ИСТОЧНИК БЕСПЕРЕБОЙНОГО ПИТАНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ

Полезная модель относится к источникам бесперебойного питания с резервированием преобразователя электрической энергии с помощью буферной кислотно-свинцовой аккумуляторной батареи и может быть использован для электропитания радиоэлектронной аппаратуры, для которой важна непрерывность работы, например, в системах телемеханики, работающей в широком диапазоне рабочих температур.
Технический результат от использования заявляемой полезной модели заключается в увеличении срока службы накопителя резервной энергии, в качестве которого используется свинцово-кислотная аккумуляторная батарея, и уменьшении потерь мощности в источнике бесперебойного электропитания.
Известен источник бесперебойного электропитания [1], позволяющий осуществлять бесперебойное питание радиоэлектронной аппаратуры с помощью буферного включения свинцово-кислотной аккумуляторной батареи. Для сохранения длительного срока службы требуется поддерживать заряженное состояние и не допускать перезаряда свинцово-кислотной батареи. С этой целью, например, для батареи с номинальным напряжением 12 В, требуется изменять напряжение подключенного к ней источника электропитания от 15,6 В при температуре минус 20°С до 13,5 В при температуре плюс 50°С [2], или от плюс 13% до минус 2% от напряжения, требуемого при нормальной температуре.
Известен источник электропитания с широким диапазоном регулирования SCP-75 [3], позволяющий регулировать выходное напряжение в пределах от плюс 15 до минус 5%, что достаточно для нормальной эксплуатации свинцово-кислотной аккумуляторной батареи во всем диапазоне рабочих температур. Недостатком описанного источника электропитания является сравнительно невысокий к.п.д. (81-85%), приводящий к ощутимым потерям мощности - до 15-19% от мощности нагрузки.
Известен также источник электропитания с низкими потерями SDR-240 [4], имеющий высокий к.п.д. (94%), позволяющий снизить потери мощности до 6% от мощности нагрузки. Недостатком этого источника электропитания является сравнительно узкий диапазон регулирования выходного напряжения, недостаточный для нормальной эксплуатации свинцово-кислотной аккумуляторной батареи во всем диапазоне рабочих температур.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является источник бесперебойного электропитания потребителей [5], содержащий последовательно соединенные преобразователь переменного напряжения в постоянное, накопитель резервной энергии и первый потребитель тока, а также дополнительно содержит регулируемый конвертор и второй потребитель тока, подключенный к накопителю резервной энергии через регулируемый конвертор.
Описанный источник бесперебойного электропитания потребителей имеет недостаток, заключающийся в том, что в нем невозможно одновременно получить и низкие потери мощности, и широкий диапазон регулирования напряжения для нормальной эксплуатации свинцово-кислотной аккумуляторной батареи в качестве накопителя резервной энергии. Этот недостаток вызван тем, что свинцово-кислотная аккумуляторная батарея подключается непосредственно к выходу преобразователя переменного напряжения в постоянное. В результате при использовании источника электропитания с низкими потерями в качестве преобразователя переменного напряжения в постоянное имеется диапазон регулирования напряжения, недостаточный для нормальной работы батареи в рабочем диапазоне температур, а при использовании источника электропитания с широким диапазоном регулирования имеются высокие потери мощности.
При создании предлагаемой полезной модели стояла задача построения источника бесперебойного электропитания потребителей, имеющего такую структуру, которая позволяет применять источник электропитания с низкими потерями и обеспечивает диапазон регулирования напряжения, достаточный для нормальной работы накопителя резервной энергии во всем рабочем диапазоне температур.
Поставленная задача решается за счет изменения структуры источника бесперебойного электропитания потребителей, а также конкретного выполнения преобразователя переменного напряжения в постоянное и регулируемого конвертора.
При этом в источнике бесперебойного питания, содержащем преобразователь переменного напряжения в постоянное, накопитель резервной энергии, потребители электрического тока, один из которых соединен с выходом преобразователя переменного напряжения в постоянное, регулируемый конвертор, накопитель резервной энергии подключен к преобразователю переменного напряжения в постоянное через регулируемый конвертор, а другой потребитель тока подключен к точке соединения накопителя резервной энергии и регулируемого конвертора, причем преобразователь переменного напряжения в постоянное выполнен в виде источника электропитания с низкими потерями мощности, а регулируемый конвертор выполнен в виде двунаправленного регулируемого преобразователя напряжения.
