Агрегат бесперебойного питания

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК А 1 19,801 1)5 Н 02 1 9 0 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБР 1-ГЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Научно-исследовательский, проектно- конструкторский и технологический институт силовой полупроводниковой техники (72) А. П. Борисов и А. С. Картавых (53) 621.316,925(088.8)(54) АГРЕГАТ БЕСПЕРЕБОЙНОГО ПИТАНИЯ(57) Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к агрегатам бесперебойного питания ответственных потребителей переменного тока. Цель - расширение функциональных возможностей резервированных агрегатов бесперебойного питания разветвленной нагрузки. Устройство содержит два инвертора с блоками контроля за их состоянием, два контактора с блоками Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к агрегатам бесперебойного питания ответственных потребителей переменного тока.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей резервированных агрегатов бесперебойного питания разветвленной нагрузки.На фиг. 1 приведена функциональная схема агрегата; на фиг. 2 - схема блоков управления контакторами.Агрегат бесперебойного питания содержит инверторы 1 и 2, которые включены параллельно через контакторы 3 и 4 и подключены через первый датчик 5 тока к неотклюуправления ими, выходы контакторов объединены и подключены к неотключаемой разветвленной нагрузке, в цепь которой включен датчик тока, резервный источник, который через третий контактор подключен к отключаемой разветвленной нагрузке, в цепь которой включен второй датчик тока, четвертый контактор включен между объединенным выводом первых двух контакторов и отключаемой нагрузкой. Третий и четвертый контакторы также имеют блоки управления ими. Выходы датчиков тока подключены к контролирующим входам соответственногопервого, второго и третьего, четвертого контакторов. Стоповые выходы первого и второго блоков управления подключены к элементу ИЛИ, выход которого подключен к стоповому входу блока управления четвер- Я тым контактором, пусковой выход которого подключен к стоповому входу блока управления .третьим контактором. Блоки управления представляют собой электронные схе- С мы на триггерах, логических элементах ИЛИ, ИЛИ-НЕ, формирователях импульсов, 2 ил. фМай Щ чаемои разветвленнои нагрузке 6, а через контактор 7 и второй датчик 8 тока - к от- Ор ключаемой разветвленной нагрузке 9, контактор 10, вход которого подключен к резервному источнику 11, а выход объединен с выходом контактора 7, блоки 12 и 13 контроля инвертора, контролирующие входы которых подключены соответственно к инверторам 1 и 2, блоки 14 и 15 управления контакторами, управляющие выходы которых подключены соответственно к контакторам 3 и 4, стоповые входы к аварийным выходам соответственно блоков 12 и 13, а контролирующие входы - к выходу датчика 5, элемент ИЛИ 16, входы которого подключены40 45 50 к стоповым выходам блоков 14 и 15, блоки 17 и 18 управления контакторами, управляющие выходы которых подключены к контакторам 7 и 1 О, контролирующие входы к выходу датчика 8 тока, а стоповые входы блоков 17 и 18 подключены соответственно к выходу элемента ИЛИ 16 и к пусковому выходу блока 17.Блоки 14, 15, 7 и 18 управления контакторами (фиг. 2) содержат подблок 19 управления, первый 20, второй 21 и третий 22 элементы ИЛИ, пороговый элемент 23, первый 24 и второй 25 триггеры, первый 26 и второй 27 элементы задержки, первый 28 и второй 29 элементы И-НЕ, первый 30 и второй 31 формирователи импульсов управления, кнопку 32 сброса, первую клемму ЗЗ и вторую клемму 34. Первый вход первого элемента ИЛИ 20 является стоповым входом каждого блока, второй вход подключен к выходу подблока 19 управления, третий вход к первой клемме 33, а четвертый вход к первому выходу второго триггера 25.