СИСТЕМА БЕСПЕРЕБОЙНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ Российский патент 2003 года по МПК H02J9/06 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электропитания ответственных потребителей.

Известна система бесперебойного электропитания (а.с. 1083287, кл. H 02 J 9/00, 1982), она содержит два источника переменного тока, каждый из которых включает линейный контактор, уравнительный трансформатор, шунтирующий контактор и ключ управления. Один вывод потребителя подключен к общему нулевому зажиму обоих источников, а другой его вывод - к фазному зажиму каждого источника через замыкающий контакт магнитных линейных контакторов и первичные обмотки уравнительных трансформаторов, вторичные обмотки которых соединены параллельно. Один вывод линейных контакторов и один вывод катушек шунтирующих контакторов через ключ управления соединены с фазным зажимом одного из источников, а другой вывод катушек шунтирующих контакторов через размыкающий контакт линейного контактора другого источника, а также другие выводы катушек магнитных линейных контакторов подключены к общему нулевому зажиму обоих источников. В каждом источнике замыкающий контакт шунтирующего контактора шунтирует первичную обмотку уравнительного трансформатора.

Переключение потребителя с основной сети на резервную и наоборот в известной системе происходит при достижении напряжения в основной сети допустимого напряжения для потребителей переменного тока. Система имеет недостаток - отключение потребителей при достижении напряжения только допустимого напряжения и не позволяет расширить диапазон изменений основного источника.

Известна система бесперебойного электропитания (патент РФ 2043686 от 10.09.95 г.), являющаяся прототипом, которая содержит регулируемый источник переменного напряжения, нерегулируемый источник переменного напряжения, потребитель переменного тока. Один вывод потребителя переменного тока подключен к общему нулевому зажиму обоих источников, а другой его вывод связан через замыкающие контакты магнитных линейных контакторов и первичные обмотки силовых уравнительных трансформаторов с фазным выходом каждого источника. Вторичные обмотки силовых трансформаторов соединены встречно-параллельно. Система содержит также шунтирующие контакты, ключи управления регулируемого и нерегулируемого источников. Одни выводы катушек магнитных линейных контакторов подключены к общему нулевому зажиму источников, другие выводы этих катушек и один вывод катушек шунтирующих контакторов соединены через ключи управления с фазными выходами соответствующих источников, а другие выводы катушек шунтирующих контакторов через размыкающие контакты линейных контакторов другого источника соединены с общим нулевым зажимом. Замыкающие контакты шунтирующих контакторов подключены параллельно первичным обмоткам силовых уравнительных трансформаторов. Кроме того, система содержит четыре датчика напряжения, два двух пороговых коммутатора, два управляемых ключа, источники положительного и отрицательного смещения. Регулируемый источник переменного напряжения состоит из первого источника ЭДС, регулятора выходного напряжения, первого элемента сравнения, датчика обратной связи по напряжению, регулируемого источника опорного напряжения, встроенного блока защиты и контактора защиты. Нерегулируемый источник питания переменного напряжения содержит встроенные блок защиты и контактор защиты, второй источник ЭДС. Кроме этого, система содержит два пороговых элемента, нерегулируемый источник опорного напряжения, второй элемент сравнения, блок управления с тремя входами и двумя выходами, измерительные уравнительные трансформаторы, концы первичных обмоток которых подключены соответственно к фазному выходу регулируемого источника переменного напряжения и измерительному выходу нерегулируемого источника, а их вторичные обмотки соединены встречно-параллельно. В регулируемом источнике выход регулятора выходного напряжения является фазным выходом регулируемого источника и подключен ко входу датчика обратной связи по напряжению, выход которого соединен с инверсным входом первого элемента сравнения. Прямой вход первого элемента сравнения соединен с выходом регулируемого источника опорного напряжения, а выход - с управляющим входом регулятора выходного напряжения. Вход регулируемого источника опорного напряжения является регулирующим входом регулируемого источника переменного напряжения, а сигнальный выход встроенного блока защиты - сигнальным выходом защиты регулируемого источника переменного напряжения. Второй выход блока защиты соединен с управляющим входом контактора, который расположен между первым источником ЭДС и регулятором выходного напряжения.