Технический результат, заключающийся в возможности одновременного получения низких потерь мощности и широкого диапазона регулирования напряжения, достаточного для нормальной работы накопителя резервной энергии, в качестве которого используется свинцово-кислотная аккумуляторная батарея, во всем рабочем диапазоне температур, достигается за счет изменения связей между функциональными узлами и выполнения преобразователя переменного напряжения в постоянное в виде источника электропитания с низкими потерями мощности, а регулируемого конвертора - в виде двунаправленного преобразователя напряжения.
Полезная модель иллюстрируется чертежом, на котором представлена функциональная схема источника бесперебойного электропитания.
Предлагаемый источник бесперебойного электропитания потребителей, представленный на чертеже, содержит преобразователь переменного напряжения в постоянное 1, выполненный в виде источника электропитания с низкими потерями мощности, первый потребитель электрического тока 2, подключенный к выходу преобразователя переменного напряжения в постоянное 1, накопитель резервной энергии 3, в качестве которого используется свинцово-кислотная аккумуляторная батарея, подключенный к второму входу/выходу регулируемого конвертора 4, выполненного в виде двунаправленного преобразователя напряжения, первый вход/выход которого подключен к выходу преобразователя переменного напряжения в постоянное 1, второй потребитель электрического тока 5, подключенный к точке соединения регулируемого конвертора 4 и накопителя резервной энергии 3.
Предлагаемый источник бесперебойного электропитания работает следующим образом. При исправной сети напряжение сети поступает на вход преобразователя переменного напряжения в постоянное 1, выполненного в виде источника электропитания с низкими потерями мощности, с выхода которого напряжение поступает на первый потребитель тока 2 и на первый вход/выход регулируемого конвертора 4, выполненного в виде двунаправленного преобразователя напряжения, который преобразует его в напряжение, достаточное для нормальной работы накопителя резервной энергии 3, в качестве которого используется свинцово-кислотная аккумуляторная батарея, и подает его на второй потребитель тока 5 и на накопитель резервной энергии 3, который при этом подзаряжается.
При неисправной сети напряжение с накопителя резервной энергии 3 поступает на второй потребитель тока 5 и на второй вход/выход регулируемого конвертора 4, выполненного в виде двунаправленного преобразователя напряжения, который преобразует его в напряжение, достаточное для работы первого потребителя тока 2 и через свой первый вход/выход подает его на первый потребитель тока 2. После того, как сеть снова станет исправной, первый потребитель тока 2 вновь переходит на питание от преобразователя переменного напряжения в постоянное 1, выполненного в виде источника электропитания с низкими потерями мощности, а второй потребитель тока 5 переходит на питание от регулируемого конвертора 4, выполненного в виде двунаправленного преобразователя напряжения, который также восстанавливает заряженное состояние свинцово-кислотной аккумуляторной батареи 3. Таким образом обеспечивается непрерывное (бесперебойное) питание первого и второго потребителей тока как при исправной, так и при неисправной сети.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ:
1. Патент РФ на изобретение №2332770, МПК H02J 7/34, опубл. 27.08.2008.
2. Стационарные свинцово-кислотные герметизированные необслуживаемые аккумуляторы. Технология dryfit: Sonnenschein A400, А500, А600 OPzV, A700 (OGiV). Технология AGM: Marathon (L; M/M_FT), Sprinter (P/XP.S), Powerfit (S300, S500). Exide technologies, 2009. ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ.
3. Источник электропитания с широким диапазоном регулирования SCP-75-75W Single Output Switching Power Supply SCP-75 series. Mean Well. File Name: SCP-75-SPEC 2010-02-09. http://www.meanwell.com/search/scp-75/default.htm.
4. Источник электропитания с низкими потерями SDR-240 - 240W Single Output Industrial DIN RAIL with PFC Function SDR-240 series. Mean Well. File Name: SDR-240-SPEC 2009-03-20. http://www.meanwell.com/search/sdr-240/default.htm.
5. Патент РФ на полезную модель №13122, МПК H02J 9/00, H02J 9/06, опубл. 20.03.2000.