ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА СО ВСТРОЕННЫМ МИКРОКОНТРОЛЛЕРНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ Российский патент 2006 года по МПК H02J9/06 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к преобразователям постоянного напряжения с гальванической развязкой цепей, и может быть использовано для бесперебойного (гарантированного) электропитания ответственных потребителей различных (подвижных и стационарных) объектов промышленного и военного назначения.

Известен преобразователь (агрегат бесперебойного питания) напряжения постоянного тока питающей сети в напряжение постоянного тока, необходимое для бесперебойного электропитания ответственных потребителей, состоящий из основного канала преобразования напряжения, содержащего инвертор, трансформатор и выпрямитель, подключаемый к нагрузке, и резервного канала, содержащего аккумуляторную батарею или аналогичный канал преобразования напряжения, включаемые в работу при выходе из строя основного канала посредством переключателей (Электропитание. Научно-технический сборник. М.: «Ассоциация разработчиков, изготовителей и потребителей средств электропитания». Выпуск 4, 2002, - стр. 29-35).

Недостатком данного агрегата бесперебойного питания является то, что время, необходимое на переключение с основного на резервное питание, значительно больше, чем допустимый перерыв в электропитании для ответственных потребителей.

Наиболее близким по исполнению аналогом, принятым в качестве прототипа предлагаемого изобретения, является преобразователь постоянного напряжения (патент РФ на полезную модель №44894 «Преобразователь постоянного напряжения», МПК 7 Н 02 J 7/34).

Преобразователь постоянного напряжения состоит из основного и резервного каналов, при этом основной канал содержит инвертор основного канала, питающийся от основной сети и подключенный к первичной обмотке трансформатора, вторичная обмотка которого подключена к нагрузке через выпрямитель, а резервный канал содержит инвертор резервного канала, питающийся от резервной сети и подключенный к дополнительной первичной обмотке трансформатора, первый контрольный выход нагрузки подключен к входу системы управления инвертором основного канала, второй контрольный выход нагрузки подключен к входу системы управления инвертором резервного канала.

Недостатком преобразователя по прототипу является следующее. Так как система управления инвертором основного канала получает электропитание от напряжения, поступающего на нагрузку, или от напряжения основной сети (для системы управления инвертором резервного канала - от напряжения, поступающего на нагрузку, или от напряжения резервной сети), то, в случае потери питающего напряжения в основной сети (для системы управления инвертором резервного канала - в резервной сети), может произойти полное или кратковременное обесточивание системы управления инвертором основного канала (или системы управления инвертором резервного канала). То есть потеря напряжения только в одной из питающих сетей может привести к потере электропитания потребителя, что при сохранении напряжения в другой сети является для отдельных потребителей абсолютно недопустимым.

Кроме этого, в преобразователе отсутствует возможность после восстановления напряжения в основной питающей сети автоматически перейти на электропитание от нее, «отключившись» от резервной сети.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей преобразователя для обеспечения максимальной бесперебойности его работы.

