Устройство бесперебойного электропитания

Авторы патента:

H02J9 - Схемы аварийного или резервного энергоснабжения, например для резервного освещения (с устройствами для зарядки резервных батарей H02J 7/00)

Полезная модель относится к электротехнике и предназначена для обеспечения надежным электропитанием различных потребителей, в частности устройств железнодорожной автоматики и телемеханики Устройство бесперебойного электропитания содержит блок управления, аккумуляторную батарею, по меньшей мере, два выпрямителя, блоки инверторов напряжения, каждый из которых содержит, по меньшей мере, два инвертора напряжения, блок байпасов, содержащий, по меньшей мере, две группы контактов, блок коммутации, входы которого подключены к выходам инверторов напряжения, а выходы - через соответствующие размыкающие контакты байпасов - к соответствующим выходам устройства. При этом блок коммутации содержит N+K-1 групп переключателей, где N - число инверторов напряжения, К - количество независимых нагрузок, подключаемых к заявляемому устройству, а число контактов каждого переключателя равно числу выходов инвертора напряжения. Технический результат - расширение функциональных возможностей за счет оперативного регулирования выходных мощностей устройства при изменении параметров нагрузки. 1 з.п.ф., 1 ил.

Известно устройство бесперебойного электропитания, содержащее инвертор напряжения, накачивающий и зарядный преобразователи, блок управления инвертором напряжения, блок управления накачивающим и зарядным преобразователем, аккумуляторную батарею, подключенную к выходам инвертора напряжения, выходной фильтр, выпрямитель, вход которого подключен к сети переменного напряжения, а выход через последовательно соединенные накачивающий и зарядный преобразователи и согласующий трансформатор - к входу инвертора напряжения, выход которого через последовательно соединенные второй согласующий трансформатор и выходной фильтр подключен к нагрузке (RU 42711, H02J 9/06, опубл. 10.12.2004).

Недостатком известного устройства бесперебойного электропитания являются ограниченные функциональные возможности, так как в нем отсутствует возможность регулировки выходной мощности инвертора напряжения при изменении параметров нагрузки.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является устройство бесперебойного электропитания, содержащее блок управления, аккумуляторную батарею, по меньшей мере, два выпрямителя, входы каждого из которых подключены к своей линии электроснабжения, одноименные рабочие выходы соединены параллельно и подключены к соответствующим выводам аккумуляторной батареи, а контрольные выходы - к блоку управления, блоки инверторов напряжения, каждый из которых содержит, по, меньшей мере, два инвертора напряжения, рабочие входы которых подключены к соответствующим выходам выпрямителей, а контрольные выходы - к блоку управления, блок байпасов, содержащий, по меньшей мере, две группы контактов, через замыкающие контакты которых входы выпрямителей подключены к соответствующим выходам устройства, которые через размыкающие контакты соответствующих контактных групп байпасов подключены к соответствующим рабочим выходам инверторов напряжения (RU 79218, H02J 9/00, опубл. 20.12.2008).

Задача полезной модели заключается в расширении функциональных возможностей устройства бесперебойного электропитания за счет обеспечения регулирования мощности на его выходах при изменениях параметров нагрузки.

Технический результат достигается тем, что в устройство бесперебойного электропитания, содержащее блок управления, аккумуляторную батарею, по меньшей мере, два выпрямителя, входы каждого из которых подключены к своей линии электроснабжения, одноименные рабочие выходы соединены параллельно и подключены к соответствующим выводам аккумуляторной батареи, а контрольные выходы - к блоку управления, блоки инверторов напряжения, каждый из которых содержит, по меньшей мере, два инвертора напряжения, рабочие входы которых подключены к соответствующим выходам выпрямителей, а контрольные выходы - к блоку управления, блок байпасов, содержащий, по меньшей мере, две группы контактов, через замыкающие контакты которых входы выпрямителей подключены к соответствующим выходам устройства, введен блок коммутации, входы которого подключены к выходам инверторов напряжения, а выходы - через соответствующие размыкающие контакты байпасов - к соответствующим выходам устройства.

При этом блок коммутации содержит N+K-1 групп переключателей, где N - число инверторов напряжения, К - количество независимых нагрузок, подключаемых к заявляемому устройству, а число контактов каждого переключателя равно числу выходов инвертора напряжения.

Схема заявляемого устройства бесперебойного электропитания представлена на чертеже.

