Система бесперебойного питания

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДВТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(51)М. Кл.,Н 02 У 9/06 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) СИСТЕМА БЕСПЕРЕБОЙНОГО ПИТАНИЯ 1Изобретение относится к устройствам промьпаленной электроники, в частности к системам бесперебойного питания ответственного потребителя в вычислительной технике, технике5 связи и т.д.Известны системы и устройства, с помощью которых строятся системы бесперебойного питания ответственного потребителя, содержащие в качест О ве основного источника инвертор, в качестве резервного - электрическую сеть переменного тока. Инвертор и электрическая сеть псдключаются к нагрузке через статические переключатели, которые соединены с токочувствительной цепью схемы управления переключением источников питания. Инвертор синхронизирован по фазе и частоте с резервной электрической сетью.Щ При отказе основного источника токо- чувствительная цепь воздействует на переключающее устройство таким образом, что изменение тока, поступающего от основного источника, компенсируется изменением тока резервного источника, в результате чего ток в нагрузке остается постоянным 1) .Одним иэ недостатков указанной системы следует считать постоянные 30 2потери на преобразование энергии в инверторе, являющемся рабочим источником, и в устройствах, питающих его (выпрямитель, аккумуляторы). Эти потери могут достигать 30 номинальной мощности нагрузкиДругим недостатком является отсутствие средств защиты нагрузки от сетевых помех при работе от резервного источника, каким является сеть переменного тока общего назначения. Кроме того, при определенных климатических условиях возникает необходимость применения принудительного охлаждения рабочего источника данной системыИзвестна также система, состоящая из двух источников питания переменного тока и переключающего устройства, которое содержит блоки: нуль-органов, датчиков формы напряжения источников памяти, выработки команды переключения, переключения,управления отсечкой управления подзарядом, управления принудительной коммутацией, коммутации управляющих электродов, коммутацйи силовых цепей, принудительной коммутации, фазового селектора, контроля фазового рассогласования сетевого фильтра-компенсатора. Бесперебойное питание в системе в случае отказа одного источникаосуществляется путем переключениянагрузки на другой источник, Бесконтактный электронный переключательобладает высоким быстродействием и5потому успевает быстро переключатьнагрузку на резервный источник привозникновении сетевой помехи, чтоповышает помехозащищенность нагрузки,Эта система значительно снижает потери мощности, которые ограничиваютсяпотерями в статистическом переключателе, не превышающими 3 номинальной мощности 121 .Но вредное воздействие на нагрузку коммутационных помех, возникающих 15при переключениях, полностью не исключается при углах фазового рассогласования одноименных Фаз, равных0-60 О,Наиболее близким техническим решением к изобретению является система, содержащая два источника питания,один из которых является рабочим, адругой - резервным, и устройство длябесперебойного питания, состоящееиз датчиков формы напряжения, блоковпереключения,1 блока выработки команды переключения. Датчики формы напряжения по входам подключены к фазамисточников питания, а по выходу к 30блоку выработки команды переключения,выходы которого соединены с входамиблоков перключения. Другие входы блоков переключения подсоединены к Фазамисточников питания, а входы указанныхблоков объединены и подключены к нагрузке. Принцип работы данной системызаключается в том, что в случае отказа рабочего источника питания онаобеспечивает бесперебойное питаниенагрузки путем переключения ее на реэервный источник питания 3 .Недостатком такой системы является неспособность ее стабильно работать от несинхронизированных по частоте несинфазных источников, так какне исключена вероятность переключения источников в момент, когда напряжения их одноименных фазсдвинутыотносительно друг друга на угол 180,что повлечет за собой возникновениепомехи в нагрузке в виде длительногоглубокого провала напряжения, равносильного сбою в питании. Это качество значительно снижает надежностьсистемы и делает ее неприемлемой вприменении к питанию ответственногопотребителя от несинхронизированных. Цель изобретения - повышение стабильности системы питания.