СИСТЕМА БЕСПЕРЕБОЙНОГО ПИТАНИЯ УСТРОЙСТВ НА БАЗЕ ЧАСТОТНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

Полезная модель относится к области электропитания устройств, питающихся от частотных преобразователей, в том числе эксплуатируемых в местах, где техническое обслуживание затруднено, и в условиях низких температур.
Существует большое число решений для бесперебойного питания устройств на базе частотных и им подобных преобразователей. Все эти системы построены на принципе преобразования постоянного тока в переменный, с последующей подачей переменного напряжения на вход частотного преобразователя. Все эти решения обладают следующими недостатками: осуществляется «ненужное» двойное преобразование напряжения из постоянного напряжения аккумуляторной батареи в переменное напряжение на вход частотного преобразователя, а затем обратно в постоянное напряжение на шине постоянного тока частотного преобразователя. Из уровня техники также известно подобное решение на базе суперконденсаторов и DC-AC инвертора (см. патент RU 152482 ), обладающее одним серьезным недостатком: невозможность работы при наличии питающего напряжения и незаряженном накопителе энергии.
На практике очень часто бывает необходимо запитать устройства, подключенные к частотному преобразователю, на время от нескольких секунд до нескольких десятков секунд, поэтому система бесперебойного питания с аккумуляторной батареей будет сильно избыточной в плене запасенной энергии.
Техническая задача: обеспечить работу частотного преобразователя при пропадании основного питающего напряжения на время до нескольких десятков секунд, причем при наличии входного переменного напряжения частотный преобразователь должен быть работоспособным также при незаряженном накопителе энергии.
Решение поставленной задачи достигается за счет включения в цепь постоянного тока частотного преобразователя накопителя на суперконденсаторах вместе с системой заряда и коммутации. Емкость накопителя подбирается из расчета потребления устройства, подключенного к частотному преобразователю, с учетом необходимого запаса.
При подаче входного переменного напряжения на вход накопителя 1 оно коммутируется на вход частотного преобразователя 4. Одновременно включается зарядное устройство 2 и суперконденсаторный накопитель 3 начинает заряжаться до напряжения, близкого к напряжению на шине DC частотного преобразователя. После достижения порогового напряжения суперконденсаторный накопитель посредством системы коммутации подключается к шине DC частотного преобразователя, а зарядное устройство 2 отключается. После пропадания входного переменного напряжения, питание частотного преобразователя осуществляется от суперконденсаторного накопителя. При падении напряжения на шине DC ниже порогового уровня (определяется характеристиками частотного преобразователя), система коммутации отключает суперконденсаторный накопитель 3 от шины DC частотного преобразователя. Во избежание перегрузки входного выпрямителя 5 при появлении входного напряжения при подключенном к шине DC частично разряженном суперконденсатоном накопителе 3, система коммутации отключает входной выпрямитель 5 от питающей сети при пропадании входного напряжения, и включает его после того, как от шины DC будет отключен разряженный накопитель.
Достоинства такой системы: широкий диапазон рабочих температур (от минус 45 до +65°С), длительный срок службы (не менее 10 лет), отсутствие обязательного технического обслуживания накопителя в течение всего срока службы, повышение надежности работы и КПД всей системы за счет исключения «ненужного» преобразования напряжения.