Вход первого датчика напряжения подключен к выводам потребителя переменного тока, а выход соединен с прямым входом второго элемента сравнения, инверсный вход которого соединен с выходом нерегулируемого источника опорного напряжения.

Вход второго датчика напряжения подключен к выходу регулируемого источника, а выход связан через первый пороговый элемент с первым входом блока управления.

Входы третьего датчика напряжения подключены к объединенным началам первичных обмоток измерительных уравнительных трансформаторов и к общему нулевому зажиму. Кроме того, выход третьего датчика через второй пороговый элемент связан со вторым входом блока управления, к третьему входу которого подключен сигнальный выход защиты регулируемого источника. Два выхода блока управления, выполненного из D-триггера, двухвходовых элементов И и ИЛИ, соединены соответственно с управляющими входами ключей управления нерегулируемого и регулируемого источников. Входы четвертого датчика напряжения подключены к измерительному выходу нерегулируемого источника, а выход соединен с объединенными входами двухпороговых компараторов, выходы которых подключены к управляющим входам первого и второго управляемых ключей соответственно. Кроме этого, вход первого управляемого ключа соединен с источником положительного смещения, а вход второго - с источником отрицательного смещения. Регулирующий вход регулируемого источника переменного напряжения подключен к выходу второго элемента сравнения и объединенным выходом двух управляемых ключей. Эта система обеспечивает бесперебойное электропитание при отклонении напряжения основного нерегулируемого источника до величины, не превышающей утроенного допустимого отклонения напряжения для потребителей переменного тока, так как потребители при этих значительных колебания питаются от двух источников и обеспечивают при этом у потребителей переменного тока только их допустимые отклонения напряжения электропитания переменного тока. Однако система имеет недостаток, она никаким образом не учитывает скорость изменения аварийного режима в переходных процессах, что может привести к выходу из строя оборудования и ухудшению качества электропитания в переходных процессах.

Задача изобретения - повышение надежности электропитания и качества электрической энергии у потребителей переменного тока в аварийных режимах.

Задача решена следующим образом:
система бесперебойного электропитания, содержащая регулируемый и нерегулируемый источники переменного напряжения, имеющие общий нулевой зажим, потребитель, один вывод которого подключен к нулевому зажиму, а другой к фазному выходу каждого источника через замыкающие контакты магнитных линейных контакторов и первичные обмотки силовых уравнительных трансформаторов, вторичные обмотки которых соединены встречно-параллельно, при этом одни выводы катушек магнитных линейных контакторов подключены к общему нулевому зажиму, а другие выводы этих катушек, а также одни выводы катушек шунтирующих контакторов через ключи управления регулируемого и нерегулируемого источников соединены с фазными выходами соответствующих источников, другие выводы катушек шунтирующих контакторов через размыкающие контакты линейных контакторов другого источника - с общим нулевым зажимом, причем замыкающие контакты шунтирующих контакторов соединены параллельно первичным обмоткам силовых уравнительных трансформаторов. Кроме того, регулируемый источник переменного напряжения состоит из регулятора выходного напряжения, элемента сравнения, датчика обратной связи по напряжению, регулируемого источника опорного напряжения, встроенных блока защиты и контактора, при этом выход регулятора выходного напряжения является фазным выходом регулируемого источника переменного тока и подключен к входу датчика обратной связи по напряжению, выход которого соединен с инверсным входом элемента сравнения, прямой вход которого соединен с выходом регулируемого источника опорного напряжения, а выход с управляющим входом регулятора выходного напряжения. Вход регулируемого источника опорного напряжения образует регулирующий вход регулируемого источника переменного напряжения, сигнальный выход встроенного блока защиты образует сигнальный выход защиты регулируемого источника переменного напряжения, а второй выход блока защиты соединен с управляющим входом встроенного контактора, установленного на входе регулятора выходного напряжения, причем нерегулируемый источник переменного напряжения содержит также встроенные блок защиты и контактор. Выход блока защиты соединен с управляющим входом встроенного контактора, установленного на фазном выходе нерегулируемого источника. Система, кроме того, содержит измерительные уравнительные трансформаторы, концы первичных обмоток которых подключены к фазному выходу регулируемого источника переменного напряжения и измерительному выходу нерегулируемого источника переменного напряжения, а их вторичные обмотки соединены встречно-параллельно, четыре датчика напряжения, причем вход первого из них подключен к выходу регулируемого источника переменного напряжения, вход второго - к выводам потребителя переменного тока, входы третьего датчика - к объединенным началам первичных обмоток измерительных трансформаторов и общему нулевому зажиму, вход четвертого датчика напряжения соединен с выходом нерегулируемого источника переменного напряжения. Согласно изобретению эта система дополнительно содержит коммутатор аналоговых сигналов, аналогово-цифровой преобразователь, микропроцессорный контроллер, цифроаналоговый преобразователь, при этом входы коммутатора соединены с выходами четырех датчиков напряжения, а также с сигнальным выходом встроенного блока защиты регулируемого источника переменного напряжения, выход коммутатора соединен с входом аналогово-цифрового преобразователя, выход которого соединен со входом микропроцессорного контроллера, первый, четвертый и пятый выходы этого контроллера соединены со входом одного из ключей управления и входом встроенного блока защиты регулируемого источника переменного напряжения, третий его выход через цифроаналоговый преобразователь - с регулирующим входом регулируемого источника переменного напряжения, а второй, шестой, седьмой и восьмой выходы контроллера соединены с входом второго ключа управления и входом встроенного блока защиты нерегулируемого источника переменного напряжения.

