Устройство бесперебойного питания

 

ИзбФретение относится к электротехнике , к системам бесперебойного питания, в частности питания вычислительных систем, и может быть использовано для питания средств вычислительной техники, не допускающих потери питания более чем на 10 мс. Цель изобретения - расширение области применения устройства за счет сокращения времени переключения питания нагрузки с основного источника питания на резервный. В нормальных условиях, когда напряжение основного источника питания Сеть ггов Фиа 1 (сети) находится в допустимых пределах, нагрузка 7 получает питание от этой сети через первыйтиристорны ключ блока 6 переключения . В этом режиме осуществляются предварительная синхронизация и фазирование выходных импульсов генератора 2, предназначенных для запуска преобразователя 1 напряжения, с напряжением сети, однако запуск преобразователя 1 блокирован сигналом на третьем входе блока 5 управления. При снижении напряжения сети ниже допустимого уровня сигналы на выходах блока 4 контроля напряжения сети изменяются на инверсные. При этом первый тиристорный ключ блока 6 переключения закрывается, а открывается второй тиристорный ключ этого блока, подключая нагрузку 7 к выходу преобразователя 1, Одновременно осуществляется запуск преобразователя 1, и нагрузка 7 переходит на питание от аккумуляторной батареи. Схема 8 стабилизации и схема 9 формирования паузы импульсов обеспечивают стабилизацию выходного напряжения преобразователя 1 и защиту от сквозных токов его силовых транзисторов.5 ил. АБ 243 IX 8ых1 Ш о XJ о ю Сеть 220В

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Я)5 H 02 J 9/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

Гю изоБРетениям и откРытиям

ПРИ ГКНТ СССР

СПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4421076/07 (22) 08.04.88 (46) 07.05.91. Бюл. йв 17 (72) Г.И.Забегаев, Э.B.Сопин, В.А,Стамболи, B.П.Шкондин, В.М,Астахов и В.Г.Сиренко (M) 621,316.925 (088.8) (56) Инвергор для агрегата бесперебойного питания типа ПОС-24-230-2,5-50-УХЛ4. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ИЖТМ. 435 138.003 Т0. (54) УСТРОЙСТВО БЕСПЕРЕБОЙНОГО ПИ. ТАНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике, к системам бесперебойного питания; в частности питания вычислительных систем, и может быть использовано для питания средств вычислительной техники, не допускающих потери питания более чем на 10 мс. Цель изобретения — расширение области применения устройства за счет сокращения времени переключения питания нагрузки с основного источника питания на . резервный. В нормальных условиях, когда напряжение основного источника питания гьль

-22И,, Ы,, 1647769 А1 (сети) находится в допустимых пределах, нагрузка 7 получает питание от этой сети через первый тиристорны ключ блока 6 переключения. B этом режиме осуществляются предварительная синхронизация и фазирование выходных импульсов генератора 2, предназначенных для запуска преобразователя

1 напряжения, с напряжением сети, однако запуск преобразователя 1 блокирован сигналом на третьем входе блока 5 управления.

При снижении напряжения сети ниже допустимого уровня сигналы на выходах блока 4 контроля напряжения сети изменяются на инверсные. При этом первый тиристорный ключ блока 6 переключения закрывается, а открывается второй тиристорный ключ этого блока, подключая нагрузку 7 к выходу преобразователя 1, Одновременно осуществляется запуск преобразователя 1, и нагрузка 7 переходит на питание от аккумуляторной батареи. Схема 8 стабилизации и схема 9 формирования паузы импульсов обеспечивают стабилизацию выходного напряжения преобразователя 1 и защиту от сквозных токов его силовых транзисторов. 5 ил. ,4Б

=298

1647769

25

50

Изобретение относится к электротехнике, к системам бесперебойного питания, в чаСтности питания вычислительных систем,, и может быть использовано для питания средств вычислительной техники, недопускающих потери питания на время более

10 мс.

Целью изобретения является расширение области применения устройства за счет сокращения времени переключения питания нагрузки с основного источника питания на резервный.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства бесперебойного питания; на фиг.2-5 — функциональные схемы блоков устройства.

