: 2008-11-10

Abstract

Система бесперебойного электропитания ответственных потребителей может быть использована в электропитании компьютеров и компьютерных систем на их основе. Система содержит сетевой и выходной мостовые выпрямители, входной и выходной фильтры на конденсаторах, емкостной накопитель резервной энергии, силовой трансформатор с первичной и тремя вторичными обмотками и магнитные усилители для регулирования входного и выходного напряжения. Сетевой выпрямитель соединен с входным фильтром через входное пускоограничивающее устройство. Выходной выпрямитель соединен с потребителем через выходной фильтр и выходное пускоограничивающее устройство. Система содержит полумостовой высокочастотный инвертор, включающий последовательно соединенные IGBT-транзисторы и два коммутирующих конденсатора, и два конденсатора для устранения импульсных и радиопомех, которые шунтируют конденсаторы входного фильтра. Со средней точкой шунтирующих конденсаторов соединено начало обмоток входного магнитного усилителя. К средней точке IGBT-транзисторов инвертора подключен один из выводов первичной обмотки силового трансформатора. Второй вывод первичной обмотки силового трансформатора соединен с одним из концов соединенных последовательно рабочих обмоток входного магнитного усилителя. Накопитель резервной энергии зашунтирован электролитическим конденсатором и конденсатором устранения импульсных помех и радиопомех. С объединенными выходами накопителя резервной энергии и шунтирующих его конденсаторов соединена средняя точка объединенных концов двух вторичных обмоток силового трансформатора. Концы третьей вторичной обмотки силового трансформатора через обмотки выходного магнитного усилителя соединены с переменным входом второго выпрямителя. Система содержит третий, зарядно-разрядный, выпрямитель на IGBT-транзисторах, в цепи истоков которых включены трансформаторы тока для контроля заряда накопителя резервной энергии. Система обеспечивает сглаживание пульсаций на выходе сетевого выпрямителя, защиту от импульсных и радиопомех, осуществляет контроль заряда накопителя резервной энергии и постоянную его подзарядку. Результат - переход электропитания потребителя с основной сети на накопитель резервной энергии практически без перерыва. 1 н.з и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.An uninterruptible power supply system for responsible consumers can be used in powering computers and computer systems based on them. The system contains network and output bridge rectifiers, input and output filters on capacitors, a capacitive storage of reserve energy, a power transformer with primary and three secondary windings, and magnetic amplifiers for regulating the input and output voltage. The mains rectifier is connected to the input filter through an input starting-limiting device. The output rectifier is connected to the consumer through an output filter and an output starting-limiting device. The system contains a half-bridge high-frequency inverter, which includes series-connected IGBT transistors and two switching capacitors, and two capacitors to eliminate the pulse and radio noise that shunts the input filter capacitors. The beginning of the windings of the input magnetic amplifier is connected to the midpoint of the shunt capacitors. One of the terminals of the primary winding of the power transformer is connected to the midpoint of the IGBT transistors of the inverter. The second output of the primary winding of the power transformer is connected to one of the ends of the working windings of the input magnetic amplifier connected in series. The backup energy storage device is shunted by an electrolytic capacitor and a capacitor for eliminating impulse noise and radio noise. The midpoint of the combined ends of the two secondary windings of the power transformer is connected to the combined outputs of the backup energy storage device and capacitors shunting it. The ends of the third secondary winding of the power transformer through the windings of the output magnetic amplifier are connected to the alternating input of the second rectifier. The system contains a third, charge-discharge, rectifier on IGBT transistors, in the source circuit of which current transformers are included to control the charge of the backup energy storage device. The system provides smoothing of ripples at the output of the network rectifier, protection against pulsed and radio interference, monitors the charge of the backup energy storage device and constantly charges it. The result is a transfer of consumer power from the main network to the backup energy storage with virtually no interruption. 1 n.p. and 2 s.p. f-ly, 1 ill.

Description

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована при построении систем бесперебойного электропитания компьютеров и компьютерных систем на их основе.The utility model relates to the field of electrical engineering and can be used to build uninterruptible power supply systems for computers and computer systems based on them.