Поставленная задача решается тем, что в преобразователь напряжения постоянного тока со встроенным микроконтроллерным управлением, состоящий из основного и резервного каналов, при этом основной канал содержит инвертор основного канала, питающийся от основной сети и подключенный к первичной обмотке трансформатора, вторичная обмотка которого подключена к нагрузке через выпрямитель, а резервный канал содержит инвертор резервного канала, питающийся от резервной сети и подключенный к дополнительной первичной обмотке трансформатора, первый контрольный выход нагрузки подключен к первому входу системы управления инвертором основного канала, включающей память энергонезависимую, часы реального времени, микроконтроллер, адаптер интерфейса RS-232, аналого-цифровой преобразователь, блок драйверов силовых ключей; к первому входу-выходу микроконтроллера подключена память энергонезависимая, ко второму входу-выходу микроконтроллера подключен вход-выход адаптера интерфейса RS-232, к первому входу микроконтроллера подключены часы реального времени, ко второму входу микроконтроллера подключен аналого-цифровой преобразователь, первый выход микроконтроллера подключен к блоку драйверов силовых ключей, выход адаптера интерфейса RS-232 является одновременно вторым выходом системы управления инвертором основного канала, вход адаптера интерфейса RS-232 является одновременно четвертым входом системы управления инвертором основного канала, первый и второй входы аналого-цифрового преобразователя являются одновременно первым и третьим входами системы управления инвертором основного канала, выход блока драйверов силовых ключей является одновременно первым выходом системы управления инвертором основного канала; второй контрольный выход нагрузки подключен к первому входу системы управления инвертором резервного канала, включающей память энергонезависимую, часы реального времени, микроконтроллер, адаптер интерфейса RS-232, аналого-цифровой преобразователь, блок драйверов силовых ключей; к первому входу-выходу микроконтроллера подключена память энергонезависимая, ко второму входу-выходу микроконтроллера подключен вход-выход адаптера интерфейса RS-232, к первому входу микроконтроллера подключены часы реального времени, ко второму входу микроконтроллера подключен аналого-цифровой преобразователь, первый выход микроконтроллера подключен к блоку драйверов силовых ключей, выход адаптера интерфейса RS-232 является одновременно вторым выходом системы управления инвертором резервного канала, вход адаптера интерфейса RS-232 является одновременно четвертым входом системы управления инвертором резервного канала, первый и второй входы аналого-цифрового преобразователя являются одновременно первым и третьим входами системы управления инвертором резервного канала, выход блока драйверов силовых ключей является одновременно первым выходом системы управления инвертором резервного канала; первый выход системы управления инвертором основного канала подключен ко второму входу инвертора основного канала, первый выход системы управления инвертором резервного канала подключен ко второму входу инвертора резервного канала, второй выход системы управления инвертором основного канала подключен к четвертому входу системы управления инвертором резервного канала, введены блок питания от основной сети, блок питания от резервной сети, схема развязки цепей питания системы управления инвертором основного канала и схема развязки цепей питания системы управления инвертором резервного канала; вход блока питания от основной сети подключен к основной сети, первый выход блока питания от основной сети подключен к первому входу схемы развязки цепей питания системы управления инвертором основного канала, второй выход блока питания от основной сети подключен ко второму входу схемы развязки цепей питания системы управления инвертором резервного канала, вход блока питания от резервной сети подключен к резервной сети, первый выход блока питания от резервной сети подключен к первому входу схемы развязки цепей питания системы управления инвертором резервного канала, второй выход блока питания от резервной сети подключен ко второму входу схемы развязки цепей питания системы управления инвертором основного канала; выход схемы развязки цепей питания системы управления инвертором основного канала подключен ко второму входу системы управления инвертором основного канала; выход схемы развязки цепей питания системы управления инвертором резервного канала подключен ко второму входу системы управления инвертором резервного канала; третий вход системы управления инвертором основного канала подключен к выходу инвертора основного канала, второй выход системы управления инвертором основного канала подключен к четвертому входу системы управления инвертором резервного канала; третий вход системы управления инвертором резервного канала подключен к выходу инвертора резервного канала.

Кроме этого, система управления инвертором основного канала выполнена с возможностью контроля уровня напряжения основной сети, определения нахождения уровня напряжения основной сети в допустимом интервале значений напряжений, стабилизации напряжения на нагрузке при нахождении уровня напряжения основной сети в допустимом интервале значений напряжений, с возможностью передачи управления системе управления инвертором резервного канала при выходе из строя основного канала преобразователя или при выходе уровня напряжения основной сети из допустимого интервала значений напряжений.

Кроме этого, система управления инвертором резервного канала выполнена с возможностью контроля уровня напряжения резервной сети, определения нахождения уровня напряжения резервной сети в допустимом интервале значений напряжений, стабилизации напряжения на нагрузке при нахождении уровня напряжения резервной сети в допустимом интервале значений напряжений, с возможностью передачи управления системе управления инвертором основного канала при восстановлении напряжения питания основной сети, при выходе из строя резервного канала преобразователя или при выходе уровня напряжения резервной сети из допустимого интервала значений напряжений.