Заявляемое устройство бесперебойного электропитания содержит блок управления 1, по меньшей мере, два выпрямителя, соответственно 2.1 и 2.2, блоки инверторов напряжения 3 и 4, каждый из которых содержит, по меньшей мере, два инвертора напряжения, соответственно 3.1, 3.2 и 4.1, 4.2, блок коммутации 5, содержащий N+K-1 групп переключателей, которыми управляют реле 5.1,,5.5, при этом каждая группа переключателей включает в себя по три контакта, соответственно 5.2.1, 5.2.2, 5.1.3,,5.5.1, 5.5.2, 5.5.3, блок байпасов 6, содержащий, по меньшей мере, две группы переключателей 6.1 и 6.2, каждая из которых включает в себя по три замыкающих 6.2.1.1-6.1.3.1 и 6.2.2.1-6.2.3.1 и по три размыкающих 6.2.2.2-6.1.3.1 и 6.2.2.2-6.2.3.2 контакта соответственно, а также аккумуляторную батарею 7, состоящую из двух групп аккумуляторов 7.1 и 7.2.

На чертеже также показаны коммутаторы 8.1, 8.2, 8.3, 9.1, 9.2, 9.3, 10.1, 10.2, 11.1, 11.2 и предохранители 12.1, 12.2.

Устройство бесперебойного электроснабжения имеет следующие соединения. Входы выпрямителей 2.1, 2.2 через контакты коммутаторов 8.1-8.3,,9.1-9.3 соответственно подключены к отдельным линиям электроснабжения. Входы выпрямителя 2.1 через замыкающие контакты 6.2.1.1-6.1.3.1 группы контактов 6.1 блока байпасов б подключены к выводам A.1-C.1 первого выхода устройства. Входы выпрямителя 2.2 через замыкающие контакты 6.2.2.1-6.2.3.1 группы контактов 6.2 блока байпасов б подключены к выводам А.2-С.2 другого выхода устройства. Одноименные выходы выпрямителей 2.1, 2.2 соединены параллельно и через включенные последовательно коммутатор 11.1 и предохранитель 12.1, а также включенные последовательно коммутатор 11.2 и предохранитель 12.2, подключены к соответствующим выводам аккумуляторной батареи 7. Одноименные входы инверторов напряжения 3.1, 3.2 блока инверторов напряжения 3, а также инверторов напряжения 4.1, 4.2 блока инверторов напряжения 4 соединены параллельно и через контакты коммутаторов 10.1 и 10.2 подключены к одноименным рабочим выходам выпрямителей 2.1, 2.2. Рабочие выходы инвертора напряжения 3.1 блока инверторов напряжения 3 через контакты 5.2.1-5.1.3 контактной группы 5.1 и контакты 5.2.1-5.2.3 группы контактов 5.2 блока коммутации 5 подключены как к одноименным рабочим выходам инвертора напряжения 3.2, так и к общим контактам 5.5.1-5.5.3 контактной группы 5.5 блока коммутации 5, а через размыкающие контакты 6.2.2.2-6.2.2.3 контактной группы 6.1 блока байпасов 6 - к соответствующим выводам A.1-C.1 первого выхода устройства. С этого выхода может осуществляться, например, электропитание стрелочных электроприводов одной горловины железнодорожной станции.

Рабочие выходы инвертора напряжения 4.1 блока инверторов напряжения 4 через контакты 5.3.1-5.3.3 контактной группы 5.3 и контакты 5.4.1-5.4.3 группы контактов 5.4 блока коммутации 5 подключены как к одноименным рабочим выходам инвертора напряжения 4.2, так и к замыкающим контактам 5.5.1-5.5.3 контактной группы 5.5 блока коммутации 5, а через размыкающие контакты 6.2.2.2-6.2.3.2 контактной группы 6.2 блока байпасов 6 - к соответствующим выводам А.2-С.2 другого выхода устройства. С этого выхода может осуществляться, например, электропитание стрелочных электроприводов другой горловины железнодорожной станции.

Контрольные входы-выходы выпрямителей 2.1, 2.2, инверторов напряжения 3.1, 3.2 блока инверторов напряжения 3, инверторов напряжения 4.1, 4.2 блока инверторов напряжения 4, а также обмотки реле 5.1,,5.5 контактных групп блока коммутации 5 подключены к соответствующим контрольным входам-выходам блока управления 1.

