Агрегат бесперебойного питания постоянным током

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для обеспечения бесперебойного питания ответственных потребителей. Целью изобретения является повышение надежности за счет контроля мгновенных значений напряжения основного источника. Агрегат содержит первую входную клемму 1, к которой подключены последовательно соединенные коммутирующий аппарат 2, управляющий вход которого подключен к блоку 3 задержки, трансформатор 4, неуправляемый выпрямитель 5, выход которого подключен к выходной клемме 6, которая через последовательно соединенные диод 7 и второй коммутирующий аппарат 8 с параллельно включенным тиристором 9 подключена ко второй входной клемме 10 для подключения к резервному источнику постоянного тока. Агрегат содержит также датчик напряжения 11 основного источника, вход которого подключен к клемме 1, а выход - к входу узла 12 выделения максимального напряжения с пороговым элементом и к первому входу узла 13 выделения минимального напряжения с регулируемым порогом, компаратор 14, первый вход которого подключен к выходу узла 13 и к выходу эталонного источника 15, а второй вход - к выходу узла 12. Устройство имеет блок 16 управления коммутирующими аппаратами, вход которого подключен к выходу компаратора 14, а первый выход блока 16 - к входу блока 17 согласования, второй выход - к второму входу узла 13, причем первый выход блока 17 подключен к управляющему выводу тиристора 9, а второй выход - к блоку 3 задержки. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 5О А1 (У1)5 H 02 3 9/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Н АBTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21} 3899900j24-63 (22) 27.05.85 (46} 23.06.90. Бюл. ¹ 23 (71) Научно-исследовательский,.проектно-конструкторский и технологический институт силовой и полупроводниковой техники Завода "Электровыпрямитель" (72) А.С.Картавых, А.И.Слугин, В.M.Òðoøêèí и А,П.Борисов (53) 621.316.925(088.8) (56) Адамия Г.Г. и др. Агрегаты бесперебойного питания со статическими полупроводниковыми преобразователями.

Аналитический обзор. — M.: Информэлектро, 1978.

Авторское свидетельство СССР

¹ 658662, кл. H 02 3 9/06, 1976. (54) АГРЕГАТ БЕСПЕРЕБОЙНОГО 11ИТАНИЯ

ПОСТОЯННЫМ ТОКОМ (57) Изобретение относится к электро технике;в частности к устройствам для обеспечения бесперебойного питания ф ответственных потребителей. Целью изобретения является повышение надежности за счет контроля мгновенных значений напряжения основного источника. Агрегат содержит первую входную клемму 1, к которой подключены последовательно соединенные коммутирующий аппарат 2, управляющий вход которого подключен к блоку 3 задержки, трансформатор 4, неуправляемый выпрямитель 5, выход которого подключен к выходной клемме 6, которая через последовательно соединенные диод

7 и второй коммутирующий аппарат 8 с параллельно включенным тиристором 9 подключена к второй входной клемме

10 для подключения к резервному источнику постоянного тока, Агрегат содержит также датчик напряжения 11 основного источника, вход которого подключен к клемме 1, а выход — к входу узла 12 выделения максимального нагряжения с пороговым элементом и к первому входу узла 13 выделения минимального

1573503 напряжения с регулируемым порогом, компаратор 14, первый вход которого подключен к выходу узла 13 и выходу эталонного источника 15, а второй вход — к выходу узла 12. Устройство имеет блок. 16 управления коммутирующими аппаратами, вход которого подИзобретение относится к электроб технике, в частности к устройствам для обеспечения бесперебойного питания ответственных потребителей.

Целью изобретения является повышфние надежности устройства за счет кОнтроля мгновенных значений основно- 0 гО источника питания и гарантированнОго питания от резервного источника при аварийных колебаниях выходного нЭпряжения основного выпрямителя.

На чертеже приведена блок-схема 25 агрегата бесперебойного питания постоянным током, Агрегат содержит первую входную клемму 1, к которой подключены последОвательно соединенные коммутирующии 30 аппарат 2, управляющий вход которого пОдключен к блоку 3 задержки, трансформатор 4, неуправляемый выпрямитель