Сущность изобретения состоит в том, что предлагаемый преобразователь имеет более широкие функциональные возможности по параметрам качества и бесперебойности электропитания нагрузки за счет применения резервированного электропитания встроенных систем управления инвертором основного и резервного каналов и оригинальных алгоритмов (контроль уровня напряжения основной и резервной сети, определение нахождения уровня напряжения основной и резервной сети в допустимом интервале значений напряжений, стабилизация напряжения на нагрузке при нахождении уровня напряжения основной и резервной сети в допустимом интервале значений напряжений и передача управления преобразователем от системы управления инвертором основного канала к системе управления инвертором резервного канала и обратно), реализованных в системах управления инвертором основного и резервного каналов, состоящих из блока питания от основной сети, блока питания от резервной сети, схемы развязки цепей питания системы управления инвертором основного канала, схемы развязки цепей питания системы управления инвертором резервного канала, основного и резервного канала преобразования напряжения, инверторов основного и резервного каналов, подключенных к системам управления инверторами, включающими память энергонезависимую, часы реального времени, микроконтроллер, адаптер интерфейса RS-232, аналого-цифровой преобразователь, блок драйверов силовых ключей.

На фиг.1 представлена структурная схема преобразователя напряжения постоянного тока со встроенным микроконтроллерным управлением.

На фиг.2 представлена структурная схема система управления инвертором основного канала.

На фиг.3 представлена структурная схема система управления инвертором резервного канала.

На фиг.4 представлена блок-схема алгоритмов, реализованных в системах управления инвертором основного и резервного канала.

Согласно фиг.1 преобразователь напряжения постоянного тока со встроенным микроконтроллерным управлением содержит основной и резервный канал, при этом основной канал содержит инвертор основного канала 3, питающийся от основной сети 1 и подключенный к первичной обмотке трансформатора 6, вторичная обмотка 8 которого подключена к нагрузке 10 через выпрямитель 9, а резервный канал содержит инвертор резервного канала 4, питающийся от резервной сети 2 и подключенный к дополнительной первичной обмотке трансформатора 7, первый контрольный выход нагрузки 10 подключен к первому входу системы управления инвертором основного канала 15, второй контрольный выход нагрузки подключен к первому входу системы управления инвертором резервного канала 16, первый выход системы управления инвертором основного канала 15 подключен ко второму входу инвертора основного канала 3, первый выход системы управления инвертором резервного канала 16 подключен ко второму входу инвертора резервного канала 4, второй выход системы управления инвертором основного канала 15 подключен к четвертому входу системы управления инвертором резервного канала 16; блок питания от основной сети 11, блок питания от резервной сети 12, схему развязки цепей питания системы управления инвертором основного канала 13 и схему развязки цепей питания системы управления инвертором резервного канала 14, вход блока питания от основной сети 11 подключен к основной сети 1, первый выход блока питания от основной сети 11 подключен к первому входу схемы развязки цепей питания системы управления инвертором основного канала 13, второй выход блока питания от основной сети 11 подключен ко второму входу схемы развязки цепей питания системы управления инвертором резервного канала 14, вход блока питания от резервной сети 12 подключен к резервной сети 2, первый выход блока питания от резервной сети 12 подключен к первому входу схемы развязки цепей питания системы управления инвертором резервного канала 14, второй выход блока питания от резервной сети 12 подключен ко второму входу схемы развязки цепей питания системы управления инвертором основного канала 13, выход схемы развязки цепей питания системы управления инвертором основного канала 13 подключен ко второму входу системы управления инвертором основного канала 15, выход схемы развязки цепей питания системы управления инвертором резервного канала 14 подключен ко второму входу системы управления инвертором резервного канала 16, третий вход системы управления инвертором основного канала 15 подключен к выходу инвертора основного канала 3, второй выход системы управления инвертором основного канала 15 подключен к четвертому входу системы управления инвертором резервного канала 16, третий вход системы управления инвертором резервного канала 16 подключен к выходу инвертора резервного канала 4.

Согласно фиг.2 система управления инвертором основного канала 15 (фиг.1) содержит память энергонезависимую 21, часы реального времени 22, микроконтроллер 23, адаптер интерфейса RS-232 24, аналого-цифровой преобразователь 25, блок драйверов силовых ключей 26.

К первому входу-выходу микроконтроллера 23 подключена память энергонезависимая 21, ко второму входу-выходу микроконтроллера 23 подключен вход-выход адаптера интерфейса RS-232 24, к первому входу микроконтроллера 23 подключены часы реального времени 22, ко второму входу микроконтроллера 23 подключен аналого-цифровой преобразователь 25, первый выход микроконтроллера 23 подключен к блоку драйверов силовых ключей 26, выход адаптера интерфейса RS-232 24 является одновременно вторым выходом системы управления инвертором основного канала 15 (фиг.1), вход адаптера интерфейса RS-232 24 является одновременно четвертым входом системы управления инвертором основного канала 15 (фиг.1), первый и второй входы аналого-цифрового преобразователя 25 являются одновременно первым и третьим входами системы управления инвертором основного канала 15 (фиг.1), выход блока драйверов силовых ключей 26 является одновременно первым выходом системы управления инвертором основного канала 15 (фиг.1).

