RU34283U1 - Агрегат бесперебойного питания - Google Patents

Description

Агрегат бесперебойного питания

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в качестве агрегата бесперебойного питания (АБП) в низковольтных комплектных устройствах и системах электроснабжения, где предъявляются высокие требования как к качеству электроэнергии, так и к уровню массогабаритных характеристик.

Известен АБП, содержащий сеть, к которой подключен выпрямитель, инвертор, подсоединенный последовательно к выпрямителюи аккумуляторную батарею, включенную между

выпрямителем и инвертором 1. Данный АБП нашел широкое применение в различных системах электроснабжения, так как в нем предусмотрено электроснабжение как потребителей постоянного тока, так и потребителей переменного тока, однако в данном АБП не предусмотрено отключение преобразователей электроэнергии в аварийных ситуациях.

Наиболее близким, по технической суп1,ности, к предлагаемому, является АБП, применяюш;ийся в системах бесперебойного питания, и содержаш;ий выпрямитель, подключенный к трехфазной сети, инвертор, последовательно соединенный с электронным ключом и аккумуляторную батарею, подсоединенную между выпрямителем и инвертором 2. Используемый в АБП трехфазный выпрямитель снабжен регулятором или стабилизатором напряжения, поэтому на его выходе, а равно как и на входе инвертора образуется стабилизированное постоянное напряжение с малым уровнем пульсаций. Классическая схема трехфазного выпрямителя содержит

МПК Н 02 J3/00

трехфазный преобразовательный трансформатор, схему выпрямления в качестве которого может быть нспользована трехфазная двухполупериодная тиристорная схема выпрямления и формирующий каскад, в качестве которого используется сглаживающий фильтр 3, при этом дроссель фильтра может быть представлен набором последовательно соединенных дросселей, суммарная индуктивность катушек которого равна индуктивности одного общего дросселя, а конденсатор фильтра может быть представлен в виде цепи параллельно соединенных конденсаторов, суммарная емкость которых равна емкости общего конденсатора. В свою очередь, применяемый в АБП инвертор представляет собой совокупность схемы инвертирования, последовательно соединенных с ней выходного трехфазного трансформатора и трехфазного резонансного фильтра, содержащего в каждой фазе последовательно включенный дроссель и параллельно включенный конденсатор 4,5. Перечисленные элементы АБП отличаются свойством обратимости: преобразовательный трансформатор обратим обратим с трехфазным выходным трансформатором, схема выпрямления обратима со схемой инвертирования и сглаживающий фильтр обратим с резонансным фильтром 1...5. Таким образом, основными недостатками существующего АБП являются наличие в схеме устройств, выполняющих одинаковые функции, сравнительно низкий КПД, большая масса и габариты, а также стоимость.

Техническим результатом полезной модели является повышение КПД и снижение стоимости АБП за счет исключения из его схемы элементов, выполняющих одинаковые функции.

Этот технический результат достигается тем, что в агрегат бесперебойного питания, содержащий источник трехфазного переменного тока, источник постоянного тока, трансформатор.

инвертор, введены токораспределительное устройство и формирующий каскад, а инвертор выполнен обратимым, нри этом выходы источника постоянного тока и источника переменного тока соединены с соответствующими первым и вторым входами токораспределительного устройства, выход трехфазного напряжения которого соединен с высоковольтным входом/выходом трансформатора и через резонансный фильтр формирующего каскада с шинами трехфазного тока, низковольтный вход/выход трансформатора соединен с входом/выходом переменного тока обратимого инвертора, вход/выход постоянного тока которого через сглаживающий фильтр формирующего каскада соединен с шинами постоянного тока, выход постоянного напряжения токораспределительного устройства соединен с входом/выходом постоянного тока обратимого инвертора, первый выход управления токораспределительного устройства соединен с входом управления обратимого инвертора. Кроме того, формирующий каскад выполнен с возможностью переключения схемы резонансного фильтра на схему сглаживающего фильтра по сигналу со второго выхода управления токораспределительного устройства, соединенного с входом управления формирующего каскада.