5, выход которого подключен.к выходной клемме 6, которая через последовательно соединенные диод 7 и второй коммутирующий аппарат 8 с параллельно включенным тиристором 9 подключена к второй входной клемме 10 для подключения к резервному источнику постоянного тока, датчик 11 напряжения основного источника, вход которого подключен к клемме 1, а выход — к входу узла 12 выделения максимального напряжения с пороговым элементом и перво- 4 му входу узла 13 выделения минимального напряжения с регулируемым порогом компаратор 14, первый вход которого подключен к выходу узла 13 и выходу эталонного источника 15, а вто- 0 рой вход — к выходу узла 12, блок 16 управления коммутирующими аппаратами, вход которого подключен к выходу компаратора 14, а первый выход блока 16— к входу блока 17 согласования, второй выход — к второму входу узла 13, Пер55 вый выход блока 1? подключен к управляющему выводу тиристора 9, а второй выход — к блоку 3 задержки. Блок 1b ключен к выходу компаратора 14, а первый выход блока 16 — к входу блока 17 согласования, второй выход — к второму входу узла 13, причем первый выход блока 17 подключен к управляющему выводу тиристора 9, а второй выход — к блоку 3 задержки. 1 ил. управления может иметь несколько вариантов исполнения, один из которых приведен на фиг.1. Блок 1b управления включает в себя первый элемент И-НЕ

18, первый вход которого подключен к входу блока 16 управления и входу первого элемента НЕ 19, а второй вход подключен к выходу второго элемента

НЕ 20, блок 21 задержки, выход которого подключен к входу второго элемента НЕ 20 и первому входу второго элемента И-НЕ 22, второй вход которого подключен к выходу элемента НЕ 19, триггер 23, первый вход которого подключен к выходу элемента И-НЕ 22, второй вход — к выходу элемента И-HE

18, а первый и второй выходы триггера 23 являются соответственно первым и вторым выходами блока 16 управления, причем второй выход триггера 23 подключен к входу блока 21 задержки.

Узлы 12 и 13 могут также иметь несколько вариантов исполнения, один из которых приведен на фиг.1. В узле

12 резисторы 24 — 28 соединены последовательно, причем свободный вывод резистора 24 является входом узла 12, а вывод, соединенный с резистором 25, подключен через резистор 29 к общему проводу. Параллельно резистору 25 включен диод 30, анод которого подключен к узлу соединения резисторов

24, 25 и 29, а катод — к узлу соединения резисторов 25 и 26 и конденсатору 31, второй вывод которого подключен к общему проводу Резистор 27 является переменным и регулирующий вывод его подключен к катоду стабилитрона 32 Анод стабилитрона 32 является выходом узла 12 и через резистор 33 подключен к общему проводу и резистору 28 ° Узел 13 включает в себя резистор 34, диод 35, катод которого подключен к первым выводам резисторов 34 и 36 и является первым входом узла 13, Анод диода 35 подклю503

5 1573 чен к второму выводу резистора 34, к первому и регулирующему выводу переменного резистора 37, к первому выводу замыкающего контакта реле 38, а через конденсатор 39 к общему проводу и второму выводу резистора 36. Второй вывод резистора 37 подключен к первому выводу переменного резистора

40 и второму выводу -замыкающего контакта реле 38, первый вход которого подключен к источнику питания U „ а второй вход является вторым входом узла 13. Второй вывод резистора 40 подключен к общему проводу, а регулирующий вывод — к первому выводу резистора 41, второй вывод которого является выходом узла 13. Эталонный источник 15 включает в себя источник питания U è резистор 42.

Агрегат работает следующим образом.

При наличии напряжения основного ,источника на клемме 1 датчик 11 напряжения формирует выпрямленное напряже- 25 ние положительной полярности, которо поступает на входы узлов 12 и 13, Последние формируют постоянные напряжения, которые пропорциональны соответственно максимальному и минимальному 30 значениям входного выпрямленного напряжения, Параметры узлов 12 и 13 и параметры эталонного источника 15 выбраны такими, чтобы напряжение на первом входе компаратора 14 при номинальном напряжении основного источника было бы больше напряжения второго входа. Компаратор 14 при этом фор,мирует нулевой сигнал, а блок 16 управления на первом выходе формирует единичный сигнал, на втором — нулевой. Коммутирующий аппарат 2 замкнут, коммутирующий аппарат 8 разомкнут, тиристор 9 выключен. На клемму 6 поступает выпрямленное напряжение основ- 45 ного источника При повышении напряжения основного источника вьппе заданного уровня срабатывает пороговый элемент в узле 12 и на втором входе компаратора 14 напряжение становится выше напряжения на первом входе. Компаратор 14 формирует единичный сигнал, который поступает в блок 16 управления Последний формирует при этом на первом выходе нулевой сигнал, который, пройдя через блок 17 согласования, вызывает с одной стороны включение тиристора 9 ° с другой стороны — ускоренный сброс блока 3 задержки и формирование им сигнала на отключение коммутирующего аппарата 2.

