СИСТЕМА БЕСПЕРЕБОЙНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ Российский патент 1995 года по МПК H02J9/00 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для электроснабжения ответственных потребителей переменного тока.

Известна система электропитания, содержащая статические преобразователи, подключенные к нагрузке через тиристорные ключи переменного тока [1]
Недостаток такой системы электропитания наличие уравнительных токов из-за неравенства амплитуд, фаз и форм выходного напряжения статических преобразователей и как следствие низкое качество напряжения на нагрузке в моменты подключения (отключения) потребителей.

Известна система электропитания, содержащая основной и резервный источники переменного тока [2] При аварии в основном источнике потребители отключаются от него и подключаются к резервному.

Недостаток таких систем невысокая надежность, так как используются только два источника.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является система электропитания [3] содержащая n источников переменного тока, каждый из которых имеет последовательно соединенные источник ЭДС, уравнительный трансформатор, линейный контактор и логическую схему, содержащую двухвходовой элемент ИЛИ и двухвходовой элемент И-НЕ. Достоинство системы высокая надежность, так как может использоваться любое количество источников переменного тока.

Недостатком системы является низкий КПД, так как все источники работают параллельно и при равномерном распределении тока нагрузки между ними каждый загружен на n-ю часть своей номинальной мощности, а при уменьшении загрузки от номинального значения снижается КПД. Особенно это заметно, если в качестве источников переменного тока используются статические преобразователи, имеющие ярко выраженный максимум КПД при номинальной мощности.

Изобретение направлено на повышение эффективности функционирования системы бесперебойного электропитания и позволяет повысить КПД.

С целью получения указанного технического результата система бесперебойного электропитания содержит n источников переменного тока, каждый из которых имеет блок совпадения, источник ЭДС и линейный контактор, одноименные выходные зажимы которых объединены и подключены к фазному выводу нагрузки.

Новым является то, что каждый i-й источник переменного тока дополнительно снабжен блоком контроля тока, включенным между источником ЭДС и линейным контактором, блоком контроля напряжения и m-входовым элементом ИЛИ-НЕ, где mi+1, i 1.n, при этом управляющий вход линейного контактора подключен к выходу блока совпадения, один вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ-НЕ, а другой вход к выходу блока контроля напряжения, вход которого подключен к источнику ЭДС, (n-1)-входов элемента ИЛИ-НЕ в каждом i-м источнике переменного тока подключены к блокам контроля токов других источников переменного тока, остальные входы к выходам блоков контроля напряжения источников переменного тока с номерами, меньшими i (i-1,i-2,).

На чертеже изображена схема предлагаемой системы бесперебойного электропитания.

Она содержит (в частном случае) три источника переменного тока 1, 2, 3 и нагрузку 4. Каждый источник переменного тока содержит источник ЭДС 5, блок 6 контроля тока, линейный контактор 7, блок 8 контроля напряжения, блок 9 совпадения и m-входовой элемент ИЛИ-НЕ 10.

Выходы источников переменного тока 1, 2, 3 объединены и подключены к нагрузке 4. Источник ЭДС 5, датчик 6 тока и линейный контактор 7 соединены последовательно. Управляющий вход линейного контактора 7 подключен к выходу блока 9 совпадения, один вход которого подключен к выходу многовходового элемента ИЛИ-НЕ 10, а другой вход к выходу блока 8 контроля напряжения. В источнике 1 переменного тока элемент ИЛИ-НЕ 10 выполнен двухвходовым, при этом входы подключены к блокам 6 контроля тока, расположенным в источниках переменного тока 2 и 3.

