CC BY
58118
блоки питания
www.finestreet.ru
Константин ЕРМИШКИН Александр БУЛГАКОВ
Модульные источники бесперебойного электропитания
группы компаний «Александер Электрик» серии МИБП
В данной статье рассматриваются принципы построения модулей бесперебойного электропитания специального назначения типа AC/DC с использованием микропроцессоров.
Существует множество различных принципов построения систем бесперебойного электропитания. Все они делятся на две основные подгруппы — это источники постоянного выходного напряжения и источники переменного выходного напряжения (инверторы). При всеобщей распространенности переменного напряжения, область применения источников с постоянным выходом (AC/DC) довольно широка. Это телефония, связь, пожарная и охранная сигнализация и т. д. Особенно это относится к военной технике, регулярное функционирование которой невозможно без надежного источника бесперебойного вторичного электропитания.
ИБП для специальных применений должен удовлетворять многим требованиям. Это расширенный температурный диапазон, устойчивость к механическим воздействиям, как можно более полный контроль параметров и анализ состояния батареи. Кроме того, источник должен иметь полный комплекс защит от возможных аварийных ситуаций. Возможность параллельной работы, модульного комплексирования источников с целью повышения надежности и мощности, удален-
ного контроля и управления источником отличают современные источники бесперебойного электропитания для военной техники.
Все перечисленные выше требования учитывались фирмой «Александер Электрик Дон» при разработке модульного источника бесперебойного электропитания (МИБП).
МИБП выполнен по схеме AC/DC-преобразователя с батареей, находящейся в буферном режиме. Это обеспечило как простоту и надежность конструкции, так и нулевое время переключения на резервный источник питания и обратно в рабочий режим. Для обеспечения механической прочности МИБП выполнен в виде металлической рамы с закрепленными на ней аккумуляторными батареями, лицевой панели, выполняющей роль шасси для электронной начинки блока, и легкого съемного кожуха с вентиляционными отверстиями. Такое построение обеспечило конструкции прочность и в то же время удобный доступ к батарейному отсеку и схемам управления. Дополнительно это позволяет монтировать МИБП в 19" стойку, на стену, или просто устанавливать на ровную поверхность. Вся коммутация производится на лицевой панели, что является преимуществом в условиях
ограниченного объема. На панели МИБП отсутствуют какие-либо органы управления. Включение осуществляется двумя пакетными выключателями («автоматами»), также выполняющими защитную функцию. Одной из немаловажных особенностей блока является то, что его работа возможна как при отсутствии сетевого напряжения, так и при отсутствии (или разряде) батарей.
Силовая часть блока МИБП выполнена на базе стандартных модулей (серии MAA), выпускаемых фирмой «Александер Электрик Дон». Охлаждение модуля только конвекционное, что увеличивает его надежность. Во входной цепи модуля AC/DC находится фильтр и пассивный корректор коэффициента мощности. Схема управления, выполненная на микроконтроллере, осуществляет сбор информации (напряжения, токи, температура), индикацию параметров ИБП и следит за функционированием ИБП в рамках рабочего режима.
Схема управления включает в себя следующие виды защиты:
• Защита от перезаряда батареи. В случае повышения напряжения батареи за предельно допустимые значения батарея отключается от источника и от нагрузки.
• Защита от пропадания напряжения в сети. Собственно, это основная функция МИБП. В этом случае включается световая и звуковая индикация, и потребитель переходит на питание от встроенных аккумуляторных батарей.
• Защита от переразряда батарей. Как только напряжение на батарее станет ниже допустимых норм, произойдет отключение батареи от нагрузки. Для экстренных случаев предусмотрена кнопка кратковременного подключения батареи к нагрузке. Схема управления продолжает при этом функционировать, и при появлении сетевого напряжения автоматически включается модуль AC/DC и начинается питание нагрузки и заряд батареи.
