Модуль бесперебойного питания потребителей постоянного тока

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания ответственных потребителей постоянного тока особой группы первой категории надежности электроснабжения, не допускающих перерыва питания. Технический результат заключается в упрощении, создании режима эксплуатации герметичных циклируемых аккумуляторных батарей, обеспечении сохранения гарантированной емкости и допустимого по ТУ количества циклов «заряд-разряд» герметичных циклируемых аккумуляторных батарей, а также повышении надежности электроснабжения ответственных потребителей постоянного тока, не допускающих перерывов электропитания. Для этого заявленное изобретение содержит сетевой преобразователь и молекулярный накопитель энергии, подключенные через разделительные диоды на шины бесперебойного питания постоянного тока, к которым через нормально разомкнутый контакт силового контактора герметичной циклируемой аккумуляторной батареи и разделительный диод подключается герметичная циклируемая аккумуляторная батарея, а цепь заряда молекулярного накопителя энергии подключается через зарядный резистор и разделительный диод непосредственно к шинам бесперебойного питания постоянного тока. 1 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания ответственных потребителей постоянного тока особой группы первой категории надежности электроснабжения, не допускающих перерыва питания.

Известны устройства гарантированного питания, содержащие резервный источник питания - аккумуляторную батарею (АБ) и резервный агрегат бесперебойного питания, которые реализуют выделенный и параллельный резерв [1]. При выделенном резерве АБ отделена от шин постоянного тока запорным устройством, ненагружена и подключается к нагрузке только при отказе сети переменного тока, при этом возникает перерыв питания на время коммутации. Параллельный резерв предусматривает подсоединение АБ к шинам постоянного тока и ее участие в компенсации провалов напряжения в динамических режимах, что ведет к выработке гарантийного ресурса АБ за счет частых частичных циклов «разряд-заряд».

Известно также устройство бесперебойного питания, содержащее основной силовой преобразователь, непосредственно подключенный к нагрузке, аккумуляторную батарею с зарядным устройством, подключенную к нагрузке через силовой тиристор с блоком управления, а также измерительный компаратор, подключенный по выходу к блоку управления, снабженный датчиком наличия питающей сети. Выход компаратора подключен к блоку управления силового тиристора и силового контактора, нормально разомкнутые контакты которого включены параллельно силовому тиристору, а вход измерительного компаратора подключен к аккумуляторной батарее [2].

Недостатками такого устройства являются низкая надежность из-за наличия последовательно соединенного с АБ силового тиристора; снижение качества напряжения при переходном процессе; большое падение напряжения на тиристорном ключе, значительные тепловыделение и масса радиатора для его охлаждения.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство, содержащее сетевой преобразователь, систему резервного электропитания, подключенные через разделительные диоды на шины гарантированного питания, отличающееся тем, что оно снабжено емкостным накопителем энергии, подключенным через разделительный диод на шины гарантированного питания, зарядными цепями емкостного накопителя энергии. Зарядный резистор одним выводом подключен к точке соединения емкостного накопителя энергии и его разделительного диода, а другим выводом - к точке соединения нормально замкнутого и нормально разомкнутого контактов силового контактора. Второй вывод нормально замкнутого контакта силового контактора подключен к точке соединения сетевого преобразователя и его разделительного диода, а второй вывод нормально разомкнутого контакта силового контактора подключен к точке соединения системы резервного электропитания с ее разделительным диодом [3].

Недостатком этого устройства, принятого нами за прототип, является то, что, с одной стороны, резервная система электропитания постоянно присоединена к шинам гарантированного питания, а с другой, накопитель энергии обеспечивает электроэнергией потребители только на время перехода на систему резервного электропитания, а также имеет нормально замкнутый и нормально разомкнутый контакты силовых контакторов в цепи заряда накопителя, усложняющих конструкцию и снижающих надежность.

Целью изобретения является создание модуля бесперебойного питания с режимом эксплуатации герметичных циклируемых аккумуляторных батарей, обеспечивающим сохранение гарантированной емкости герметичных циклируемых аккумуляторных батарей, а также повышение надежности электроснабжения ответственных потребителей постоянного тока, не допускающих перерывов электропитания, и снижение отклонения напряжения постоянного тока в динамических режимах при кратковременных нарушениях электроснабжения от питающей сети переменного тока.

