SK9657Y1 - Connection for increasing the reliability of the power supply system - Google Patents
Connection for increasing the reliability of the power supply system Download PDFInfo
- Publication number
- SK9657Y1 SK9657Y1 SK21-2022U SK212022U SK9657Y1 SK 9657 Y1 SK9657 Y1 SK 9657Y1 SK 212022 U SK212022 U SK 212022U SK 9657 Y1 SK9657 Y1 SK 9657Y1
- Authority
- SK
- Slovakia
- Prior art keywords
- power supply
- voltage
- backup
- reliability
- connection
- Prior art date
Links
Landscapes
- Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)
Abstract
Description
Oblasť technikyThe field of technology
Predmetom úžitkového vzoru je zapojenie na zvýšenie spoľahlivosti napájacieho systému určené na neprerušované napájanie citlivých elektrických spotrebičov. Technické riešenie spadá do oblasti výkonovej elektroniky.The subject of the utility model is a connection to increase the reliability of the power supply system intended for uninterrupted power supply of sensitive electrical appliances. The technical solution falls into the field of power electronics.
Doterajší stav technikyCurrent state of the art
Veľké množstvo elektronických zariadení je citlivých na výpadok dodávky elektrickej energie, prípadne na jej fluktuáciu. Medzi takéto zariadenia partia najmä komunikačné zariadenia, letiskové systémy, medicínske prístroje a zariadenia, kde by pri výpadku alebo prerušení dodávky elektrickej energie mohlo dôjsť k ohrozeniu ľudských životov. Ďalším typom zariadení, ktoré vyžadujú nepretržitú dodávku elektrickej energie, sú tiež počítače a dátové úložiská, kde by pri výpadku alebo prerušení dodávky elektrickej energie mohlo dôjsť k strate dôležitých údajov. V neposlednom rade aj v mnohých kontinuálnych výrobných systémoch, akými sú napríklad lakovne, by pri prerušení dodávky elektrickej energie mohlo dôjsť k poškodeniu samotných výrobkov alebo aj samotného výrobného systému a následne k veľkým finančným stratám.A large number of electronic devices are sensitive to the failure of the supply of electricity, or to its fluctuation. Among such devices are especially communication devices, airport systems, medical devices and devices where, in the event of a failure or interruption of the supply of electricity, human lives could be endangered. Another type of equipment that requires a continuous supply of electricity is also computers and data storage, where important data could be lost in the event of a power failure or interruption. Last but not least, even in many continuous production systems, such as paint shops, if the supply of electricity is interrupted, the products themselves or the production system itself could be damaged and, consequently, large financial losses.
Aby sa predišlo neželaným dôsledkom výpadku alebo fluktuácie elektrickej energie v daných zariadeniach, je potrebné použitie redundantného napájacieho systému, teda systému, ktorý včas vyhodnotí poruchový stav a zabezpečí jeho ďalšiu bezporuchovú a bezpečnú prevádzku. Tieto systémy obvykle pracujú na princípe zálohovania rezervným zdrojom elektrickej energie, napríklad zo samostatnej nezávislej napájacej linky, alebo externým zdrojom elektrickej energie - batériou. V prípade veľmi dôležitých systémov je proces zálohovania aj viacnásobný. Princíp činnosti je založený na tom, že dané zariadenie je napájané súčasne z hlavného zdroja elektrickej energie, ktorý dodáva výkon do zariadenia, ale aj z nezávislého záložného zdroja. Oba zdroje pracujú paralelne až do okamihu poruchy, teda výpadku napájania hlavného zdroja. V tom okamihu je hlavný zdroj odpojený, ale energia je do zariadenia dodávaná naďalej prostredníctvom záložného zdroja, ktorý preberie na seba celý dodávaný výkon. Zariadenie takto pracuje bez prerušenia ďalej, a to až do okamihu vybitia batérií alebo obnovenia dodávky elektrickej energie hlavným zdrojom. Čas prevádzky záložného zdroja je daný mnohými parametrami (ako sú napr. kapacita batérií, dodávaný výkon, obmedzenie prevádzky...).In order to avoid the unwanted consequences of a power failure or fluctuation in the given equipment, it is necessary to use a redundant power supply system, i.e. a system that evaluates the fault condition in time and ensures its further trouble-free and safe operation. These systems usually work on the principle of backup by a reserve source of electricity, for example from a separate independent power line, or by an external source of electricity - a battery. In the case of very important systems, the backup process is multiple. The principle of operation is based on the fact that the given device is powered simultaneously from the main source of electricity, which supplies power to the device, but also from an independent backup source. Both sources work in parallel until the moment of failure, i.e. power failure of the main source. At that moment, the main source is disconnected, but energy is still supplied to the device via a backup source, which takes over the entire supplied power. In this way, the device continues to work without interruption, until the batteries run out or the power supply is restored by the main source. The operation time of the backup source is determined by many parameters (such as battery capacity, supplied power, operation limitation...).