Согласно фиг.3 система управления инвертором резервного канала 16 (фиг.1) содержит память энергонезависимую 31, часы реального времени 32, микроконтроллер 33, адаптер интерфейса RS-232 34, аналого-цифровой преобразователь 35, блок драйверов силовых ключей 36.

К первому входу-выходу микроконтроллера 33 подключена память энергонезависимая 31, ко второму входу-выходу микроконтроллера 33 подключен вход-выход адаптера интерфейса RS-232 34, к первому входу микроконтроллера 33 подключены часы реального времени 32, ко второму входу микроконтроллера подключен аналого-цифровой преобразователь 35, первый выход микроконтроллера 33 подключен к блоку драйверов силовых ключей 36, выход адаптера интерфейса RS-232 34 является одновременно вторым выходом системы управления инвертором резервного канала, вход адаптера интерфейса RS-232 является одновременно четвертым входом системы управления инвертором резервного канала 16 (фиг.1), первый и второй входы аналого-цифрового преобразователя 35 являются одновременно первым и третьим входами системы управления инвертором резервного канала 16 (фиг.1), выход блока драйверов силовых ключей 36 является одновременно первым выходом системы управления инвертором резервного канала 16 (фиг.1).

На фиг.4 приняты следующие обозначения:

41 - Начало алгоритма работы системы управления инвертором основного канала;

42 - Опрос напряжения основной сети;

43 - Проверка условия нахождения уровня напряжения основной сети в допустимом интервале значений напряжений U_c1min≤U_c1≤U_c1max,

где U_c1 - напряжение основной сети;

U_c1min - минимально допустимое напряжение основной сети;

U_c1max - максимально допустимое напряжение основной сети;

44 - Проверка условия нахождения уровня напряжения основной сети в допустимом интервале значений напряжений в течение определенного периода времени t≥T₁,

где t - текущее время;

T₁ - определенное значение времени (константа), характеризующее систему энергоснабжения объекта;

45 - Передача сообщения системе управления инвертором резервного канала о наличии напряжения основной сети;

46 - Ожидание сообщения от системы управления инвертором резервного канала об отключении инвертора резервного канала;

47 - Включение инвертора основного канала;

48 - Формирование управляющих воздействий на инвертор основного канала для стабилизации на нагрузке выходных параметров преобразователя;

49 - Опрос напряжения на нагрузке;

50 - Проверка условия нахождения уровня напряжения на нагрузке в допустимом интервале значений напряжений U_{н min}≤U_н≤U_{н max},

где U_н - напряжение на нагрузке;

U_{н min} - минимально допустимое напряжение на нагрузке;

U_{н max} - максимально допустимое напряжение на нагрузке;

51 - Отключение инвертора основного канала;

52 - Передача управления от системы управления инвертором основного канала системе управления инвертором резервного канала;

53 - Проверка условия нахождения выходных параметров преобразователя (напряжения на нагрузке) в первом (грубом) интервале регулирования

U_p1min≤u_н≤U_p1max,

где U_н - напряжение на нагрузке;

U_p1min - минимальное напряжение на нагрузке в первом (грубом) интервале регулирования;

U_p1max - максимально напряжение на нагрузке в первом (грубом) интервале регулирования;

54 - Проверка условия нахождения выходных параметров преобразователя (напряжения на нагрузке) во втором (точном) интервале регулирования

U_p2min≤U_н≤U_p2max,

где U_н - напряжение на нагрузке;

U_p2min - минимальное напряжение на нагрузке во втором (точном) интервале регулирования;

U_p2max - максимально напряжение на нагрузке во втором (точном) интервале регулирования;

55 - Конец алгоритма работы системы управления инвертором основного канала;

56 - Начало алгоритма работы системы управления инвертором резервного канала;

57 - Опрос напряжения резервной сети;

58 - Проверка условия нахождения уровня напряжения резервной сети в допустимом интервале значений напряжений U_c2min≤U_c2≤U_с2mах,

