трусики женские украина

На головну

 Джерело безперебійного живлення з подвійним перетворенням - Фізика

Зміст

Введення

1. Класифікація ІБП

2. ДБЖ з подвійним перетворенням енергії: схемотехніка і технічні характеристики

2.1 Призначення й опис вузлів силового ланцюга ДБЖ

2.2 Системні показники ДБЖ

3. Приклади сучасних ДБЖ

Висновок

Список використаної літератури

Введення

Майже кожен, хто використовує в своїй роботі комп'ютери, стикався з втратою інформації в результаті відключення електроживлення. Uninterruptable Power Source (в російськомовній літературі - ДБЖ, Джерело безперебійного живлення) - це пристрій, що включається між джерелом живлення (розеткою електромережі) і споживачем (комп'ютер, міні-АТС тощо), яке забезпечує харчування споживача у разі зникнення напруги основного джерела, використовуючи для цього енергію своїх акумуляторних батарей. У найбільш широкому узагальненні до джерел безперебійного живлення можна віднести все, починаючи від батарейки, що живить чіп CMOS у вашому комп'ютері, до дизель - генератора потужністю в кілька сотень кіловат.

Загальний алгоритм функціонування ДБЖ наступний - при пропажі напруги мережі ДБЖ автоматично перемикається на живлення від акумулятора, при відновленні напруги мережі автоматично переходить в режим заряду акумулятора.

Підхід до джерела безперебійного живлення, як до "чорного ящика", що володіє набором відомих корисних (або не корисних) властивостей, дозволяє, не заглиблюючись у його електронну начинку, осмислено використовувати його позитивні сторони для захисту комп'ютерів або іншого обладнання від збоїв електричної мережі. Для боротьби зі збоями електричної мережі та створенні систем безперебійного живлення крім ДБЖ використовуються і інші пристрої: стабілізатори напруги, фільтри, дизельні генератори.

1. Класифікація ІБП

Перше і найголовніше призначення джерела безперебійного живлення - забезпечити електроживлення комп'ютерної системи або іншого обладнання в той час, коли електрична мережа з якихось причин не може це робити. Під час такого збою електричної мережі ІБП харчується сам і живить навантаження за рахунок енергії, накопиченої його акумуляторною батареєю. Кожна людина, що стикається з комп'ютерами, рано чи пізно дізнається про чудовою ідеєю безперебійного живлення комп'ютерів.

Незважаючи на достаток різних схемних рішень, в індустрії UPS склалися деякі типові схеми побудови (топології) джерел безперебійного живлення. Розглянемо їх детальніше.

"Розділяти" ІБП можна за різними ознаками, зокрема, за потужністю (або сфері застосування) і по типу дії (архітектурі / пристрою). Обидва ці методи тісно пов'язані один з одним. За потужністю ДБЖ діляться на

· Джерела безперебійного живлення малої потужності (з повною потужністю 300, 450, 700, 1000, 1500 ВА, до 3000 ВА - включаючи і on-line);

· Малої та середньої потужності (c повною потужністю 3-5 кВА);

· Середньої потужності (з повною потужністю 5-10 кВА);

· Великий потужності (з повною потужністю 10-1000 кВА).

Виходячи з принципу дії пристроїв, в літературі в даний час використовується два типи класифікації джерел безперебійного живлення. Відповідно до першого типу, ДБЖ діляться на дві категорії: on-line і off-line, які, в свою чергу, діляться на резервні та лінійно-інтерактивні.

Згідно з другим типом, ІБП діляться на три категорії: резервні (off-line або standby), лінійно-інтерактивні (line-interactive) і ДБЖ з подвійним перетворенням напруги (on-line).

Ми будемо користуватися другим типом класифікації.

Розглянемо для початку різницю типів ДБЖ. Джерела резервного типу виконані за схемою з комутуючим пристроєм, який в нормальному режимі роботи забезпечує підключення навантаження безпосередньо до зовнішньої мережі живлення, а в аварійному - переводить її на живлення від акумуляторних батарей. Перевагою ДБЖ такого типу можна вважати його простоту, недоліком - ненульовий час перемикання на живлення від акумуляторів (близько 4 мс).

Рис.1 Схема джерела резервного типу

Лінійно-інтерактивні ДБЖ виконані за схемою з комутуючим пристроєм, доповненої стабілізатором вхідної напруги на основі автотрансформатора з перемикаються обмотками. Основна перевага таких пристроїв - захист навантаження від підвищеного або зниженого напруги без переходу в аварійний режим. Недоліком таких пристроїв також є ненульове (близько 4 мс) час перемикання на акумулятори.

Схема лінійно - інтерактивного ДБЖ

ДБЖ з подвійним перетворенням напруги відрізняється тим, що в ньому надходить на вхід змінна напруга спочатку перетворюється випрямлячем в постійне, а потім - за допомогою інвертора - знову в змінну. Акумуляторна батарея постійно підключена до виходу випрямляча і входу інвертора і живить його в аварійному режимі. Таким чином, досягається досить висока стабільність вихідної напруги незалежно від коливань напруги на вході. Крім того, ефективно придушуються перешкоди і обурення, якими рясніє живить мережу.

Практично, ІБП даного класу при підключенні до мережі змінного струму поводяться як лінійне навантаження. Плюсом даної конструкції можна вважати нульовий час перемикання на живлення від акумуляторів, мінусом - зниження ККД за рахунок втрат при дворазовому перетворенні напруги.

