RU95916U1

RU95916U1 - UNINTERRUPTIBLE POWER SYSTEM

Info

Publication number: RU95916U1
Application number: RU2009110652/22U
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Надтока; Иван Иванович Надтока; Владимир Михайлович Нефедов; Александр Владимирович Демура; Александр Александрович Котелевский; Владимир Павлович Бреславец; Дмитрий Владимирович Безъязычный; Сергей Николаевич Агафонов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "ВНИКО"
Priority date: 2009-03-23
Filing date: 2009-03-23
Publication date: 2010-07-10

Abstract

Система бесперебойного питания, содержащая выпрямитель, инвертор, источник постоянного тока, зарядное устройство, отличающаяся тем, что в ней на входе установлено выпрямительно-зарядное устройство, к выходу которого подключена аккумуляторная батарея в качестве источника постоянного тока, а также инвертор и введенный дополнительно конвертор-стабилизатор и соединенный с ними контроллер. An uninterruptible power supply system containing a rectifier, an inverter, a direct current source, a charger, characterized in that a rectifier-charger is installed at the input to which an accumulator battery is connected as a direct current source, as well as an inverter and an additional converter stabilizer and controller connected to them.

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к системам для обеспечения бесперебойного питания ответственных потребителей, например, оборудования газодобывающих скважин.The invention relates to electrical engineering, in particular, to systems for providing uninterrupted power to critical consumers, for example, gas production equipment.

Известны системы бесперебойного питания с использованием преобразователей, коммутирующих устройств и накопителей энергии, обеспечивающие непрерывное питание нагрузки в случае выхода из строя источника питания на входе [«Системы бесперебойного питания» http://www.hited.ru].Known uninterruptible power systems using converters, switching devices and energy storage devices that provide continuous power to the load in case of failure of the power source at the input ["Uninterruptible Power Supply" http://www.hited.ru].

Однако они не обеспечивают длительную автономную работу потребителей.However, they do not provide long battery life for consumers.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является система бесперебойного питания (RU, №2032975, Пр. 1991, 06.17, опублик. 17.02.2007 г.), состоящая из последовательно соединенных выпрямителя и инвертора, емкостного накопителя, включенного через быстродействующий ключ, зарядное устройство, при этом емкостный накопитель одним из выводов соединен через сопротивление с зарядным устройством, а через разделительный полупроводниковый прибор с выпрямителем, кроме того, в систему введен блок контроля параметров емкостного накопителя, соединенный с инвертором.The closest technical solution to the proposed one is an uninterruptible power system (RU, No. 2032975, Pr. 1991, 06.17, published. 02.17.2007), consisting of a series-connected rectifier and inverter, a capacitive drive connected via a quick switch, a charger, in this case, the capacitive storage device is connected through one resistance through a charger, and through a semiconductor isolation device with a rectifier, in addition, a control unit for the capacitive storage parameters is inserted into the system; th with inverter.

Однако эта система не обеспечивает стабильность параметров выходного напряжения (постоянного и переменного синусоидального).However, this system does not provide stability of the output voltage parameters (constant and alternating sinusoidal).

Перед авторами стояла задача создания системы бесперебойного питания, которая обладает повышенной надежностью в работе и высокими эксплуатационными характеристиками.The authors were faced with the task of creating an uninterruptible power system, which has increased reliability in operation and high performance characteristics.

Эта задача решена тем, что в системе бесперебойного питания, состоящей из источника постоянного тока, инвертора, выпрямителя и зарядного устройства, на входе установлено выпрямительно-зарядное устройство (ВЗУ), к выходу которого параллельно подключены аккумуляторная батарея большой емкости в качестве источника постоянного тока, а так же инвертор и введенные дополнительно конвертор-стабилизатор и соединенный с ними контроллер.This problem is solved by the fact that in the uninterruptible power supply system consisting of a direct current source, an inverter, a rectifier and a charger, a rectifier-charger (VZU) is installed at the input, the output of which is connected in parallel to a high-capacity battery as a direct current source, as well as an inverter and an additional stabilizer-converter and a controller connected to them.