где U_c2 - напряжение основной сети;

U_c2min - минимально допустимое напряжение резервной сети;

U_c2max - максимально допустимое напряжение резервной сети;

59 - Проверка условия нахождения уровня напряжения резервной сети в допустимом интервале значений напряжений в течение определенного периода времени t≥T₂,

где t - текущее время;

Т₂ - определенное значение времени (константа), характеризующее систему энергоснабжения объекта;

60 - Включение инвертора резервного канала;

61 - Формирование управляющих воздействий на инвертор резервного канала для стабилизации на нагрузке выходных параметров преобразователя;

62 - Опрос напряжения на нагрузке;

63 - Проверка условия нахождения уровня напряжения на нагрузке в допустимом интервале значений напряжений U_{н min}≤U_н≤U_{н max},

где U_н - напряжение на нагрузке;

U_{н min} - минимально допустимое напряжение на нагрузке;

U_{н max} - максимально допустимое напряжение на нагрузке;

64 - Отключение инвертора резервного канала;

65 - Передача управления от системы управления инвертором резервного канала системе управления инвертором основного канала;

66 - Проверка условия нахождения выходных параметров преобразователя (напряжения на нагрузке) в первом (грубом) интервале регулирования U_p1min≤U_н≤U_p1max,

где U_н - напряжение на нагрузке;

U_p1min - минимальное напряжение на нагрузке в первом (грубом) интервале регулирования;

U_p1max - максимально напряжение на нагрузке в первом (грубом) интервале регулирования;

67 - Проверка условия нахождения выходных параметров преобразователя (напряжения на нагрузке) во втором (точном) интервале регулирования

U_p2min≤U_н≤U_p2max,

где U_н - напряжение на нагрузке;

U_p2min - минимальное напряжение на нагрузке во втором (точном) интервале регулирования;

U_p2max - максимально напряжение на нагрузке во втором (точном) интервале регулирования;

68 - Конец алгоритма работы системы управления инвертором резервного канала.

Преобразователь напряжения постоянного тока со встроенным микроконтроллерным управлением работает следующим образом.

Напряжение питания основной сети 1 (фиг.1) подается на инвертор 3, где оно преобразуется в переменное напряжение и подается на обмотку 6 трансформатора 5. Со вторичной обмотки 8 трансформатора 5 напряжение поступает на выпрямитель 9 и на нагрузку 10.

Кроме этого, напряжение питания основной сети 1 поступает на блок питания от основной сети 11, напряжение питания резервной сети 12 поступает на блок питания от резервной сети 12. Напряжения питания, формируемые блоком питания от основной сети 11 и блоком питания от резервной сети 12, поступают одновременно на схему развязки цепей питания системы управления инвертором основного канала 13 и на схему развязки цепей питания системы управления инвертором резервного канала 14. С выхода схемы развязки цепей питания системы управления инвертором основного канала 13 подается питание на систему управления инвертором основного канала 15, а с выхода схемы развязки цепей питания системы управления инвертором резервного канала 14 - на систему управления инвертором резервного канала 16. При этом на выходе схемы развязки цепей питания системы управления инвертором основного канала 13 и на выходе схемы развязки цепей питания системы управления инвертором резервного канала 14 напряжения питания, необходимые для питания системы управления инвертором основного канала 15 и для питания системы управления инвертором резервного канала 16, присутствуют, если поступает питание хотя бы от одной сети (основной сети 1 или резервной сети 2). Таким образом, в предлагаемом преобразователе, обе системы управления инвертором основного 15 и резервного канала 16 могут функционировать (обеспечивать управление инверторами) до тех пор, пока сохранено электропитание хотя бы от одной сети.

Система управления инвертором основного канала 15 (система управления инвертором резервного канала 16) является аппаратно-программной системой, с программами, установленными в памяти энергонезависимой 21 (31). После включения преобразователя происходит загрузка программ в оперативную память микроконтроллера 23 (33) системы управления инвертором основного (резервного) канала 15 (16). Для обеспечения возможности контроля значения напряжений на входе инвертора основного канала 3 (инвертора резервного канала 4) и значения напряжения на нагрузке в состав системы управления инвертором основного (резервного) канала 15 (16) включен аналого-цифровой преобразователь 25 (35). Для формирования управляющих воздействий на инвертор основного канала 3 (инвертор резервного канала 4) в состав системы управления инвертором основного (резервного) канала 15 (16) включен блок драйверов силовых ключей 26 (37). Для обеспечения возможности обмена информацией между системой управления инвертором основного канала 15 и системой управления инвертором резервного канала 16 в их состав включены адаптеры интерфейса RS-232 24 и 34.