ДБЖ з подвійним перетворенням

2. ДБЖ з подвійним перетворенням енергії: схемотехніка і технічні характеристики

Джерела безперебійного живлення (ДБЖ) призначені для захисту електрообладнання користувача від будь-яких неполадок в мережі, включаючи спотворення або пропажа напруги мережі, а також придушення високовольтних імпульсів і високочастотних перешкод, що надходять з мережі.

ДБЖ з подвійним перетворенням енергії володіє найбільш досконалою технологією щодо забезпечення якісною електроенергією без перерв в харчуванні навантаження при переході з мережевого режиму (живлення навантаження енергією мережі) на автономний режим (живлення навантаження енергією акумуляторної батареї), і навпаки. Забезпечуючи синусоїдальну форму вихідної напруги, такі ДБЖ використовуються для відповідальних споживачів електроенергії, що пред'являють підвищені вимоги до якості електроживлення (мережеве обладнання, файлові сервери, робочі станції, персональні комп'ютери, обладнання обчислювальних і телекомунікаційних залів, системи управління технологічним процесом і т.д.). Сучасні ДБЖ малої та середньої потужності, на відміну від класичної схеми "випрямляч - інвертор", містять у своїй структурі коректор коефіцієнта потужності, що забезпечує вхідний коефіцієнт потужності, близький до одиниці, і практично синусоїдальну форму струму, споживаного з мережі.

Зустрічається останнім часом термін "ІБП з потрійним перетворенням" може ввести в оману читача про нібито нової топології ДБЖ. Насправді, мова йде про додаткове перетворенні нестабільної напруги постійного струму в стабільне підвищена напруга постійного струму для живлення інвертора, присутньому в структурах ДБЖ з коректором коефіцієнта потужності. У відповідності з міжнародним стандартом, такі структури теж належать до ДБЖ з подвійним перетворенням енергії (Double-Conversion UPS).

Залежно від стану мережі та величини навантаження, ІБП c подвійним перетворенням може працювати в різних режимах: мережевому, автономному, Байпас та інших.

Мережевий режим - режим живлення навантаження енергією мережі. При наявності мережевої напруги в межах допустимого відхилення, і навантаження, що не перевищує максимально допустиму, ІБП працює в мережевому режимі. При цьому режимі здійснюється:

· Фільтрація імпульсних і високочастотних мережевих перешкод;

· Перетворення енергії змінного струму мережі в енергію постійного струму за допомогою випрямляча і схеми корекції коефіцієнта потужності;

· Перетворення за допомогою інвертора енергії постійного струму в енергію змінного струму зі стабільними параметрами;

· Підзаряд АБ за допомогою зарядного пристрою.

Автономний режим - режим живлення навантаження енергією акумуляторної батареї. При відхиленні параметрів мережевої напруги за допустимі межі або при повному зникненні мережі ІБП миттєво переходить на автономний режим живлення навантаження енергією акумуляторної батареї (АБ) через підвищуючий перетворювач DC / DC та інвертор. При відновленні напруги мережі ДБЖ автоматично перейде в мережевий режим.

Режим Байпас - живлення навантаження безпосередньо від мережі. Якщо в мережевому режимі відбувається перевантаження або перегрів ІБП, а також, якщо один з вузлів ДБЖ виходить з ладу, то навантаження автоматично перемикається з виходу інвертора безпосередньо до мережі. При знятті причин переходу в Байпас (перевантаження або перегрівання) ДБЖ автоматично повертається в нормальний мережевий режим з подвійним перетворенням енергії.

Відзначимо, що в режимі Байпас навантаження не захищена від неякісного напруги мережі.

Режим заряду батареї виникає при наявність мережевої напруги. Зарядний пристрій забезпечує заряд акумуляторної батареї, незалежно від того, чи включений інвертор або присутній режим Байпас.

Режим автоматичного перезапуску ДБЖ виникає при відновленні мережевої напруги, якщо до того ДБЖ працював в автономному режимі і був автоматично відключений внутрішнім сигналом щоб уникнути неприпустимого розряду батареї. Після появи вхідної напруги ДБЖ автоматично включиться і перейде на мережевий режим.

Режим холодного старту забезпечує включення ДБЖ для роботи в автономному режимі при відсутність мережевої напруги шляхом натискання на кнопку ВКЛ інвертора.

Серед виробників ДБЖ з подвійним перетворенням енергії набув поширення наступний ряд номінальних потужностей:

· Однофазні ДБЖ малої потужності: 1; 1,5; 3 кВА;

· Однофазні ДБЖ середньої потужності: 6, 10, 15, 20 кВА;

· ДБЖ з трифазним входом і однофазним виходом середньої потужності: 10,15,20,30 кВА;

· Трифазні ДБЖ середньої потужності: 10, 15, 20, 30 кВА;

· Трифазні ДБЖ великої потужності: більше 30 кВА.

Зупинимося на розгляді особливостей схемотехніки силових ланцюгів сучасних однофазних ДБЖ малої та середньої потужності, на прикладі ІБП, що випускаються рядом зарубіжних (Liebert, Invensys, Chloride, Riello) і вітчизняним (Енергетичні технології) виробниками.

Загальноприйняті виробниками структурні схеми силового ланцюга ДБЖ представлені на малюнках 4 і 5.

Структурна схема ДБЖ малої потужності: ККМ-В - коректор коефіцієнта потужності - випрямляч, ІНВ- інвертор, ППН - перетворювач постійної напруги, ЗУ - зарядний пристрій, ВІП - вторинний джерело живлення, АБ - акумуляторна батарея, К1, К2 - реле блоку комутації.

До складу ДБЖ малої потужності входить основний комплект плат, що складається з силової плати, плат вхідного і вихідного фільтрів, плати управління та плати дисплея.

