Система бесперебойного питания

ОИЙСАНИЕ КЗОБРЕТЕНИЯ Салоэ СоветскихСОциалистическимРеспублик лЗд И АВТОРСКОМУ 1 г:ВИДЕУЕЛЬСТВУ свид-ву)3265625/2461) Дополнительное к ав22) Заявлено 25,0381присоединением заявки 51) М,К 9/00,осуларствениыи иомите СССР по делам изобретений и открытийПриоритет -Опубликовано 300882, Бголлет ень Мо 3 300882 621.31 (088. 8 Дата опубликов описа 72) Авторь 1 изобретен(541 СИСТЕМА БЕСПЕРЕБОЙНОГО ПИТАНИ Изобретение от нике и может б истемах электр вода для обесп перерывным пер лек осится ть исп питани чения менныгл/оль ванолектзкияжех я инагр про бес ние а м таких агрега итания перемен низкий КПД, ко как произведен инвертора и н нии сети енератор м.Известны агрегаты бесперебойного питания переменным током, содержащие последовательно включенные1 выпрямитель, работающий в буфере с аккумуляторной батареей, и инвертор,.Бесперерывность .выходного напряжения в этой системе получается эа счет постоянной работы инвертора на нагрузку, при этом энергия на вход инвертора поступает либо от выпрямителя - при наличии напряжения сети, либо от аккумуляторной батареи - при отсутствии напряжения сети ф,2Недостатко тов бесперебойного п ным током является торый определяется ие КПД выпряглителя и е превы шает 70%.Наиболее близким к предлагаемому является бесперебойный источник питания переменным током, который содержит сетевой трансформатор, од на из первичных обмоток которогочерез управляемый ключ подключе на к сети, а другая связана с инвертором на управляемых вентилях,который Терез входной фильтр подключен к аккумуляторной батарее.В этой системе, кроме того, имеется схема управления, включающая датчики наличия и уменьшения напряжениясети, фазовые детекторы, осуществляющие синхронизацию задающего генератора, коммутирующее устройствои схему запуска.Известный источник питания работает в трех основных режимах:при номинальном напряжении сети,при пониженном напряжении сети, приотсутствии напряжения сети.При номинальном напряжении сетинагрузка получает энергию от сетичерез управляемый ключ и трансформатор. Синхронизация задающего генератора инвертора осуществляетсявыходным напряжением от дополнительной обмотки с целью получения минимума мощности, поступающей отаккумуляторной батареи через инвертор к нагрузке,При пониженном напряжесинхронизация задающего г аинвертора осущестнляется от сети.В этом случае нагрузка получает энергию частично от сети, частично от аккумуляторной батареи через инверторПри отсутстнии напряжения сети 5 вся энергия н нагрузку поступает от аккумуляторной батареи через инвертор 21,Данная система бесперебойного питания имеет ряд недостатков, кото рые проявляются в моменты перехода от одного режима работы к другому.Так, например, переход от режима номинального напряжения сети к режиму отсутствия напряжения сети н слу чае, если нагрузка имеет реактивный характер, можетсопровождаться скачкообразным изменением фазы выходного напряжения, так как при номинальной сети будет существовать сдвиг фаз на пряжения сети и напряжения инвертора, пропорциональный соз Я нагрузки.Обра 1 ный переход при появлении напряжения сети также может сопровождаться скачкообразным изменением фазы выходного напряжения, так как фазы напряжений инвертора и появляющего напряжения сети могут не совпадать. Величина изменения фазы выходного напряжения может достигать полуперио-,з 0 да выходного напряжения. Скачкообразное изменение фазы может вызвать прерывание и резкое изменение тока нагруэ - ки, снижающее надежность обеспечения электропитанием нагрузки, что совер-,35 шенно недопустимо при питании цифровых устройств.Цель изобретения - повышение надежности путем исКлючения прерывания и резкого изменения тока нагрузки при 40 подключении или отключении инвеотора.