Система управления инвертором основного канала 15 (система управления инвертором резервного канала 16) обеспечивает выполнение следующих функций:

- опрос значения напряжения на входе инвертора основного канала 3 - напряжения основной сети 1 (на входе инвертора резервного канала 4 - напряжения резервной сети 2) с помощью аналого-цифрового преобразователя 25 (35);

- опрос значения напряжения на нагрузке (на выходе преобразователя) с помощью аналого-цифрового преобразователя 25 (35);

- определение нахождения уровня напряжения основной сети 1 (резервной сети 2) в допустимом интервале значений напряжений;

- формирование управляющих воздействий на инвертор основного канала 3 (инвертор резервного канала 4) для стабилизации на нагрузке выходных параметров преобразователя при нахождении уровня напряжения основной сети 1 (резервной сети 2) в допустимом интервале значений напряжений;

- при выходе уровня напряжения основной сети 1 из допустимого интервала значений напряжения передача системой управления инвертором основного канала 15 управления системе управления инвертором резервного канала 16;

- при восстановлении уровня напряжения основной сети 1 в допустимом интервале значений напряжений передача системой управления инвертором резервного канала 16 управления системе управления инвертором основного канала 15.

Блок-схемы алгоритмов работают следующим образом.

Система управления инвертором основного канала 15 получает информацию об уровне напряжения основной сети 1 (входное напряжение преобразователя) от инвертора основного канала 3 и на нагрузке 10 (выходное напряжение преобразователя) с помощью входящего в ее состав аналого-цифрового преобразователя 25. На основе этой контрольной информации система управления инвертором основного канала 15 формирует управляющие воздействия с помощью входящего в ее состав блока драйверов силовых ключей 26 на инвертор основного канала 3, обеспечивая требуемые выходные параметры преобразователя.

Если напряжение питания резервной сети 2 подается на инвертор резервной сети 4, система управления инвертором резервного канала 16 периодически выполняет опрос значений напряжения резервной сети 2, определяет нахождение уровня напряжения резервной сети 2 в допустимом интервале значений напряжений и готовность работы преобразователя, при необходимости, от резервной сети 2. При выходе из строя основного канала преобразователя, при выходе из допустимого интервала значений напряжений (или вовсе потере напряжения) в основной сети 1, определяемого системой управления инвертором основного канала 15 по исчезновению напряжения на нагрузке и путем контроля напряжения на входе инвертора основного канала 3, система управления инвертором основного канала 15 отключает инвертор основного канала 3 от основной сети 1 и передает управление системе управления инвертором резервного канала 16. Система управления инвертором резервного канала 16 включает инвертор резервного канала 4 и напряжение питания резервной сети 2 в инверторе резервного канала 4 преобразуется в переменное напряжение и подается на дополнительную первичную обмотку 7 трансформатора 5. С вторичной обмотки 8 трансформатора 5 напряжение поступает на выпрямитель 9 и на нагрузку 10. Далее система управления инвертором резервного канала 16 обеспечивает поддержание требуемых выходных параметров преобразователя аналогично системе управления инвертором основного канала 15.

Если напряжение питания основной сети 1 восстанавливается и подается на инвертор основной сети 3, система управления инвертором основного канала 15, периодически выполняя опрос значений напряжения основной сети 1, определяет нахождения уровня напряжения основной сети 1 в допустимом интервале значений напряжений и готовность работы преобразователя от основной сети 1. При нахождении уровня напряжения основной сети 1 в допустимом интервале значений напряжений в течение определенного периода времени система управления инвертором основного канала 15 передает соответствующее сообщение системе управления инвертором резервного канала 16, после которого система управления инвертором резервного канала 16 отключает инвертор резервного канала 4 от резервной сети 2 и передает управление системе управления инвертором основного канала 15. Система управления инвертором основного канала 15 включает в работу инвертор основного канала 3.