Силова плата містить силові вузли: ККМ-В, інв, ППН, ЗУ (рис. 4), що забезпечують роботу ДБЖ в мережевому і автономному режимах.

Плати вхідного і вихідного фільтрів забезпечують придушення викидів напруги при перехідних процесах і здійснюють фільтрацію високочастотних комутаційних перешкод.

Плата управління забезпечує необхідний алгоритм роботи силової плати ІБП, тестування стану, моніторинг і управління ДБЖ. Плата управління стикується роз'ємами з силовою платою і з платою дисплея. Всі ланцюги ПУ ізольовані від високовольтної напруги, присутнього на силовий платі. За функціональним призначенням складу ПУ може бути розбитий на наступні вузли:

· Центральний мікроконтролер (МК);

· Вузол формування ШІМ сигналів для керування силовими транзисторами інвертора;

· Вузол узгодження вхідних і вихідних сигналів;

· Вузол узгодження сигналів індикації і управління платою дисплея;

· Вузол формування сигналів по інтерфейсу RS-232;

· Допоміжне джерело живлення ланцюгів ПУ.

В якості центрального МК може бути використаний мікроконтролер типу МС68НС711, на входи якого поступають аналогові і цифрові сигнали вимірювання електричних параметрів системи і стану вузлів ДБЖ.

МК забезпечує:

· Обробку аналогової і цифрової інформації про стан блоків силової плати та режимів їх роботи;

· Формування сигналів управління блоками силовий плати;

· Формування сигналів інформації про стан системи на плату дисплея і порт RS-232.

Крім МК, найбільш відповідальним вузлом на платі управління є формувач ШІМ-сигналів для керування транзисторами інвертора ДБЖ, реалізований на дискретних аналогових елементах.

Плата дисплея містить ряд світлодіодів для індикації режимів роботи ДБЖ і кнопки включення / виключення інвертора силовий плати. У деяких моделях ДБЖ використовуються РК-дисплеї для відображення електричних параметрів та стану ДБЖ.

У складі ІБП можливо також наявність додаткової плати зарядного пристрою, що забезпечує заряд зовнішньої акумуляторної батареї (АБ) підвищеної ємності при роботі ДБЖ в мережевому режимі.

Структурна схема силового ланцюга ДБЖ середньої потужності: ККМ - коректор коефіцієнта потужності, В - випрямляч, інв - інвертор, ЗУ - зарядний пристрій, ВІП - вторинний джерело живлення, АБ - акумуляторна батарея, БК - блок комутації, ДЗУ - додаткова плата зарядного пристрою.

В ДБЖ середньої потужності зі складу силової плати виділяють кілька силових вузлів, що містять силові дроселі, накопичувальні конденсатори, плату комутації (Байпас), плату зарядного пристрою.

Структурна схема силового ланцюга ДБЖ середньої потужності відрізняється від ДБЖ малої потужності застосуванням двотактної схеми ККМ, статичним блоком комутації, виконаним на тиристорах, і ланцюгом підключення АБ за допомогою тиристора (див. Рис. 5) .Прінціпіальной особливістю структури ДБЖ середньої потужності є те, що підвищення напруги акумуляторної батареї (АБ) для живлення інвертора здійснюється за допомогою ККМ, виключаючи використання додаткового перетворювача постійної напруги (ППН), у порівнянні зі структурою ДБЖ малої потужності. Це дозволяє підвищити загальний К.П.Д. ДБЖ.

Розглянемо більш докладно деякі особливості принципових схем вузлів силового ланцюга ДБЖ. Принципові схеми силового ланцюга ДБЖ малої та середньої потужності наведені на малюнках 6 і 7.

Принципова схема силового ланцюга ДБЖ малої потужності

Принципова схема силового ланцюга ДБЖ середньої потужності 2.1 Призначення й опис вузлів силового ланцюга ДБЖ

1. Випрямляч і коректор коефіцієнта потужності (ККП-В) виконує три функції:

· Здійснює перетворення напруги мережі змінного струму в стабілізовану напругу постійного струму, забезпечуючи харчування інвертора стабільним напругою постійного струму 700 - 800 В;

· Забезпечує споживання з мережі вхідного струму, що збігається по фазі з напругою мережі, і практично синусоїдальної форми, в незалежності від характеру навантаження ДБЖ, що дозволяє мати вхідний коефіцієнт потужності близьким до одиниці;

· Забезпечує м'який старт для зменшення пускового вхідного струму ДБЖ.

Схема управління силовим транзистором ККМ

Високочастотний ККМ в ДБЖ малої потужності виконаний за схемою підвищувального перетворювача (бустера) з диференціальним виходом і силовим дроселем L1, включеним у вхідні ланцюг змінного струму. Силовий транзистор ККМ VT1 (див. Рис. 6) управляється сигналом з широтно-імпульсною модуляцією (ШІМ). Формування ШІМ сигналу з частотою 20 кГц здійснює спеціалізована мікросхема ККМ контролера типу UC3854. На входи ККМ контролера надходять сигнали, пропорційні вхідному напрузі (Uвх), вхідному струму (iвх), напрузі на виході ККМ (U вих), максимальним значенням струму транзистора (Imp) і вхідного струму (Im), номінальна вихідна напруга ККМ (Uном) ( див. рис. 8). Крім цих сигналів, на мікросхему ККМ контролера надходить напруга живлення (U п = 24 В), сигнал синхронізації (Uс) і сигнал управління (вкл / викл) ККМ (Uвкл) від центрального мікропроцесора плати управління ДБЖ. Контролер ККМ виробляє ШІМ-сигнали з тактовою частотою 20 кГц і різної скважностью на кожному напівперіод мережевої напруги, що дозволяє формувати вхідний струм необхідної форми і стабілізувати вихідну напругу.