Коммутирующий аппарат 2 размыкается, и одновременно с его выхода управления выдается сигнал на включение коммутирующего аппарата 8. Тиристор 9 шунтируется, что приводит к его вы- ключению. В результате ток нагрузки, подключенной к клемме 6, начинает течь через коммутирующий аппарат 8 и диод 7. Одновременно единичный сигнал с второго входа блока 16 управления поступает на второй вход узла

13, что приводит к уменьшению напряжения на выходе узла 13, а следовательно, и уменыпению напряжения на первом входе компаратора 14. При понижении напряжения основного источника до номинального значения компаратор 14 из-за уменьшения напряжения на его первом входе возвращается в первоначальное нулевое состояние при другом более низком напряжении основного источника. Этим обеспечивается гистерезис по уровню напряжения отключения и подключения основного источника. При поступлении на вход блока

16 управления нулевого сигнала на первом его выходе формируется единичный сигнал, на втором — нулевой. Единичный сигнал с первого выхода блока

16 управления, пройдя через блок 17 согласования, задерживается на определенное время блоком 3 и, поступая на управляющий вход коммутирующего аппарата 2, вызывает его замыкание.

После замыкания коммутирующего аппарата 2 с его выхода управления поступает сигнал в коммутирующий аппарат

8, вызывающий его отключение. В результате к выходной клемме 6 подключается через неуправляемый выпрямитель 5 и трансформатор 4 основной источник

Нулевой сигнал с второго выхода блока управления, поступая в узел 13, вызывает установку элементов, обеспечивающих гистерезис, в исходное состояние, что приводит к повышению напряжения на первом входе компаратора 14.

Аналогично работает агрегат при снижении напряжения основного источника ниже заданного уровня, только в этом случае напряжение на первом входе компаратора становится меньше (более отрицательным) напряжения на втором входе.

1573503

На фиг.1 раскрыты узлы 12 и 13 и блок 16 управления. В узле 12 резисторы 24, 25 и 29, конденсатор 31 и диод 30 образуют фильтр, который обеспечивает вследствие меньшего значения постоянной времени заряда по сравнению с постоянной времени разряда конденсатора 31 формирование постоянного напряжения, пропорционального максимальному (амплитудному) значеmqo входного напряжения. Резисторы

26 . — 28 образуют делитель, с помощью которого выводится на нужный порог

l срабатывания пороговый элемент — ста15 бИлитрон 32.Параметры резисторов 26—

28 и стабилитрона 32 выбираются такИми, чтобы стабилитрон 32 "пробился" только при повышении напряжения,на входе узла 12 заданного значения и вызвал срабатывание компаратора 14.

При более низком напряжении стабилитрон 32 закрыт и второй вход компаратора 14 через резистор 33 подключен к общему проводу. 25

В узле 13 резисторы 34 и 36, конденсатЬр 39 и диод 35 образуют фильтр, который обеспечивает вследствие меньmего значения постоянной времени разряда по сравнению с постоянной времени заряда конденсатора 39 формирование постоянного напряжения, пропорционального минимальному значению пульсаций выпрямленного напряжения датчика 11 Резисторы 37 и 40 образу35 ют делитель с регулируемым переменным резистором 40 порогом срабатывания компаратора 14 при понижении напряжения основного источника ниже заданного уровня, Уровень напряжения на регулирующем резисторе 40 определяется величиной резистора 41 узла 13, величиной резистора 42 и напряжения источника питания эталонного источника

15 Замыкающий контакт реле 38 и резистор 37 являются элементами, которые обеспечивают гистерезис по уровню напряжения отключения и подключения основного источника, величина которогп регулируется с помощью резистора 37 1истереэис позволяет исключить многократное подключение нагруз ки к аварийному основному источнику, напряжение которого под нагрузкой выходит за пределы допустимой нормы, а без нагрузки находится в допустимом пределе Величина гистерезиса прямо пропорциональна внутреннему сопротивлению основного источника.

В узлах 12 и 13 постоянные времени заряда конденсатора 31 и разряда конденсатора 39 выбираются исходя из двух условий: с одной стороны, должно обеспечиваться максимальное быстродействие агрегата при аварии основного источника, с другой стороны, должно быть исключено ложное подключение резервного источника из — за наличия коммутационных всплесков и провалов напряжения основного источника.