Таким образом, заявляемая система бесперебойного электропитания отличается от прототипа тем, что
- она дополнительно содержит коммутатор аналоговых сигналов, аналогово-цифровой преобразователь, микропроцессорный контроллер, цифроаналоговый преобразователь;
- выходы коммутаторов аналоговых сигналов соединены с выходами четырех датчиков напряжения и сигнальным выходом встроенного блока защиты регулируемого источника переменного напряжения;
- выход коммутатора аналоговых сигналов соединен с входов аналогово-цифрового преобразователя;
- выход аналогово-цифрового преобразователя соединен с входом микропроцессорного контроллера;
- восемь выходов микропроцессорного контроллера соединены следующим образом:
первый, четвертый и пятый с входом одного из ключей управления и входом встроенного блока защиты регулируемого источника переменного напряжения;
третий - через цифроаналоговый преобразователь с регулирующим входом регулируемого источника;
второй, шестой, седьмой и восьмой с входом второго ключа управления и входом встроенного блока защиты нерегулируемого источника переменного напряжения.

Отличительные от прототипа признаки говорят о новизне заявляемой системы. Наличие в заявляемой системе аналогово-цифрового преобразователя и микропроцессорного контроллера и их связи с источниками позволяют осуществить перевод в цифровые коды значения напряжений нерегулируемого и регулируемого источников переменного напряжения, а также значения напряжения у потребителя, выполнить операции запоминания, сравнения, сложения, вычитания и т.п. в отношении контролируемого параметра по заданному алгоритму, тем самым выявить наметившееся резкое изменение напряжения и необратимость переходного процесса, а следовательно, предотвратить аварийный режим для потребителя и осуществить его надежное и качественное электропитание.

На фиг. 1 изображена схема заявляемой системы бесперебойного электропитания.

На фиг.2 - вариант алгоритма управления регулируемым источником.

На фиг.3 - алгоритм управления нерегулируемым источником, где К=2^n-1 число, которое прибавляют или вычитают к содержимому регистра прогноза (РП), a n - порядковый номер зоны, к которой принадлежит контролируемое отклонение.

