Источник бесперебойного питания
входное напряжение синусоидальное выходное напряжение источник бесперебойного питания инвертор пассивный фильтр трансформатор
Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике и может быть использовано в системах электроснабжения промышленных предприятий, автономных систем электроснабжения, частных домохозяйств для бесперебойного питания переменным напряжением при неноминальном входном напряжении или при кратковременном его отсутствии. Технический результат заключается в улучшении защиты от изменений величины и формы входного напряжения, формировании синусоидального выходного напряжения высокого качества при питании как от сети, так и от аккумуляторной батареи, интегрировании в интеллектуальную сеть электроснабжения при малых габаритах устройства. Технический результат достигается предлагаемым источником бесперебойного питания, содержащим входной выпрямитель, выходной инвертор, входной и выходной пассивные фильтры, байпас, блок аккумуляторных батарей. Для регулирования напряжения постоянного тока между входным выпрямителем и выходным инвертором установлен двойной активный мост, состоящий из высокочастотного инвертора, выпрямителя и находящихся между ними двух высокочастотных трансформаторов. Один трансформатор имеет коэффициент трансформации 3:2 и предназначен для режима работы от сети, а второй трансформатор имеет коэффициент трансформации 10:1 и предназначен для режима работы с блоком аккумуляторных батарей. Выбор трансформатора осуществляется двухпозиционным ключом в зависимости от того, откуда происходит питание нагрузки - первый трансформатор работает при питании от сети, второй при работе с блоком аккумуляторных батарей, тем самым уменьшаются размеры устройства за счет отказа от зарядного устройства и инвертора для аккумуляторных батарей и обеспечивается дополнительная надежность за счет гальванической развязки.
Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике и может быть использовано в системах электроснабжения промышленных предприятий, автономных систем электроснабжения, частных домохозяйств для бесперебойного питания переменным напряжением при неноминальном входном напряжении или при кратковременном его отсутствии.
Известен источник бесперебойного электропитания (патент РФ 114564), содержащий выпрямитель, подключенный к питающей сети переменного напряжения. Выпрямитель соединен с нагрузкой через последовательно включенные в линию основного питания зарядное устройство и разрядное устройство. Зарядное устройство обеспечивает заряд аккумуляторной батареи, разрядное устройство служит для обеспечения питания нагрузки от аккумуляторной батареи. Аккумуляторная батарея подключена к разрядному устройству через блок защиты от глубокого разряда и блокирующий диод в его прямом направлении. Основным недостатком источника является последовательное включение в линию основного питания зарядного устройства и разрядного устройства. Это приводит к тому, что указанные устройства, в схему которых входят энергозатратные элементы, постоянно работают и при наличии, и при отсутствии в сети нормального напряжения, что снижает энергоэффективность источника бесперебойного электропитания и надежность его работы.
Известен источник бесперебойного энергоснабжения (патент РФ 180664), который содержит основную линию питания для соединения внешнего источника питания с нагрузкой, зарядное устройство, соединенное с аккумуляторной батареей, соединенной с разрядным устройством. Зарядное и разрядное устройства электрически параллельно подключены к основной линии питания. При сбое питающего напряжения разрядное устройство берет питание с аккумуляторной батареи и повышает напряжение до соответствующего уровня, необходимого для питания нагрузки. В данном источнике снижены электрические потери за счет параллельного подключения к основной линии питания разрядного и зарядного устройств. Однако наличие в схеме разрядного устройства, в состав которого входят энергозатратные элементы, снижает энергоэффективность источника питания.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является источник бесперебойного питания (патент РФ 125408), содержащий выпрямитель, ко входу которого подсоединена сеть, а выход соединен с аккумулятором для его заряда, при этом аккумулятор питает низкочастотный инвертор напряжения, выход которого подключен к нагрузке, отличающийся тем, что аккумулятор питает через блок ключей высокочастотный инвертор напряжения, а преобразованная энергия передается с высокочастотного инвертора напряжения на тороидальный трансформатор с ферритовым сердечником, к вторичной обмотке которого подсоединены последовательно выходной выпрямитель и фильтр, при этом выход фильтра соединен с низкочастотным инвертором напряжения, который, в свою очередь, соединен через блок ключей с нагрузкой. Недостатком данного устройства является тот факт, что аккумуляторная батарея имеет номинальное напряжение 12 или 24 В, а напряжение сети составляет 220 В, таким образом выпрямитель должен содержать также трансформатор, что увеличивает его массу, габариты и стоимость. Использование аккумуляторной батареи на 200 В является экономически нецелесообразным и небезопасным для потребителя.