За рахунок зміни співвідношення часу відкритого стану транзистора, коли в дроселі запасається електромагнітна енергія WL:

(1)

і часу закритого стану транзистора, коли накопичена енергія через діод VD5 (VD6 рис. 6) віддається в накопичувальний конденсатор, ККМ забезпечує форму вхідного струму, близьку до синусоїдальної, і збігається по фазі з вхідною напругою. Сигнал ШІМ з контролера надходить на затвор IGBT транзистора через вузол сполучення (оптопару типу TLP250), що забезпечує необхідне посилення сигналу і гальванічну розв'язку ланцюга управління і силового ланцюга транзистора (рис. 8). Харчування вузла сполучення в ІБП малої потужності здійснюється від однієї з обмоток високочастотного трансформатора блоку зарядного пристрою за допомогою діода VD1. В ДБЖ середньої потужності харчування вузла сполучення забезпечує блок ВІП. На накопичувальних конденсаторах шини постійного струму С1, С2 (див. Рис. 6, 7) формується високовольтне стабілізовану постійну напругу для живлення інвертора Uп = 700 - 800 В.

Коефіцієнт передачі по напрузі підвищувального перетворювача (бустера) в режимі безперервного струму дроселя досягає значення 4. Це забезпечує широкий діапазон допустимого вхідної напруги, при якому ДБЖ не переходить в автономний режим. Значення допустимих відхилень вхідної напруги (мережі) і значення напруг харчування інвертора для різних моделей ДБЖ наведені в таблиці №1.

Величина ємності накопичувальних конденсаторів С1 = С2 вибирається з розрахунку 470 мкФ на кожен 1кВА вихідної потужності інвертора для забезпечення достатньої енергії харчування інвертора при скачках навантаження і провалах мережевої напруги.

Таблиця 1. Допустимий діапазон вхідних напруг і параметри ланцюгів постійного струму ДБЖ малої та середньої потужності

 Виробник

 Модель

 ДБЖ

 Номінал.

 Потужність кВА

 Напруга

 АБ, В

 Вхідний

 напруга, В

 Діапазон

 навантаження,% Напруга DC шини, В

 Invensys PW9120 1 / 1,5 / 3 36/48/96 160-276 66-100 н / д

 140-276 33-66

 120-276 0-33

 5/6 240 184-276 75-100

 160-276 50-75

 140-276 25-50

 120-276 0-25

 PW9150 8/10/12/15 288 176-276 0-100 800

 Liebert GXT-2U 1/3 48/72 160-280 70-100 750

 140-280 30-70

 120-280 0-30

 GXT 6/10 240 187-276 90-100 750

 163-276 30-90

 122-276 0-30

 Nfinity 4/8/12/16 120 170-276 60-100 800

 140-276 0-60

 Hinet (3/1) 10/15/20/30 384 300-480 0-100 750

 Енергетичні

 технології ДПК 1/3 36/96 160-300 70-100 700

 140-300 50-70

 120-300 0-50

 6/10 240 176-276 0-100 760

 ДПК (3/1) 10/15/20 240 304-478 0-100

Розглянемо на прикладі ІБП 3 кВА значення електричної енергії, що запасається в накопичувальних конденсаторах ККМ. Еквівалентна ємність послідовно включених конденсаторів складе:

Сек = 0,5 'С1 = 0,5 (470 мкФ / кВА' 3 кВА) = 705 мкФ

При напрузі U п = 700 В маємо:

. (2)

Ця енергія за період вихідної напруги Т = 0,02 сек може забезпечити потужність навантаження більше 8,5 кВА. Значний запас енергії харчування інвертора і високу швидкодію його системи управління забезпечують високі динамічні властивості ДБЖ. Значення динамічних параметрів: величина відхилення вихідної напруги від номінального значення і час відновлення статичної точності підтримки вихідної напруги при 100% накиді (скиданні) навантаження для ДБЖ малої та середньої потужності наведені в таблиці №2.

Динамічні показники ДБЖ малої та середньої потужності

 Виробник

 Модель

 ДБЖ

 Номінальна

 потужність,

 кВА

 Статична

 точність,

%

 Динамічна

 точність,

%

 Час

 восстановл.,

 мс

 Chloride Synthesis Twin 6 - 20 ± 1 ± 5 травня

 Invensys PW9120 1 - 3 ± 3 ± 7 н / д

 PW9150 8 - 15 ± 2 ± 5

 Liebert GXT 1 - 10 ± 3 ± 7 90

 Nfinity 4 - 16 ± 3 ± 7 96

 Hinet 10 - 30 ± 1 ± 30 травня

 Riello MDM 10 - 20 ± 1 ± 10 травня

 Енергетичні

 технології ДПК 1 - 3 ± 2 ± 5 жовтня

 6; 10 ± 3 ± 20 липня

На відміну від ДБЖ малої потужності, в ІБП середньої потужності випрямляч виконується на тиристорах VT1, VT2 (рис. 7), що забезпечують включення випрямляча по сигналу з плати управління в режимі подвійного перетворення і його відключення в автономному режимі або несправності силових елементів силового ланцюга ДБЖ.