Блок 1Ь управления работает следующим образом.

В исходном состоянии при номинальном напряжении основного источника в блок 16 управления с компаратора 14 поступает нулевой сигнал. Триггер 23 находится в состоянии, когда на втором его выходе и на выходе блока 21 задержки присутствует нулевой сигнал, а на первом выходе триггера 23 и элемента НЕ 20 единичный сигнал. При поступлении в блок 16 управления единичного сигнала на обоих входах элемента И-НЕ 18 присутствуют единичные сигналы и на его выходе формируется нулевой сигнал. Триггер 23 изменяет свое состояние, устанавливаясь в состояние, когда на первом его выходе формируется нулевой сигнал, а на втором единичный сигнал. Единичный сигнал с второго выхода триггера 23 задерживается блоком 21 задержки и затем поступает на вход элемента НЕ 20.

В результате на втором входе элемента И-HE 18 формируется нулевой сигнал, который вызывает формирование на выходе этого элемента единичного сигнала. При поступлении на вход блока 16 управления нулевого сигнала он инвертируется элементом. HE 19. На обоих входах элемента И-НЕ 22 присутствуют единичные сигналы, что приводит к формированию на его выходе нулевого сигнала. Триггер 23 устанавливается в первоначальное состояние.

Блок 21 задержки исключает возможность работы потребителя от источника постоянного напряжения через тиристор- 9 в случае кратковременного уменьшения напряжения основного источника за допустимый предел, когда амплитуда выпрямленного напряжения неуправляемого выпрямителя 5 меньше напряжения резервного источника постоянного тока. Длительность задержки блоком 21 должна быть не меньше времени от момента срабатывания триггера 23!

573503

Формула изобретения

Агрегат бесперебойного питания постоянным током, содержащий первую входную клемму для подключения к основному источнику переменного тока, к которой подключены последовательно соединенные первый коммутирующий аппарат с управляющим входом, подключенным к выходу блока задержки, трансформатор, неуправляемый выпрямитель, Составитель В.Яровой

Редактор Н.Лазаренко Техред M.Õoäàíè÷ Корректор С.Шекмар

Заказ 1645 Тираж 424 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рауыская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.ужгород, ул. Гагарина, 101 до момента раэмыкания коммутирующего аппарата 2.

При переключении с резервного источника на основной коммутирующий ап5 парат 8 размыкается после того, как замкнется коммутирующий аппарат 2, т.е существует время, в течение которого коммутирующие аппараты 2 и 8 одновременно замкнуты. Для исключения протекания тока между основным и резервным источниками в этом промежутке времени установлен диод 7.

При системных авариях напряжение основного источника может периодичес- 15 ки проходить допустимую зону подключения его к выходу устройства. Чтобы избежать подключения аварийного основного источника к выходной клемме 6, введен блок 3 задержки, который задерживает включение коммутирующего аппарата 2 на время аварийного состояния основного источника.

Изобретение позволит обеспечить за счет высокого быстродействия кон- 25 троль основного источника как при повышении, так и при понижении его за допустимые пределы гарантированным питанием постоянным током ответственных потребителей.. 30 выход которого подключен к выходной клемме, которая через пс следовательно соединенные диод и второй коммутирующий аппарат - параллельно включечным тиристором подключена к второй вход.ной клемме цля подключения к резервному источнику постоянного тока, датчик напряжения основного источника, компаратор, первый вход которого подключен к эталонному источнику, зыход— к входу блока управления коммутирующими аппаратами с двумя выходами, причем первый выход подключен к входу блока соглаcîâàíèÿ с двумя выходами, первый выход которого соединен с управляющим входом тиристора, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повьппения надежности, введень: узел выделения максимальногс значения напряжения с пороговым элементом и узел выделения минимальногс значения: напряжения с регулируемым порогом, выходы которых подключены соответственнс к второму и первому входам компаратора, при этом первый. вход узла выделения минимального напряжения с регулируемым порогом и вход узла выделения максимального напряжения с пороговым элементом подсоединены к выходу цатчика напряжения основного источника, вход которого подключен к первой входной клемме, а второй вход узла выделения минимального напряжения с регулируемым порогом подключен к второму выходу блока управления коммутирующими аппаратами, а выход управления первого коммутирующего аппарата подсоединен к входу управления второго коммутирующего аппарата, кроме этого, вход блока задержки соединен с вторым выходом блока согласования.