Способ контроля параметров вторичного источника бесперебойного питания

Авторы патента:

Чубов Сергей Вячеславович (RU)

Сорокин Павел Владимирович (RU)

Костина Мария Алексеевна (RU)

Солдатов Алексей Иванович (RU)

Солдатов Андрей Алексеевич (RU)

Шульгина Юлия Викторовна (RU)

Асадчий Артем Владимирович (RU)

Y02E40/00 -

H02J7/34 - параллельная работа в сетях с использованием как электрических аккумуляторов, так и других источников постоянного тока, например с целью обеспечения буферного режима (H02J 7/14 имеет преимущество)

H02J3/00 - Схемы главных и распределительных сетей переменного тока

G01R19/25 - с использованием цифровой измерительной техники (приборы для представления измеряемых электрических переменных величин в цифровой форме G01R 13/02)

G01R19/00 - Приборы для измерения токов или напряжений или индикации их наличия или направления (G01R 5/00 имеет преимущество; для измерения биоэлектрических токов или напряжений A61B 5/04)

Владельцы патента RU 2687302:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" (RU)

Изобретение относится к области измерения электрических величин, а именно к измерению токов и напряжений при испытаниях и проверке источников бесперебойного питания, и может быть использовано в испытательных стендах космических аппаратов. Способ заключается в том, что в процессе работы у потребителя производят измерение входного и выходного токов и напряжений вторичного источника бесперебойного питания только при изменении его входных или выходных параметров. Затем определяют первую производную этих сигналов, на основе которых, предварительно определив частоту аналого-цифровых преобразований, производят аналого-цифровое преобразование входного и выходного токов и напряжений, сохраняют полученные значения и производят их анализ, на основании которого определяют потребляемую и отдаваемую в нагрузку мощности и оценивают длительность переходного процесса. Техническим результатом при реализации заявленного решения является разработка способа контроля параметров вторичного источника бесперебойного питания в процессе его работы у потребителя. 3 ил.

Изобретение относится к области измерения электрических величин, а именно к измерению токов и напряжений при испытаниях и проверке источников бесперебойного питания и может быть использован в испытательных стендах космических аппаратов.

Известен способ испытаний вторичного источника бесперебойного питания [RU 142950 U1, МПК H02J 13/00 (2006.01), опубл. 10.07.2014], выбранный в качестве прототипа, в котором с помощью автотрансформатора изменяют входные параметры сети электропитания, изменяют нагрузку источника питания, измеряют входной и выходной токи и напряжения источника бесперебойного питания, сохраняют эти данные, а затем производят анализ входного и выходного напряжений и токов, определяют потребляемую и отдаваемую в нагрузку активную и полную мощности, гармонические искажения тока и напряжения на входе и выходе источника бесперебойного питания.

Однако этот способ не позволяет контролировать параметры источника питания в процессе работы при наземных испытаниях космического аппарата.

Техническим результатом предложенного изобретения является разработка способа контроля параметров вторичного источника бесперебойного питания в процессе его работы у потребителя.

Способ контроля параметров вторичного источника бесперебойного питания, также как в прототипе, включает измерение входного и выходного токов и напряжений, их сохранение и анализ, на основании которого определяют потребляемую и отдаваемую в нагрузку мощность.

Согласно изобретению измерения осуществляют в процессе работы у потребителя только при изменении входных или выходных параметров вторичного источника бесперебойного питания, причем после измерения входного и выходного токов и напряжений определяют первую производную этих сигналов, на основе которых, предварительно определив частоту аналого-цифровых преобразований, производят аналого-цифровое преобразование входного и выходного токов и напряжений, сохраняют полученные значения и производят их анализ, на основании которого определяют потребляемую и отдаваемую в нагрузку мощности и оценивают длительность переходного процесса.

Способ позволяет проводить контроль и анализ параметров вторичного источника бесперебойного питания после проведения наземных испытаний космического аппарата: входного и выходного тока, уровня его отклонения, входного и выходного напряжения, уровня его отклонения, длительности переходного процесса, мощности, потребляемой и отдаваемой в нагрузку.