Високочастотний ККМ в ДБЖ середньої потужності виконується з диференціальної схемою підвищувального перетворювача на двох силових транзисторах VT3, VT4 c використанням двох дроселів L1, L2, включених в ланцюзі постійного струму (рис. 7). Кожен транзистор управляється від власного ККМ контролера типу UC3854, функціонуючого аналогічно ККМ контролеру в структурі ДБЖ малої потужності. За допомогою транзистора позитивного бустера (VT3) забезпечується підвищення і стабілізація напруги на позитивній шині протягом одного напівперіоду мережевої напруги, а за допомогою транзистора негативного бустера (VT4) протягом іншого напівперіоду відбувається підвищення і стабілізація вихідної напруги ККМ на негативній шині щодо загальної шини.

Акумуляторна батарея (АБ) у ІБП середньої потужності підключається на вхід ККМ через тиристор VT7 (рис. 7), що забезпечує поділ ланцюга заряду АБ від ЗУ в мережевому режимі роботи ДБЖ і миттєве підключення АБ на вхід ККМ в автономному режимі. Номінальні напруги акумуляторних батарей для різних моделей ДБЖ наведені в таблиці № 1.

Зниження номінальної напруги АБ до 120 В в ІБП середньої потужності на прикладі моделі Nfinity (Liebert) досягається додаткової комутацією в силовому ланцюзі ККМ за допомогою двохпозиційних реле К1, К2, К3 (рис. 9). Зазначені реле перемикаються сигналами з блоку управління ДБЖ. У мережевому режимі контакти реле знаходяться в положенні 1, підключаючи силові транзистори на вхід випрямляча аналогічно схемі ККМ на рис. 7.

АБ має загальну точку підключення мінуса батареї до загальної шини (нейтралі мережі). В автономному режимі контакти реле знаходяться в положенні 2 і реле К1 підключає плюс батареї до силового транзистору VT1положітельного бустера ККМ, а реле К2, К3 підключають відповідно плюс і мінус АБ до силового транзистору VT2 негативного бустера ККМ.

Схема ККМ з пониженим значенням напруги АБ

Додатковий випрямний міст, виконаний на тиристорах VT8, VT9, VT10, VT11 (рис. 7), використовується при трифазному вході ДБЖ середньої потужності.

2. Інвертор (інв) перетворює напругу постійного струму в синусоїдальна напруга 50 Гц.

Блок інвертора виконується по полумостовой бестрансформаторних схемою на IGBT транзисторах VT2, VT3 в ІБП малої потужності (рис. 6) і VT5, VT6 в ІБП середньої потужності (рис. 7). Силові транзистори управляються високочастотними (20 кГц) ШІМ сигналами з плати управління через оптопари (TLP250), які ізолюють силові ланцюга від ланцюгів управління. Широтно-імпульсна модуляція сигналів здійснюється за синусоїдальним законом, що забезпечує c допомогою швидкодіючої системи управління інвертором високу точність вихідної напруги. Синусоїдальна вихідна напруга формується з високочастотних ШІМ імпульсів за допомогою вихідного фільтра L2, С3 (рис. 6), L3, C3 (рис. 7).

Як правило, силові IGBT транзистори інвертора вибирають з умови потрійного запасу по струму в порівнянні з номінальною величиною струму навантаження. Це дозволяє мати високі перевантажувальні здатності ІБП і струм короткого замикання інвертора в межах 150-200%. Термозахист силових транзисторів реалізується за допомогою сигналу з релейного датчика температури (80-90oС). Зазначений сигнал надходить на центральний мікроконтролер (МК) плати управління. МК підраховує час, протягом якого транзистори не вийдуть з ладу через перегрів, після чого видає сигнал на відключення інвертора і перемикання навантаження на Байпас. Потім МК прораховує час охолодження транзисторів, щоб не дати можливості включення інвертора відразу після закінчення першої перевантаження. Якщо навантаження продовжує залишатися в межах 110-120% від номінальної, то по закінченню прорахунку заданого часу охолодження (2-4 хв.) МК видає сигнал на повторне включення інвертора і т.д. При великих значеннях перевантаження МК через певний час видасть сигнал перемикання навантаження на Байпас і повторне включення інвертора буде можливо лише після зняття перевантаження.

Перевантажувальні здатності ІБП є одним з важливих споживчих показників, тому дозволяють оптимально вибирати номінальну потужність ДБЖ при підключенні навантажень, що володіють великими пусковими струмами або при використанні ІБП в технологічних процесах з короткочасними періодичними піковими навантаженнями. У таблиці №3 наведено характерні для сучасних ДБЖ малої та середньої потужності перевантажувальні показники інвертора і режиму Байпас.

3. Перетворювач DC / DC (ППН) в ІБП малої потужності забезпечує підвищення і стабілізацію напруги акумуляторної батареї (АБ) до рівня, необхідного для надійної роботи інвертора в автономному режимі. Принципова схема ППН являє собою двотактний диференційний високочастотний перетворювач на двох групах паралельно включених силових транзисторів і високочастотному трансформаторі, потужність якого з урахуванням втрат в инвертор повинна перевищувати вихідну потужність ДБЖ. Транзистори управляються сигналами (30 кГц) з мікросхеми ШИМ контроллера типу UC3525, який у свою чергу отримує сигнали дозволу роботи з плати управління ІБП і сигнал про величину високовольтної напруги живлення інвертора.