Укаэанная цель достигается тем, е 0"чтов"сйстему," содержащую два"источника питания и устройство бесперебойного питания, состоящее кэ датчиковформы напряжения, подключенных к фазам источников питания и блоку. выра ботки команды переключения, соединенному с блоками переключения, которые подсоединены к фазам источников питания и к нагрузке, введены второе устройство бесперебойного питания, инвертор и датчик Фазового рассогласования источников питания, причем инвертор включен на один из трехфазных входов второго устройства бесперебойного питания, датчик фазового рассогласования подключен к фазам йсточников питания, датчикам формы напряжения и блоку выработки команды переключения первого устройства бесперебойного питания, блоки выработки команды переключения обоих устройств бесперебойного питания соединены между собой и со входом синхронизации инвертора, а к выходам обоих указанных устройств, соединенных между собой, подключен е 1 костный Фильтркомпенсатор.В предлагаемой си"теме при отказе или сбое рабочего источника питания происходит непосредственное переключение нагрузки на питание от резервного источника, если источники синфазны, и переключение вначале на синфаэный с рабочим источникОм инвертор, а затем после синхронизации инвертора с резервным источником на резервный источник, если источники несиифаэны. После восстановления работоспособности рабочего источника нагрузка внОвь переключается на рабочий источник.На чертеже приведена блок-схема предлагаемой системы бесперебойного питания.Система содержит источники 1 питания, инвертор 2, датчик 3 фазовогорассогласования, устройства 4 бесперебойного питания, емкостный Фильтркомпенсатор 5, а также нагрузку 6, Устройства 4 бесперебойного гитания включают в себя датчики 7 формы напряжения, блоки 8 переключения и блоки 9 выработки команды переключения.Источники 1 служат для питания нагрузки переменным трехфазным тойом, причем один из них - рабочий, а другой - резервный.Статический инвертор 2 испольэуется для питания нагрузки при переключении с источника на источник, он постоянно синхронизирован по фазе с рабочим источником питания за счет на-. личия связи между блоками 9 выработкикоманды переключения обоих устройств бесперебоййого питания и входом синхронизации инвертора 2,Датчик 3 фазового рассогласованияпредназначен для формирования сигналафазового рассогласования источников питания, т.е. он устанавливает для любого момента времени синфазный или несинфазный рабочий и резервный источники питания и при отказе рабочего источника выдает сигнал блокам 9устанавливает, что источники "пйтаний синфазны, то он выдает в блок 9 первого устройства 4 сигнал на включение резервного источника.Блок 9 вырабатывает соответствующие команды в блоки Й переключения первого устройства 4, в результате чего рабочий источник 1 отключается, а резервный включается.После восстановления работоспособности рабочего источника 1 датчик Формы напряжения, контролирующий его напряжение, перестает выдавать сигнал аварии и питание нагрузки переключается с резервного источника на . рабочий источник в обратном порядке,т.е. посредством включения инвертора, если источники несинфаэны, и сразу на рабочий источник, если источники синфаэны.Вследствие высокого быстродействияустройства 4 для бесперебойного питания и наличия емкости Фильтров-компенсаторов 5 переключение синфазных источников протекает в предлагаемой системе бесперебойного питания практически без переходного процесса в нагрузке 6.В случае одновременного отказаобоих источников питания нагрузка в течение длительного времени может питаться от инвертора, что также ха- .рактеризует предлагаемую систему как более надежную по сравнению с известной. Кроме того,.