Известны системы бесперебойного электропитания (СБП) типа off-line. Line-interactive (Excide Electronics: Источники бесперебойного электропитания корпорации Excide Electronics. Проспект фирмы, 1998 г., PC Magazine/RE, спецвыпуск, январь 1997 г. с.68-79. Мир ИБП. Мир ПК, март 1997 г., с.33-57. Брифинг производителей источников бесперебойного электропитания. Компьютер. Октябрь 1997 г., с.212-230). Они содержат выпрямитель, аккумулятор (резервный источник) и инвертор. Сетевое напряжение переменного тока преобразуется этими известными источниками в напряжение постоянного тока. Одновременно часть энергии аккумулируется, причем аккумулятор постоянно подзаряжается этим напряжением постоянного тока. Затем происходит обратное преобразование постоянного напряжения в переменное, которым и питают компьютеры и компьютерные системы. Эти системы бесперебойного электропитания в нормальном режиме осуществляют питание компьютеров напряжением переменного тока после двойного преобразования сетевого напряжения переменного тока. При отклонениях сетевого напряжения от нормального режима электропитание компьютеров осуществляют от аккумулятора, но предварительно преобразуя его напряжение в напряжение переменного тока. То есть и в нормальном режиме, и при сбоях в сети происходит двойное преобразование электрической энергии. Однако двойное преобразование не позволяет добиться высокого КПД и снижает надежность бесперебойного электропитания за счет наличия довольно сложного устройства - инвертора. К тому же при переходе на питание от резервного источника возможен перерыв в электропитании потребителей, зависящий в той или иной мере от времени запуска резервного источника на линию, синхронизации выходного напряжения резервного источника с напряжением основной сети, коммутации источников напряжения основного и резервного каналов. Все это ухудшает качество электропитания в переходных режимах при переключении. В случае построения СБП по принципу Line-interactive система бесперебойного электропитания снабжается стабилизаторами, фильтро-симметрическими устройствами, дополнительными коммутаторами, позволяющими снизить вероятность перехода питания потребителей на напряжение резервного источника, однако основной Off-line uninterruptible power supply (SBP) systems are known. Line-interactive (Excide Electronics: Uninterruptible Power Supplies of Excide Electronics Corporation. Company Prospectus, 1998, PC Magazine / RE, Special Issue, January 1997, pp. 68-79. UPS World. PC World, March 1997, p. .33-57. Briefing of manufacturers of uninterruptible power supplies. Computer. October 1997, S. 212-230). They contain a rectifier, battery (backup source) and an inverter. The AC mains voltage is converted by these known sources into DC voltage. At the same time, part of the energy is accumulated, and the battery is constantly recharged with this DC voltage. Then there is the inverse conversion of direct voltage to alternating voltage, which is fed by computers and computer systems. These uninterruptible power systems in normal mode power computers with AC voltage after double conversion of the AC voltage. If the mains voltage deviates from the normal mode, the computers are powered from the battery, but before converting its voltage to AC voltage. That is, in normal mode, and in case of network failures, double conversion of electrical energy occurs. However, double conversion does not allow to achieve high efficiency and reduces the reliability of uninterrupted power supply due to the presence of a rather complex device - an inverter. In addition, when switching to power from a backup source, a break in the power supply of consumers is possible, depending to one degree or another on the time of starting the backup source on the line, synchronizing the output voltage of the backup source with the voltage of the main network, switching the voltage sources of the main and backup channels. All this affects the quality of the power supply in transient conditions when switching. In the case of constructing a UPS using the Line-interactive principle, the uninterruptible power supply system is equipped with stabilizers, filter-symmetric devices, additional switches, which reduce the likelihood of consumers switching to a backup source voltage, however, the main

недостаток, перерыв в электропитании, в системах Line-interactive сохраняется. Кроме того, наличие двух преобразователей (выпрямителя и инвертора) значительно усложняет схему и делает ее недостаточно экономичной. Двойное преобразование энергии увеличивает габариты устройства.lack, interruption in power supply, in Line-interactive systems remains. In addition, the presence of two converters (rectifier and inverter) significantly complicates the circuit and makes it not economical enough. Double energy conversion increases the dimensions of the device.

Известен источник бесперебойного электропитания компьютера по свидетельству РФ на полезную модель №19972. В этом устройстве необходимые для электропитания компьютера напряжения формируются аккумулятором, емкостным делителем, полумостовым преобразователем без установки мощного конвертора, что повышает КПД и уменьшает габариты устройства в сравнении с предыдущим решением. Однако для обеспечения бесперебойного электропитания компьютера требуется постоянно заряженный аккумулятор. В случае неожиданной его разрядки резко снижаются надежность обеспечения бесперебойного электропитания компьютера и КПД.A known uninterruptible power supply for a computer according to the certificate of the Russian Federation for utility model No. 19972. In this device, the voltages necessary for powering the computer are generated by the battery, capacitive divider, half-bridge converter without installing a powerful converter, which increases the efficiency and reduces the dimensions of the device in comparison with the previous solution. However, to ensure uninterrupted power to the computer, a continuously charged battery is required. In the event of an unexpected discharge, the reliability of uninterrupted computer power supply and efficiency is sharply reduced.