На фиг. 1 представлена схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

На фиг. 2 показана схема блока сжатия 5 (БС).

На фиг. 3 показаны графики зависимостей а) - выходного тока и б) - выходного напряжения от времени на входе согласующего устройства 1 (СУ); в) выходного напряжения от времени на выходе первого дифференцирующего усилителя 10 (ДУ1) и г) -на выходе второго дифференцирующего усилителя 11 (ДУ2); д) - выходного напряжения от времени на выходе сумматора 14 (С); е) - выходного напряжения от времени на выходе генератора управляемого напряжением 6 (ГУН); графики, отображаемые на экране персонального компьютера 9 (ПК), восстановленных форм ж) - тока из) - напряжения от времени.

Способ контроля параметров вторичного источника бесперебойного питания осуществлен с помощью устройства, которое содержит согласующее устройство 1 (СУ), входы которого подключены к входной сети 2 (ВС) и выходу вторичного источника питания 3 (ИП), подключенного к входной сети 2 (ВС) и к нагрузке. Выходы согласующего устройства 1 (СУ) соединены с входами аналого-цифрового преобразователя 4 (АЦП), а также с входами блока сжатия 5 (БС), выход которого соединен с входом генератора управляемого напряжением 6 (ГУН), выход которого подключен к микроконтроллеру 7 (МК). Микроконтроллер 7 (МК) соединен с входами запоминающего устройства 8 (ЗУ), персонального компьютера 9 (ПК) и выходом аналого-цифрового преобразователя 4 (АЦП).

Блок сжатия 5 (БС) (фиг. 2) содержит четыре дифференцирующих усилителя 10 (ДУ1), 11 (ДУ2), 12 (ДУ3), 13 (ДУ4) и сумматор 14 (С).

Все дифференцирующие усилители выполнены одинаково и каждый содержит резистор 15, один вывод которого подключен к конденсатору 16 и инвертирующему входу операционного усилителя 17 (ОУ1). Второй вывод резистора 15, подключен к выходу операционного усилителя 17 (ОУ1). Неинвертирующий вход операционного усилителя 17 (ОУ1) подключен к общей шине питания 18.

Сумматор 14 (С) содержит второй 19, третий 20, четвертый 21 и пятый 22 резисторы, один вывод которых подключен к инвертирующему входу второго операционного усилителя 23 (ОУ2) и шестому резистору 24, второй вывод которого соединен с выходом второго операционного усилителя 23 (ОУ2). Неинвертирующий вход второго операционного усилителя 23 (ОУ2) подключен к общей шине питания 18.

Выходы операционных усилителей 17 (ОУ1) каждого дифференцирующего усилителя 10 (ДУ1), 11 (ДУ2), 12 (ДУ3), 13 (ДУ4) подключены к вторым выводам соответствующих резисторов 19, 20, 21 и 22.

Выход второго операционного усилителя 23 (ОУ2) связан с генератором управляемым напряжением 6 (ГУН).

Другой вывод конденсаторов 16 дифференцирующих усилителей 10 (ДУ1), 11 (ДУ2), 12 (ДУ3), 13 (ДУ4) подключен к выходам согласующего устройства 1 (СУ) и к входам аналого-цифрового преобразователя 4 (АЦП).

Согласующее устройство 1 (СУ) выполнено на резисторах типа Р1-12 и стабилитроне 2С117А Аналого-цифровой преобразователь 4 (АЦП) собран на микросхеме AD9272. Генератор управляемый напряжением 6 (ГУН) может быть выполнен на микросхеме NE555. В качестве микроконтроллера 7 (МК) использован микроконтроллер ATMEGA 128. Запоминающее устройство 8 (ЗУ), объемом не менее 64 Кб, выполнено на микросхемах IDT72V293. Персональный компьютер 9 (ПК) может быть любым, например, Acer "Revo RL70". В качестве операционных усилителей 17 (ОУ1) и 23 (ОУ2) выбраны типовые операционные усилители К544УД2. В качестве резисторов 15, 19, 20, 21, 22 и 24 использованы резисторы типа Р1-12. В качестве конденсатора 16 выбран конденсатор типа К10-47.