В источнике 2 переменного тока элемент ИЛИ-НЕ 10 выполнен трехвходовым, при этом два входа подключены к блокам 6 контроля тока, расположенным в источниках переменного тока 1 и 3, а третий вход элемента ИЛИ-НЕ 10 подключен к блоку 8 контроля напряжения, расположенному в источнике 1 переменного тока. В источнике 3 переменного тока элемент ИЛИ-НЕ 10 выполнен четырехвходовым, при этом два входа подключены к блокам 6 контроля тока, расположенным в источниках переменного тока 1 и 2, третий вход к блоку 8 контроля напряжения, расположенному в источнике 2 переменного тока, а четвертый вход элемента ИЛИ-НЕ 10 к блоку 8 контроля напряжения, расположенному в источнике 1 переменного тока.

Блок 6 контроля тока представляет собой измерительный трансформатор тока со сравнивающим устройством, блок 8 контроля напряжения измерительный трансформатор напряжения со сравнивающим устройством.

Линейный контактор 7 выполнен на встречно включенных тиристорах.

Система бесперебойного электропитания работает следующим образом. В штатном режиме все источники переменного тока исправны, поэтому на выходе блока 8 контроля напряжения присутствует сигнал логической "1" (а 1). Этот сигнал поступает на вход элементов ИЛИ-НЕ 10, расположенных в источниках 2 и 3 переменного тока. На выходах элементов ИЛИ-НЕ 10 будет "0", на выходах блоков совпадения 9 также "0" и линейные контакторы 7 в источниках переменного тока 2 и 3 будут отключены. На вход элемента ИЛИ-НЕ 10, расположенного в источнике переменного тока 1, поступают сигналы Y 0, Z 0, сигнал а 1, поэтому на выходе блока совпадения 9, расположенного в источнике 1 переменного тока, будет "1" и контактор 7 в этом источнике 1 переменного тока включен. Таким образом, в штатном режиме потребители получают питание от первого источника переменного тока.

Пусть в источнике 1 переменного тока напряжение вышло за допустимые пределы. Тогда на выходе блока 8 контроля сигнал а 0, на выходе блока 9 совпадения сигнал равен "0", и контактор 7 в источнике переменного тока отключается. Тогда на входе элемента ИЛИ-НЕ 10 в источнике 2 переменного тока присутствуют следующие сигналы: X= 0, Z 0, a 0, следовательно, на обоих входах блока 9 совпадения присутствуют сигналы "1" и контактор 7 в источнике 2 переменного тока включается. Потребители 4 начинают получать питание от второго источника переменного тока.

Пусть в источнике 2 переменного тока напряжение вышло за допустимые пределы. Тогда сигнал на выходе блока 8 контроля напряжения будет равен "0" (b 0), на выходе блока 9 совпадения сигнал также равен нулю и контактор 7 в источнике 2 переменного тока отключается. Тогда на входе четырехвходового элемента ИЛИ-НЕ 10 будет сле- дующая комбинация сигналов: X 0, Y 0, a 0, b 0, следовательно на обоих входах блока 9 совпадения будет сигнал "1" и контактор 7 в источнике 3 переменного тока включается. Потребители 4 начинают получать питание от третьего источника переменного тока.

Пусть напряжение в источнике 2 переменного тока пришло в норму. Тогда сигнал на выходе блока 8 контроля напряжения будет равен "1" (b 1). Этот сигнал поступает на вход четырехвходового элемента ИЛИ-НЕ 10 в источнике 3 переменного тока, поэтому на выходе блока 9 совпадения в источнике 3 переменного тока будет "0", контактор 7 в этом источнике отключается. Тогда на входах трехвходового элемента ИЛИ-НЕ 10 в источнике 2 переменного тока будет следующая комбинация сигналов: X 0, Z 0, a 0, на оба входа блока 9 совпадения в этом источнике поступают сигналы "1", контактор 7 включается и потребители 4 начинают получать питание от второго источника переменного тока.