Аналогичная передача управления системе управления инвертором основного канала 15 производится после восстановления напряжения питания основной сети 1 в допустимом интервале значений напряжений немедленно (без отсчета определенного периода времени), при выходе из строя резервного канала преобразователя, при выходе из допустимого интервала значений напряжений или потере напряжения в резервной сети 2, определяемого системой управления инвертором резервного канала 15 по исчезновению напряжения на нагрузке и путем контроля напряжения на входе инвертора резервного канала 4.

Таким образом, предлагаемый преобразователь напряжения постоянного тока со встроенным микроконтроллерным управлением имеет более широкие функциональные возможности и повышенную бесперебойность работы за счет резервированного электропитания систем управления инвертором основного и резервного каналов, а также реализации в вычислительных компонентах этих систем оригинальных алгоритмов контроля питающих напряжений и взаимно согласованного управления инверторами основного и резервного каналов преобразователя.

Промышленная применимость изобретения определяется тем, что предлагаемый преобразователь может быть изготовлен в соответствии с приведенным описанием и чертежами на базе известных комплектующих изделий и технологического оборудования и использован для электропитания разнообразных объектов.

На основании вышеизложенного и по результатам проведенного нами патентно-информационного поиска считаем, что предлагаемый преобразователь напряжения постоянного тока со встроенным микроконтроллерным управлением отвечает критериям «Новизна», «Изобретательский уровень» и может быть защищен патентом Российской Федерации на изобретение.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразователям постоянного напряжения с гальванической развязкой цепей и может быть использовано для бесперебойного (гарантированного) электропитания ответственных потребителей различных (подвижных и стационарных) объектов промышленного и военного назначения. Преобразователь напряжения питающей сети постоянного тока в напряжение постоянного тока, необходимое для электропитания потребителей, состоит из блока питания от основной сети, блока питания от резервной сети, схемы развязки цепей питания системы управления инвертором основного канала, схемы развязки цепей питания системы управления инвертором резервного канала, основного и резервного канала преобразования напряжения, при этом основной канал содержит инвертор основного канала, питающийся от основной сети и подключенный к первичной обмотке трансформатора, вторичная обмотка которого подключена к нагрузке через выпрямитель, а резервный канал содержит инвертор резервного канала, питающийся от резервной сети и подключенный к дополнительной первичной обмотке трансформатора, первый контрольный выход нагрузки подключен к первому входу системы управления инвертором основного канала, включающей память энергонезависимую, часы реального времени, микроконтроллер, адаптер интерфейса RS-232, аналого-цифровой преобразователь, блок драйверов силовых ключей, второй контрольный выход нагрузки подключен к первому входу системы управления инвертором резервного канала, также включающей память энергонезависимую, часы реального времени, микроконтроллер, адаптер интерфейса RS-232, аналого-цифровой преобразователь, блок драйверов силовых ключей. Технический результат - широкие функциональные возможности по параметрам качества и бесперебойности электропитания нагрузки за счет применения резервированного электропитания встроенных систем управления инвертором основного и резервного каналов и оригинальных алгоритмов (контроль уровня напряжения основной и резервной сети, определение нахождения уровня напряжения основной и резервной сети в допустимом интервале значений напряжений, стабилизация напряжения на нагрузке при нахождении уровня напряжения основной и резервной сети в допустимом интервале значений напряжений и передача управления преобразователем от системы управления инвертором основного канала к системе управления инвертором резервного канала и обратно), реализованных в системах управления инвертором основного и резервного канала. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Преобразователь напряжения постоянного тока со встроенным микроконтроллерным управлением, состоящий из основного и резервного каналов, при этом основной канал содержит инвертор основного канала, питающийся от основной сети и подключенный к первичной обмотке трансформатора, вторичная обмотка которого подключена к нагрузке через выпрямитель, а резервный канал содержит инвертор резервного канала, питающийся от резервной сети и подключенный к дополнительной первичной обмотке трансформатора, первый контрольный выход нагрузки подключен к первому входу системы управления инвертором основного канала, включающей память энергонезависимую, часы реального времени, микроконтроллер, адаптер интерфейса RS-232, аналого-цифровой преобразователь, блок драйверов силовых ключей, к первому входу-выходу микроконтроллера подключена память энергонезависимая, ко второму входу-выходу микроконтроллера подключен вход-выход адаптера интерфейса RS-232, к первому входу микроконтроллера подключены часы реального времени, ко второму входу микроконтроллера