Известно устройство, принятое за прототип, которое реализует способ бесперебойного электропитания компьютера по патенту РФ на изобретение №2242833, МПК 7 H02J 9/04. Схема этого устройства (системы бесперебойного электропитания) представлена на фиг.2 описания этого способа. Она содержит сетевой выпрямитель, подключенный к сети переменного тока, к выходу которого подключен емкостной накопитель резервной энергии и регулируемый высокочастотный вольтдобавочный конвертор (регулятор выходного напряжения). Такой источник электропитания позволяет осуществлять бесперебойное электропитание компьютера непосредственно напряжением постоянного тока после преобразования сетевого напряжения, а при отклонениях сетевого напряжения - от постоянно заряженного емкостного накопителя энергии постоянного тока. С помощью конвертора (регулятора выходного напряжения) постоянное напряжение, подаваемое на компьютер, стабилизируется. Поскольку при отклонениях сетевого напряжения электропитание осуществляют непосредственно от постоянно заряженного накопителя резервной энергии, это улучшает качество энергии, подаваемой на вход компьютера за счет уменьшения переходных режимов. Но при переходе на питание от резервного источника возможен и перерыв в электропитании потребителей, который зависит от времени его запуска, синхронизации выходного напряжения резервного источника с напряжением основной сети. К тому же время бесперебойной работы этого известного источника зависит от величины энергии, запасенной в накопителе резервной энергии, и, чтобы добиться повышения A known device adopted for the prototype, which implements a method of uninterrupted power supply to a computer according to the patent of the Russian Federation for invention No. 2242833, IPC 7 H02J 9/04. A diagram of this device (uninterruptible power supply system) is presented in FIG. 2 of the description of this method. It contains a network rectifier connected to an AC network, the output of which is connected to a capacitive storage of reserve energy and an adjustable high-frequency boost converter (output voltage regulator). Such a power source allows for uninterrupted power supply to the computer directly with DC voltage after converting the mains voltage, and with deviations of the mains voltage from a constantly charged capacitive DC energy storage device. Using a converter (output voltage regulator), the constant voltage supplied to the computer is stabilized. Since the power supply is varied directly from a constantly charged backup energy storage device during deviations of the mains voltage, this improves the quality of the energy supplied to the computer input by reducing transient conditions. But when switching to power from a backup source, a break in the power supply of consumers is possible, which depends on the time of its launch, synchronization of the output voltage of the backup source with the voltage of the main network. In addition, the uptime of this known source depends on the amount of energy stored in the reserve energy storage, and in order to increase

длительности бесперебойной работы компьютера, приходится значительно увеличивать массу и габариты устройства.the duration of the smooth operation of the computer, it is necessary to significantly increase the mass and dimensions of the device.

Задача полезной модели состоит в том, чтобы наряду с имеющимися достоинствами системы бесперебойного электропитания (СБП) по прототипу (низкие массогабаритные показатели, регулирование и стабилизация выходного напряжения) снизить время перехода потребителей на резервное питание при выходе из строя основного источника, тем самым обеспечить надежное и качественное электропитание ответственных потребителей.The objective of the utility model is to, along with the advantages of an uninterruptible power supply system (SBP) according to the prototype (low weight and size indicators, regulation and stabilization of the output voltage), reduce the transition time of consumers to backup power when the main source fails, thereby ensuring reliable and high-quality power supply for responsible consumers.

Технический результат, позволяющий решить поставленную задачу, заключается в обеспечении контроля заряда накопителя резервной энергии и постоянной его подзарядки, в сглаживании пульсаций на выходе сетевого выпрямителя и в обеспечении защиты от импульсных и радиопомех.The technical result that allows us to solve the problem is to provide control of the charge of the backup energy storage device and its constant recharging, to smooth out ripples at the output of the network rectifier and to provide protection against pulsed and radio interference.

Указанный результат достигается следующим образом.The specified result is achieved as follows.

