Устройство для бесперебойного электропитания потребителей переменного тока Советский патент 1980 года по МПК H02J9/06 

напряжений резервной сети и напряжения инвертора. Это приводит к искажению формы выходного напряжения, когда полярность указанных напряжений совпадает, или выходу из строя инвертора, когда полярность указанных напряжений не совпадает. Еслп же синхронизацию инвертора осуществлять таким образом, чтобы мгновенная частота выходного напряжения была в допустимых пределах, то для надежности необходимо увеличить время срабатывания контактора резервной сети. А если учесть, что время срабатывания зависит от многих факторов, то очевидно, что время работы инвертора на нагрузку будет значительно увеличено для того, чтобы в любых условиях эксплуатации контактор резервной сети замыкался после совпадения фазы и частоты инвертора и резервной сети. Это приводит к тому, что инвертор будет в иссколько раз больше работать на нагрузку, чем это необходимо для перевода питания на резервную сеть. В подобных системах, как правило, в качестве источника питания применяют два выпрямителя, подключенных к разным сетям, и работающую в буфере с ними аккумуляторную батарею, от которой нагрузка получает питание при аварии в обеих сетях переменного тока. Из . принципа действия рассматриваемого устройства очевидно, что структура инвертора должна предусматривать регулирование выходного напряжения.

Пример. Положим, что напряжение сети переменного тока (одной из двух) имеет максимальную величину и аккумуляторная батарея заряжена максимальной. Затем напряжение питающей сети снижается, а напряжение на выходе инвертора остается почти прежним, что приводит к переводу питания на инвертор. Подобные режимы возникают и при использовании в отдельности аккумуляторных батарей и выпрямителей. Если введена система стабилизации, то она должна обладать значительным быстродействием, чтобы при скачкообразном изменении питающего напряжения (в допустимых пределах) питание нагрузки не переводилось на инвертор. Введение регулятора в цепь инвертора неизбежно приводит к введению инерционных элементов, а значит при переводе питания нагрузки па инвертор неизбежен провал амплитуды его напряжения. Естественно, для того, чтобы этот провал был в допустимом диапазоне, в иервоначальный момент его напряжение должно быть максимально допустимое. Однако это напряжение зависит от напряжения сети, которое перед аварией может иметь напряжение минимально допустимое. Таким образом, недостаток рассмотренного устройства бесперебойного переключения электропитания потребителей переменного тока является низкая надежность электроснабл еиия, которая проявляется за счет

возможности провала напряжения на нагрузке в динамических режимах, искажения формы питающего напряжения либо выхода из строя инвертора.

Цель изобретения - повышение надежности электроснабжения путем исключения искажения формы питающего напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для бесперебойного электропитания потребителей переменного тока, содержащее источник питания, инвертор, выход которого и точка соединения переключателей обеих сетей, основной и резервной, предназначены для подключения к нагрузке через статические переключатели инвертора и обеих сетей с блоками управления, входы блока контроля и датчиков напряжения предназначены для подключения к обеим сетям, введены блок сравнения фазы, блок коммутации, блок сравнения частот, причем входы блока сравнения фазы соединены соответственно с инвертором, блоком контроля и с входом, предназначенным для подключения к обеим сетям, а выходы - с блоками управления, датчиками напряжения и блоком коммутации, включенным между источником питания и инвертором, выход которого соединен с блоком управления статическим переключателем инвертора, причем цепи управления блока коммутациисоединены с переключателями обеих сетей, входы блока сравнения частот подключены к датчикам напряжения, блоку контроля и предназначены для подключения к обеим сетям, а выход сосдипеп с инвертором.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство для бесперебойного электропитания потребителей переменного тока содержит сети 1 и 2 переменного тока, переключатели 3 и 4 основной и резервной сети, блок 5 коммутации, статический переключатель 6 с блоком управления 7, блок контроля 8, датчики наиряжения 9 и 10, блок 11 сравнения частот, блоки 12 и 13 сравнения фазы, инвертор 14, блок управления 15 статического переключателя 16, датчик тока 17, нагрузку 18 и источник питания 19. К двум автономным сетям 1 и 2 переменного тока подключены переключатели 3 и 4 основной и резервной сети, выходы которых коммутируют цепи иитания нагрузки, контакты 20 и 21 переключателя основной сети, контакт 22 переключателя резервной сети соединены с блоком 5, статический переключатель 6 с блоком управления 7, выход которого соединен с нагрузкой, блок контроля 8, выходы которого соединены с датчиками напряжения 9 и 10, блоком 11 сравнения частот и блоками 12 и 13 сравнения фазы, датчики напряженпя 9 и 10, которые соединены с блоком 11 сравнения частот, инвертором 14 и блоком 12 и 13 сравнения фазы, блок И сравнения частот.

выход которой соединен с инвертором 14, блоками 12 и 13 сравнения фазы, которые подключены к инвертору 14, блоку коммутации 5 и блокам унравлення 14 и 7. Причем инвертор 14 нриеоединен через статический переключатель 16 и датчик тока 17 к нагрузке 18 и через блок питания коммутации 5 к источнику питания 19.