Цель изобретения - увеличения качества и безопасности работы источника бесперебойного питания за счет двойного активного моста с двумя гальваническими высокочастотными развязками, позволяющая работать как от сети, так и от аккумуляторной батареи без зарядного устройства и отдельного преобразователя для аккумулятора.

Технический результат заключается в улучшении защиты от изменений величины и формы входного напряжения, формировании синусоидального выходного напряжения высокого качества при питании как от сети, так и от аккумуляторной батареи, интегрировании в интеллектуальную сеть электроснабжения при малых габаритах устройства.

Техническая задача решается предлагаемым источником бесперебойного питания, содержащим входной выпрямитель, выходной инвертор, входной и выходной пассивные фильтры, байпас, блок аккумуляторных батарей, который отличается тем, что для регулирования напряжения постоянного тока между входным выпрямителем и выходным инвертором установлен двойной активный мост, состоящий из высокочастотного инвертора, выпрямителя и находящегося между ними двумя высокочастотными трансформаторами, при этом один трансформатор имеет коэффициент трансформации 3:2 и предназначен для режима работы от сети, а второй трансформатор имеет коэффициент трансформации 10:1; выбор трансформатора осуществляется двухпозиционным ключом в зависимости от того, откуда происходит питание нагрузки - первый трансформатор работает при питании от сети, второй при работе с блоком аккумуляторных батарей. Высокочастотный трансформатор в несколько раз меньше по габаритам, чем трансформатор, работающий на промышленной частоте.
Предлагаемый источник бесперебойного питания имеет следующие режимы работы:
- если напряжение сети в пределах нормы, то устройство работает в режиме эконом;
- если сетевое напряжение отклонено от номинального значения, но находится в допустимом для регулирования диапазоне, то устройство работает в прямом режиме;
- если сетевое напряжение отсутствует или вышло за пределы допустимого для регулирования диапазона, то устройство работает в автономном режиме;
- если нагрузка не подключена, то устройство может накапливать электроэнергию в ночное время и отдавать ее во внешнюю сеть в пиковые режимы потребления, то устройство работает в режиме накопителя.
- если блок аккумуляторных батарей или вместо них подключенные солнечные панели позволяет отдавать электроэнергию во внешнюю сеть в пиковые режимы потребления, то устройство работает в режиме источника.
Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике и может быть использовано в системах электроснабжения промышленных предприятий, автономных систем электроснабжения, частных домохозяйств для бесперебойного питания переменным напряжением при неноминальном входном напряжении или при кратковременном его отсутствии.
Борис
Авдеев
Александрович
канд.техн.наук, доцент, доцент  кафедры электрооборудования судов и автоматизации производства
Кандидат технических наук
Доцент
AAQ-1670-2021
57216269333
809758
0000-0001-6902-245X
РОССИЯ
Евгений
Масюткин
Петрович
Ректор ФГБОУ ВО "КГМТУ"
РОССИЯ
45.31.01
Общие вопросы
02.02.IQ
ENGINEERING, ELECTRICAL & ELECTRONIC
Борис
Авдеев
Александрович
РОССИЯ
Алексей
Вынгра
Викторович
РОССИЯ
РОСРЫБОЛОВСТВО
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО РЫБОЛОВСТВУ
1087746846274
Организация
Министерство сельского хозяйства Российской Федерации
Федеральные государственные казенные учреждения
ФГБОУ ВО "КГМТУ"
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "КЕРЧЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОРСКОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"
1159102037940
ЕВГЕНИЙ
МАСЮТКИН
ПЕТРОВИЧ
Организация
Федеральное агентство по рыболовству
Федеральные государственные бюджетные учреждения