Как и прототип, заявляемая система бесперебойного электропитания ответственных потребителей содержит сетевой выпрямитель, подключенный к сети переменного тока, емкостной накопитель резервной энергии и регулятор выходного напряжения.Like the prototype, the inventive uninterruptible power supply system for responsible consumers contains a network rectifier connected to an alternating current network, a capacitive backup energy storage device and an output voltage regulator.

В отличие от прототипа заявляемая в качестве полезной модели система бесперебойного электропитания дополнительно содержит регулятор входного напряжения, входной и выходной фильтры на конденсаторах, входное и выходное пускоограничивающие устройства, собранные на параллельно включенных резисторе и тиристоре, второй выпрямитель, постоянный выход которого через выходной фильтр и выходное пускоограничивающее устройство соединен с потребителем, силовой трансформатор с первичной и тремя вторичными обмотками, полумостовой высокочастотный инвертор, включающий два последовательно соединенных коммутирующих конденсатора и последовательно соединенные IGBT-транзисторы, третий выпрямитель на IGBT-транзисторах и трансформаторы тока для контроля заряда накопителя резервной энергии, включенные в цепи истоков IGBT-транзисторов третьего выпрямителя. Конденсаторы входного фильтра зашунтированы двумя последовательно соединенными конденсаторами для устранения импульсных помех и радиопомех и коммутирующими конденсаторами полумостового высокочастотного инвертора. Накопитель резервной энергии зашунтирован электролитическим конденсатором и третьим конденсатором для устранения импульсных помех и радиопомех. В качестве регуляторов входного и выходного напряжения использованы соответственно входной и выходной магнитные усилители. Входное Unlike the prototype, the uninterruptible power supply system, claimed as a utility model, additionally contains an input voltage regulator, input and output filters on capacitors, input and output starting-limiting devices assembled on a resistor and thyristor connected in parallel, and a second rectifier, whose constant output is through the output filter and output starting-limiting device connected to the consumer, power transformer with primary and three secondary windings, half-bridge high-frequency A third inverter, including two series-connected switching capacitors and series-connected IGBTs, a third rectifier on IGBTs and current transformers for monitoring the charge of the reserve energy storage device, included in the source circuits of the IGBTs of the third rectifier. The input filter capacitors are shunted by two series-connected capacitors to eliminate impulse noise and radio noise, and by switching capacitors of a half-bridge high-frequency inverter. The backup energy storage device is shunted by an electrolytic capacitor and a third capacitor to eliminate impulse noise and radio interference. As input and output voltage regulators, input and output magnetic amplifiers are used, respectively. Input

пускоограничивающее устройство включено между сетевым выпрямителем и входным фильтром, у которого положительные клеммы конденсаторов объединены с положительными клеммами первых из шунтирующих его конденсаторов для устранения импульсных помех и радиопомех и коммутирующих конденсаторов полумостового высокочастотного инвертора и истоком одного из IGBT-транзисторов полумостового высокочастотного инвертора, отрицательные клеммы конденсаторов входного фильтра и отрицательные клеммы вторых шунтирующих его конденсаторов объединены с истоком второго IGBT-транзистора полумостового высокочастотного инвертора. К средней точке IGBT-транзисторов полумостового высокочастотного инвертора подключен один из выводов первичной обмотки силового трансформатора, второй вывод которой соединен с одним из концов соединенных последовательно рабочих обмоток входного магнитного усилителя, начало которых соединено со средней точкой конденсаторов для устранения импульсных и радиопомех и средней точкой коммутирующих конденсаторов полумостового высокочастотного инвертора. Средняя точка объединенных концов двух вторичных обмоток силового трансформатора соединена с объединенными выходами емкостного накопителя резервной энергии и шунтирующих его конденсаторов. Концы третьей вторичной обмотки силового трансформатора через обмотки выходного магнитного усилителя соединены с переменным входом второго выпрямителя. Вход переменного тока сетевого выпрямителя включен в сеть переменного тока через предохранитель и входной коммутатор. Сетевой и второй (выходной) выпрямители могут быть выполнены по мостовой схеме.a starting-limiting device is connected between the mains rectifier and the input filter, in which the positive terminals of the capacitors are combined with the positive terminals of the first of the capacitors shunting it to eliminate impulse noise and radio interference and switching capacitors of the half-bridge high-frequency inverter and the source of one of the IGBT transistors of the half-bridge high-frequency inverter, negative terminals of the capacitors the input filter and the negative terminals of the second capacitors shunting it are combined with and drain of the second IGBT transistor of a half-bridge high-frequency inverter. One of the terminals of the primary winding of the power transformer is connected to the midpoint of the IGBT transistors of the half-bridge high-frequency inverter, the second terminal of which is connected to one of the ends of the working windings of the input magnetic amplifier connected in series, the beginning of which is connected to the midpoint of the capacitors to eliminate pulse and radio noise and the switching midpoint half-bridge high-frequency inverter capacitors. The midpoint of the combined ends of the two secondary windings of the power transformer is connected to the combined outputs of the capacitive backup energy storage device and capacitors shunting it. The ends of the third secondary winding of the power transformer through the windings of the output magnetic amplifier are connected to the alternating input of the second rectifier. The AC input of the network rectifier is connected to the AC network through a fuse and an input switch. Network and second (output) rectifiers can be made according to the bridge circuit.