V prípade lacných/nekvalitných záložných zdrojov je navyše na výstupe meniča neharmonické napätie, prípadne je použitý 50 Hz filter (veľký, ťažký, drahý).In the case of cheap/low-quality backup sources, there is also an inharmonic voltage at the inverter output, or a 50 Hz filter (large, heavy, expensive) is used.
Použitie záložného systému je dané nárokmi napájaného zariadenia, pričom sú dostupné tri modely princípu činnosti záložných zdrojov:The use of a backup system is determined by the requirements of the powered device, while three models of the principle of operation of backup sources are available:
Off-line: energia je do zariadenia dodávaná zo siete, ale pri výpadku sa presmeruje energia cez prepínač na záložný zdroj napájaný z batérie. Záložný okruh nepracuje nepretržite, preto je obnovenie dodávky energie sprevádzané krátkodobým výpadkom alebo poklesom napätia. Tento spôsob zálohovania je vhodný len pre málo citlivé zariadenia s malým výkonom, ale má vysokú účinnosť, je lacný a malý.Off-line: power is supplied to the device from the mains, but in the event of an outage, the power is redirected via a switch to a battery-powered backup source. The backup circuit does not work continuously, therefore the restoration of the energy supply is accompanied by a short-term outage or drop in voltage. This backup method is only suitable for low-sensitivity devices with low power, but it is highly efficient, cheap and small.
Line-interactive: energia je do zariadenia dodávaná zo siete, ale pri výpadku sa presmeruje energia cez prepínač na záložný zdroj napájaný z batérie. Záložný okruh už pracuje nepretržite, preto je obnovenie dodávky energie zabezpečené podstatne rýchlejšie a len s minimálnym poklesom napätia v porovnaní s off-line systémom. Tento spôsob zálohovania je vhodný pre servery a komunikačné zariadenia s vyšším výkonom, ale má vysokú účinnosť, je lacný a malý. On-line: energia je do zariadenia dodávaná trvale cez záložný zdroj, ktorý je napájaný zo siete. V okamihu výpadku siete nenastáva žiaden výpadok napájania ani pokles napätia, len sa preruší nabíjanie záložného zdroja. Po obnovení napájania sa znovu obnoví nabíjanie záložného zdroja. Tento spôsob zálohovania je vhodný pre najcitlivejšie zariadenia, ale má nižšiu účinnosť, vysokú cenu a obmedzený čas prevádzky.Line-interactive: power is supplied to the device from the mains, but in the event of an outage, the power is redirected via a switch to a battery-powered backup source. The backup circuit already works continuously, therefore the restoration of the energy supply is ensured much faster and with only a minimal drop in voltage compared to an off-line system. This backup method is suitable for servers and communication devices with higher performance, but it has high efficiency, is cheap and small. On-line: energy is permanently supplied to the device via a backup source that is powered from the network. At the moment of a network failure, there is no power failure or voltage drop, only the charging of the backup source is interrupted. After the power is restored, the charging of the backup power is resumed again. This backup method is suitable for the most sensitive devices, but has lower efficiency, high cost and limited operation time.
Podstata technického riešeniaThe essence of the technical solution
Uvedené nedostatky stavu techniky, akými sú krátkodobé odpojenie záťaže od napájania, neharmonické napätie, veľký ťažký drahý filter a obmedzený čas prevádzky, rieši predkladané technické riešenie zapojenia na zvýšenie spoľahlivosti napájacieho systému, ktorého princíp činnosti zabezpečuje nepretržitú dodávku elektrickej energie do napájaného zariadenia. Zapojenie na zvýšenie spoľahlivosti napájacieho systému využíva na svoju činnosť moderný napäťový striedač so šírkovou impulznou moduláciou, ktorý nepotrebuje taký objemný, ťažký a drahý výstupný filter a navyše zabezpečuje správnu činnosť napájaného zariadenia aj pri prípadnej fluktuácii napájacieho napätia, nakoľko disponuje funkciou reštaurátora napätia.The stated shortcomings of the state of the art, such as short-term disconnection of the load from the power supply, inharmonic voltage, a large, heavy, expensive filter and limited operating time, are solved by the presented technical connection solution to increase the reliability of the power supply system, whose principle of operation ensures the continuous supply of electrical energy to the powered device. The connection to increase the reliability of the power supply system uses a modern voltage inverter with width pulse modulation for its operation, which does not need such a bulky, heavy and expensive output filter and, in addition, ensures the correct operation of the powered device even in the event of fluctuations in the supply voltage, as it has a voltage restorer function.