Выход первого элемента ИЛИ 20 подключен к входам формирователей ЗО и 31, выходы которых являются управляющими выходами каждого блока управления, и к первым входам второго элемента ИЛИ 2 и первого элемента И-НЕ 28. Контролирующим входом каждого блока управления является вход порогового элемента 23, выход которого подключен к первому входу третьего элемента ИЛИ 22 и к столовому входу первого триггера 24, пусковой вход которого подключен к выходу второго элемента 27 задержки, первый выход подключен к второй клемме 34, к второму входу второго элемента ИЛИ 21, выход которого является стоповым выходом каждого блока управления, и к первому входу второго элемента И-НЕ 29. Второй выход первого триггера 24 подключен к входу первого элемента 26 задержки, выход которого подключен к второму входу третьего элемента ИЛИ 22, выход которого подключен к стоповому входу второго триггера 25, пусковой вход которого подключен к кнопке 32 сброса, второй выход второго триггера 25 подключен к второмувходу первого элемента И-НЕ 28, выход которого является пусковым выходом блока управления, и к второму входу второго элемента И-НЕ 29, выход которого подключен к входу второго элемента 27 задержки. Подблок 19 управления представляет собой двух- позиционный переключатель, один вход которого подключен к источнику питания, лругой - к нулевому проводу.Агрегат бесперебойного питания работает следующим образом. Инверторы 1 и 2 работают параллельно через контакторы 3 и 4, при этом синхронность, синфазность выходных напряжений инверторов, деление токов между ними осуществляется узлами, входящими в состав инверторов, Блоки 12 и 13 контроля контро 5 10 15 20 25 ЗО 35 лируют состояние тиристоров и выходное напряжение инверторов 1 и 2. При отсутствии отклонения контролируемых параметров за заданные пределы на аварийном выходе блоков 12 и 13 присутствует сигнал 0. Блоки 14, 15, 17 и 18 управления и контроля обеспечивают включение и отключение контакторов 3, 4, 7 и 1 О и контроль тока нагрузки.В исходном состоянии в блоках 14, 15 и 17 на стоповом входе, на выходе подблока 19 управления, на первых выходах триггеров 24 и 25, на выходах элементов ИЛИ 20 и 2 присутствует сигнал 0, на выходе порогового элемента 28, на вторых выходах триггеров 24 и 25, на выходах элементов 26 и 27 задержки, на выходах элементов ИЛИ 22, И-НЕ 28 и 29 присутствует сигнал 1. Формирователь 30 импульсов управления формирует импульсы управления на основные тиристоры контактора, в результате чего контакторы 3, 4 и 7 открыты и нагрузки 6 и 9 питаются от инверторов 1 и 2. В блоке 18 на столовый вход поступает сигнал 1 с пускового выхода блока 17 (элемент И-НЕ 28), поэтому в нем на выходе элементов 20 и 21 ИЛИ присутствует сигнал 1, на выходе элемента И-НЕ 28 - сигнал 0. На остальных элементах выходные сигналы аналогичны сигналам в блоках 14, 15 и 17. Формирователь 30 на основные тиристоры контактора импульс управления нс формирует, поэтому контактор 10 закрь:т, Формирователь 31, в отличие от формирователя 30, формирует одиночные импульсы управления, которые формируются в момент появления сигнала 1 на выходе элемента ИЛИ 20 и предназначены для включения тиристоров узлов принудительного гашения основных тиристоров контактора, обеспечивающих выключение основных тиристоров в любой момент синусоиды. Узлы принудительного гашения тиристоров вхолят в состав контактора (не показаны).При аварии в одном из инверторов, например в инверторе 1, блок 12 выдает аварийный сигнал 1 в блок 14. На выходе элементов ИЛИ 20 и 21 формируется сигнал , на выходе элемента И-НЕ 28 - сигнал 0. Формирователь 30 прекращает формировать импульсы управления на основные тиристоры контактора, а формирователь 31 формирует одиночные импульсы управления тиристоров узла принудительного гашения. Контактор 3 запирается. Одновременно сигнал 1 со стопового выхода блока 14 поступает через элемент ИЛИ 16 на стоповый вход блока 17, который аналогично блоку 14 отключает контактор 7. При этом на пусковом выходе блока 17 формируется сигнал 0 который поступает на стоповый вход блока 18. На выходах элемента ИЛИ 20 формируется сигнал 0. Формирователь 30 начинает формировать импульсы управления, что приводит к открытию контактора 10.5Таким образом, при аварии в инверторе 1 нагрузка 6 начинает питаться только от инвертора 2, а нагрузка 9 переключается на питание от резервного источника 11,Аналогично работает агрегат при аварии инвертора 2, только в этом случае нагрузка 6 питается от инвертора 1. При восстановлении неисправного инвертора 1 на аварийном выходе блока 12 формируется сигнал О, что приводит к включению контактора 3. Одновременно сигнал О формируется на стоповом выходе блока 14, а следовательно, и на выходе элемента ИЛИ 16. Это приводит к тому, что на пусковом выходе блока 17 формируется сигнал 1. В результате блок 17 включает контактор 7, а блок 18 отключает контактор 10 и обе нагрузки 6 и 10 начинают питаться снова от инверторов 1 и 2.