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