Заявляемое устройство бесперебойного электропитания работает следующим образом.

Электроснабжение устройства бесперебойного электропитания осуществляется от независимых сетей трехфазного переменного тока (фидеров) 220 или 380В частотой 50 Гц.

При замкнутых контактах переключателей 8.1,,9.3 оба выпрямителя 2.1 и 2.2 преобразует переменное напряжение сетей в постоянное напряжение, которое с их рабочих выходов через замкнутые контакты переключателей 10.1 и 10.2 поступает на соответствующие входы блоков инверторов напряжений 3 и 4, а через замкнутые контакты переключателей 11.1 и 11.2-на соответствующие выводы аккумуляторной батареи 7. При неисправности выпрямителя 2.1 или 2.2, а также на время его технического обслуживания, неисправный выпрямитель по команде блока управления 1 соответствующими контактами 8.1,,9.3 отключается от сети электроснабжения, контактами 10.1, 10.2 - от блоков инверторов 3 и 4, а контактами 11.1,11.2 - от аккумуляторной батареи 7.

Инверторы напряжения 3.1, 3.2 блока 3 и 4.1, 4.2 блока 4 преобразовывают постоянное напряжение в стабилизированное по частоте и амплитуде выходное переменное трехфазное напряжение, которое через размыкающие контакты контактных группх 5.1 и 5.2 блока коммутации 5 и размыкающие контакты контактных групп 6.1 и 6.2 байпасов блока 6 соответственно поступает двум различным потребителям.

При отсутствии входного напряжения сетей электроснабжения электропитание инверторов 3.1, 3.2 блока 3 и/или 4.1, 4.2 блока 4 производится от аккумуляторной батареи 7 . После восстановления напряжения в сетях электроснабжения выпрямитель 2.1 или 2.2 автоматически принимает на себя электропитание соответствующей группы инверторов, а также вновь заряжает аккумуляторную батарею 7.

При изменении параметров нагрузки на одном из выходов заявляемого устройства, например, при увеличении числа стрелок, одновременно переводимых в сложном маршруте в одной из горловин станции, к соответствующему выходу устройства по команде блока управления 1 контактами переключателя 5.2 блока коммутации 5 или контактами переключателя 5.4 того же блока могут подключаться находящиеся в нагруженном резерве инверторы напряжения 3.2 или 4.2 соответственно. Кроме того, при необходимости, например, в случае ремонта или технического обслуживания инверторов одного из блоков инверторов 3 или 4, контактами переключателя 5.5 блока коммутации 5 можно часть или всю мощность инверторов напряжения 3.1, 3.2 или 4.1, 4.2 с одного выхода устройства переключить на другой его выход.

Таким образом, введение в заявляемое устройство бесперебойного электропитания блока коммутации 5 позволяет оперативно регулировать мощность на его выходах при изменении параметров нагрузки, то есть расширяет функциональные возможности устройства бесперебойного электропитания.

1. Устройство бесперебойного электропитания, содержащее блок управления, аккумуляторную батарею, по меньшей мере, два выпрямителя, входы каждого из которых подключены к своей линии электроснабжения, одноименные рабочие выходы соединены параллельно и подключены к соответствующим выводам аккумуляторной батареи, а контрольные выходы - к блоку управления, блоки инверторов напряжения, каждый из которых содержит, по меньшей мере, два инвертора напряжения, рабочие входы которых подключены к соответствующим выходам выпрямителей, а контрольные выходы - к блоку управления, блок байпасов, содержащий, по меньшей мере, две группы контактов, через замыкающие контакты которых входы выпрямителей подключены к соответствующим выходам устройства, отличающееся тем, что в него введен блок коммутации, входы которого подключены к выходам инверторов напряжения, а выходы - через соответствующие размыкающие контакты байпасов - к соответствующим выходам устройства.

2. Устройство бесперебойного электропитания по п.1, отличающееся тем, что блок коммутации содержит N+K-1 групп переключателей, где N - число инверторов напряжения, К - количество независимых нагрузок, подключаемых к заявляемому устройству, а число контактов каждого переключателя равно числу выходов инвертора напряжения.

Схема многоуровневого повышающего трехфазного преобразователя относится к преобразовательной технике и может быть использована для преобразования энергии солнечной батареи в переменное напряжение промышленной частоты в солнечной энергетике.