Совокупность существенных признаков, характеризующая заявляемую СБП, среди известных источников информации заявителем не обнаружена, что подтверждают новизну заявленной полезной модели.The set of essential features characterizing the claimed SBP was not found among the known sources of information by the applicant, which confirms the novelty of the claimed utility model.

На чертеже представлена принципиальная схема заявляемой системы бесперебойного электропитания ответственных потребителей.The drawing shows a schematic diagram of the inventive uninterruptible power supply system for responsible consumers.

Система бесперебойного электропитания ответственных потребителей содержит подключенный к сети переменного тока 1 (основной источник электропитания) через входной коммутатор 2 и предохранитель 3 сетевой выпрямитель 4. С выходом сетевого выпрямителя 4 соединено входное пускоограничивающее устройство 5, выполненное на резисторе 6 и тиристоре 7. С пускоограничивающим устройством 5 соединен входной фильтр на конденсаторах 8, 9, которые зашунтированы конденсаторами для устранения импульсных помех и радиопомех 10, 11 и коммутирующими конденсаторами 12, 13. Система бесперебойного электропитания содержит также The uninterruptible power supply system for responsible consumers contains a rectifier 4 connected to the AC network 1 (main power supply) through the input switch 2 and the fuse 3. An input starting-limiting device 5 connected to the resistor 6 and thyristor 7 is connected to the output of the network rectifier 4. With a starting-limiting device 5, an input filter is connected to the capacitors 8, 9, which are shunted by the capacitors to eliminate impulse noise and radio interference 10, 11 and commuting the capacitor numerals 12, 13. The uninterruptible power supply system further comprises