Устройство (фиг.1) содержит и реобразователь 1 напряжения, входные клеммы предназначены для подключения аккумуляторной батареи (АБ), первый генератор 2 импульсов, первый выпрямитель 3, входные клеммы которого предназначены для подключения сети переменного тока, блок 4 контроля напряжения сети, блок 5 управления, блок 6 переключения питания нагрузки

7, схему 8 стабилизации выходного напряжения преобразователя 1, схему 9 формирования паузы импульсов, схему 10 синхронизации первого генератора с сетью, схему 11 фазирования запускающих преобразователь 1 импульсов с сетевым напряжением, второй генератор 12 импульсов, второй выпрямитель 13, Схема 11 фазирования (фиг,2) содержит первую RC-цепь 14 с ограничителем напряжения и первый инвертор 15. Схема 10 синхронизации содержит второй инвертор 16 и вторую RC-цепь 17 с ограничителем напряжения. Блок 5 управления (фиг.3) содержит первый JK-триггер.18, а также первый 19 и второй 20 логические элементы И вЂ” НЕ, Преобразователь 1 напряжения содержит первый 21 и второй 22 силовыетранзисторы. подключенные к первичной обмотке выходного трансформатора 23. Средний вывод первичной обмотки подключен к плюсовой клемме аккумуляторной батареи. Блок 6 переключения (фиг.4) содержит третий 24 и четвертый 25 логические элементы И-НЕ, первый 26 и второй .27 формирователи, а также первый 28 и второй 29 тиристорные ключи, причем ключ 28 включен в цепь питания нагрузки 7 от сети, а ключ — в цепь питания нагрузки 7 от преобразователя 1 напряжения; Схема 9 формирования паузы импульсов (фиг.5) содержит второй К-триггер 30, третий 31 и четвертый 32 инверторы и конденсатор ЗЗ. Схема 8 стабилизации содержит делитель 34 напряжения, усилитель 35 тока и транзистбр 36.

Устройство работает следующим образом.

В нормальном режиме, когда напряжение основного источника питания (сети) находится в допустимых пределах, на первом выходе блока 4 устанавливается сигнал логического "0", который поступает на третий вход блока 5 управления и блокирует прохождение запускающих импульсов на вход преобразователя 1. Преобразователь 1 при этом не работает. На втором и третьем выходах блока 4 устанавливаются сигналы логический "0" и "1" соответственно.

Импульсы с выхода генератора t2, работающего с частотой 5 кГц, через логический элемент И 24 и формирователь 26 поступают на управляющий вход тиристорного ключа 28 и обеспечивают его открытое состояние, при этом нагрузка 7 получает питание от сети. Ключ 29 в этом режиме закрыт. Напряжение с выхода синхронизации выпрямителя 3 с помощью RC-цепи 17 с ограничителем напряжения преобразуется в напряжение трапецеидальной формы с частотой 100 Гц, поступающее на вход инвертора 16, Сформированные по фронту импульсы с выхода инвертора 16 поступают на вход генератора 2, работающего с частотой

100 Гц, что обеспечивает синхронизацию генератора 2 с сетью. Напряжение с одного из выводов переменного тока выпрямительного моста выпрямителя 3 с помощью RC-цепи 14 с ограничителем напряжения преобразуется в напряжение трапецеидальной формы с частотой 50 Гц, поступающее на вход инвертора 15, Сформированные по фронту импульсы с выхода инвертора 15 поступают на S-вход триггера

18 блока 5, на С-вход которого поступают импульсы с частотой 100 Гц от генератора 2.

Таким образом, обеспечивается синхронизация и фазирование импульсов управления преобразователем 1 с напряжением сети, что сокращает время переходного процесса при запуске преобразователя 1.

При исчезновении напряжения сети или снижении его ниже допустимого уровня сигналы на выходах блока 4 изменяются на инверсные. При этом изменяется состояние тиристорних ключей блока 6: ключ 28 закрывается, а ключ 29 открывается, подключая .нагрузку 7 к выходу преобразователя 1. Одновременно снимается блокировка блока 5 по третьему входу, и импульсы управления с выхода блока 5 запускают преобразователь 1. Таким образом, нагрузка 7 переключается на питание от аккумуляторной батареи через преобразователь 1.

Стабилизации схемы 8 и формирования

9 паулы импульсов (фиг,5) обеспечивают

1647769

10

50 стабилизацию выходного напряжения преобразователя 1 и защиту от.сквозных токов его силовых транзисторов. Выходное напряжение преобразователя 1 через второй выпрямитель 13, делитель 34 напряжения и усилитель 35 тока поступает в базовую цепь транзистора 36, цепь эмиттер-коллектор которого выполняет функцию переменного резистора, сопротивление которого совместно с емкостью конденсатора 33 определяет величину паузы между запускающими преобразователь импульсами. Паузы между запускающими импульсами обеспечивают защиту силовых транзисторов преобразователя I от сквозных токов, а изменение величины паузы при изменении выходного напряжения преобразователя (ввиду изменения нагрузки) обеспечивает стабилизацию выходного напряжения преобразователя.