Система бесперебойного электропитания потребителей переменного тока содержит регулируемый 1 и нерегулируемый 2 источники переменного напряжения (фиг.1), имеющие общий нулевой зажим, предназначенный для подключения одного вывода потребителя 3 переменного тока, другой вывод которого предназначен для подключения к фазной шине каждого источника через замыкающие контакты 4 и 5 магнитных линейных 6 и 7 контакторов, а также через первичные обмотки уравнительных 8 и 9 трансформаторов, вторичные обмотки которых соединены согласно встречно-параллельно. Одни выводы катушек 10 и 11 магнитных линейных контакторов 6 и 7 подключены к общему нулевому зажиму, катушки 12 и 13 шунтирующих контакторов 14 и 15, а также другие выводы катушек линейных контакторов 6 и 7 через ключи 16 и 17 управления регулируемого и нерегулируемого источников соединены с фазными шинами соответствующих источников, а другие выводы катушек 12 и 13 шунтирующих контакторов 14 и 15 через размыкающие контакты 18 и 19 линейных контакторов 6 и 7 другого источника - с общим нулевым зажимом, замыкающие контакты 20 и 21 шунтирующих контакторов 14 и 15 шунтируют первичные обмотки уравнительных трансформаторов 8 и 9. Регулируемый источник 1 переменного напряжения содержит регулятор 22 выходного напряжения, элемент 23 сравнения, датчик 24 обратной связи по напряжению, регулируемый источник 25 опорного напряжения, встроенные блок 26 защиты и контактор 27. Выход регулятора 22 выходного напряжения, являющийся выходом регулируемого источника 1 переменного напряжения, связан с фазной шиной этого источника и подключен к входу датчика 24 обратной связи по напряжению, выход которого соединен с инверсным входом элемента 23 сравнения, прямой вход которого соединен с выходом регулируемого источника 25 опорного напряжения, а выход - с управляющим входом регулятора выходного напряжения. Вход регулируемого источника 25 опорного напряжения образует регулирующий вход, а первый сигнальный выход встроенного блока 26 защиты образует сигнальный выход срабатывания зашиты регулируемого источника 1. Второй выход блока 26 защиты соединен с входом встроенного контактора 27, подключенного на входе регулятора 22. Нерегулируемый источник 2 переменного тока содержит встроенные блок 28 защиты и контактор 29, выход блока 28 защиты соединен с управляющим входом контактора 29, установленного на выходе нерегулируемого источника 2. Система бесперебойного электропитания содержит также четыре датчика 30, 31, 32, 33 напряжения, дополнительные уравнительные трансформаторы 34 и 35. Вход датчика 30 напряжения подключен к выходу регулируемого источника переменного напряжения. Вход датчика 33 напряжения подключен к выходу нерегулируемого источника 2 переменного напряжения. Вход второго датчика 31 напряжения соединен с выводами потребителя 3 переменного тока. Вход третьего датчика 32 напряжения подключен к объединенным началам первичных обмоток дополнительных уравнительных трансформаторов 34 и 35, а также к общему нулевому зажиму. Концы первичных обмоток трансформаторов 34 и 35 подключены к фазной шине источника 1 переменного напряжения и измерительному выходу нерегулируемого источника 2, вторичные обмотки соединены встречно-параллельно. В систему бесперебойного электропитания входит также коммутатор 36 аналоговых сигналов, аналогово-цифровой 37 преобразователь, микропроцессорный 38 контроллер, цифроаналоговый 39 преобразователь, причем выходы датчиков 30, 31, 32, 33 напряжения и сигнальный выход срабатывания встроенного блока 26 защиты регулируемого источника 1 подключен к входам коммутатора 36 входных сигналов, выход которого соединен с входом аналогово-цифрового 37 преобразователя, выход которого соединен с входом микропроцессорного 38 контроллера, первый, 40, четвертый 41 и пятый 42 выходы которого соединены с входами ключа 16 и входом встроенного блока 26 защиты регулируемого источника переменного напряжения 1, третий выход 43 которого соединен с входом цифроаналогового 39 преобразователя, выход которого соединен с регулируемым входом регулируемого источника 1 напряжения. Второй 44, шестой 45, седьмой 46 и восьмой 47 выходы соединены с входом встроенного блока 28 защиты нерегулируемого источника 2 переменного напряжения и ключом 17 управления. Источниками первичной ЭДС являются первый и второй источники ЭДС 48 и 49, подключенные контакторами 27 и 29 защиты и входящие в состав регулируемого и нерегулируемого источников 1 и 2. Микропроцессорный контроллер может быть выполнен на базе 8XC51GB - высоко интегрированном 8-битовом микроконтроллере, основанном на архитектуре MCS^R51, предназначенном для управления различными объектами, снабженном аналогово-цифровым преобразователем и двумя программируемыми счетными массивами (РСА), способными измерять и генерировать импульсную информацию на десяти выводах I/0, имеющим также усиленный последовательный порт для микропроцессорных взаимодействий, дополнительный последовательный порт, аппаратный Watchdog таймер, цепь обнаружения провала частоты осциллятора, реверсивный таймер/счетчик и схему блокировки доступа памяти программ на кристалле, регистры специального назначения. При использовании микропроцессорного контроллера типа 8XC51GB аналоговый выход может быть организован с помощью широтно-импульсного модулятора, входящего в его состав.