КОМПОНЕНТЫ И ТЕХНОЛОГИИ • № 8 '2005
-е-
блоки питания 119
Таблица. 1. Модельный ряд
Наименование модуля Выходная мощность, Вт Выходное напряжение при отсутствии сети, В Выходное напряжение при наличии сети, В Максимальный ток при разряде, А Емкость АБ, А-ч
1 час 5 часов
ИБП150-12 150 10-13,6 13,6 10,8 2,16 1x27
ИБП150-24 20,5-27,2 27,2 5,4 1,08 2x12
ИБП150-48 41,5-54,4 54,4 2,7 0,54 4x7,2
ИБП150-60 52-68 68 2,1 0,42 5x7,2
ИБП300-12 300 10-13,6 13,6 22 4,4 1x42
ИБП300-24 20,5-27,2 27,2 10,8 2,16 2x27
ИБП300-48 41,5-54,4 54,4 5,4 1,08 4x12
ИБП300-60 52-68 68 4,3 0,86 5x12
ИБП600-12 600 10-13,6 13,6 30 1x70
ИБП600-24 20,5-27,2 27,2 21 4,2 2x42
ИБП600-48 41,5-54,4 54,4 10,8 2,16 4x27
ИБП600-60 52-68 68 8,6 1,72 5x27
Таблица. 2. Технические характеристики
(все характеристики приведены для НКУ, 11вх.ном., 1вых.ном., если не указано иначе)
Входные характеристики
Диапазон входного напряжения ~ 115 В, 400 Гц ~ 220 В, 400 Гц ~ 220 В, 50 Гц
- установившееся отклонение ~ 98+127 В ~ 187 + 242 В ~ 176 + 242 В
- переходное отклонение ~ 92+138 В ~ 176 + 264 В ~154 + 286 В
- длительность переходного отклонения 1 с 1 с 3 с
Выходные характеристики
Размах пульсаций (пик-пик) <2% ивых.ном.
Защита от короткого замыкания Автоматическое восстановление через 1 мин
Уровень срабатывания защиты от перенапряжения >115% ивых.ном.
Уровень срабатывания тепловой защиты > 60 °С
Общие характеристики
Температура - окружающей среды1 -10...+40 °С
- хранения °С + 0 -4
КПД преобразователя 78% тип.
Частота преобразования 50 кГц тип.
Время заряда аккумуляторной батареи < 4 ч
Время разряда аккумуляторной батареи > 1 ч
Прочность изоляции - напряжение вх/вых: ~1500В
вх/корпус: ~1500В
вых/корпус: ~500 В
- сопротивление при 500 В пост. тока: 20 МОм
Стойкость к внешним воздействующим факторам - повышенная влажность 80% @ 35 °С
- синусоидальная вибрация (прочность) 20-25 Гц 2д
- атмосферное давление 630-800 мм рт. ст.
Наработка на отказ > 10 000 час. @ 20 °С
Охлаждение Естественная конвекция
Материал корпуса Металл
Масса - ИБП150 22 кг
- ИБП300 33 кг
- ИБП600 48 кг
1 — при температуре окружающей среды от —10 до 0 °С время работы от аккумуляторной батареи может уменьшаться в соответствии с температурным коэффициентом на аккумуляторную батарею.
• Защита от превышения температуры аккумуляторной батареи. В случае выхода из строя батареи и увеличения ее температуры выше 60 °С (при закипании), она отключается от источника.
• Защита от перегрузки. При наличии основного вида питания сработает защита АС/БС-преобразователя, и отключится аккумуляторная батарея. После восстановления нормальных условий модуль в течение 5-10 с вернется в рабочее состояние. При питании от резервного источника (батарей) произойдет отключение батарей от нагрузки, и повторное подключение будет возможно только после перезапуска МИБП. Кроме «интеллектуальной» защиты, выходные цепи защищены самовосстанавливающимися предохранителями и пакетными выключателями. Информационное табло МИБП выполнено
на семисегментных светодиодных индикаторах с высотой знака 25 мм, что обеспечивает ему независимость от температуры (в отличие от ЖК-индикаторов) и видимость с большого расстояния. Все виды внештатных ситуаций отображаются соответствующими кодами ошибок на индикаторе и включением звуковой сигнализации, по характеру звучания которой можно определить вид внештатной ситуации. Коды ошибок и пояснения к ним приведены на лицевой панели возле индикатора.
Модули ИБП позволяют осуществлять параллельное соединение для увеличения мощности и резервирования.
Для контроля состояния МИБП с помощью устройств верхнего уровня предусмотрена выдача телеметрических сигналов (оптопара, открытый коллектор) и выдача диагностической информации через интерфейс И8232.
Источник бесперебойного электропитания серии МИБПХХХ-ХХ представляет собой устройство, обладающее всеми необходимыми защитами, и требует минимального вмешательства обслуживающего персонала.
В настоящее время подготовлен и согласован с потребителями проект технического задания на МИБП специального назначения для применения в системах ПВО.^^^^Н^
КОМПОНЕНТЫ И ТЕХНОЛОГИИ • № 8 '2005