Поставленная цель достигается тем, что система бесперебойного питания, содержащая сетевой трансформатор, к основной первичной обмотке которого через управляемый ключ подсоединен фазовый детектор,. датчик уменьшения напряжения сети и датчик наличия напряжения сети, соединенный своим выходом с цепью управления указанного ключа, а к вспомогательной обмотке - инвертор на управляемых вентилях, связанный с задающим генератором и подключенный к выводам для резервного источника питания через входной фильтр, снабжена формирователем импульсов, имеющим синхронизирующий вход и дополнительный выход, распределителем импульсов, имеющим вспомогательный выход и управляющий 60 вход, причем, управляющие цепи вентилей инвертора через последовательно соединенные формирователь импульсов и распределитель импульсон подключены к выходу задающего генератора, и син хронизатором, имеющим вход ЗАПРЕТ, подключенный к основной перничнОЙ об мотке через упомянутый ключ, выход синхронизатора подсоединен к синхро. низирующему входу Формирователя импульсон, лополнительный выход которого соединен соответственно со входами датчика уменьшения напряжения сети и датчика наличия сети, вспомогательный выход распределителя импульсов соединен с Фаэоным детектором, его управляющий вход - с выходами датчиков уменьшения напряжения и наличия сети, выход Фазового детектора подключен к указанному входу ЗАПРЕТ, а вспомогательный синфазный выход датчика уменьшения напряжения сети - к управляющему входу указанного ключа.На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства,Устройство содержит клеммы 1 и 2, к которым подводится сеть, подключенные к этим клеммам синхронизатор 3, фазовый детектор 4, выход которого соединен со входом ЗАПРЕТ синхронизатора З,датчик 5 наличия, напряжения сети и л,зтчик б понижения напряжения сети, причем вход и выход датчика 5 соединены соответстненно со входом и выходом датчика б, последовательно соединенные управляемый ключ 7 и основную первичную обмотку 8трансформатора 9, Управляющий вход управляемого ключа 7 подключен к соелиненным между собой вспомогательным синфазным выходам указанных выше латчиков 5 и б, Резервный источник постоянного тока подключается к клеммам 10 и 11, которые через входной фильтр 12 соединены с иннертором 13, связанным со вспомогательной обмоткой 14 трансформатора 9.Кроме того, устройство содержит задающий генератор 15, ныход которого подключен ко входу Формирователя 16 импульсов. Синхронизирующий вход Формирователя 16 соединен с выходом синхронизатора 3, выход - со входом распределителя 17 импульсов, а дополнительный ныхоЛ подключен к объединенным входам датчиков 5 и б. Выход распрелелителя 17 соединен со входом иннертора 13, вспомогательный выход - со входом фазового детектора 4 а управляющий вход подключен к объединенным выходам датчиков 5 и б. К выходной обмотке 18 трансформатора 9 подключается нагрузка.Устройство работает следующим образом.Напряжение сети через клеми 1 и 2 и управляемый ключ 7 подается на основную первичную обмотку 8 трансформатора 9. Одновременно с этим задающий генератор 15 начинает вырабатывать прямоугольные импульсы, которые, затем поступают н Формирователь 16,Формула изобретения где они преобразуются в импульсы необходимой Формы и длительности, служащие для управления инвертором 13,Сформированные импульсы поступаютна вход распределителя 17, которыйраспределяет импульсы для подачиих на плечи двухтактного инвертора 13. При наличии сигнала на управляющем входе распределителя 17("1" в цифровом коде) импульсы проходят на вход инвертора 13 и включают его, при отсутствии сигнала науправляющем входе ("О" в цифровомкоде) импульсы не проходят на инвертор 13, т.е. он остается в выключенном состоянии. Следует отметить, 15что на вспомогательный выход распределителя 17 сформированные импульсыпроходят постоянно, независимо от,сигнала на управляющем входе распределителя. 20Синхронизация осуществляетсяследующим образом.Фазовый детектор 4 сравнивает фазу напряжения сети с фазой напряжения на вспомогательном выходе распределителя 17. При совпадении ФазФазовый детектор 4 вырабатываетсигнал, поступающий на вход ЗАПРЕТсинхронизатора 3, который начинаетосуществлять синхронизацию сформированных импульсов, поступающих навход распределителя 17 с напряжением сети путем подачи синхроимпульссв на синхрониэирующий вход формирователя 16.Предлагаемая система бесперебойного питания работает в трех режимах: при номинальном напряжении сети, при пониженном напряжении сетии при отсутствии напряжения сети.