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее сетевой преобразователь и молекулярный накопитель энергии, подключенные через разделительные диоды сетевого преобразователя на шины бесперебойного питания постоянного тока, добавляется герметичная циклируемая аккумуляторная батарея, подключаемая на шины бесперебойного питания постоянного тока, через нормально разомкнутые контакты силового контактора цепи разряда герметичной циклируемой аккумуляторной батареи и разделительный диод герметичной циклируемой аккумуляторной батареи, а цепь заряда молекулярного накопителя энергии подключается через зарядный резистор и разделительный диод цепи заряда молекулярного накопителя энергии непосредственно к шинам бесперебойного питания постоянного тока, восполнение частично снятой с герметичной циклируемой аккумуляторной батареи емкости производится зарядным устройством, включаемым в автоматическом режиме, через нормально разомкнутый контакт силового контактора цепи заряда герметичной циклируемой аккумуляторной батареи после восстановления напряжения внешней питающей сети переменного тока.

На фиг.1 изображена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит:

1 - сетевой преобразователь;

2 - разделительный диод сетевого преобразователя;

3 - шины бесперебойного питания постоянного тока;

4 - зарядное устройство герметичной циклируемой аккумуляторной батареи;

5 - нормально разомкнутый контакт силового контактора цепи заряда герметичной циклируемой аккумуляторной батареи;

6 - герметичную циклируемую аккумуляторную батарею;

7 - нормально разомкнутый контакт силового контактора цепи разряда

герметичной циклируемой аккумуляторной батареи;

8 - разделительный диод герметичной циклируемой аккумуляторной батареи;

9 - молекулярный накопитель энергии;

10 - разделительный диод молекулярного накопителя энергии;

11 - зарядный резистор;

12 - разделительный диод цепи заряда молекулярного накопителя энергии.

Устройство работает следующим образом.

При наличии напряжения сети переменного тока, работает сетевой преобразователь 1, напряжение постоянного тока которого через разделительный диод 2 поступает на шины бесперебойного питания постоянного тока 3, к которым подключены ответственные потребители постоянного тока. При этом молекулярный накопитель энергии 9 заряжается через зарядный резистор 11 и разделительный диод 12 до уровня напряжения сетевого преобразователя 1. При наличии напряжения сети переменного тока, посредством зарядного устройства 4 через замкнутый контакт силового контактора 5 происходит заряд - подзаряд (восполнение саморазряда) герметичной циклируемой аккумуляторной батареи 6. Герметичная циклируемая аккумуляторная батарея с помощью разомкнутого контакта силового контактора 7 отключена от шин бесперебойного питания постоянного тока 3. Разделительный диод 10 закрыт, так как напряжение на шинах бесперебойного питания постоянного тока 3 выше, чем на выходе молекулярного накопителя энергии 9.

При отсутствии напряжения сети переменного тока по любым причинам начинает разряжаться молекулярный накопитель энергии 9 через разделительный диод 10; при этом напряжение на шинах бесперебойного питания постоянного тока 3 обеспечивается за счет его разряда.

При кратковременных нарушениях электроснабжения (до 250 мс), происходящих в напряжении сети переменного тока, за счет использования энергии молекулярного накопителя энергии герметичная циклируемая аккумуляторная батарея не разряжается.

Время разряда молекулярного накопителя энергии определяется временем выхода на рабочий режим герметичной циклируемой аккумуляторной батареи 6, подключаемой через замкнутый контакт силового контактора 7, при этом электрическая энергия от герметичной циклируемой аккумуляторной батареи поступает через разделительный диод 8 на шины бесперебойного питания постоянного тока 3 и на заряд молекулярного накопителя энергии.

Электроэнергия, запасенная в молекулярном накопителе энергии, позволяет в два-три раза перекрыть длительность переходного процесса силовой коммутации герметичной циклируемой аккумуляторной батареи.