В качестве аккумуляторной батареи большой емкости используется никель-кадмиевые аккумуляторные батареи емкостью от 100 до 500 А·ч, имеющие срок службы 20 и более лет и наработку до 3-5 тысяч заряд-разрядных циклов. Облуживание таких батарей обычно проводится 1 раз в год.Nickel-cadmium rechargeable batteries with a capacity of 100 to 500 Ah are used as a high-capacity battery, having a service life of 20 years or more and an operating time of up to 3-5 thousand charge-discharge cycles. These batteries are usually serviced once a year.

Сущность изобретения состоит в том, что применение аккумуляторной батареи обеспечивает несколько часов автономной работы потребителей (3-10 часов - в зависимости от нагрузки), а т.к. аккумулятор работает в буферном режиме и всегда включен в питающую сеть, то в случае отключения питающего сетевого напряжения 220 (380) В аккумулятор мгновенно, без всякой задержки начинает работать на нагрузку (на потребителя).The essence of the invention lies in the fact that the use of a battery provides several hours of battery life for consumers (3-10 hours - depending on the load), and since Since the battery operates in a buffer mode and is always connected to the mains, in the event of a disconnection of the mains voltage 220 (380) V, the battery immediately, without any delay, starts to work on the load (for the consumer).

Использование объединенного выпрямительно-зарядного устройства позволяет снизить массогабаритные характеристики.The use of a combined rectifier-charging device allows to reduce the overall dimensions.

Введение в систему конвертора-стабилизатора обеспечивает высокие эксплуатационные характеристики - стабильность выходного напряжения в процессе разряда аккумуляторной батареи ±1%. Инвертор обеспечивает стабильность выходного переменного, (синусоидального) напряжения ±5%.Introduction to the stabilizer converter system provides high performance characteristics - output voltage stability during battery discharge ± 1%. The inverter ensures the stability of the output AC, (sinusoidal) voltage ± 5%.

Наличие контроллера позволяет осуществлять контроль работы ВЗУ, конвертора-стабилизатора, инвертора и аккумуляторной батареи и своевременно подать сигналы об авариях, что также повышает надежность работы и стабильность эксплуатационных характеристик, кроме того, контроллер управляет режимом работы ВЗУ.The presence of the controller allows you to monitor the operation of the VZU, converter-stabilizer, inverter and battery and to provide timely signals about accidents, which also increases the reliability and stability of operational characteristics, in addition, the controller controls the operating mode of the VZU.

Повышенная надежность достигается применением параллельно работающих ВЗУ и конвертора-стабилизатора в режиме «горячего» (постоянно включенного) резервирования.Increased reliability is achieved by the use of parallel working VZU and converter-stabilizer in the mode of "hot" (constantly on) backup.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена блок-схема предлагаемой системы бесперебойного питания.The invention is illustrated in the drawing, which shows a block diagram of the proposed uninterruptible power system.

Блок-схема системы бесперебойного питания содержит входную клемму 1, к которой подключено ВЗУ 2, к выходу ВЗУ подключены аккумуляторная батарея 6, инвертор 5 и конвертор-стабилизатор 4. К конвертору-стабилизатору постоянного тока 4 подключено распределительное устройство 7, подающее постоянный ток потребителям.The block diagram of the uninterruptible power supply system contains an input terminal 1, to which a VZU 2 is connected, a rechargeable battery 6, an inverter 5 and a stabilizer-converter 4 are connected to the output of the uninterruptible power supply. A switchgear 7 is connected to the DC-stabilizer converter 4, which supplies direct current to consumers.

Выход инвертора переменного тока 5 подключен к распределительному устройству 8, подающему переменный ток потребителям.The output of the AC inverter 5 is connected to a switchgear 8, which supplies alternating current to consumers.