При коротком замыкании в нагрузке 6 на выходах пороговых элементов 23 блоков 14 и 15 формируется сигнал О, который устанавливает триггер 24 обоих блоков в состояние, когда на первом выходе сигнал 1, а на втором сигнал О. Сигнал 1 с первого выхода триггера 24 поступает через элемент ИЛИ 21 на стоповые выходы блоков 14 и 15, что приводит к отключению контактора 7 и включению контактора 10. Одновременно сигнал О с второго выхода триггера 24 поступает на элемент 26 задержки, который определяет длительность работы агрегата на короткое замыкание, исходя из допустимых возможностей агрегата и нагрузки. Если короткое замыкание исчезло раньше, чем сработал элемент 26 задержки, то сигнал 1 на выходе порогового элемента 23 появляется раньше, чем сигнал О на выходе элемента 26 задержки, на выходе элемента ИЛИ 22 сигнал 1 остается и триггер 25 не изменяет свое состояние.Одновременно с пуском элемента 26 задержки пускается элемент 27 задержки от сигнала О на выходе элемента И-НЕ 29. Через время, не менее времени восстановления напряжения после окончания короткого замыкания, в нагрузке 6 на выходах инверторов 1 и 2 до номинального значения элемент 27 задержки формирует нулевой сигнал, который возвращает триггер 24 в исходное положение. При этом на стоповых выходах обоих блоков 14 и 15 формируются сигналы О. В результате нагрузка 9 снова подключается к инверторам 1 и 2. Если длительность короткого замыкания больше длительности элемента 26 задержки, то на обоих входах элемента ИЛИ 22 формируются сигналы О, которые, поступая на стоповый вход триггера 25, изменяют его состояние так, что на первом выходе формируется сигнал 1, а на втором выходе - сигнал О. В результате на выходе элемента ИЛИ 20 обоих блоков 14 и 15 формируется сигнал 1, который приводит к отключению контакторов 3 и 4. Одновременно на выходе элемента И-НЕ 29 формируется сигнал 1,который сбрасывает элемент 27 задержки, что препятствует формированию на выходе сигнала О и возвращению триггера 24 в исходное состояние. Для включения контакторов 3 и 4 после устранения короткого замыкания в нагрузке достаточно подать нулевой сигнал на пусковой вход триггера 25 путем кратковременного нажатия на кнопку 32 сброса. В случае, если оба инвертора одновременно не могут работать на короткое 10 замыкание в нагрузке б, необходимо в одномиз блоков 14 или 15 установить перемычку между клеммами 33 и 34.Для нормальной работы агрегата прикоротком замыкании в нагрузке 9 в блоке 17 15 устанавливают перемычку на клеммах 33и 34. При коротком замыкании в нагрузке 9 срабатывает пороговый элемент 23, триггер 24 изменяет свое состояние, что приводит к отключению контактора 7 и к включению контактора 10. Короткое замыкание в на грузке 9 выжигается резервным источником 11. Если длительность короткого замыкания не превышает допустимого для агрегата и нагрузки значения, то агрегат обеспечивает после окончания короткого замыкания внагрузке 9 подключение нагрузки 9 к инверторам 1 и 2. Если длительность короткого замыкания превышает допустимое значение, то нагрузка 9 обесточивается, так как на выходах элементов ИЛИ 20 и И-НЕ 28 блоков 17 и 18 формируются в последнем З 0 случае сигналы 1, приводящие к отключению контактора 1 О. Работа блоков 17 и 8 в этих режимах аналогична описанной работе блоков 14 и 15 с учетом наличия перемычки на клеммах 33 и 34. Для вывода любого из контакторов на профилактику исполь зуется подблок 19 управления, с помощьюкоторого формируется сигнал 1 на втором входе элемента ИЛИ 20, и работающий на нагрузку контактор отключается.В качестве контакторов 3, 4, 7 и 10 могутбыть использованы быстродействующие кон такторы (время отключения до 1 мс) на основе однооперационных тиристоров с узлами принудительного гашения, на основе силовых транзисторов и запираемых тиристоров.