В цепи используется молекулярный накопитель энергии большой емкости (более 70 Ф), обладающий низким внутренним сопротивлением (менее (0.001 Ом), что позволяет ему мгновенно отдавать накопленную энергию в нагрузку и при этом обеспечивать функцию фильтрации (кондиционирования) электрической энергии на шинах бесперебойного питания постоянного тока.

После восстановления внешней питающей сети переменного тока, зарядным устройством 4, включаемым в автоматическом режиме через нормально разомкнутые контакты силового контактора 5, производится восполнение частично снятой с герметичной циклируемой аккумуляторной батареи емкости.

Заявляемый тип построения устройства отличается от прототипа тем, что исключаются контакты силовых контакторов в цепи заряда молекулярного накопителя энергии, а при наличии напряжения сети резервный источник -герметичная циклируемая аккумуляторная батарея не подключена к шинам бесперебойного питания.

Заявителям не известен путь решения поставленной задачи с приведенной совокупностью существенных признаков, что говорит об «изобретательском уровне» технического решения.

Авторами испытан модуль бесперебойного питания с преобразователем электрической энергии переменного тока в электрическую энергию постоянного тока мощностью 7,5 кВт, где в качестве молекулярного накопителя энергии использован молекулярный накопитель энергии МНЭ-70/28Б-С1 емкостью 70 Ф и применена герметичная циклируемая аккумуляторная батарея 24НКГ-70КА. Модуль обеспечивает бесперебойную и надежную работу ответственных потребителей постоянного тока с максимальным отклонением напряжения на шинах постоянного тока 0,1 В в динамическом режиме при кратковременных нарушениях электроснабжения от внешней питающей сети переменного тока.

Приведенные данные и сведения подтверждают возможность промышленного осуществления предлагаемого изобретения.

Источники информации

1. Статические агрегаты бесперебойного питания. Г.Г. Адамия, Е.И. Беркович и др., под ред. Ф.И. Ковалева. - М.: Энергоатомиздат, 1992, рис.1.14, с.25.

2. Патент РФ №2254659 С1, кл. Н02J 9/06, опубл. 20.06.2005.

3. Патент РФ №2143774 С1, кл. Н02J 9/06, опубл. 27.12.1999.

Модуль бесперебойного питания потребителей постоянного тока, содержащий сетевой преобразователь, герметичную циклируемую аккумуляторную батарею, зарядное устройство и молекулярный накопитель энергии, отличающийся тем, что сетевой преобразователь и молекулярный накопитель энергии подключены к шинам бесперебойного питания постоянного тока через разделительные диоды, а герметичная циклируемая аккумуляторная батарея подключена к шинам бесперебойного питания постоянного тока через разделительный диод и нормально разомкнутый контакт силового контактора цепи разряда герметичной циклируемой аккумуляторной батареи, включаемой при отсутствии напряжения внешней сети переменного тока и питании потребителей постоянного тока от молекулярного накопителя энергии, при этом цепь заряда молекулярного накопителя энергии подключается через зарядный резистор и разделительный диод непосредственно к шинам бесперебойного питания постоянного тока, а восполнение частично снятой емкости с герметичной циклируемой аккумуляторной батареи производится зарядным устройством, включаемым в автоматическом режиме, через нормально разомкнутый контакт силового контактора цепи заряда герметичной циклируемой аккумуляторной батареи, после восстановления напряжения внешней питающей сети переменного тока, а потребители постоянного тока, подключенные к шинам бесперебойного питания постоянного тока, питаются при кратковременных нарушениях внешней сети до 250 мс только от молекулярного накопителя энергии, при этом герметичная циклируемая аккумуляторная батарея не разряжается.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области энергообеспечения и электроэнергетики и может быть использовано для гарантированного электроснабжения ответственных потребителей как при наличии, так и отсутствии централизованной системы электроснабжения.

Изобретение относится к электроснабжению потребителей, в частности средств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи, и может быть использовано в устройствах электропитания электрической централизации в качестве устройства автоматического включения резерва.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве источника бесперебойного питания на основе двухагрегатной станции в системах электроснабжения ответственных потребителей подвижных и стационарных объектов.