Система бесперебойного электропитания работает следующим образом. В номинальном режиме напряжения на выходе регулируемого и нерегулируемого источников 1 и 2 равны номинальному. Контакты контакторов 27 и 29 замкнуты, и с сигнального выхода блока зашиты поступает сигнал на вход коммутатора 36 аналоговых сигналов и аналогово-цифровой преобразователь 37, и информация поступает в микропроцессорный контроллер 38. Одновременно сигнал с четвертого 33 датчика напряжения аналогичным образом поступает в микропроцессорный контроллер 38. При равенстве этих напряжений их номинальным значениям с первого 40 и второго 44 выхода микроконтроллера 38 выдается сигнал на включение ключей 16 и 17 управления. При замыкании ключей 16 и 17 включаются контакторы 6 и 7 и обеспечивается питание потребителей 3 от источников 1 и 2. От источников 1 и 2 потребляется одинаковый ток, поэтому ампервитки уравнительных трансформаторов 8 и 9 равны между собой и компенсируются за счет встречного включения вторичных обмоток, осуществляющих электрическую связь между уравнительными трансформаторами. Если напряжение нерегулируемого источника 2 переменного напряжения повышается, изменяется соотношение токов, потребляемых от источников 1 и 2, суммарные ампервитки уравнительных трансформаторов 8 и 9 отличаются от нуля, и на их обмотке появляется напряжение разбаланса, определяемое разностным током вторичных обмоток, которое вычитается из напряжения нерегулируемого источника 2 и складывается с напряжением регулируемого источника 1. Напряжение у потребителя 3 переменного тока равно полусумме напряжений нерегулируемого источника 2 и регулируемого источника 1, поэтому оно повышается на величину, равную половине отклонений напряжений нерегулируемого источника 2 от номинального. Напряжение от потребителя 3 переменного тока поступает на второй датчик 31 напряжения, которое через коммутатор 36 аналоговых сигналов и аналогово-цифровой 37 преобразователь поступает в микропроцессорный 38 контроллер, где выходное напряжение сравнивается с опорным. Так как напряжение у потребителя 3 переменного тока превышает заданное, то на третьем 43 выходе микроконтроллера 38 возникает напряжение рассогласования, которое через цифроаналоговый преобразователь 39 поступает на вход регулируемого источника 25 опорного напряжения и изменяет его. Напряжение на выходе нерегулируемого переменного тока, а следовательно, и на выходе датчика 24 напряжения было равно заданному, а напряжение на выходе регулируемого источника 25 опорного напряжения уменьшилось. Поэтому на выходе элемента 23 сравнения возникает сигнал рассогласования, который воздействует на регулятор 22 выходного напряжения, уменьшает его выходное напряжение до тех пор, пока напряжение на нагрузке станет равным номинальному с заданной точностью. При уменьшении выходного напряжения нерегулируемого источника 2 процессы регулирования протекают аналогично, но при этом выходное напряжение регулируемого источника 1 повышается. Наличие микропроцессорного контроллера позволяет осуществлять контроль за изменением выходного напряжения нерегулируемого и регулируемого источников питания по заранее заданным алгоритмам. Алгоритмом предусмотрена разбивка диапазона допустимых отклонений напряжения для потребителя ΔU. Для регулируемого источника границами допустимой зоны будут ±ΔU, для нерегулируемого источника ±3ΔU, так как при изменении нерегулируемого источника до напряжения U_н ±3ΔU, а регулируемого источника U_н±ΔU, напряжение у потребителя не будет превышать заданное - номинальное напряжение на величину допустимого отклонения ΔU. Когда выходное напряжение регулируемого источника переменного тока, измеренное первым датчиком 30 напряжения через коммутатор 36 и аналого-цифровой 37 преобразователь, поступает на микропроцессорный 38 контроллер, то в нем определяются во времени фиксированные отклонения контролируемого параметра (выходного напряжения регулируемого и нерегулируемого источников питания) и определяется принадлежность каждого такого отклонения условной зоне диапазона допустимых отклонений, каждое отклонение запоминают и сравнивают его с предыдущим значением отклонения и, если знак отклонения не изменился, то к содержимому первого регистра прогноза (РП) микропроцессорного контроллера прибавляют число К=2^n-1, где 2 - основание системы, n - порядковый номер зоны, которой принадлежит отклонение, а при других, не упомянутых в предыдущих случаях, число К= 2^n-1 вычитают из содержимого регистра прогноза (РП), делят пополам после каждого сложения или вычитания путем сдвига на 1 вправо (алгоритм управления показан на фиг.2, 3). В случае наметившейся тенденции повышения содержимого регистра прогноза, а также достижения граничной зоны контроля (РП/гр) выходного напряжения регулируемого источника 1 на ключ 16 поступает сигнал включения с четвертого 41 выхода микропроцессорного контроллера 38, а также и на встроенный блок 26 защиты источника питания 1. Если значение регистра прогноза после деления резко возросло, то сигнал на выключение ключа настроенного блока защиты 26 с пятого выхода 42 контроллера 38 поступает сразу же при достижении контролируемой величины граничной зоны контроля (для регулируемого источника эта зона находится в диапазоне от ±8 до ±10% U_н на фиг. 2). При размыкании ключа 16 контактор 6 размыкает свой контакт 4 и замыкает контакт 18. Контактор 15 замыкает свои контакты 21, которые закорачивают первичную обмотку трансформатора 9. Напряжение на нагрузке в это время будет соответствовать выходному напряжению источника 2. Выходное напряжение нерегулируемого источника 2 переменного напряжения, измеренное четвертым датчиком 33 напряжения, поступает через коммутатор 36 и аналого-цифровой 37 преобразователь в микропроцессорный контроллер 38, где согласно заданному алгоритму (фиг.3) проходит сравнение отклонений контролируемого параметра во времени, вычитание или сложение и деление, как описано выше, для регулируемого источника питания. Сигнал на выключение ключа 17 и встроенного блока защиты 28 поступает в случае наметившейся тенденции повышения содержимого регистра прогноза, а также достижения граничной зоны контроля (РП/гр) выходного напряжения нерегулируемого источника 2 переменного напряжения. Сигнал поступает с шестого 45 выхода микропроцессорного контроллера 38.