магнитный усилитель 14, емкостной накопитель резервной энергии 15 (аккумулятор), зашунтированный электролитическим конденсатором 16 и конденсатором устранения импульсных помех 17, силовой трансформатор 18, IGBT-транзисторы 19, 21, трансформаторы для контроля заряда аккумулятора 20, 22. Силовой трансформатор 18 имеет первичную обмотку 23 и три вторичных обмотки 24, 25, 26. Две вторичные обмотки 24, 25 соединены последовательно и создают третий (зарядно-разрядный) выпрямитель на IGBT-транзисторах 19, 21. Средняя точка объединенных концов вторичных обмоток 24, 25, соединена с объединенным выходами аккумулятора 15 и конденсаторов 16, 17. Коммутирующие конденсаторы 12, 13 и IGBT-транзисторы 27, 28 образуют полумостовой высокочастотный инвертор. Положительные клеммы первых шунтирующих конденсаторов 10, 12 и исток IGBT-транзистора 27 полумостового высокочастотного инвертора объединены с положительными клеммами конденсаторов 8, 9 входного фильтра. Исток второго IGBT-транзистора 28 полумостового высокочастотного инвертора объединен с отрицательными клеммами конденсаторов 8, 9 входного фильтра и отрицательными клеммами вторых шунтирующих конденсаторов 11, 13. К средней точке IGBT-транзисторов 27, 28 подключен один из выводов первичной обмотки 23 силового трансформатора 18. Второй вывод первичной обмотки 23 соединен с одним из концов соединенных последовательно рабочих обмоток входного магнитного усилителя 14, начало которых соединено со средней точкой конденсаторов для устранения импульсных и радиопомех 10, 11 и средней точкой коммутирующих конденсаторов 12, 13. Концы вторичной обмотки 26 силового трансформатора 18 через выходной магнитный усилитель 29 подключены во входную диагональ второго (выходного) выпрямителя 30, выполненного, как и выпрямитель 4, по мостовой схеме. Выход постоянного тока выпрямителя 30 соединен с выходным фильтром на конденсаторах 31, 32, выход которого через пускоограничивающее устройство 33 на резисторе 34 и тиристоре 35 подключен на вход потребителя 36.magnetic amplifier 14, capacitive storage of backup energy 15 (battery), shunted by electrolytic capacitor 16 and impulse noise elimination capacitor 17, power transformer 18, IGBT transistors 19, 21, transformers for monitoring battery charge 20, 22. Power transformer 18 has a primary winding 23 and three secondary windings 24, 25, 26. Two secondary windings 24, 25 are connected in series and create a third (charge-discharge) rectifier on IGBT transistors 19, 21. The midpoint of the combined ends of the secondary windings 24, 25, with dinena outputs a combined battery 15 and the capacitors 16, 17. The switching capacitors 12, 13 and IGBT-Transistors 27, 28 form a half-bridge high frequency inverter. The positive terminals of the first shunt capacitors 10, 12 and the source of the IGBT transistor 27 of the half-bridge high-frequency inverter are combined with the positive terminals of the input filter capacitors 8, 9. The source of the second IGBT transistor 28 of a half-bridge high-frequency inverter is combined with the negative terminals of the input filter capacitors 8, 9 and the negative terminals of the second shunt capacitors 11, 13. One of the terminals of the primary winding 23 of the power transformer 18 is connected to the midpoint of the IGBT transistors 27, 28. Second the output of the primary winding 23 is connected to one of the ends of the working windings of the input magnetic amplifier 14 connected in series, the beginning of which is connected to the midpoint of the capacitors to eliminate pulse and radio noise 10, 11 and the midpoint of the switching capacitors 12, 13. The ends of the secondary winding 26 of the power transformer 18 are connected through the output magnetic amplifier 29 to the input diagonal of the second (output) rectifier 30, made, like the rectifier 4, according to the bridge circuit. The DC output of the rectifier 30 is connected to the output filter on the capacitors 31, 32, the output of which is connected to the input of the consumer 36 through a start-limiting device 33 on the resistor 34 and the thyristor 35.

Полезная модель промышленно применима. Она работоспособна и может быть неоднократно реализована, поскольку ее практическая реализация не вызывает трудностей у специалиста в данной области. При изготовлении СБП используются современные серийно выпускаемые электронные приборы и элементы.The utility model is industrially applicable. It is efficient and can be repeatedly implemented, since its practical implementation does not cause difficulties for a specialist in this field. In the manufacture of SBP, modern commercially available electronic devices and elements are used.

Система бесперебойного электропитания ответственных потребителей работает следующим образом.Uninterruptible power supply system for responsible consumers is as follows.

В нормальном режиме напряжение от сети переменного тока 1 через входной коммутатор 2 поступает на клеммы переменного тока сетевого мостового выпрямителя In normal mode, the voltage from AC 1 through the input switch 2 is supplied to the AC terminals of the network bridge rectifier