Формула изобретения устройство бесперебойного питания, входные клеммы которого предназначены для подключения сети переменного тока и аккумуляторной батареи, а выходные — для подключения нагрузки, содержащее преобразователь напряжения, входы управления. которого соединены с выходами блока управления, первый генератор импульсов, первый выпрямитель, блок контроля напряжения сети, один выход которого соединен с одним из входов блока управления, а другой выход соединен с входом блока переключения, а также схему стабилизации выходного напряжения преобразователя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения устройства за счет сокращения времени переключения питания нагрузки с основного источника питания на резервный, в него дополнительно введены схема синхронизации, схема фазирования, второй выпрямител ь, схема формирования паузы импульсов, причем вход первого вь|прямителя подключен к входным клеммам, предназначенным для подключения сети, выход первого выпрямителя подключен к входу блока контроля напряжения сети, один из выводов переменного тока выпрямительного моста, являющийся выходом фазирования первого выпрямителя, подключен через схему фазирования к первому входу блока управления, плюсовой вывод выпрямительного моста, являющийся выходом синхронизации первого выпрямителя, подключен через схему синхронизации к входу первого генератора импульсов, выход которого подключен к второму входу блока управления и первому входу схемы формирования паузы импульсов, первый выход блока контроля напряжения сети подключен к третьему входу блока управления, а второй и третий выход — соответственно к третьему и второму входам блока переключения, первый вход которого подключен к выходу второго генератора импульсов, первый выход блока переключения подключен к одной из выходных клемм, предназначенных для подключения сети, второй выход подключен к одной из выходных клемм, предназначенных для подключения нагрузки, третий выход подключен к второму выходу преобразователя напряжения, первый выход которого подключен к другим выходным клеммам, предназначенным для подключения сети и нагрузки, первый и второй выходы преобразователя напряжения подключены к соответствующим входам второго выпрямителя, выход которого подключен к входу схемы стабилизации выходного напряжения преобразователя, выход этой схемы подключен к второму входу схемы формировачия паузы импульсов, выход которой подключен к четвертому входу блока управления, схема фазирования содержит первый инвертор, вход которого является входом этой схемы, параллельно входу первого инвертора подключена первая RC-цепь, с ограничителем напряжения, состоящая из соединенных параллельно резистора, конденсатора и стабилитрона, выход первого инвертора является выходом этой схемы, схема синхронизации содержит второй инвертор, вход которого. является входом этой схемы, параллельно входу второго инвертора подключена вторая RC-цепь с ограничителем напряжения. аналогичная первой, выход второго инвертора является выходом этой схемы, блок управления содержит первый J К-триггер, $-вход которого является первым, а С-вход — вторым входом этого блока, Q — выход подключен к первому входу первого логического элемента И вЂ” НЕ, 0-выход подключен к первому входу второго логического элемента И-НЕ, вторые, а также третьи входы первого и второго логических элементов И вЂ” НЕ обьединены и являются соответственно четвертым и третьим входами блока управления, выходы этих логических элементов являются выходами блока управления, блок переключения содержит третий и четвертый логические элементы И вЂ” Н Е, первые входы которых обьединены и являются первым входом этого блока, вторые входы являются соответственно третьим и вторым входами этого блока, а выходы подключены соответственно через первый и второй формирователи к управляющим входам соответственно первого и второго тиристорных ключей, первые

1647769 выводы силовых цепей которых объединены и являются вторым выходом этого блока, а вторые выводы являются соответственно первым и третьим выходами этого блока, .. преобразователь напряжения содержит первый и второй силовые транзисторы, входы управления которых являются входами .управления преобразователя напряжения, а выходы силовых транзисторов соединены с выводами первичной обмотки выходного трансформатора преобразователя напряжения, средняя точка первичной обмотки соединена с выходной клеммой, предназначенной для подключения плюсового вывода аккумуляторной батареи, а выводы вторичной обмотки являются выходами преобразователя напряжения, схема стабилизации выходного напряжения преобразователя содержит делитель напряжения, вход которого является входом этой схемы, а выход через усилитель тока подключен к цепи ба5 за-эмиттер транзистора, коллектор которого является выходом этой схемы, схема формирования паузы импульсов содержит второй IK-триггер, С-вход которого является первым входом этой схемы, Π— выход явля10 ется выходом этой схемы и подключен к входу третьего инвертора, выход которого является вторым входом этой схемы и подключен к входу четвертого инвертора, параллельно входу четвертого инвертора

15 включен конденсатор этой схемы, а выход четвертого инвертора подключен к S-входу второго IK-триггера.

1647769 гхг Вхю

N3.

Составитель В. Сидоров

Редактор М. Бланар Техред М.Моргентал Корректор О. Ципле

Заказ 1409 Тираж 343 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101