При резком возрастании содержимого регистра прогноза (для нерегулируемого источника эта зона находится в диапазоне от ±27,5 до 30% Uном) сигнал на выключение ключа 17 управления, встроенного блока 28 защиты и контактора 29 поступает с седьмого 46 выхода микропроцессорного контроллера 38. При размыкании ключа 17 контактор 7 размыкает свои контакты 5, отключая источник 2 от потребителя 3 и замыкая контакт 15. Срабатывает контактор 14 и замыкает свои контакты 20, которые закорачивают первичную обмотку трансформатора 8. Теперь потребитель 3 подключен непосредственно к выходу регулируемого источника 1. Напряжение, измеренное третьим датчиком 32 напряжения между точкой соединения первичных обмоток измерительных уравнительных трансформаторов 34 и 35 и общим нулевым зажимом, подается через коммутатор 36, аналого-цифровой преобразователь 37 в микропроцессорный 38 контроллер. Это напряжение равно полусумме напряжений регулируемого 1 и нерегулируемого 2 источников, также выходит за допустимые значения. Как только напряжение, измеренное третьим датчиком 32 напряжения между точкой соединения первичных обмоток измерительных уравнительных трансформаторов 34 и 35 и общим нулевым зажимом, войдет в допустимые для потребителей пределы (а это произойдет после того, как отклонение напряжения нерегулируемого источника 2 войдет в пределы ±3U), на восьмом 47 выходе микропроцессорного контроллера 38 появляется сигнал, поступающий на включение ключа 17 управления и встроенного блока защиты 28 и контактора 29. В результате оба источника 1 и 2 переменного тока подключены к потребителю 3 через уравнительные трансформаторы 8 и 9. При изменениях выходного напряжения нерегулируемого источника 2 переменного тока, не превышающих ±3ΔU, где ΔU - допустимое отклонение напряжения на потребителе 3, последний всегда получает питание от параллельно работающих источников 1 и 2, а напряжение на потребителе U_пот находится в допустимых пределах U_н±ΔU, где U_н - номинальное напряжение, так как

