Документ описывает инновационное изобретение системы бесперебойного питания, предназначенной для обеспечения электричеством в случае отсутствия сетевого напряжения. Основная особенность системы заключается в использовании солнечной батареи как дополнительно зарядного устройства для аккумуляторов энергии. Это позволяет расширить технологические возможности системы, обеспечивая зарядку при длительном отсутствии электроэнергии.

1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) A4 (11) 28741
(51) H02J 9/04 (2006.01)
КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ
(21) 2013/0626.1
(22) 06.05.2013
(45) 15.07.2014, бюл. №7
(72) Ахтямов Вадим Ханифович
(73) Товарищество с ограниченной
ответственностью "Sunrain"
(56) RU №2242833, 2004
(54) СИСТЕМА БЕСПЕРЕБОЙНОГО
ПИТАНИЯ
(57) Изобретение относится к электротехнике, в
частности к системам бесперебойного питания
потребителей и может быть использовано для
обеспечения питания систем отопления домов или
коттеджей, аварийном питании ответственных узлов
аппаратуры, систем противопожарной и охранной
сигнализации и защиты, пультов
автоматизированного управления, медицинских
приборов жизнеобеспечения при долговременном
отсутствии сетевого напряжения.
Технический результат - расширение
технологических возможностей системы и
обеспечение зарядки накопителя энергии при
отсутствии напряжения в сети - достигается тем, что
в системе бесперебойного питания, содержащей
накопитель энергии, зарядное устройство в виде
электрической сети и инвертор для стабилизации
напряжения, подаваемого потребителю, при этом
накопителем энергии служит аккумулятор, согласно
изобретению, она снабжена контроллером, а в
качестве зарядного устройства дополнительно
использован фотоэлектрический преобразователь -
солнечная батарея.
(19)KZ(13)A4(11)28741

2. 28741
2
Изобретение относится к электротехнике, в
частности к системам бесперебойного питания
потребителей и может быть использовано для
обеспечения питания систем отопления домов или
коттеджей, аварийном питании ответственных узлов
аппаратуры, систем противопожарной и охранной
сигнализации и защиты, пультов
автоматизированного управления, медицинских
приборов жизнеобеспечения при долговременном
отсутствии сетевого напряжения.
Известна система бесперебойного питания,
содержащая последовательно соединенные
выпрямитель и инвертор, источник постоянного
тока, включенный через быстродействующий ключ,
и его зарядное устройство. В качестве источника
постоянного тока использован емкостный
накопитель, который одним из выводов соединен
через дополнительно введенное сопротивление с
зарядным устройством и через вновь введенный
разделительный полупроводниковый прибор с
выпрямителем. В систему введен блок контроля
параметров емкостного накопителя, соединенный с
инвертором (Патент РФ №2032975, кл. Н02J 9/06,
1995).
Зарядное устройство данной системы работает от
сети, что сужает ее технологические возможности.
При длительном отсутствии напряжения в сети
зарядное устройство не сможет выполнить свои
функции.
Известна система бесперебойного питания,
содержащая выпрямитель, к выходу которого
последовательно подключены накопитель энергии
постоянного тока и потребитель. Между
потребителем и выпрямителем включен
регулируемый инвертор, с помощью которого
стабилизируют постоянное напряжение, подаваемое
потребителю. В случае применения низковольтного
аккумулятора (12 В) к его выходу подключен
инвертор, преобразующий напряжение 12 В в
напряжение 300-310 В. Аккумулятор (накопитель)
заряжают от сети посредством зарядного
устройства. В качестве накопителя энергии
постоянного тока в зависимости от возможных
перерывов в сети могут быть использованы либо
электролитические конденсаторы, либо
молекулярные накопители, либо аккумуляторные
батареи (Патент РФ №2242833, кл. Н02J 9/04, 2004).
Недостатком данной системы является
возможность зарядки аккумулятора (накопителя)
только от электрической сети. Это сужает
технологические возможности системы, так как при
длительном отсутствии напряжения в сети зарядка
аккумулятора невозможна.
Задачей изобретения является разработка
системы бесперебойного питания для отопления
домов или коттеджей, аварийном питании
ответственных узлов аппаратуры, систем
противопожарной и охранной сигнализации и
защиты, пультов автоматизированного управления,
медицинских приборов жизнеобеспечения и других
объектов при долговременном отсутствии сетевого
напряжения.
Технический результат - расширение
технологических возможностей системы и обес-
печение зарядки накопителя энергии при отсутствии
напряжения в сети - достигается тем, что в системе
бесперебойного питания, содержащей накопитель
энергии, зарядное устройство в виде электрической
сети и инвертор для стабилизации напряжения,
подаваемого потребителю, при этом накопителем
энергии служит аккумулятор, согласно
изобретению, она снабжена контроллером, а в
качестве зарядного устройства дополнительно
использован фотоэлектрический преобразователь -
солнечная батарея.
Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1
представлена схема устройства; на фиг.2 - схема
инвертора (преобразователя постоянного
напряжения 12 В в переменное 220 В).
Система бесперебойного питания содержит
накопитель энергии 1, зарядное устройство 2,
регулируемый инвертор 3 для стабилизации
напряжения, подаваемого потребителю, и
контроллер 4. Накопителем энергии 1 служит
аккумулятор, а в качестве зарядного устройства 2
использованы фотоэлектрические преобразователи в
виде солнечных батарей.
При отсутствии сетевого напряжения реле 5
обесточено, его контакты 6 замкнуты и на инвертор
3 поступает ток от аккумулятора 1. Через замкнутые
контакты 7 напряжение 220В с инвертора поступает
на выход блока бесперебойного питания. При
появлении напряжения в сети реле 5 срабатывает,
его контакты 6 размыкаются, инвертор 3
обесточивается, а контакты 7 переключают подачу
сетевого напряжения напрямую на выход блока
бесперебойного питания.
Инвертор включает задающий генератор на
коллекторах 8 и 9 (VT1,VT2) соответственно,
силовую цепь - транзисторы 10-15 (VT3 - VT8),
резисторы 16 - 23 (Rl - R8), конденсаторы 24 - 27
(С1-С4), трансформатор с обмотками 28, 29, 30,
диоды 31 - 36.
Работает система следующим образом.
В некоторых случаях требуется обеспечить
питание аппаратуры при долговременном
отсутствии сетевого напряжения, например, систем
отопления домов или коттеджей, аварийном
питании ответственных узлов аппаратуры, систем
противопожарной и охранной сигнализации и
защиты, пультов автоматизированного управления,
медицинских приборов жизнеобеспечения или
других объектов.
В таких случаях используют предлагаемую
систему бесперебойного питания с накопителем
энергии 1 - аккумуляторами большой емкости. Для
таких аккумуляторов требуются и соответствующие
зарядные устройства 2, роль которых выполняют
фотоэлектрические преобразователи в виде
солнечных батарей.
Фотоэлектрический преобразователь - это
генератор электрического тока, который будет
заряжать аккумулятор 1, экономя сетевую
электроэнергию, а при отсутствии активного
солнечного излучения (в пасмурную погоду и в