Пусть теперь восстановился источник 1 переменного тока. Тогда сигнал а 1, появившийся на выходе блока 8 контроля напряжения, поступая на один из входов четырехвходового элемента ИЛИ-НЕ 10, блокирует включение линейного контактора 7 в источнике 3 переменного тока, а, поступая на один из входов трехвходового элемента ИЛИ-НЕ 10, вызывает отключение линейного контактора 7 в источнике 2 переменного тока. При этом на входах двухвходового элемента ИЛИ-НЕ 10 в источнике 1 переменного тока сигналы будут равны Y 0, Z 0, а так как а 1, то на выходе блока 9 совпадения будет "1", контактор 7 в источнике 1 переменного тока включается, потребители 4 получают питание от первого источника переменного тока.

В частном случае система электропитания содержит три источника переменного тока, в общем случае система электропитания может содержать n источников переменного тока. При этом элемент ИЛИ-НЕ в первом источнике 1 переменного тока выполняется двухвходовым, во втором трехвходовым, а в третьем четырехвходовым и т.д. Обобщая, можно записать, что i-й источник переменного тока имеет m-входовой элемент ИЛИ-НЕ, где m i+1, i 1.n.

В рассмотренном случае два входа каждого элемента ИЛИ-НЕ в каждом источнике переменного тока подключены к выходам блоков контроля токов, расположенных в других источниках переменного тока. В общем случае к выходам блоков контроля тока других источников переменного тока должно быть подключено (n-1) входов каждого элемента ИЛИ-НЕ в каждом i-м источнике переменного тока. В рассмотренном примере остальные два входа элемента ИЛИ-НЕ 10 в источнике 3 переменного тока подключены к выходам блоков контроля напряжения, расположенным во втором и первом источниках переменного тока, свободный третий вход элемента ИЛИ-НЕ 10, расположенного в источнике переменного тока 2, подключен к блоку контроля напряжения, расположенного в первом источнике переменного тока. В общем случае свободные входы каждого элемента ИЛИ-НЕ в каждом i-м источнике переменного тока подключены к блокам контроля напряжения, расположенным в источниках переменного тока с меньшими порядковыми номерами.

Область использования: электроснабжение ответственных потребителей переменного тока. Сущность изобретения: система бесперебойного электропитания содержит n источников переменного тока, каждый из которых имеет блок совпадения, источник ЭДС и линейный контактор, одноименные выходные зажимы которых объединены и подключены к фазному выводу нагрузки. Новым в системе является то, что каждый i-ый источник переменного тока дополнительно снабжен блоком контроля тока, включенным между источником ЭДС и линейным контактором, блоком контроля напряжения и m-входовым элементом ИЛИ - НЕ, где m=i+1, i= 1....n. При этом управляющий вход линейного контактора подключен к выходу блока совпадения, один вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ - НЕ, а другой вход - к выходу блока контроля напряжения, вход которого подключен к источнику ЭДС, (n - 1) входов элемента ИЛИ - НЕ в каждом i-м источнике переменного тока подключены к блокам контроля токов других источников переменного тока. Остальные входы упомянутого элемента ИЛИ - НЕ подключены к выходам блоков контроля напряжения источников переменного тока с номерами, меньшими i(i - 1, i - 2...). 1 ил.

СИСТЕМА БЕСПЕРЕБОЙНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ, содержащая n источников переменного тока, каждый из которых имеет блок совпадения, источник ЭДС и линейный контактор, одноименные выходные зажимы которых объединены и подключены к фазному выводу нагрузки, отличающаяся тем, что каждый i-й источник переменного тока дополнительно снабжен блоком контроля тока, включенным между источником ЭДС и линейным контактором, блоком контроля напряжения и m-входовым элементом ИЛИ НЕ, где m i + 1, i 1 n, при этом управляющий вход линейного контактора подключен к выходу блока совпадения, один вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ НЕ, а другой вход к выходу блока контроля напряжения, вход которого подключен к источнику ЭДС, n 1, входов элемента ИЛИ НЕ в каждом i-м источнике переменного тока подключены к блокам контроля токов других источников переменного тока, остальные входы элемента ИЛИ НЕ подключены к выходам блоков контроля напряжения источников переменного тока с номерами, меньшими i (i 1, i 2, ).