Изобретение относится к области электроэнергетики и может быть использовано для гарантированного электроснабжения ответственных потребителей. .

Изобретение относится к электроснабжению потребителей первой категории, в частности средств железнодорожной автоматики и телемеханики. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для питания переменным напряжением компьютеров и систем на их основе, особенностью которых является необходимость защиты от утечки конфиденциальной информации.

Изобретение относится к области электроэнергетики и электротехники, а именно к устройствам для подвода и распределения электрической энергии линейным потребителям, и может быть использовано для электроснабжения управления и защиты линейных потребителей.

Изобретение относится к области электротехники, к управлению преобразователем, связанным, по меньшей мере, с одним из источников бесперебойного питания. Техническим результатом является устранение искажений из сигнала управления, улучшение работы преобразователя, снижение гармонических искажений и субгармонических колебаний из сигнала управления. В преобразователе частоты и стабилизации напряжения источника бесперебойного питания (ИБП) контролируют и управляют входным сигналом в преобразователе в одном или более из ИБП. Искажение, обусловленное, по меньшей мере, частично напряжением пульсации, может быть удалено из сигнала управления, который управляет входным током в преобразователь. Системы и способы, описанные в материалах настоящей заявки, обеспечивают простой эффективный способ для снижения или устранения одного или более из субгармонического колебания и суммарного гармонического искажения из входного тока преобразователя во время синхронного и асинхронного режимов работы. Преобразователь может включать в себя один или более из выпрямителя и инвертора. 4 н. и 29 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится, в основном, к зарядке аккумуляторных батарей источников бесперебойного питания. Технический результат заключается в обеспечении улучшенного распределения энергии в аккумуляторной батарее. Для этого заявленные системы и способы реализации источника бесперебойного питания, имеющего положительную шину постоянного тока, нейтральную шину постоянного тока и отрицательную шину постоянного тока, в одном варианте осуществления включают в себя как источник бесперебойного питания схему зарядного устройства аккумуляторной батареи, имеющую катушку индуктивности, первый выход зарядного устройства и второй выход зарядного устройства. Первый переключатель, соединенный с первым выводом катушки индуктивности, сконфигурирован с возможностью соединения положительной шины постоянного тока с первым выходом зарядного устройства. Второй переключатель, соединенный со вторым выводом катушки индуктивности, сконфигурирован с возможностью соединения отрицательной шины постоянного тока с катушкой индуктивности. Нейтральная шина постоянного тока может быть соединена со вторым выходом зарядного устройства. Схема зарядного устройства для аккумуляторной батареи может быть сконфигурирована с возможностью получения энергии, по меньшей мере, от одной из положительной шины постоянного тока и отрицательной шины постоянного тока для зарядки аккумуляторной батареи, соединенной с первым выходом зарядного устройства и вторым выходом зарядного устройства. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к источникам бесперебойного питания. Предложен способ управления выходными сигналами источника бесперебойного питания (ИБП), согласно которому формируют через ИБП выходные сигналы с формой различных типов, обеспечивая пользователям возможность переключения на требуемую форму сигнала мощности на выходе после перехода ИБП в режим питания от аккумулятора. Сигналы на выходе могут иметь прямоугольную или синусоидальную форму. Пользователям предоставлена возможность выбора сигнала мощности на выходе прямоугольной или синусоидальной формы, в зависимости от характеристик нагрузки. Технический результат - один ИБП обеспечивает высокий КПД и более длительное время разрядки, или лучшие выходные характеристики и низкий уровень шума, в зависимости от различных режимов нагрузки. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к области электроснабжения ответственных потребителей электроэнергии. К ответственным потребителям можно отнести потребителей, не допускающих разрыва синусоиды в момент включения резервного источника. Технический результат - расширение функциональных возможностей и обеспечение коммутации нагрузки в аварийном режиме без разрыва синусоиды, достигается тем, что система состоит из аккумуляторной батареи, электродвигателя постоянного тока, соединенного с валом генератора, трехфазного выпрямителя, имеет асинхронный генератор с ротором и специальные статорные обмотки с выводами для подключения нагрузки взятыми от середины этих обмоток, основные и дополнительные конденсаторы возбуждения, регулятор-стабилизатор напряжения, устройство контроля и регулирования частоты, регулирующий элемент, реле направления активной мощности, быстродействующий автоматический выключатель, питающую сеть. 1 ил.