Для контакторов на основе силовых транзисторов и запираемых тиристоров формирователь 31 формирует запирающие для данных элементов сигналы управления.Формула изобретения 50Агрегат бесперебойного питания, содержащий первый и второй инверторы со средствами отключения и одной из нагрузок, первый и второй блоки контроля инверторов, контролирующие входы которых подключены к соответствующим инверторам, первый 55 и второй контакторы, входы которых подключены к выходам соответствующих инверторов, а выходы объединены и подключены к выходам для неотключаемой нагрузки,1598048 7третий и четвертый контакторы, входы которых подключены соответственно к объединенному выходу первого и второго контакторов и к резервному источнику, а выходы объединены и подключены к выводам для отключаемой нагрузки, элемент ИЛИ, первый и второй блоки управления контакторами, управляющие выходы которых подключены соответственно к первому и второму контакторам, стоповые входы - к аварийным выходам соответственно первого и второго блоков контроля инверторов, а стоповые выходы - к элементу ИЛИ, третий и четвертый блоки управления контакторами, правляющие выходы которых подключены упесоответственно к третьему и четвертому кконтакторам, стоповый вход третьего блока п авления контактором подключен к выхоупрду элемента ИЛИ, а пусковои выход трнетьего блока управления контактором подключен к стоповому входу четвертого блока управления контактором, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей резервированных агрегатов бесперебойного питания разветвленной нагрузки, он дополнительно снабжен первым и вторым датчиками тока, установленными в цепях соответственно неотключаемой и отключаемой нагрузок, а первый, второй, т етий и четвертый блоки управления контакторов снабжены контролирующими вхтрвходами, причем контролирующие входы первого и второго блоков управления контакторами объединены и подключены к первому датчику тока, контролирующие входы третьего и четвертого блоков управления коитакторами подкпючены к второму датчику тока, причем каждый из блоков управления контактором содержит подблок управления, представляющий собой двухпозиционный, один вход которого подключен к источнику питания, а другой - к нулевому проводу 8переключателя, три элемента ИЛИ, пороговый элемент, два триггера, два элемента задержки, два формирователя импульсов управления, два элемента И-НЕ, кнопку сброса и две клеммы, причем первый вход первого элемента ИЛИ является стоповым входом блока управления, второй вход под ключен к выходу подблока управления, третий вход - к первой клемме, выход первого элемента ИЛИ подключен к входам первого 10 и второго формирователей импульсов управления, выходы которых использованы управ ляющими выходами блока управления, ик первым входам второго элемента ИЛИ и первого элемента И - НЕ, вход порогового элемента использован контролирующим входом блока управления, выход порогового элемента подключен к первому входу третье го элемента ИЛИ и к стоповому входу первого триггера, пусковой вход которого подключен к выходу второго элемента задержки, 20 первый выход первого триггера подключенк второй клемме, к второму входу второго элемента ИЛИ, выход которого использован стоповым выходом блока управленчя, и к первому входу второго элемента И - НЕ, второй выход первого триггера подключен 25 к входу первого элемента задержки, вы, Одкоторого подключен к второму входу третье.го элемента ИЛИ, выход которого подключен к столовому входу второго триггера, пусковой вход которого подключен к первому выводу кнопки сброса, второй вывод которой ЗОиподключен к нулевому проводу, первыи выход второго триггера подключен к четвертому входу первого элемента ИЛИ, второй - к второму входу первого элемента И - НЕ, выход которого использован пусковым выходом блока управления, и к второму входу 35второго элемента И - НЕ, выход которого подключен к входу второго элемента задержки.1598048 ь Н, Пантелвчук Соста витехред А. Крраж 421 ретениям и открытиям при ГКНТ СССаушская наб., д. 415атент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 10 НИИ Произ ЮфО)09 Д алтньоурЬи Реда кто р Н. Ту и и цаЗаказ 3065 Государственного коми13035, Москва дственно-издательский ета по изоб Ж - 35,омбинат П