Таблиця 2. Перенавантажувальні показники ДБЖ

 Виробник Модель ІБП

 Номінальна

 потужність,

 кВА Інвертор Байпас

 Перевантаження,

%

 Час

 перевантаження, з

 Перевантаження,

%

 Час

 перевантаження,

с

 Invensys PW9120 1 - 6125 60 1000 0,02

 150 10

 PW9150 8 - 15125 60

 150 10

 Liebert GXT 6 - 10130 10 н / д н / д

 200 0,16

 Nfinity 4 - 16125600

 150 20

 200 0,25

 Hinet 10 - 30125600150 1800

 150 10 1000 0.1

 300 0,1

 Riello MDM 10 -20125600 н / д н / д

 150 60

 Енергетичні

 технології ДПК 1 - 3110 30 н / д н / д

 130 10

 150 0,2

 6 - 10130600

 150 60

До диференціальної вихідний обмотці високочастотного трансформатора підключені дві групи діодів, що забезпечують випрямлення і формування на конденсаторах С1, С2 (рис. 6) високовольтної напруги постійного струму +350, -350 У відносно загальної шини для живлення інвертора в автономному режимі роботи ДБЖ.

4. Зарядний пристрій (ЗУ) забезпечує заряд АБ при роботі ДБЖ в мережевому режимі. В якості АБ використовуються послідовно включені герметичні (необслуговувані) свинцево-кислотні акумулятори. Максимальна вихідна напруга ЗУ встановлюється з умови 2, 3 В / ячейка. ЗУ в ІБП малої потужності отримує харчування безпосередньо від мережі через власний випрямний міст і згладжує ємність. Крім заряду батареї, ЗУ забезпечує харчування ВІП в мережевому режимі та живлення обмотки управління реле К1 (рис. 6). Принципова схема ЗУ виконується на однотактному високочастотному перетворювачі (30 кГц), що містить силовий транзистор і високочастотний трансформатор. Управління силовим транзистором здійснюється сигналом з мікросхеми ШИМ контроллера типу UC3845.

В ДБЖ середньої потужності основне зарядний пристрій (ЗУ) підключено до шини стабільного високовольтної напруги постійного струму і виконано за схемою DC / DC перетворювача (рис. 5). ЗУ виконується за схемою двотактного диференціального високочастотного перетворювача з частотою комутації силових транзисторів 20-30 кГц. Використання стабільного високовольтної напруги 700-800 В з вихідних шин ККМ дозволяє отримати високий к.к.д. ЗУ. В ДБЖ потужністю 6 - 10 кВА таке зарядний пристрій забезпечує зарядний струм 3-4 А при номінальній напрузі АБ 240 В. При наявність додаткової зовнішньої акумуляторної батареї (АБ) використовується додатковий зарядний пристрій (ДЗУ), що виконується за схемою AC / DC перетворювача і підключене до мережі.

5. Блок комутації (Байпас) автоматично забезпечує ланцюг підключення навантаження безпосередньо до мережі при аномальних режимах роботи ДБЖ (перевантаженні, перегрів, вихід з ладу одного з вузлів ДБЖ). Двопозиційне реле К2 в ІБП малої потужності (рис. 4) спрацьовує від сигналу з плати управління та забезпечує перемикання виходу ДБЖ з інвертора на мережу (режим Байпас) і навпаки. Контакти вхідного реле К1 блоку комутації замикаються при наявність напруги з блоку ЗУ при підключенні ДБЖ до мережі і сигналу дозволу від плати управління, який виникає, якщо підтверджується, що вхідна напруга та інші системні параметри ДБЖ знаходяться в нормі.

В ДБЖ середньої потужності блок комутації виконується на тиристорах, що здійснюють за сигналом з плати управління перемикання навантаження з виходу інвертора на мережу і навпаки.

6. Вторинний джерело живлення (ВІП) формує ряд низьковольтних напруг постійного струму (5, 12, 15, 24 В) для забезпечення харчуванням різних кіл систем управління блоків силової плати, харчування плати управління і вентиляторів. Живлення блоку ВІП здійснюється від ЗУ при мережевому режимі або від батареї при автономному режимі.

Принципова схема ВІП виконується на однотактному високочастотному перетворювачі. Вихід з ладу ВІП призводить до загальної несправності ДБЖ і перемикання навантаження на Байпас. 2.1 Системні показники ДБЖ

У таблиці №4 відображений ряд системних показників ДБЖ малої потужності з середнім часом резерву 6-8 хв. при 100% навантаженні за рахунок вбудованих акумуляторних батарей. Тут наведені габарити корпусів ІБП, питомі потужності та енергетичні показники.

Питома потужність визначалася з урахуванням вихідного коефіцієнта потужності Kpвих, номінальною вихідної потужності Sвихі обсягу корпусу V:

(3)

Енергетичний коефіцієнт, що визначає співвідношення споживаної повній потужності з мережі і потужності, що віддається в навантаження, знаходиться за виразом:

Kе = ?'Kpвих

де: ? - К.П.Д. ДБЖ, Kpвих- вхідний коефіцієнт потужності ДБЖ.

Системні показники ДБЖ малої потужності

 Виробник

 Модель

 ДБЖ

 Потужність,

 кВА

 Габарити,

 мм

 Питома

 потужність, Вт / дм 3

 Енергетичний

 коефіцієнт

 Сhloride Active 1 145'405'225 52,5 н / д

 3 200'405'350 74

 Invensys PW9120 1 155'410'240 46 0,85

 3 215'470'365 57

 Liebert GXT-2U 1 89'546'432 34 0,85

 3 89'615'432 89

 Енергетичні

 технології ДПК 1 145'390'220 57 0,82

 3 200'450'340 69 0,85

Як випливає з порівняння структурної побудови та технічних характеристик ДБЖ малої та середньої потужності різних виробників, вони багато в чому схожі і являють собою ДБЖ з некерованим випрямлячем, вбудованим активним коректором потужності і полумостовим безтрансформаторним інвертором. Такі ДБЖ володіють високим енергетичним коефіцієнтом порівняно зі структурами ДБЖ попереднього покоління, заснованих на керованих тиристорних випрямлячах і мостових инверторах, енергетичний коефіцієнт яких не перевищує 0,7. За рахунок застосування у своїй структурі ККМ сучасні ДБЖ мають також низький коефіцієнт спотворення синусоидальности вхідного струму, що забезпечує хорошу електромагнітну сумісність ДБЖ з іншими навантаженнями, підключеними до загальної мережі. Сукупність зазначених властивостей визначає використання ІБП для забезпечення якісної безперебійної електроенергією критичних навантажень.