На фиг. 1 изображена структурная схема АБП. На фиг.2 показаны схемы преобразовательного трансформатора и обратимого инвертора. На фиг.З представлена схема сглаживающего фильтра, имеющая три последовательно соединенных каскада. На фиг.4 изображена схема трехфазного резонансного фильтра.

Устройство содержит фиг.1 источник трехфазного переменного тока 1, источник постоянного тока 2, токораспределительное устройство 3, трансформатор 4, обратимый инвертор 5, формирующий каскад 6, шины трехфазного тока 7 и шины постоянного тока 8, при этом трансформатор 4 снабжен высоковольтным входом/выходом 4-1 и

низковольтным входом/выходом 4-3, обратимый инвертор 5 наделен входом/выходом постоянного тока 5-1, и входом/выходом переменного тока 5-2 и входом управления 5-3, формирующий каскад 6 снабжен входом постоянного выпрямленного напряжения 6-1, выходом постоянного тока 6-2, входом переменного тока 6-3, выходом переменного трёхфазного тока 6-4 и входом управления 6-5, а токораспределительное устройство 3 наделено входом переменного тока 3-1, входом постоянного тока 3-2, выходом переменного тока 3-3, выходом постоянного тока 3-4, первым выходом управления обратимым инвертором 3-5 и вторым выходом управления формирующим каскадом 3-6. Схема трансформатора 4, содержащая две трёхфазных обмотки и сердечник показана на фиг.2. Схема обратимого инвертора 5 изображена на фиг.2 (схема управления тиристорами на чертеже не показана). Формирующий каскад 6 состоит из дросселей и конденсаторов, соединенных между собой по схеме резонансного фильтра (фиг. 4) с возможностью переключения элементов и соединения по схеме сглаживающего фильтра (фиг.З) при изменении сигнала на его входе управления 6-5. Переход обратимого инвертора 5 и формирующего каскада 6 из режима выпрямления в режим инвертирования осуществляется по сигналам токораспределительного устройства 3, обеспечивающего контроль наличия напряжения, контроль величины напряжения, контроль рода тока, защиту от перегрузок и коротких замыканий, а также выдачу сигналов управления, зависящих от рода тока входного напряжения. Канал выпрямления тока (фиг. 1) образован трансформатором 4 (вход 4-1 и выход 4-2), обратимым инвертором 5 (вход 5-2 и выход 5-1), работающим в режиме выпрямления формирующим каскадом 6 (вход 6-1 и выход 6-2) и щинами постоянного тока 8. Канал инвертирования тока образован (фиг. 1) обратимым инвертором 5 (вход 5-1 и выход

iinc Mi

5-2), трансформатором 4 (вход 4-2 и выход 4-1), формирующим каскадом 6 (вход 6-3 и выход 6-4) и шинами трёхфазного тока 7. Указанные элементы АБП такие как трансформатор 4, обратимый инвертор 5 и токораспределительное устройство 3 серийно выпускаются отечественными производителями преобразовательной техники: «Московский прожекторный завод, ОАО «ЧЭАЗ и др. В общем случае в токораспределительном устройстве 3 реализуются два сигнала, при выработке которых функционирующие элементы АБП в определённом порядке, указанном в таблице. Порядок включения элементов АБП.

Из таблицы следует, что появление сигнала 1 приводит к созданию канала выпрямления тока, а появление сигнала О - к созданию канала инвертирования тока. Можно отметить, что обычно АБП используется в системах электроснабжения ответственных потребителей, где обычный режим (питание от промышленной сети) связан и чередуется с аварийным режимом, при котором основным источником электрической энергии является аккумуляторная батарея.

