Источник бесперебойного питания

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в электропитании ответственных потребителей средней и большой мощности.
Известны системы бесперебойного электропитания, выполняемые по принципу On-Line и известные как системы с двойным преобразованием, выпускаемые такими известными производителями, как АРС, Best Power, Emerson Electric, Powerware и др. (1. Excide Electronics: Источники бесперебойного электропитания корпорации Excide Electronics. Проспект фирмы, 1998 г., PC Magazine/RE, спецвыпуск, январь 1997, с. 68-79. 2. Мир ИБП, Мир ПК, март 1997. С. 33-57. 3. Кучеров Д.П. Источники питания ПК и периферии. - Наука и техника, Санкт-Петербург, 2002 г.). Все эти системы содержат выпрямитель, зарядно-разрядное устройство или повышающий преобразователь, аккумулятор и инвертор. Сетевое напряжение переменного тока преобразуется в напряжение постоянного тока. Одновременно, часть энергии аккумулируется, причем аккумулятор при работе от сети переменного тока подзаряжается этим напряжением постоянного тока через зарядное устройство. Затем происходит обратное преобразование постоянного напряжения в переменное, которым и питают потребителя энергии. При отклонениях сетевого напряжения от нормального режима электропитание потребителя осуществляется от аккумулятора, но предварительно это напряжение повышается и преобразуется в напряжение переменного тока. Таким образом, эти системы используют технологию двойного преобразования электрической энергии как в нормальном режиме, так и при сбоях в электросети. В качестве прототипа принято устройство гарантированного электропитания по авторскому свидетельству №1757022, в которое введен байпасный диод 5 (фиг. 1 к описанию указанного авторского свидетельства), анод которого подключен к аккумуляторной батарее, а катод - к шине постоянного тока.
Недостатком таких систем является низкая надежность, обусловленная тем, что отказ зарядного устройства или инвертора в резервной цепи влечет за собой отказ источника бесперебойного питания.
Задачей полезной модели является повышение надежности источника бесперебойного питания при отказе резервной цепи.
Поставленная задача решается тем, что в источник бесперебойного питания, содержащий выпрямитель, подключенный к питающей сети переменного тока, инвертор, подключенный к нагрузке, шину постоянного тока между указанным выпрямителем и инвертором, блок управления, при этом шина постоянного тока соединена также с зарядно-разрядным устройством, связанным с аккумуляторной батареей, и байпасный диод, присоединенный встречно-параллельно зарядно-разрядному устройству, введен ключ, образующий байпасную цепь между питающей сетью и выходом инвертора.
Далее сущность предлагаемой полезной модели поясняется с помощью рисунка, на котором показана блок-схема источника бесперебойного питания.
Устройство подключается к питающей сети переменного тока 1 и содержит последовательно соединенные выпрямитель 2, инвертор 3 и шину постоянного тока 4 между ними. Шина постоянного тока 4 соединена с зарядно-разрядным устройством 5 аккумуляторной батареи 6, образующими резервную цепь питания при сбое в питающей сети. Напряжением инвертора 3 питается нагрузка. Блок управления 7 управляет работой источника бесперебойного питания. Встречно-параллельно зарядно-разрядному устройству 5 подсоединен байпасный диод 8, анод которого подключен к аккумуляторной батарее 6, а катод - к шине постоянного тока 4. Ключ 9 образует байпасную цепь, соединяющую сеть переменного тока с выходом инвертора. Напряжение аккумуляторной батареи соответствует минимальному амплитудному значению напряжения питающей сети, при условии, что напряжение питающей сети отклоняется в сторону понижения на 10% (ГОСТ 13109-97)
Работа устройства заключается в следующем. Если в сети есть нормальное напряжение, то вся мощность, потребляемая нагрузкой, проходит через выпрямитель 2, который преобразует переменное напряжение электрической сети в стабилизированное постоянное напряжение. Это напряжение используется для заряда аккумуляторной батареи 6 через устройство 5 и для питания инвертора 3. Инвертор 3 преобразует напряжение постоянного тока в напряжение переменного тока, которым и питается нагрузка. При выходе из строя инвертора или его перегрузке блоком управления 7 размыкается линия "инвертор-нагрузка" и замыкается линия "байпас-нагрузка" через ключ 9, и нагрузка продолжает питаться от сети.
Если в сети происходит сбой, например напряжение сети 1 становится меньше нижней границы диапазона входных напряжений или произошел обрыв фазы, уход частоты и т.п., инвертор 3 начинает питаться от аккумуляторной батареи 6 через устройство 5 и шину постоянного тока 4. Если в этом случае происходит отказ в зарядно-разрядном устройстве 5, то блок управления 7 отключает устройство 5 от шины постоянного тока 4, на шину постоянного тока 4 поступает напряжение непосредственно от аккумуляторной батареи 6 через байпасный диод 8, которое затем питает инвертор 3 и, через него, нагрузку. Т.о. предложенная система повышает надежность работы устройства при отказах в резервной сети.