Вибір користувачем розглянутих моделей ДБЖ повинен визначатися, в першу чергу, показником ціна / якість і надійним сервісним обслуговуванням.

3. Приклади сучасних ДБЖ

Liebert NX (10-1200 кВА)

Система електроживлення з подвійним перетворенням напруги, забезпечує виняткову якість і надійність живлення ланцюгів навантаження, перевершує аналоги за параметрами, надійності та окупності капіталовкладень.

Liebert NX

Джерела безперебійного живлення енергія

Характеристики моделі:

Система Liebert NX - ДБЖ нового покоління з подвійним перетворенням і цифровим управлінням, що працює в режимі "True On-Line". Має нульовий час перемикання в режим роботи від батарей, забезпечують 100% захист і максимально гарантоване вихідну електроживлення.

ДБЖ серії Liebert NX забезпечують оптимальне поєднання:

· Надійності

· Зручності експлуатації

· Відповідність сучасним вимогам

· Відносно невисоку вартість в самому широкому діапазоні застосувань

Встановлюються у вигляді одиночного модуля або паралельної системи '1 + N' з можливістю розширення до 6 модулів.

Переваги:

· Максимальний захист і надійність

· Скорочення капітальних витрат і витрат на електроенергію

· Широкий діапазон типів навантажень

· Низький рівень перешкод

· Масштабованість по потужності

· Робота в найскладніших умовах експлуатації

· Адаптація до специфічних вимог Можливість роботи з двома незалежними джерелами вхідної напруги

Максимальний захист і надійність обумовлені:

Оснащенням двома ідентичними і повністю резервованими платами блоків електроживлення схем управління. Кожен з них живиться по входу від джерел постійного і змінного напруги. Навіть у разі відсутності напруги від одного з цих джерел або відмови одного з блоків живлення система Liebert NX може продовжувати нормально функціонувати. Ця особливість значно підвищує надійність системи.

Високоефективною системою охолодження найбільш відповідальних компонентів і надлишковими вентиляторами (опція)

Більш широким діапазоном вхідної напруги і частоти (Від 305В до 477 В; від 40 Гц до 72 Гц)

Цифрове управління забезпечує високу швидкодію, надійність і точність регулювання при зниженні вартості компонентів.

Робота в конфігурації "подвійна шина синхронізації навантаження" сприяє подальшому підвищенню надійності електроживлення.

Висока перевантажувальна здатність

110% протягом 1 години,

125% - протягом 10 хвилин

150% - протягом 1 хвилини.

Liebert Hinet (10-30 кBA)

Масштабований ДБЖ з подвійним перетворенням напруги для живлення 1-но або 3-х фазної навантаження, з генерацією власного стабілізованого синусоїдальної напруги.

Liebert Hinet

ДБЖ Hinet фірми Liebert призначений для забезпечення навантаження стабілізованою харчуванням у всьому діапазоні номінальних навантажень і при будь-якому стані харчування на вході. Сконструйований в сталевій рамі зі знімними панелями.

ДБЖ Hinet працює за принципом дійсної "он-лайн" технології з подвійним перетворенням. Харчування, що забезпечується ІБП вільно від будь-яких коливань напруги і частоти або відхилень на вході, або відхилень, викликаних шумами. ДБЖ також генерує власне стабілізовану синусоїдальна напруга для живлення критичних систем.

Має вбудований байпас, який використовується в якості альтернативного способу живлення навантаження у разі перевантаження або виходу ДБЖ з ладу. Додатковий внутрішній річний байпас, використовується при проведенні робіт з профілактичного технічного обслуговування або тестування ДБЖ без припинення подачі живлення до навантаження.

Переваги:

Дійсно "он-лайн" конструкція з подвійним перетворенням напруги

Трифазний вхід, 1-но або 3-х фазний вихід

Масштабируемая номінальна потужність (тільки для моделей з 3-х фазним виходом)

Підтримує навантаження з пік-фактором 3: 1 без погіршення характеристик

Ізолюючі трансформатори і фільтри гармонійних спотворень

Статичний байпас і байпас для проведення технічного обслуговування

Масштабовані внутрішні і зовнішні батареї

Режим економії енергії

Низький рівень акустичного шуму

Компактність

Покращений моніторинг і управління.

Liebert UPStation GXT2 (700 BA - 6000 BA)

ДБЖ c подвійним перетворенням напруги для ланцюгів живлення критичного обладнання, універсальної конструкцією підлогового і стоечного 19 "виконання (2U вертикалі), підключенням необмеженого числа зовнішніх батарей.

Liebert UPStation GXT2

UPStation GXT2 - надійний, високоефективний "on-line" джерело безперебійного живлення (ІБП) з подвійним перетворенням вхідної напруги, внутрішніми батареями, розміщеними в одному компактному корпусі - невелика шафа висотою 2U. Характеризується легкістю обслуговування, маючи батареї, які користувач може замінити самостійно

UPStation GXT2 володіє всіма функціями для захисту від провалів, викидів, сплесків, перебоїв, сильного зниження напруги, а так само шумів, коливань частоти і спотворень форми хвилі. Забезпечує корекцію коефіцієнта потужності, перетворення частоти, має внутрішні батареї з можливістю підключення необмеженого числа зовнішніх батарей і ручний байпас.