В нормальном режиме на переключатель основной сети 3 нодано напряжение и контакт 20 замкнут, на статический переключатель 6 поступают сигналы управления с блока управления 7 и нагрузка подключена к указанной сети. При этом на блок 12 сравнения фазы поступает нанряжение сети и напряжение со схемы управления силовой частью инвертора. При совпаденин фазы указанных напряжений на выходе появляется сигнал, поступающий на блоки управления 7 и 15. А если учесть, что в этом режиме инвертор управляется сигналами только датчика напряжения 9, то очевидно, что с выхода блока 12 сравнения фазы сигнал поступает постоянно. В таком режиме блок коммутации 5 выключен и напряжение на силовую часть инвертора не поступает, однако схема управления инвертором работает и подает сигналы управления на силовую часть. Блок контроля 8 выдает сигнал, который обеснечивает работу (формирование выходного сигнала) только датчика напряжения 9 и исключает работу блоков 10, 11 и 13. Такое построение схемы обесиечивает питание нагрузки от основной сети 1 и отпадает необходимость регулирования выходного напряжения инвертора, так как в нормальном режиме нанряжение на выходе равно нулю и выполняется условие, что оно меньше напряжения питающей сети. При этом предусматривается, чтобы при включении блока коммутации напряжения на выходе инвертора было близким к максимально допустимой величине, чтобы исключить влияние провала выходного напряжения на работу потребителя. Кроме того, построение Hcperyviiipyeмых инверторов значительно проще и их можно получить с высоким динамическими и массогабаритными свойствами за счет исиользования схем инверторов с дискретным снособом синтезирования кривой выходного напряжения, исключающим установк на выходе фильтра и онределяющим в значительной мере указанные выше свойства. Прн аварии в основной сети датчик напряжения 9 выдает-сигнал на блок 11 сравнения частот и переключает управление на этот блок. В это же время выдается сигнал на блок коммутации и на силовую часть схемы поступает напряжение питания, а сигналы блоков 12 и 13 не ноступают на блоки управления 7 и 15. Однако на блок 15 управления сигнал постуиает с инвертора 14, что обеспечивает подключение нагрузкн к инвертору через статический переключатель 16. Блок сравнения частот осуществляет сравнение эталонной частоты (номинальной) и частоты резервной сети и осуществляет быстрое изменение частоты сигналов управления, поступающих на инвертор в сторону большей разности но отношению к частоте существующей сети переменного тока. Так, например, на нагрузке необходимо иметь (50 ±1) Гц. Если резервная сеть имеет частоту 49 Гц, то рабочая частота инвертора подгоняется к 51 Гц, и наоборот. Это необходимо для того, чтобы сократить до минимума время совпадения фазы напряжения инвертора и резервной сети. В течение этого времени контакт 4 переключателя резервной сети 4 должен замкнуться. При совпадении фазы напряжения инвертора и резервной сети, на выходе блока сравнения фазы 13 появляется

сигнал, а значит и сигнал управления с блока управления 7. Одновременно сигнал управления с блока 13 поступает на датчик напряжения 10, иодключая на него управление инвертором, и на блок коммутации

5, который снимает напряжение питания с инвертора 14, а нагрузка подключается к резервной сети. Теперь на силовую часть инвертора поступает управление с датчика нанряжения 10, синхронизированное с напряжением резервной сети. Перевод питания с резервной сети на основную осуществляется аналогично.

Таким образом, в предлагаемом устройстве исключена возмолсность провала питающего напряження ниже минимально донустимой величины, искажения его формы и выхода инвертора из строя при переключении питания на инвертор.

Формула нзобретення

Устройство для бесперебойного электропитания потребителей переменного тока, содержащее источник питания, инвертор, выход которого и точка соединения переключателей обеих сетей, основной и резервной, предназначены для подключения к нагрузке через статические переключатели инвертора и обеих сетей с блоками унравлення, входы блока контроля н датчиков напряження предназначены для подключения к обеим сетя.м, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности электроснабжения путем исключения искажения формы питающего напряжения, в него введены

блок сравнения фазы, блок коммутации, блок сравнения частот, причем в.ходы блока сравнения фазы соединены соответственно с инвертором, блоком контроля и с входом, предназначенным для подключения к

обеим сетям, а выходы - с блоками управления, датчиками напряжения и блоком коммутации, включенным меледу источником нитания и инвертором, выход которого соединен с блоком управления статическим

переключателем инвертора, причем цепи уп7

равления блока коммутации соединены с переключателями обеих сетей, входы блока сравнения частот подключены к датчикам напряжения, блоку контроля и предназначены для подключения к обеим сетям, а выход соединен с инвертором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР N° 316154, кл. Н 02J 9/06, 1968.

2.Авторское свидетельство СССР Кч 568115, кл. Н 02J 9/06, 1975 (прототип).