Podstata technického riešenia spočíva v tom, že oba systémy, teda sieť aj záložný zdroj, pracujú paralelne. Pri výpadku siete bude zariadenie napájané naďalej prostredníctvom záložného zdroja. Pomocou rýchlych obojsmerných spínačov sa odpojí poruchová časť, čím sa podstatne zvyšuje spoľahlivosť celého napájacieho systému pre fázovo a amplitúdovo citlivé spotrebiče v kontinuálnej výrobe. Okrem toho je krátkodobý výpadok alebo pokles napätia v sieti, ktorý môže dynamicky zakývať s napájacím napätím napájaného zariadenia, kompenzovaný záložným zdrojom s funkciou reštaurátora napätia. To je zabezpečené vďaka rýchlym regulátorom a snímaniu tvaru napätia a prúdu napájaného zariadenia, pričom záložný zdroj je schopný rýchlo prepínať medzi zdrojmi.The essence of the technical solution is that both systems, i.e. the network and backup source, work in parallel. In the event of a power outage, the device will continue to be powered via a backup source. With the help of fast two-way switches, the faulty part is disconnected, which significantly increases the reliability of the entire power supply system for phase- and amplitude-sensitive appliances in continuous production. In addition, a short-term outage or voltage drop in the network, which can fluctuate dynamically with the supply voltage of the powered device, is compensated by a backup source with a voltage restorer function. This is ensured by fast regulators and sensing the shape of the voltage and current of the powered device, while the backup source is able to quickly switch between sources.
Zapojenie na zvýšenie spoľahlivosti napájacieho systému sa skladá z troch častí.Wiring to increase the reliability of the power supply system consists of three parts.
Prvá časť - hlavná výkonová, je tvorená hlavným napájacím zdrojom, ktorý je cez blok merania a obojsmerný spínač pripojený k napájanej záťaži. Počas normálnej prevádzky dodáva hlavný napájací zdroj energiu do záťaže.The first part - the main power part, is made up of the main power supply, which is connected to the powered load through the measuring block and the two-way switch. During normal operation, the main power supply supplies power to the load.
Druhá časť je tvorená nezávislým napájacím zdrojom, ktorý napája záložný systém s funkciou reštaurátora napätia. Táto časť je rovnako cez blok merania a obojsmerný spínač pripojená paralelne k napájanej záťaži, pričom do záťaže dodáva energiu len v prípade výpadku alebo fluktuácie napätia hlavného napájacieho zdroja. Keďže oba systémy pracujú paralelne, a vďaka rýchlym obojsmerným spínačom, nevzniká oneskorenie v prípade prepínania jednotlivých zdrojov napájania. Záložný systém s funkciou reštaurátora napätia sníma tvar napätia a prúdu napájaného zariadenia a pomocou rýchlych regulátorov prepína podľa požiadaviek medzi jednotlivými zdrojmi.The second part is made up of an independent power supply that powers the backup system with the voltage restorer function. This part is also connected in parallel to the powered load through the measuring block and the two-way switch, while supplying energy to the load only in the event of a failure or fluctuation of the voltage of the main power supply. Since both systems work in parallel, and thanks to fast two-way switches, there is no delay when switching individual power sources. The backup system with the voltage restorer function detects the shape of the voltage and current of the powered device and switches between the individual sources according to the requirements with the help of fast regulators.
Treťou časťou je riadiaci systém, ktorý sníma napätie hlavného zdroja, prúdy hlavného zdroja a záložného systému s funkciou reštaurátora napätia, na základe ktorých riadi záložný systém s funkciou reštaurátora napätia. Riadiaci systém obsahuje rýchle dead-beat regulátory, ktorými ovláda obojsmerné spínače, prostredníctvom ktorých sú jednotlivé zdroje pripojené k napájanému zariadeniu.The third part is the control system, which senses the voltage of the main source, the currents of the main source and the backup system with the voltage restorer function, based on which it controls the backup system with the voltage restorer function. The control system includes fast dead-beat regulators, which control the two-way switches through which the individual sources are connected to the powered device.