4. Постоянное напряжение сетевого выпрямителя 4 поступает на пускоограничивающее устройство 5, ток через которое ограничивается резистором 6. Пускоограничивающее устройство 5 обеспечивает заряд конденсаторов 8, 9 входного фильтра и коммутирующих конденсаторов 12, 13 полумостового высокочастотного инвертора. При заряде конденсаторов 8, 9 входного фильтра включается тиристор 7, который шунтирует пусковое сопротивление 6. Выходное напряжение силового трансформатора 18 с вторичных обмоток 24, 25 третьего, зарядно-разрядного, выпрямителя на IGBT-транзисторах 19, 21 обеспечивают постоянную подзарядку аккумулятора 15, зашунтированного конденсаторами 16, 17. По сути объединенные последовательно две вторичные обмотки 24, 25 силового трансформатора 18 образуют с двумя IGBT-транзисторами 19, 21, работающими в выпрямительном режиме, зарядное устройство аккумулятора 15. При этом конденсатор 17 обеспечивает защиту от импульсных помех, электролитический конденсатор 16 обеспечивает сглаживание пульсаций на выходе зарядно-разрядного выпрямителя на IGBT-транзисторах 19, 21. Напряжение заряда регулируется с помощью входного магнитного усилителя 14. Контроль зарядного тока осуществляется с помощью трансформаторов тока 20, 22, включенных в цепи истоков выпрямителя на IGBT-транзисторах 19, 21 и снимающих информацию о зарядно-разрядном токе зарядно-разрядного выпрямителя. Выходное напряжение регулируется входным магнитным усилителем 14, включенным последовательно с первичной обмоткой 23 силового трансформатора 18. Напряжение с вторичной обмотки 26 силового трансформатора 18 поступает через выходной магнитный усилитель 29 на вход переменного тока выходного выпрямителя 30. Постоянное напряжение через выходной фильтр на конденсаторах 31, 32 поступает через пускоограничивающее устройство 33, выполненное на резисторе 34 и тиристоре 35, на вход потребителя 36. Управление IGBT-транзисторами 27, 28 осуществляется прямоугольными импульсами длительностью 180 эл. град. на частоте (25-50) кГц. При подаче импульсов на IGBT-транзистор 27 происходитразряд конденсатора 12 через IGBT-транзистор 27, первичную обмотку 23 силового трансформатора 18 и рабочие обмотки входного магнитного усилителя 14. С вторичной обмотки 26 силового трансформатора 18 прямоугольные импульсы через рабочие обмотки выходного магнитного усилителя 29 поступают на вход переменного тока второго мостового выпрямителя 30. Выходное напряжение второго выпрямителя фильтруется с помощью конденсаторов 31, 32 выходного фильтра и поступает на включенные параллельно резистор 34 и тиристор 35 пусткоограничивающего устройства 33. При пропадании напряжения на входе системы бесперебойного электропитания сопротивление входного магнитного 4. The constant voltage of the network rectifier 4 is supplied to the starting-limiting device 5, the current through which is limited by the resistor 6. The starting-limiting device 5 provides a charge to the capacitors 8, 9 of the input filter and switching capacitors 12, 13 of the half-bridge high-frequency inverter. When the capacitors 8, 9 of the input filter are charged, the thyristor 7 is turned on, which shunts the starting resistance 6. The output voltage of the power transformer 18 from the secondary windings 24, 25 of the third, charge-discharge rectifier on IGBT transistors 19, 21 provides constant charging of the battery 15, shunted capacitors 16, 17. In fact, two secondary windings 24, 25 of the power transformer 18 connected in series form, with two IGBT transistors 19, 21 operating in the rectifier mode, a battery charger 15. R and this capacitor 17 provides protection against impulse noise, the electrolytic capacitor 16 provides smoothing ripple at the output of the charge-discharge rectifier on IGBT transistors 19, 21. The charge voltage is regulated using the input magnetic amplifier 14. The charge current is controlled using current transformers 20, 22 included in the source circuit of the rectifier on IGBT transistors 19, 21 and taking information about the charge-discharge current of the charge-discharge rectifier. The output voltage is regulated by the input magnetic amplifier 14, connected in series with the primary winding 23 of the power transformer 18. The voltage from the secondary winding 26 of the power transformer 18 is supplied through the output magnetic amplifier 29 to the AC input of the output rectifier 30. The constant voltage through the output filter on the capacitors 31, 32 enters through the starting-limiting device 33, made on the resistor 34 and the thyristor 35, to the input of the consumer 36. The IGBT-transistors 27, 28 are controlled rectangular th pulses of 180 e. hail. at a frequency of (25-50) kHz. When pulses are applied to the IGBT transistor 27, the capacitor 12 is discharged through the IGBT transistor 27, the primary winding 23 of the power transformer 18 and the working windings of the input magnetic amplifier 14. From the secondary winding 26 of the power transformer 18, rectangular pulses are fed to the input windings of the output magnetic amplifier 29 alternating current of the second bridge rectifier 30. The output voltage of the second rectifier is filtered using capacitors 31, 32 of the output filter and is supplied to the resistor 34 and Ristor 35 of a blank-limiting device 33. When the voltage at the input of an uninterruptible power supply system disappears, the input magnetic resistance

усилителя 14 стремится к нулю, а ток через IGBT-транзисторы 27 и 28 уменьшается и меняет значение, переходя из выпрямительного режима в инверторный, и таким образом происходит коммутация источников электропитания, т.е. переход с основного на резервный источник (аккумулятор). Одновременно с этим при сбое электропитания от основного источника электропитания напряжение на выходе системы поддерживается еще и за счет энергии, запасенной в индуктивности магнитных усилителей.of the amplifier 14 tends to zero, and the current through the IGBT transistors 27 and 28 decreases and changes the value, passing from the rectifier mode to the invertor one, and thus switching power supplies, i.e. transition from the primary to the backup source (battery). At the same time, in the event of a power failure from the main power source, the voltage at the system output is also supported by the energy stored in the inductance of the magnetic amplifiers.