Были проведены испытания вторичного источника бесперебойного питания, используемого при испытании космического аппарата, преобразующего входное постоянное напряжение 100 вольт в постоянное выходное напряжение 30 вольт. Источник бесперебойного питания 3 (ИП) был подключен к бортовой электронной аппаратуре космического аппарата. При подаче на его вход напряжения питания, входное и выходное напряжение вторичного источника бесперебойного питания 3 (ИП), а также входной и выходной ток поступали на входы согласующего устройства 1 (СУ), где понизились до уровня, необходимого для работы с аналого-цифровым преобразователем 4 (АЦП) и блоком сжатия 5 (БС). Выходные данные с аналого-цифрового преобразователя 4 (АЦП) поступали на микроконтроллер 7 (МК), который по сигналам с блока сжатия 5 (БС) записывал эти данные в запоминающее устройство 8 (ЗУ).

Одновременно, входное и выходное напряжение, а также входной и выходной ток вторичного источника питания 3 (ИП) через согласующее устройство 1 (СУ) поступали на вход блока сжатия 5 (БС). Блок сжатия 5 (БС) формировал напряжение, пропорциональное значению первой производной, которое поступало на вход генератора управляемого напряжением 6 (ГУН). Генератор управляемый напряжением 6 (ГУН) в зависимости от уровня, поступающего на него напряжения с блока сжатия 5 (БС), изменял частоту генерируемых импульсов.

Если напряжения и токи на входах согласующего устройства 1 (СУ) не изменялись, то выходные напряжения каждого дифференцирующего усилителя 10 (ДУ1), 11 (ДУ2), 12 (ДУ3), 13 (ДУ4) были равны нулю, и соответственно выходное напряжение сумматора 14 (С) также было равно нулю, поэтому частота генератора управляемого напряжением 6 (ГУН) минимальна.

При изменении выходного тока и выходного напряжения на входе согласующего устройства 1 (СУ) в момент времени t₀ (а и б на фиг. 3), на выходе первого дифференцирующего усилителя 10 (ДУ1) и второго дифференцирующего усилителя 11 (ДУ2) появляются напряжения, пропорциональные производной от этих изменений (в, г на фиг. 3), которые, пройдя через сумматор 14 (С) (д на фиг. 3), поступают на генератор управляемый напряжением 6 (ГУН), при этом частота генерируемых импульсов возрастает (е на фиг. 3). В соответствии с выходной частотой генератора управляемого напряжением 6 (ГУН) микроконтроллер 7 (МК) производит считывание данных с аналого-цифрового преобразователя 4 (АЦП) и записывает их в запоминающее устройство 8 (ЗУ). Кроме этого, микроконтроллер 7 (МК) записывает текущее время, при котором произошло считывание данных с аналого-цифрового преобразователя 4 (АЦП). При анализе по сигналу запроса с персонального компьютера 9 (ПК), микроконтроллер 7 (МК) считывает данные из запоминающего устройства 8 (ЗУ) и передает их в персональный компьютер 9 (ПК), в котором производится восстановление и анализ данных о работе источника питания 3 (ИП).

На персональном компьютере 9 (ПК) отображаются следующие параметры: восстановленная форма выходного тока вторичного источника бесперебойного питания, мгновенный уровень тока в амперах, уровень отклонения выходного тока ΔI (ж на фиг. 3), восстановленная форма выходного напряжения, уровень отклонения выходного напряжения ΔU, мгновенное значение напряжения вольтах, длительность Т переходного процесса (з на фиг. 3).

Контроль входного напряжения и тока вторичного источника бесперебойного питания проводят аналогично вышеизложенному.

На основании полученных данных в виде мгновенных значений тока и напряжения проводят расчет мощности, отдаваемой в нагрузку и длительность переходного процесса.