Кроме того, потребитель переменного тока отключается от нерегулируемого 2 и регулируемого источников 1 переменного тока при значительных скоростях изменения их выходных напряжений, что говорит о необратимости переходного процесса, а отключение источников 1 и 2 переменного тока при достижении напряжения ±10% и ±30% соответственно позволяет предупредить аварийную ситуацию и ликвидировать граничные режимы в работе оборудования, тем самым повысить надежность работы оборудования и качество электропитания в аварийных режимах.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электропитании ответственных потребителей. Система состоит из регулируемого и нерегулируемого источников переменного напряжения, коммутатора входных сигналов, аналого-цифрового преобразователя, микропроцессорного контроллера, цифроаналогового преобразователя. Один вывод потребителя подключен к общему нулевому зажиму источников, а другой его вывод подключен к фазной шине каждого источника через замыкающие контакты магнитных линейных контакторов и через первичные обмотки уравнительных трансформаторов. Регулируемый источник включает в себя регулятор выходного напряжения, элемент сравнения, датчик обратной связи по напряжению, регулируемый источник опорного напряжения, встроенные блок защиты и контактор. Нерегулируемый источник содержит встроенные блок защиты и контактор. Система содержит также четыре датчика, вход одного из которых подключен к выходу регулируемого источника напряжения, другого - к выводам потребителя, третьего - к общему нулевому зажиму и через измерительные уравнительные трансформаторы - к фазной шине регулируемого источника переменного напряжения. Вход четвертого датчика подключен к выходу нерегулируемого источника переменного напряжения. В номинальном режиме на выходе регулируемого и нерегулируемого источников напряжения равны номинальному. Эта информация поступает на вход коммутатора, выход которого соединен с аналого-цифровым преобразователем, а выход последнего - с микропроцессорным контроллером. При равенстве напряжений на выходе источников с выхода микропроцессорного контроллера подается сигнал на включение ключей управления источников. При изменении напряжения нерегулируемого источника эта информация, поступающая в микропроцессорный контроллер, сравнивается в нем с опорным напряжением, возникает напряжение рассогласования, которое через цифроаналоговый преобразователь воздействует на выходное напряжение регулируемого источника, уменьшая или повышая его, пока напряжение на нагрузке на станет равным номинальному. Микропроцессорный контроллер с аналого-цифровым преобразователем и их связи с источниками переменного тока осуществляют перевод в цифровые коды значений напряжений, их запоминание, сравнение, сложение, вычитание по заданным алгоритмам и, как следствие, предотвращают резкое изменение напряжения у потребителя или наметившуюся тенденцию повышения этого напряжения. Технический результат - повышение надежности. 3 ил.