Изобретение относится к электрической системе запуска двигателя (18, 20, 22), содержащей выпрямитель (12) переменного тока в постоянный ток переменного напряжения в постоянное, питаемый от силовой сети (14) переменного тока, для получения первого постоянного напряжения Vdc, модуль (16) преобразования постоянного тока в переменный ток для получения переменного напряжения запуска двигателя при помощи первого постоянного напряжения Vdc, содержащий k параллельно установленных n-фазных инверторов (k>1), выдающих мощность, по меньшей мере, в два раза меньше максимальной мощности Pmax, требуемой для запуска двигателя, и две линии питания каждого из инверторов соединены с электронным защитным устройством, получающим первое постоянное напряжение Vdc, и n выходов каждого из инверторов выдают переменное напряжение запуска двигателя через n последовательно соединенных катушек индуктивности. Технический результат - сведение к минимуму массы оборудования, необходимого для обеспечения запуска двигателя. 9 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к области электроэнергетики и электротехники, а именно к системам электроснабжения постоянным и переменным напряжением потребителей. Технический результат заключается в том, что во всем проектном диапазоне изменения параметров напряжения, которое питает систему и напряжение силового питания ОР СУЗ, обеспечивалось бы непрерывное снабжение потребителей электроэнергией. Система электроснабжения потребителей содержит основной и резервный каналы электроснабжения переменным напряжением, канал электроснабжения постоянным напряжением. Каждый канал электроснабжения переменным напряжением содержит источник питания переменным напряжением, выключатель автоматический ввода, устройство контроля сопротивления изоляции, устройства коммутации, параллельно подключенные, устройства управления устройствами коммутации, соединенные с устройствами коммутации, автоматический выключатель выходных цепей, соединенный с каждым из устройств коммутации данного канала. Система содержит устройство автоматического включения резерва, соединенное с каждым из устройств управления устройствами коммутации каждого канала. Система содержит субблок сигнализации, соединенный с каждым из каналов электроснабжения переменным напряжением и соединенный с устройством автоматического включения резерва. Субблок диагностики соединен с субблоком сигнализации. Система содержит электроприводы потребителей. Система спроектирована таким образом, чтобы в любых проектных режимах работы, а также в режимах проектных и вне проектных аварий, обеспечивалось бы надежное прекращение электроснабжения потребителей при одновременном получении инициативного сигнала по двум из двух имеющихся каналов ввода аварийного сигнала. 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники. Система питания и способ предусматривают источник питания; одну или более нагрузок, которые получают питание от источника питания; цепь с добавочным напряжением для повышения напряжения на входе от первичного источника питания; конденсатор для накапливания повышенного напряжения от цепи с добавочным напряжением; и понижающую цепь для понижения напряжения от конденсатора и подачи пониженного напряжения на одну или более нагрузок, когда источник питания отсутствует. Технический результат - возможность уменьшить необходимую ёмкость накопительного конденсатора. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение раскрывает способ и систему для быстрого переключения между множеством резервных источников питания. Способ содержит формирование, на основе изменяющихся характеристик разности амплитуд и разности углов фаз напряжения шины, модели ускорения для их скорости изменения; выбор оптимального резервного источника питания из множества резервных источников питания путем прогнозирования их измененных значений и подключение нагрузки на шине к оптимальному резервному источнику питания. Система содержит модуль детектирования, модуль вычисления, модуль сравнения, модуль определения резервного источника питания и модуль переключения. Способ и система согласно изобретению обеспечивают технический результат - способны гарантировать надежное и оптимизированное быстрое подключение нагрузки в шине. 2н. и 12 з.п. ф-лы, 7ил.
Наверх