Отрицательные полюса ВЗУ 2, инвертора 5, конвертора-стабилизатора 4 и аккумуляторной батареи 6 объединены. Контроллер 3 осуществляет контроль ВЗУ 2, конвертора-стабилизатора 4, инвертора 5, аккумуляторной батареи 6 и передает сигналы об авариях на верхний уровень (диспетчеру), а так же управляет режимом работы ВЗУ 2.Negative poles VZU 2, inverter 5, converter-stabilizer 4 and battery 6 are combined. The controller 3 monitors the VZU 2, the stabilizer 4, the inverter 5, the battery 6 and transmits alarm signals to the upper level (dispatcher), and also controls the operating mode of the VZU 2.

Работает система бесперебойного питания следующим образом.The uninterruptible power system operates as follows.

При появлении сетевого напряжения (380 В 50 Гц) на выходных клеммах 1 включается ВЗУ 2, напряжение с выходного зажима ВЗУ 2 поступает на конвертор-стабилизатор 4, инвертор 5 и аккумуляторную батарею 6. Конвертор-стабилизатор 4 подает стабилизированное напряжение 24 В на распределительное устройство 7 и далее в нагрузки. Инвертор 5 подает переменное синусоидальное напряжение на распределительное устройство 8 и далее в нагрузки. Кроме того, контроллер 3 управляет режимом работы ВЗУ 2 и осуществляет контроль параметров ВЗУ 2, конвертора-стабилизатора 4, инвертора 5, аккумуляторной батареи 6, распределительных устройств 7, 8 и формирует аварийные сигналы для передачи на верхний уровень (диспетчеру). При пропадании напряжении на клеммах 1 работа всех (кроме ВЗУ 2) составных частей 3, 4, 5, 6, 7, 8 осуществляется от аккумуляторной батареи 6 без переключений, а значит и без переходных процессов.When the mains voltage (380 V 50 Hz) appears on the output terminals 1, the OTU 2 is turned on, the voltage from the output terminal of the OTU 2 is supplied to the stabilizer 4, inverter 5 and the battery 6. The stabilizer 4 supplies a stabilized 24 V voltage to the switchgear 7 onwards in the load. The inverter 5 supplies an alternating sinusoidal voltage to the switchgear 8 and further into the load. In addition, the controller 3 controls the operating mode of the VZU 2 and monitors the parameters of the VZU 2, converter-stabilizer 4, inverter 5, battery 6, switchgear 7, 8 and generates alarms for transmission to the upper level (dispatcher). If the voltage at the terminals 1 disappears, the operation of all (except for the VZU 2) components 3, 4, 5, 6, 7, 8 is carried out from the battery 6 without switching, and therefore without transient processes.

Из вышесказанного видно, что предлагаемая система бесперебойного питания отличается высокой степенью надежности и обладает высокими эксплуатационно-техническими характеристиками.It can be seen from the foregoing that the proposed uninterruptible power system is characterized by a high degree of reliability and has high operational and technical characteristics.

В ООО НПП «ВНИКО» предлагаемая система бесперебойного питания была изготовлена и испытана, на нее разработаны технические условия.At LLC NPP VNIKO, the proposed uninterruptible power system was manufactured and tested, and technical specifications were developed for it.

На основании изложенного и проведенного патентно-информационного поиска, считаем, что предлагаемое нами решение отвечает критериям: новизна, промышленная применимость и изобретательский уровень и может быть защищена патентом Российской Федерации.Based on the foregoing and patent information search, we believe that our solution meets the criteria of: novelty, industrial applicability and inventive step and can be protected by a patent of the Russian Federation.

Claims

An uninterruptible power supply system containing a rectifier, an inverter, a direct current source, a charger, characterized in that a rectifier-charger is installed at the input to which an accumulator battery is connected as a direct current source, as well as an inverter and an additional converter stabilizer and controller connected to them.