в силу своего высокого быстродействия система успевает также отреагировать на кратковременные сетевые помехи, что повышает помехозащищенность нагрузки. В этом случае процесс переключения с рабочего источника на резервный и после прохождения помехи обратно на рабо- чий происходит так же, как описано вышеТаким образом, использование предлагаемого изобретения позволяет обеспечить "стабильное и надежное питание потребйтеЛя"йрй отказе или сбое рабочего"источнйка йутем переключения "нагрузки с аварийного источника питанияйа"резервйый, снижает проникйове= -" "ййе" йомехв нИ"уэко" й "гейерйКованйе помех на выход источников питания, тем самым существенно снижая требования к сетевым фильтрам потребителей предлагаемой системы питания и потребителей, не входящих в данную систему питания. Формула изобретения Система бесперебойного питания, содержащая два источника питания и устройство бесперебойного питания, состоящее иэ датчиков Формы напряжения, подключенных к Фазам источников питания и блоку выработки команды выработки команды переключения на включение резервного источника питания или инвертора.Устройства 4 бесперебойного питания служат для переключения нагрузки по заданному алгоритму на резервный источник питания или на инвертор.фильтр-компенсатор 5 используется для сглаживания остаточных помех, которые могут пройти на вход нагрузки при переключении питания ее с источника на источник.К каждому трехфазному источнику 1 питания подключены соответствующие датчик 7 формы напряжения и блок 8 переключения первого устройства 4 бесперебойного питания.Входы датчика 3 фазового рассогласования подключены к фазам обоих источников 1 питания, а выходы - к датчикам формы напряжения и блоку 9 выработки команды переключения указанного устройства 4. Два выхода указанного блока 9 соединены со входами блоков 8 переключения, а третий выход - со входом аналогичного блока 9 второго устройства 4 для бесперебойного питания и входом синхронизации инвертора 2, К инвертору 2 подключены датчик 7 формы напряжения и блок 8 переключения второго устройства 4 для бесперебойного питания. 30Указанный датчик 7 соединен с блоком 9 выработки команды переключения, который соединен с блоком 8 переключения указанного второго устройства 4. Выходы всех трех блоков 8 пе реключения объединены между собой и соединены со входами фильтра-компенсатора 5 и нагрузки 6.При нормальной работе нагрузка получает питание от рабочего источ ника. При отказе рабочего источника датчик 7 формы напряжения первого устройства 4 бесперебойного питания, контрблирующий рабочий источник 1 питания, выдает сигнал аварии в 45 блок 9 выработки команды переключения и датчик 3 фазового рассогласования. Если при этом рабочий и резервный источники несинфаэны, то дат-" чик 3 выдает в блок 9 первого ус -0 ройства 4 сигнал на включение еШв - тора 2. Указанный блок 9 вырабатывает команду в блок 8 переключения, отключающий рабочий источник питания,и команду в блок 9 второго устройства 4, который через блок 8 второго устройства 4 включает инвертор 2, после чего нагрузка получает дитание от инвертора.Далее инвертор 2 синхронизируется по фазе с резервным источником пита ния и в момент наступления синфаэности инвертор 2 отключается, а резервный источник питания включается.Если при отказе рабочего источника датчик 3 фазового рассогласования 65 .748669 аз 4379/17Подписное атент,роектная переключения, соединенному с блокамйпереключения, которые подсоединенык ФаэаМ источников питания и к нагрузке, о т л и ч а ю ш а я с я тем,что, с целью повышения стабильностиработы системы, в нее введены второеустройство бесперебойного питания,инвертор, датчик фазового рассогласования источников питания и фильтркомпенсатор, причем инвертор включенна один иэ трехфазных входов второгоустройства бесперебойного питания,датчик фазового рассогласования подключен к фазам источников питания,датчикам формы напряжения и блокувыработки командыпереключения первого устройства бесперебойного питания,блоки выработки команды переключенияобоих устройств бесперебойного питания соединены между собой и со входомсинхронизации инвертора, а к выходамобоих устройств бесперебойного пита 5 ния, соединенных между собой, подключен емкостный фильтр-компенсатор.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Патент США Р 3932764,кл. Н 02 3 9/00, 1976.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2553381/24-07,кл. Н 02 3 9/06, 1977.3. Авторское, свидетельство СССРпо заявке М 2551941/24-07,кл. Н 02 1 9/06, 1977.