3. 28741
3
ночное время) аккумулятор 1 будет заряжаться в
обычном режиме от сетевого напряжения. В связи с
этим в цепь добавляют контроллер 4 заряда/разряда,
который используются в солнечных электрических
системах. Задачи такого контроллера заключаются в
следующем:
- подача стабильного напряжения от
фотоэлектрического преобразователя 2 для заряда
аккумулятора 1;
- отключение подачи напряжения при
достижении полного заряда аккумулятора 1;
- отключение подачи питания от аккумулятора 1
при глубине разряда, достигающей заданного
уровня (обычно он устанавливается на уровне 30%
для необслуживаемых гелиевых аккумуляторов).
При отсутствии сетевого напряжения реле 5
обесточено, его контакты 6 замкнуты и на инвертор
3 поступает ток от аккумулятора 1. Через замкнутые
контакты 7 напряжение 220В с инвертора поступает
на выход блока бесперебойного питания. При
появлении напряжения в сети реле 5 срабатывает,
его контакты 6 размыкаются, инвертор 3
обесточивается, а контакты 7 переключают подачу
сетевого напряжения напрямую на выход блока
бесперебойного питания.
После включения постоянного напряжения
питания, задающий генератор на транзисторах 8, 9
начинает генерировать управляющие импульсы. Эти
импульсы через резистор 20 и конденсатор 26
подаются на одно плечо силовой цепи, а через
резистор 21 и конденсатор 27 - на второе. Когда на
коллекторе 8 - высокий уровень (логическая " 1"), а
на коллекторе 9 - низкий уровень ("0"), транзисторы
11, 13, 15 открыты, и ток течет по цепи: "+"
источника питания - обмотка 29 - переход
коллектор-эмиттер транзистора 15 - "-" источника
питания. В этот момент транзисторы 10, 12, 14
закрыты. В следующий момент на коллекторе 9
будет "1", а на коллекторе 8 - "0". Транзисторы 10,
12, 14 открыты, и ток потечет по цепи:"+" источника
питания - обмотка 28 - переход коллектор-эмиттер
14 -"-" источника питания. Транзисторы 11, 13, 15
закрыты. Благодаря этому, к первичной обмотке
выходного трансформатора прикладывается
переменное напряжение прямоугольной формы,
амплитуда которого примерно равна напряжению
питания. Создаваемое в магнитопроводе магнитное
поле индуцирует во вторичной обмотке
электродвижущую силу, величина которой
определяется числом витков вторичной обмотки 30.
Диоды 31 (VD1) и 32 (VD2) служат для
предотвращения выбросов напряжения
отрицательной амплитуды при работе задающего
генератора, а диоды 33 (VD3) и 34 (VD4)
предохраняют от пробоя мощные транзисторы в
силовой цепи на холостом ходу (при отсутствии
нагрузки во вторичной обмотке трансформатора).
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Система бесперебойного питания, содержащая
накопитель энергии, зарядное устройство в виде
электрической сети и инвертор для стабилизации
напряжения, подаваемого потребителю, при этом
накопителем энергии служит аккумулятор,
отличающаяся тем, что она снабжена
контроллером, а в качестве зарядного устройства
дополнительно использован фотоэлектрический
преобразователь - солнечная батарея.

4. 28741
4
Верстка Ж. Жомартбек
Корректор Е. Барч