подключен аналого-цифровой преобразователь, первый выход микроконтроллера подключен к блоку драйверов силовых ключей, выход адаптера интерфейса RS-232 является одновременно вторым выходом системы управления инвертором основного канала, вход адаптера интерфейса RS-232 является одновременно четвертым входом системы управления инвертором основного канала, первый и второй входы аналого-цифрового преобразователя являются одновременно первым и третьим входами системы управления инвертором основного канала, выход блока драйверов силовых ключей является одновременно первым выходом системы управления инвертором основного канала; второй контрольный выход нагрузки подключен к первому входу системы управления инвертором резервного канала, включающей память энергонезависимую, часы реального времени, микроконтроллер, адаптер интерфейса RS-232, аналого-цифровой преобразователь, блок драйверов силовых ключей, к первому входу-выходу микроконтроллера подключена память энергонезависимая, ко второму входу-выходу микроконтроллера подключен вход-выход адаптера интерфейса RS-232, к первому входу микроконтроллера подключены часы реального времени, ко второму входу микроконтроллера подключен аналого-цифровой преобразователь, первый выход микроконтроллера подключен к блоку драйверов силовых ключей, выход адаптера интерфейса RS-232 является одновременно вторым выходом системы управления инвертором резервного канала, вход адаптера интерфейса RS-232 является одновременно четвертым входом системы управления инвертором резервного канала, первый и второй входы аналого-цифрового преобразователя являются одновременно первым и третьим входами системы управления инвертором резервного канала, выход блока драйверов силовых ключей является одновременно первым выходом системы управления инвертором резервного канала; первый выход системы управления инвертором основного канала подключен ко второму входу инвертора основного канала, первый выход системы управления инвертором резервного канала подключен ко второму входу инвертора резервного канала, второй выход системы управления инвертором основного канала подключен к четвертому входу системы управления инвертором резервного канала, отличающийся тем, что в него введены блок питания от основной сети, блок питания от резервной сети, схема развязки цепей питания системы управления инвертором основного канала и схема развязки цепей питания системы управления инвертором резервного канала, вход блока питания от основной сети подключен к основной сети, первый выход блока питания от основной сети подключен к первому входу схемы развязки цепей питания системы управления инвертором основного канала, второй выход блока питания от основной сети подключен ко второму входу схемы развязки цепей питания системы управления инвертором резервного канала, вход блока питания от резервной сети подключен к резервной сети, первый выход блока питания от резервной сети подключен к первому входу схемы развязки цепей питания системы управления инвертором резервного канала, второй выход блока питания от резервной сети подключен ко второму входу схемы развязки цепей питания системы управления инвертором основного канала, выход схемы развязки цепей питания системы управления инвертором основного канала подключен ко второму входу системы управления инвертором основного канала, выход схемы развязки цепей питания системы управления инвертором резервного канала подключен ко второму входу системы управления инвертором резервного канала, третий вход системы управления инвертором основного канала подключен к выходу инвертора основного канала, второй выход системы управления инвертором основного канала подключен к четвертому входу системы управления инвертором резервного канала, третий вход системы управления инвертором резервного канала подключен к выходу инвертора резервного канала.2. Преобразователь напряжения постоянного тока со встроенным микроконтроллерным управлением по п.1, отличающийся тем, что система управления инвертором основного канала выполнена с возможностью контроля уровня напряжения основной сети, определения нахождения уровня напряжения основной сети в допустимом интервале значений напряжений, стабилизации напряжения на нагрузке при нахождении уровня напряжения основной сети в допустимом интервале значений напряжений, с возможностью передачи управления системе управления инвертором резервного канала при выходе из строя основного канала преобразователя или при выходе уровня напряжения основной сети из допустимого интервала значений напряжений.3. Преобразователь напряжения постоянного тока со встроенным микроконтроллерным управлением по п.1 или 2, отличающийся тем, что система управления инвертором резервного канала выполнена с возможностью контроля уровня напряжения резервной сети, определения нахождения уровня напряжения резервной сети в допустимом интервале значений напряжений, стабилизации напряжения на нагрузке при нахождении уровня напряжения резервной сети в допустимом интервале значений напряжений, с возможностью передачи управления системе управления инвертором основного канала при восстановлении напряжения питания основной сети, при выходе из строя резервного канала преобразователя или при выходе уровня напряжения резервной сети из допустимого интервала значений напряжений.