Система бесперебойного электропитания, содержащая регулируемый и нерегулируемый источники переменного напряжения, имеющие общий нулевой зажим, предназначенный для подключения одного вывода потребителя переменного тока, другой вывод которого предназначен для подключения к фазному выходу каждого источника через замыкающие контакты магнитных линейных контакторов, а также через первичные обмотки силовых уравнительных трансформаторов, вторичные обмотки которых соединены параллельно и встречно, одни выводы катушек магнитных линейных контакторов подключены к общему нулевому зажиму, одни выводы катушек шунтирующих контакторов, а также другие выводы катушек линейных контакторов через соответствующие ключи управления регулируемого и нерегулируемого источников соединены с фазными выходами соответствующих источников, а другие выводы катушек шунтирующих контакторов через размыкающие контакты линейных контакторов другого источника - с общим нулевым зажимом, замыкающие контакты шунтирующих контакторов соединены параллельно первичным обмоткам соответствующих силовых уравнительных трансформаторов, регулируемый источник переменного напряжения включает в себя регулятор выходного напряжения, элемент сравнения, датчик обратной связи по напряжению, регулируемый источник опорного напряжения, встроенные блок защиты и контактор, выход регулятора выходного напряжения, являющийся фазным выходом регулируемого источника переменного напряжения, подключен к входу датчика обратной связи по напряжению, выход которого соединен с инверсным входом элемента сравнения, прямой вход которого соединен с выходом регулируемого источника опорного напряжения, а выход - с управляющим входом регулятора выходного напряжения, вход регулируемого источника опорного напряжения образует регулирующий вход регулируемого источника переменного напряжения, сигнальный выход встроенного блока защиты образует сигнальный выход защиты регулируемого источника переменного напряжения, а второй выход блока защиты соединен с управляющим входом встроенного контактора, установленным на входе регулятора выходного напряжения, нерегулируемый источник переменного напряжения содержит встроенные блок защиты и контактор, выход этого блока защиты соединен с управляющим входом контактора, установленным на фазном выходе нерегулируемого источника, содержащая, кроме того, измерительные уравнительные трансформаторы, концы первичных обмоток этих трансформаторов подключены к фазному выходу регулируемого источника переменного напряжения и измерительному выходу нерегулируемого источника соответственно, а вторичные обмотки соединены параллельно и встречно, а также четыре датчика напряжения, причем вход первого датчика напряжения подключен к выходу регулируемого источника переменного напряжения, вход второго датчика напряжения подключен к выводам потребителя переменного тока, вход третьего датчика напряжения подключен к объединенным началам первичных обмоток измерительных трансформаторов, а также к общему нулевому зажиму, вход четвертого датчика напряжения соединен с выходом нерегулируемого источника переменного напряжения, отличающаяся тем, что эта система дополнительно содержит коммутатор аналоговых сигналов, аналогово-цифровой преобразователь, микропроцессорный контроллер, цифроаналоговый преобразователь, причем соответствующие входы коммутаторов аналоговых сигналов соединены с выходами четырех датчиков напряжения, а также с сигнальным выходом встроенного блока защиты регулируемого источника переменного напряжения, выход коммутатора аналоговых сигналов соединен с входом аналогово-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом микропроцессорного контроллера, обеспечивающего запоминание величин переменных напряжений регулируемого и нерегулируемого источников напряжений, их сравнение с предыдущими значениями, определение отклонений переменных напряжений от номинального и скоростей их изменений, микропроцессорный контроллер с первого и второго выходов выдает сигнал на включение и выключение ключей управления регулируемого и нерегулируемого источника, с третьего выхода микропроцессорного контролера напряжение рассогласования через цифроаналоговый преобразователь поступает на вход регулируемого источника опорного напряжения, с четвертого выхода микропроцессорного контроллера поступает сигнал на включение ключа управления регулируемого источника, с пятого выхода микропроцессорного контроллера поступает сигнал на выключение ключа управления и блока защиты регулируемого источника, с шестого выхода микропроцессорного контроллера сигнал поступает на выключение ключа управления и блока защиты нерегулируемого источника.