при номин, ьном напряжении сети 40датчик 5 наличия напряжения сетии датчик 6 пониженного напряжениясети подают на управляющий вход управляемого ключа 7 сигнал, включающий ключ, а на управляющий вход 45распределителя 17 сигнал "О",препятствующий прохождению сформированных импульсов на вход инвертора13. Таким образом, сеть подключенак основной первичной обмотке 8 трансформатора 9, инвертор выключен, нагрузка получает энергию от сети. При снижении напряжения сети ниже допустимого Уровня датчик 6 в момент прохождения синусоидой: напряжения сети нулевого значения снимает управляющий сигнал с управляемого ключа 7 и подает на управляющий вход распределителя 17 сигнал, разрешающий прохождение сформированных импуль сов на вход инвертора 13. Сеть отключаемся, включается инвертор, нагрузка получает энергию от аккумуляторной батареи через работающий инвертор. Нулевой момент синусоиды выбран для 5 того, чтобы можно было выключить уп"=равляемый ключ 7, обычно выполняемыйна управляемых вентилях. За счет синхронизации, которая осуществляетсянепрерывно, пока имеется напряжениев сети, сформированные импульсы навходе инвертора 13 сфазированы снапряжением сети, поэтому переход наработу нагрузки от инвертора происходит беэ изменения фазы выходного напряжения при любом характере нагрузки.При аварии сети датчик 5 в моментпропадания напряжения снимает управляющий сигнал с управляемого ключа 7и подает на управляющий вход распре"делителя 17 сигнал, разрешающий прохождение сформированных импульсовна вход инвертора 13. Сеть отключается, включается инвертор, нагрузкаполучает энергию от аккумуляторнойбатареи через работающий инвертор.Поскольку сформированные импульсы навходе инвертора 13 до аварии сетибыли сфазированы с напряжением сети,переход на работу нагрузки от инвертора происходит беэ изменения фазывыходного напряжения,При восстановлении номинального напряжения сети выключение инвертора 13 и включение управляемогоключа 7, т.е. переход нагрузки наработу от сети, происходит толькопосле того, как начинает осуществляться синхронизация сформированныхимпульсов на входе информе инвертора 13 с напряжением сети. Этим достигается их взаимная фаэировка, чтоисключает изменение фазы выходногонапряжения при переходе нагрузкина работу от сети, Кроме того, дляуменьшения переходных процессов,возможных в подобных случаях, моментперехода осуществляется при нулевомзначении синусоиды напряжения сети.Таким образом, во всех режимахработы при подключении или отключенииинвертора исключается прерывание ирезкое изменение тока нагрузки и темсамым обеспечивается высокая надежность системы бесперебойного питания.Использование предлагаемого изобретения в качестве системы бесперебойного питания, например, вместодействующих сейчас источников гарантированного питания, в которых применяются параллельно работающие выпрямители с аккумулятором и инвер"торы, позволяет значительно увеличить КПД и повысить надежность работы системы питания. Система бесперебойного питания,содержащая сетевой трансформатор,к основной первичной обмотке которо(ОСтаВИтЕЛ;., Г, Да 1 сСКЯЦРедактор Л. Горбунова Техред Т. 14 атос(ка Коррект 1,КОста Заказ 6464/69В и 11 аж б б ./НИИ 1 ГИ Государствен 1 ого ксмитетпо делам изобретений и Открыт13035, Москва, Ж- "зс Рсзушская Подпис а СГР е г д 4/5 илиал П 11 П "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная ГО ЧЕРЕЗ УПРаВЛЯЕМЬ 1 й КЛЮЧ ПО 11 С(1 ЕПс(ЦЕны фазовый детектор, дат ,цк у(д(1 ц - ,ШЕЦИЯ НаПРЯжЕНИЯ СЕТИ И Датс(И 1( Ца .,11 И ЧИЯ На ПРЯЖЕ НИЯ СЕти р БЫ 1( ОД КотОР(3го соединен с управляющим входом 1:(,ча, вспомогательная обмотка. трансформатора подключена через инверторна управляемых вентилях и входнойфильтр - к резернному источнику,.о т л и ч а ю ш а я с я тем, что,с целью повышения надежности путемисключения прерывания и резкого изменения .тока нагрузки при переключении инвертора,. в нее введены формирователь импульсов и синхронизатор, причем управля 1 щие цепи вентилей инвертора через последовательно соединенные формирователь импульсов и распределитель импульсов годключены к выходу задаю 1 его генератора, вход синхронизатора через управляемый ключ подключен к основной пер-"вичной обйотке, а выход синхронизатора подсоединен к сицхронизируюше, СУ ЯХОТУ фОРМ 1 ссонс(тЕЛЯ ИМПУ 1" ЬСОВО 1(1 1 Ц 1(ТЕЛ Ь 11 Ьсй В 11 ХОД КО тОРОГО СО=.., ;ецО(-тве с:ценно сс (1 хо(1 а 1,ц Чцца Умс(1 ЬШЕНИЛ с 1 а 11 РяжЕНИЯ СЕ . Ц с(1 с 1 НКа ЦаЛЦЧЦЛ ЦНПРЯЖЕЦИЯ "Е -1 1 ОГ(О 11 Ота тельный вь(ход распре;(1 ел 1 ЛЯ ИМП" сЛЬ СОВ СОЕДИНЕН С фс(ЗОВ 11 М :1 етектором, его управляю 1 ий входвыходами датчиков уменьшения пав с ос(ЖЕНИСЯ И ЦНЛИЧИЯ Ца ПОЯЖЕЦИЯ СЕ-. ти, выход (Разового детектора подключен 1"( вхОду зАПЕЕУ стабилизатоРсс, а ВСПОМО Га ТЕХ ЬНЫй Снцфаз НЬТЙ выход датчика уменьшения напря 11(ения сети - к управляющему входу управЛс;лМ(-, Го КЛЮЧаИсто.Ник йр(апи (,во вц,1 мацие при 31(спертизеРозанов Ю,К, Основы (иловойпреобразовательной техцик 1 11.,