Харчування чутливого до перешкод електронного обладнання проводиться змінним струмом ідеальної синусоїдальної форми.

Переваги:

Технологія on-line з подвійним перетворенням

Робота в стійці або в конфігурації "tower"

Висота всього 2U (потужністю до 3000 ВА, включаючи батарею);

Можливість значного збільшення часу автономної роботи від батареї за рахунок зовнішніх батарейних шаф 2U "Plug and Play";

Сумісність з програмним забезпеченням Multilink фірми Liebert (входить в комплект разом з кабелем);

Сумісність з Intellislot SNMP WEB картою;

Можливість конфігурації користувачем вихідних параметрів і сигналів тривоги;

Можливість швидкої заміни батарей;

Широкий діапазон вхідної напруги до 115 В залежно від навантаження;

Привабливий зовнішній вигляд

Висновок

ДБЖ з подвійним перетворенням перетворять надходить на вхід змінну напругу в постійне, а потім постійна напруга знову перетворять в змінну. Таке подвійне перетворення дозволяє практично повністю відгородити навантаження від будь-яких неполадок і спотворень у зовнішній мережі. Як і в двох інших типах UPS, акумуляторна батарея включається в роботу теж тільки в аварійному режимі, але вона постійно підключена до входу інвертора, в результаті забезпечується практично нульовий час перемикання.

До позитивних властивостей ДБЖ з подвійним перетворенням слід віднести наступні.

· Хороша захист від шумів і наносекундних імпульсів.

· Дуже хороший захист від спотворень форми кривої напруги і мікросекундних імпульсів.

· Можливість роботи в мережах з нестабільною частотою.

· Найкраща плавна стабілізація напруги з високою точністю.

· Можливість нарощування батареї практично для всіх моделей ДБЖ.

Як і для інших ІБП, недоліки ДБЖ з подвійним перетворенням випливають з особливостей силової схеми ДБЖ (і, на жаль, навряд чи можуть бути відокремлені від переваг). Більш висока ціна, в порівнянні з іншими типами ДБЖ (крім феррорезонансного). Підвищений тепловиділення, в порівнянні з іншими типами ДБЖ (крім феррорезонансного).

Список використаної літератури

1. Джерела вторинного електроживлення / В.А. Головацький, Г.Н. Гульковіч, Ю.І. Конєв та ін .; Під ред. Ю.І. Конєва -М .: Радіо і зв'язок, 2000. -420 с.

2. Джерела електроживлення радіоелектронної апаратури: Довідник / Г.С. Найвельт, К.Б. Мазель, Ч.І. Хусаїнов та ін .; Під ред. Г.С. Найвельта. -М .: Радіо і зв'язок, 2005. -576 с.

3. Костиков В.Г., Нікітін І.Є. Джерела електроживлення високої напруги РЕА. -М .: Радіо і зв'язок, 2006. -200 с.

4. Костиков В.Г., Парфьонов Є.М., Шахно В.А. Джерела електроживлення електронних засобів. Схемотехніка та конструювання: Підручник для вузів. - 2-е вид. -М .: Гаряча лінія - Телеком, 2001. - 344 с.

5. Функціональні пристрої систем електроживлення наземної РЕА / В.В. Авдєєв, В.Т. Костіков, А.М. Новожилов, В.І. Чистяков; Під ред. В.Г. Костикова. -М .: Радіо і зв'язок, 2000. -192 с.

6. http://at-systems.ru/quest/ups-quest/ups-quest.shtml

7. http://www.m-volt.ru/support/articles/article9.html

8. http://www.ask-r.ru/info/library/ups_without_secret_1.htm

Авіація і космонавтика
Автоматизація та управління
Архітектура
Астрологія
Астрономія
Банківська справа
Безпека життєдіяльності
Біографії
Біологія
Біологія і хімія
Біржова справа
Ботаніка та сільське господарство
Валютні відносини
Ветеринарія
Військова кафедра
Географія
Геодезія
Геологія
Діловодство
Гроші та кредит
Природознавство
Журналістика
Зарубіжна література
Зоологія
Видавнича справа та поліграфія
Інвестиції
Інформатика
Історія
Історія техніки
Комунікації і зв'язок
Косметологія
Короткий зміст творів
Криміналістика
Кримінологія
Криптологія
Кулінарія
Культура і мистецтво
Культурологія
Логіка
Логістика
Маркетинг
Математика
Медицина, здоров'я
Медичні науки
Менеджмент
Металургія
Музика
Наука і техніка
Нарисна геометрія
Фільми онлайн
Педагогіка
Підприємництво
Промисловість, виробництво
Психологія
Психологія, педагогіка
Радіоелектроніка
Реклама
Релігія і міфологія
Риторика
Різне
Сексологія
Соціологія
Статистика
Страхування
Будівельні науки
Будівництво
Схемотехніка
Теорія організації
Теплотехніка
Технологія
Товарознавство
Транспорт
Туризм
Управління
Керуючі науки
Фізика
Фізкультура і спорт
Філософія
Фінансові науки
Фінанси
Фотографія
Хімія
Цифрові пристрої
Екологія
Економіка
Економіко-математичне моделювання
Економічна географія
Економічна теорія
Етика

8ref.com

© 8ref.com - українські реферати


енциклопедія  бефстроганов  рагу  оселедець  солянка