Значение тока нагрузки I в момент времени t₁. равно 8 ампер, а значение выходного напряжения равно 27 вольт. Отсюда мощность, отдаваемая в нагрузку:

Р=I*U=8*27=216 Вт

Способ контроля параметров вторичного источника бесперебойного питания, включающий измерение входного и выходного токов и напряжений, их сохранение и анализ, на основании которого определяют потребляемую и отдаваемую в нагрузку мощность, отличающийся тем, что измерения осуществляют в процессе работы у потребителя только при изменении входных или выходных параметров вторичного источника бесперебойного питания, причем после измерения входного и выходного токов и напряжений определяют первую производную этих сигналов, на основе которых, предварительно определив частоту аналого-цифровых преобразований, производят аналого-цифровое преобразование входного и выходного токов и напряжений, сохраняют полученные значения и производят их анализ, на основании которого определяют потребляемую и отдаваемую в нагрузку мощности и оценивают длительность переходного процесса.

Изобретение относится энергетике, а именно к автономным системам энергоснабжения объектов, удаленных от центрального энергоснабжения. Автономная энергетическая установка содержит аппаратный и топливный отсек, расположенные внутри корпуса, первичный источник энергии в виде источника возобновляемой энергии, вторичный источник энергии в виде топливного генератора с воздушным охлаждением, расположенного на теплопроводящей подложке с нагревательным элементом в термоизолированном шкафу топливного отсека, накопители энергии в виде аккумуляторных батарей и блок управления установкой, расположенные в климатическом шкафу аппаратного отсека.

Диспетчеризация нагрузок в многоаккумуляторных устройствах // 2684416

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение эффективности посредством уменьшения полного энергопотребления устройства и за счет этого продление срока службы устройства и его аккумулятора.

Вольтодобавочное зарядно-разрядное устройство аккумуляторной батареи // 2683272

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при проектировании и создании энергопреобразующей аппаратуры для систем электропитания от аккумуляторной батареи, в том числе систем электропитания космических аппаратов.

Система электропитания космического аппарата // 2680245

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение энергетической эффективности, расширение функциональных возможностей бортовых систем электропитания (СЭП), улучшение электромагнитной совместимости.

Способ питания нагрузки постоянным током в автономной системе электропитания космического аппарата и космический аппарат для его реализации // 2677963

Группа изобретений относится к системе электропитания космического аппарата (КА). В способе питания нагрузки постоянным током в автономной системе электропитания КА от первичного источника, например солнечной батареи (СБ), и вторичного источника электроэнергии, например аккумуляторной батареи (АБ), стабилизируют «n» номиналов напряжения нагрузки и согласовывают работу первичного и вторичного источников электроэнергии на первом уровне стабилизации напряжения.

Способ управления гибридной силовой установкой транспортного средства и транспортное средство // 2676923

Изобретение относится к транспортным средствам. Способ управления гибридной силовой установкой транспортного средства, имеющего двигатель и избирательно подключаемые при помощи преобразователя постоянного тока в постоянный высоковольтную и низковольтную системы электроснабжения, содержит этапы, на которых определяют, целесообразно ли выполнить автоматическую остановку двигателя для уменьшения расхода топлива.

Система электропитания // 2676213

Изобретение относится к подаче электроэнергии к вспомогательному оборудованию транспортных средств. Система электропитания включает в себя первую схему, вторую схему и контроллер напряжения.

Способ управления системой электропитания космического аппарата // 2675590

Использование: в области электротехники. Технический результат - уменьшение вероятности возникновения аварийной ситуации из-за нарушения энергобаланса системы электропитания (СЭП).

Установка автономного электроснабжения // 2674439

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности системы автономного электроснабжения.

Сервер для системы зарядки-разрядки, система зарядки-разрядки и способ управления сервером // 2667012

Группа изобретений относится к серверу и системе зарядки-разрядки, а также к способу управления сервером. Система содержит сервер и множество зарегистрированных транспортных средств, каждое из которых оснащено заряжаемым-разряжаемым аккумулятором и соединено с сервером с возможностью информационного обмена.