Podstatnou vlastnosťou zapojenia je zvýšenie spoľahlivosti napájacieho systému, ktorý zabezpečuje nepretržitú dodávku elektrickej energie do napájaného zariadenia bez prípadných oneskorení či krátkodobých výpadkov alebo poklesov, či fluktuácií napätia vďaka funkcii reštaurátora napätia, ktorý sníma tvar napätia a prípadné rozdiely napätí a prúdov vyrovnáva zo záložného zdroja. Ďalej neobsahuje taký rozmerný, ťažký a drahý 50 Hz filter vďaka použitiu moderného napäťového striedača so šírkovou impulznou moduláciou, ktorý pracuje na vyššej spínacej frekvencii v porovnaní s tyristorovými alebo staršími typmi zdrojov.An essential feature of the connection is the increase in the reliability of the power supply system, which ensures a continuous supply of electricity to the powered device without possible delays or short-term outages or drops, or voltage fluctuations thanks to the function of the voltage restorer, which detects the shape of the voltage and balances any voltage and current differences from the backup source. Furthermore, it does not contain such a large, heavy and expensive 50 Hz filter thanks to the use of a modern voltage inverter with pulse width modulation, which operates at a higher switching frequency compared to thyristor or older types of sources.
Ďalšou výhodnou vlastnosťou je možnosť delenia dodávky energie medzi sieťou a UPS (zdroj neprerušovaného napájania - Uninterruptible Power Supply) zdrojom v ľubovoľnom pomere, napr. 50 : 50 %. V prípade šetrenia energie je možný vyšší pomer z hľadiska dodávky zo siete, napr. 90 : 10 %, kedy UPS zdroj pracuje prakticky naprázdno.Another advantageous feature is the possibility of dividing the power supply between the network and the UPS (Uninterruptible Power Supply) source in any ratio, e.g. 50: 50%. In the case of energy saving, a higher ratio is possible in terms of supply from the network, e.g. 90: 10%, when the UPS source works practically empty.
Prehľad obrázkov na výkresochOverview of images on drawings
Na obr. 1 je uvedená bloková schéma zapojenia na zvýšenie spoľahlivosti napájacieho systému.In fig. 1 shows a block diagram of the connection to increase the reliability of the power supply system.
Príklady uskutočneniaImplementation examples
Zapojenie na zvýšenie spoľahlivosti napájacieho systému podľa obr. 1 sa skladá z hlavného napájacieho zdroja 1, ktorý je pripojený cez blok 4 merania prúdu k obojsmernému spínaču 6, pomocou ktorého je pripojený k citlivej záťaži 8. Nezávislý napájací zdroj 2 je pripojený k záložnému systému 3 s funkciou reštaurátora napätia, ten je následne cez blok 5 merania prúdu pripojený k obojsmernému spínaču 7, pomocou ktorého je pripojený k citlivej záťaži 8. Údaje o hodnote napätia hlavného napájacieho zdroja 1, prúde hlavného napájacieho zdroja 1 z bloku 4 merania prúdu a prúde záložného systému 3 s funkciou reštaurátora napätia z bloku 5 merania prúdu sú privedené do riadiaceho systému 9, ktorý na ich základe riadi záložný systém 3 s funkciou reštaurátora napätia a zároveň pomocou rýchlych dead-beat regulátorov ovláda obojsmerné spínače 6 a 7, ktoré rýchlo prepínajú jednotlivé zdroje. V prípade fluktuácie napätia hlavného napájacieho zdroja 1 je napätie citlivej záťaže 8 vykompenzované zo záložného systému 3 s funkciou reštaurátora napätia.Connection to increase the reliability of the power supply system according to fig. 1 consists of the main power supply 1, which is connected via the current measurement block 4 to the bidirectional switch 6, by means of which it is connected to the sensitive load 8. The independent power supply 2 is connected to the backup system 3 with the voltage restorer function, which is subsequently via block 5 current measurement connected to bidirectional switch 7, by means of which it is connected to the sensitive load 8. Data on the value of the voltage of the main power supply 1, the current of the main power supply 1 from the block 4 of the current measurement and the current of the backup system 3 with the function of the voltage restorer from the block 5 the current measurements are fed to the control system 9, which, based on them, controls the backup system 3 with the voltage restorer function, and at the same time, with the help of fast dead-beat regulators, it controls the two-way switches 6 and 7, which quickly switch individual sources. In the event of a voltage fluctuation of the main power supply 1, the voltage of the sensitive load 8 is compensated from the backup system 3 with the voltage restorer function.