Как видно из работы предложенной системы бесперебойного электропитания ответственных потребителей, она обеспечивает контроль заряда накопителя резервной энергии и постоянную его подзарядку, а также сглаживание пульсаций на выходе сетевого выпрямителя и защиту от импульсных и радиопомех. Таким образом, имея незначительное количество силовых блоков, система обеспечивает переход электропитания с основной сети на накопитель резервной энергии практически без перерыва. Следовательно, обеспечивается надежное и качественное электропитание ответственных потребителей. При этом использование в качестве регуляторов входного и выходного напряжения магнитных усилителей вместо конвертора (как в прототипе) позволяет резко упростить схему управления, исключить дополнительные дроссели для сглаживания тока на выходе выпрямителей. А если учесть, что при разряде аккумулятора напряжение обычно снижается на 12%, а при глубоком разряде - на 17%, то в первом случае можно и значительно снизить массогабаритные показатели регуляторов напряжения (магнитных усилителей).As can be seen from the work of the proposed uninterruptible power supply system for responsible consumers, it provides charge control of the backup energy storage device and its constant recharging, as well as smoothing ripples at the output of the network rectifier and protection from pulsed and radio interference. Thus, having a small number of power units, the system provides a power supply transition from the main network to the backup energy storage with virtually no interruption. Therefore, reliable and high-quality power supply for responsible consumers is provided. In this case, the use of magnetic amplifiers as input and output voltage regulators instead of a converter (as in the prototype) can dramatically simplify the control circuit and eliminate additional chokes to smooth the current at the output of the rectifiers. And if we take into account that when the battery is discharged, the voltage usually decreases by 12%, and with a deep discharge - by 17%, then in the first case it is possible to significantly reduce the overall dimensions of voltage regulators (magnetic amplifiers).

Claims

1. An uninterruptible power supply system for responsible consumers, comprising a network rectifier connected to an alternating current network, a capacitive storage of reserve energy and an output voltage regulator, characterized in that it further comprises an input voltage regulator, input and output filters on capacitors, input and output starting-limiting devices assembled on a parallel-connected resistor and thyristor, a second rectifier, whose constant output is through an output filter and an output trigger a recording device is connected to the consumer, a power transformer with primary and three secondary windings, a half-bridge high-frequency inverter, including two series-connected switching capacitors and series-connected IGBT transistors, a third rectifier on IGBT transistors and current transformers for monitoring the reserve energy storage charge, included in the source circuit of the IGBT transistors of the third rectifier, while the input filter capacitors are shunted by two series-connected cond nsatorami to eliminate impulse noise and interference and switching capacitor half-bridge high frequency inverter, and backup energy storage bypassed electrolytic capacitor and the third capacitor to eliminate impulse noise and interference; as input and output voltage regulators, input and output magnetic amplifiers are used, respectively; an input starting-limiting device is connected between the mains rectifier and the input filter, in which the positive terminals of the capacitors are combined with the positive terminals of the first capacitors shunting it to eliminate impulse noise and radio interference and switching capacitors of a half-bridge high-frequency inverter and the source of one of the IGBT transistors of a half-bridge high-frequency inverter, negative terminals filter capacitors and negative terminals of the second capacitors shunting it are combined with the current of the second IGBT transistor of a half-bridge high-frequency inverter, and one of the terminals of the primary winding of the power transformer is connected to the midpoint of the IGBT transistors of the half-bridge high-frequency inverter, the second terminal of which is connected to one of the ends of the working windings of the input magnetic amplifier, the beginning of which is connected to the midpoint capacitors for eliminating pulsed and radio interference and mid-point switching capacitors of a half-bridge high-frequency inverter; the midpoint of the combined ends of the two secondary windings of the power transformer is connected to the combined outputs of the capacitive backup energy storage device and capacitors shunting it; the ends of the third secondary winding of the power transformer through the windings of the output magnetic amplifier are connected to a variable input of the second rectifier.

2. The uninterruptible power supply system according to claim 1, characterized in that the AC input of the network rectifier is connected to the AC network through a fuse and an input switch.

3. The uninterruptible power supply system according to claim 1, characterized in that the rectifiers are made according to a bridge circuit.