Система электроснабжения транспортной машины // 2687246

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей системы электроснабжения, в частности в обеспечении оптимального режима эксплуатации различных типов аккумуляторных батарей, достигается тем, что система электроснабжения транспортной машины содержит: аккумуляторную батарею, генератор, сеть питания, регулятор напряжения, в состав которого входят формирователь первого опорного сигнала, первое измерительное звено, первое звено сравнения и исполнительный элемент, связанный с обмоткой возбуждения генератора, средства контроля состояния аккумуляторной батареи, формирователь второго опорного сигнала, второе измерительное звено, второе звено сравнения и разъемное соединение, при этом на неинвертирующий вход второго звена сравнения подан второй опорный сигнал, а на инвертирующий вход - сигнал с выхода второго измерительного звена, подключенного к сети питания, также формирователь первого опорного сигнала снабжен корректирующим входом и выполнен так, что величина первого опорного сигнала является нарастающей функцией от величины сигнала на корректирующем входе, который выполнен с возможностью подключения к выходу второго звена сравнения через разъемное соединение.

Способ симметрирования фазных напряжений сети и устройство для его осуществления // 2686480

Использование: в области электротехники. Технический результат - снижение несимметрии фазных напряжений сети относительно сети и повышение надежности электрооборудования.

Интеллектуальная соединительная муфта // 2681244

Настоящее изобретение в целом относится к вращающимся электромеханическим системам, в частности к компьютеризированным средствам защиты вращающихся электромеханических систем от повреждений, вызванных механической перегрузкой.

Способ блокирования перехода нескольких инверторных электрических станций в режим пассивного управления в состоянии секционирования // 2678429

Использование: в области электротехники. Технический результат – предотвращение одновременного перехода нескольких инверторных электрических станций в режим пассивного управления в состоянии секционирования.

Защита на входе токовой петли // 2673672

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат заключается в возможности аналоговой токовой петли обеспечивать компонент устройства вторичным рабочим напряжением, полученным от аналоговой токовой петли в отсутствие источника первичного рабочего напряжения.

Устройство электроснабжения собственных нужд энергоблока электростанции // 2671821

Изобретение относится к областям электротехники и электроэнергетики и может быть применено на тепловых электростанциях с паротурбинным циклом Ренкина (например, конденсационные электростанции - КЭС), с газотурбинным циклом Брайтона (например, электростанции с газотурбинными установками - ПТУ, на парогазовых электростанциях - ПТУ), использующих газовое топливо, например, традиционный природный газ.

Однофазный активный фильтр // 2670961

Изобретение относится к электроэнергетике и электротехнике и может быть использовано для повышения качества электроэнергии в однофазных электрических сетях. Однофазный активный фильтр обеспечивает снижение коэффициентов искажения синусоидальности тока и напряжения питающей сети и поддержание определенного коэффициента мощности при динамически изменяющейся нелинейной нагрузке.

Система для распределения электроэнергии // 2669188

Использование в области электротехники. Технический результат – обеспечение распределения электроэнергии, измерения расхода потребленной потребителями электроэнергии, обнаружения места утечки электроэнергии (незаконного отбора электроэнергии), мониторинга распределительной сети и фиксации времени утечки электроэнергии.

Способ определения местоположения устройств защиты для их размещения в энергораспределительной сети // 2667662

Использование: в области электротехники. Технический результат – обеспечение оптимального размещения устройств защиты в энергораспределительной сети.

Устройство и способ для управления устойчивостью местной электросети с регулируемым трансформатором местной электросети // 2665700

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат, заключающийся в повышении эффективности и надежности поддержания общей устойчивости системы местной электросети внутри заданных предельных значений, достигается за счет устройства (1) и способа для управления устойчивостью местной электросети (3).

Контрольное устройство // 2682802

Изобретение относится к области испытаний электрических систем. Контрольное устройство содержит генератор импульсов, выход которого соединен с входом счетчика импульсов, выходы которого связаны с входом индикатора.