Агрегат бесперебойного питания работает следующим образом. В статическом состоянии когда источник трехфазного переменного тока 1 и источник постоянного тока 2 отключены, токораспределительное устройство 3 не работает, трансформатор 4, обратимый инвертор 5 и формирующий каскад 6 обесточены и на шинах постоянного тока 8 и на шинах трехфазного тока 7 (фазы L1,L2 и L3) напряжение

Таблица

отсутствует. При наличии напряжения от источника трехфазного переменного тока 1 токораспределительное устройство 3 передает его в канал выпрямления тока и оно поступает на высоковольтный вход 4-1 трансформатора 4, где понижается до заданного значения и снимается с низковольтного выхода 4-2 поступая на вход переменного тока 5-2 обратимого инвертора 5. Кроме того, токораспределительное устройство 3 формирует сигнал с выхода управления обратимым инвертором 3-5 и этот сигнал поступая на вход управления 5-3 обратимого инвертора 5 переводит последний в режим выпрямления, после чего постоянное выпрямленное напряжение с выхода постоянного тока 5-1 обратимого инвертора 5 подается на вход постоянного выпрямленного напряжения 6-1 формирующего каскада 6. Токораспределительное устройство 3 формирует и сигнал управления формирующим каскадом, который с выхода 3-6 поступает на вход управления 6-5 формирующего каскада 6. По данному сигналу формирующий каскад 6 переключает элементы на схему фиг.3-4 выполняет функцию сглаживающего фильтра и с выхода постоянного тока 6-2 поступает постоянное напряжение на шины постоянного тока 8. При наличии напряжения от источника постоянного тока 2 токораспределительное устройство 3 передает его в канал инвертирования тока и оно поступает на вход постоянного тока 5-1 обратимого инвертора 5, где инвертируется и с выхода переменного тока 5-2 указанного инвертора 5 поступает на низковольтный вход 4-2 трансформатора 4 где повышается по амплитуде и с высоковольтного выхода 4-1 передается на вход переменного тока 6-3 формирующего каскада 6. Управление обратимым инвертором 5 и формирующим каскадом 6 происходит от токораспределительного устройства 3 по тем же связям что и ранее. Формирующий каскад 6 переходя в режим формирования синусоидальной кривой выдает синусоидальное 6

трехфазное напряжение с выхода переменного трехфазного тока 6-4 на шины трехфазного тока 7. Таким образом, введение токораспределительного устройства 3 позволяет уменьшить число элементов АБП, снизить массу и стоимость, повысить КПД агрегата и системы электроснабжения в целом.

Источники, ирииятые во внимание

1 Нецвет В.А. Электропитание устройств связи. М., Связь, 1976,

с.41, рис.30 (аналог).

2 Электропитание устройств связи. Под. ред. В.Е.Китаева. М., Радио

и Связь, 1988, с.232, рис.9-11 (прототип).

3 Ромаш Э.М. Источники вторичного электропитания

радиоэлектронной аппаратуры. М., Радио и Связь, 1981, с.88, рис.5-46

(схема выпрямителя).

4 Губанов В.В. Полупроводниковые преобразователи с выходными стабилизаторами. Л., Энергия, 1972, с. 120, рис.5-13 (схема инвертора).

5 Электропитание устройств связи, под ред. О.А.Доморацкого, М., Радио-Связь, 1981 с.246, рис.8.9 (схема АБП).

Авторы: , / чд - Кириллов П.П.

л Г Лабанов А.В.

Claims (2)

1. Агрегат бесперебойного питания, содержащий источник трехфазного переменного тока, источник постоянного тока, трансформатор, инвертор, отличающийся тем, что введены токораспределительное устройство и формирующий каскад, а инвертор выполнен обратимым, при этом выходы источника постоянного тока и источника переменного тока соединены с соответствующими первым и вторым входами токораспределительного устройства, выход трехфазного напряжения которого соединен с высоковольтным входом/выходом трансформатора и через резонансный фильтр формирующего каскада с шинами трехфазного тока низковольтный вход/выход трансформатора соединен с входом/выходом переменного тока обратимого инвертора, вход/выход постоянного тока которого через сглаживающий фильтр формирующего каскада соединен с шинами постоянного тока, выход постоянного напряжения токораспределительного устройства соединен с входом/выходом постоянного тока обратимого инвертора, первый выход управления токораспределительного устройства соединен с входом управления обратимого инвертора.

2. Агрегат по п.1, отличающийся тем, что формирующий каскад выполнен с возможностью переключения схемы резонансного фильтра на схему сглаживающего фильтра по сигналу со второго выхода управления токораспределительного устройства, соединенного с входом управления формирующего каскада.