Priemyselná využiteľnosťIndustrial applicability
Zapojenie na zvýšenie spoľahlivosti napájacieho systému je možné využiť najmä v prípadoch napájania citlivých elektronických spotrebičov, ako napríklad počítačov, komunikačných zariadení, ale aj kontinuálnych 5 výrobných systémov, ako napríklad lakovne a podobne, a obzvlášť vhodné je použitie napríklad pri napájaní medicínskych prístrojov. Uvedené riešenie nielenže zabraňuje prerušeniu dodávky elektrickej energie danému spotrebiču, ale navyše disponuje funkciou reštaurátora napätia, takže je schopné pokryť aj prípadné kolísanie napätia v sieti.Connection to increase the reliability of the power supply system can be used especially in cases of powering sensitive electronic appliances, such as computers, communication devices, but also continuous 5 production systems, such as paint shops and the like, and it is particularly suitable for use, for example, when powering medical devices. The mentioned solution not only prevents the interruption of the supply of electricity to the given appliance, but also has a voltage restorer function, so it is able to cover possible voltage fluctuations in the network.
Zoznam vzťahových značiekList of relationship tags
- hlavný napájací zdroj- main power supply
- nezávislý napájací zdroj- independent power supply
3 - záložný systém s funkciou reštaurátora napätia3 - backup system with voltage restorer function
- blok merania prúdu- current measurement block
- blok merania prúdu- current measurement block
- obojsmerný spínač- two-way switch
- obojsmerný spínač- two-way switch
8 - citlivá záťaž8 - sensitive load
- riadiaci systém- control system
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SK21-2022U SK9657Y1 (en) | 2022-02-14 | 2022-02-14 | Connection for increasing the reliability of the power supply system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SK21-2022U SK9657Y1 (en) | 2022-02-14 | 2022-02-14 | Connection for increasing the reliability of the power supply system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SK212022U1 SK212022U1 (en) | 2022-08-10 |
SK9657Y1 true SK9657Y1 (en) | 2022-12-07 |
Family
ID=82742567
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SK21-2022U SK9657Y1 (en) | 2022-02-14 | 2022-02-14 | Connection for increasing the reliability of the power supply system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SK (1) | SK9657Y1 (en) |
-
2022
- 2022-02-14 SK SK21-2022U patent/SK9657Y1/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SK212022U1 (en) | 2022-08-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11159042B2 (en) | Power systems and methods using voltage waveform signaling | |
US10103573B2 (en) | UPS systems and methods using variable configuration modules | |
CN112398141A (en) | Apparatus and method for providing a power interface | |
CN105429280A (en) | Uninterruptable power supply system and method | |
CN104333111B (en) | DC uninterrupted system and device | |
CN104917286A (en) | High-reliability continuous power supply device and method for whole cabinet | |
CN103296738A (en) | Dual standby saving type direct current power supply system | |
TWI511417B (en) | Dc uninterruptible power supply system and device | |
KR20170026695A (en) | Hybrid energy storage system | |
Rahmat et al. | Sensitivity analysis of the AC uninterruptible power supply (UPS) reliability | |
CN208508609U (en) | The power control circuit of uninterrupted power supply | |
CN110739758A (en) | uninterrupted power source and power distribution system | |
CN104578154A (en) | Low voltage ride-through method for coal feeder | |
JP2013059152A (en) | Discrete bypass system parallel uninterruptible power supply system | |
CN210246391U (en) | Uninterrupted power supply based on double static switch control | |
SK9657Y1 (en) | Connection for increasing the reliability of the power supply system | |
CN117081182A (en) | Data center rack power supply device and method based on distributed battery | |
KR101081583B1 (en) | A uninterruptible power supply | |
US11147184B2 (en) | Power distribution with batteries | |
CN218829639U (en) | Direct current power supply system | |
CN111917172B (en) | Uninterruptible power supply system and power distribution equipment | |
CN115843410B (en) | Redundant power supply device, system, uninterruptible power supply equipment, switch and control method | |
US20230074678A1 (en) | Power supply system | |
JP2013090456A (en) | Power conditioner | |
CN207719889U (en) | A kind of pair of transformation on-Line UPS and its circuit |