Your browser does not support JavaScript! Агрегаты бесперебойного питания электронной нагрузки

Интеллектуальные решения для кораблей и судов

Акционерное Общество Концерн НПО Аврора
Интеллектуальные решения для кораблей и судов.Наша специализация — системы и комплексы управления техническими средствами кораблей и судов. Мы автоматизируем ядерные, дизельные, паротурбинные и иные энергетические установки, разрабатываем судовую и корабельную автоматику, тренажеры, мостиковые системы, выполняем гарантийное и послегарантийное обслуживание, поставляем ЗИП
194021
Российская Федерация
Санкт-Петербург
ул. Карбышева 15
, ,
7802463197
Агрегаты бесперебойного питания электронной нагрузки
Автор: Губанов Ю.А., д.т.н.
Место размещения: Доклад на Конференцию «Энергетика и электротехника»


Появление принципиально нового класса потребителей - достаточно мощной электронной нагрузки, является следствием работ по комплексной автоматизации [1] оборудования. Новые поколения систем управления (СУ), реализуемые на базе средств вычислительной техники, требуют более высокой культуры организации электропитания. Это требование реализуется на фоне общего снижения качества первичных сетей питания в автономных электроэнергетических системах (ЭЭС), причиной которого является широкое внедрение средств силовой электроники.

В качестве адекватного ответа на изменившуюся нагрузку и изменившиеся условия первичного электроснабжения НПО "Аврора" в начале 90-х гг. был провозглашен и теоретически обоснован принцип бесперебойности, обеспечивающий для комплексных систем управления (КСУ) возможность получать питание непосредственно от первичных сетей без организации промежуточных спецсетей.

Для обеспечения оптимального электроснабжения КСУ создаются системы централизованного питания (СЦП) [2]. В качестве основного элемента нового поколения СЦП выбран источник бесперебойного питания, который, в общем случае, может устанавливаться в СЦП в виде отдельных модулей – автономных преобразователей (АП) или по агрегатному принципу (АБП). В дальнейшем по установившейся терминологии будем использовать, как более общий, термин "АБП". При разработке подразумевалась самая широкая трактовка термина "бесперебойность", включающая "собственно бесперебойность" (а именно исключение перерывов питания), а также обеспечение требуемых нормируемых известными стандартами) показателей качества электроэнергии (таких как, например, гармонический состав, модуляции, др.), фильтрация импульсных помех (импульсные коммутационные перенапряжения – ИКП) [3].

Для корабельных КСУ особенностью первых вариантов разрабатываемых АБП явилось использование в качестве источника бесперебойности корабельных аккумуляторных батарей (АБ) с параметрами =175 ... 320 В или =24 В. Первичное питание осуществлялось от сети главного тока ЭЭС с параметрами ~ 380 В 50 Гц, ~220 В 50 Гц, ~ 220 В 400 Гц, = 175 ... 320 В. Практически одновременно были начаты работы по созданию АБП агрегатного типа и АБП со встроенными АБ. Для реализации АБП со встроенными АБ были выбраны отечественные никель-кадмиевые герметичные батареи. АБП корабельного исполнения представляют собой изделия, к которым, помимо высоких климатико-механических требований, предъявляются жесткие требования по защищенности (до IP55). Это делает особо актуальными проблему съема тепла, а также сопутствующие проблемы оптимизации каскада преобразования и повышения его КПД. В условиях длительного цикла эксплуатации АБП при высоких температурах внешней среды проблема тепла практически в явном виде переходит в проблему эксплуатационной надежности АБП.

Опыт создания оригинальных водозащищенных конструкций показывает, что основным путем съема тепла остается размещение теплонапряженных элементов на алюминиевых радиаторах, образующих боковые и заднюю стенки АБП. Очень эффективна организация внешнего обдува радиатора, путем установки вентпанелей. Однако, в этом случае, должны быть приняты необходимые меры по контролю исправности вентиляторов и отключению АБП при недопустимом уровне повышения температуры. На рис.1 представлена типовая структура канала преобразования электроэнергии в корабельном АБП. Сам АБП комплексируется из блоков с номинальной мощностью 1 кВт (1кВА), модификации блоков АБП выполняются в единой конструкционной системе на основе предсталенной типовой структуры. Возможно создание модификаций для входных сетей по переменному току до ~ 380 В 50 Гц, по постоянному току до =320 В. На выходе возможна организация стабилизированного гальванически развязанного питания с параметрами ~220 В 50 (400) Гц, =24 (27) В с разделением по фидерам потребителей. Блоки управления, контроля, диагностики АБП реализуются, как отдельные опции, устанавливаемы в АБП при необходимости.

Рассмотрим представленную на рис.1 типовую структуру. Входной фильтр, помимо фильтрации ИКП, исключает возможность длительных перенапряжений, возникающих на входе АБП. Нормализатор необходим при питании от первичных сетей ~ 380 В 50 Гц, где простое выпрямление входного напряжения приводит к появлению в АБП неоправданно высоких напряжений постоянного тока. Аттенюатор необходим для повышения напряжения выше =350 В при первичном питании АБП от АБ с параметрами =175 ... 320 В, он призван компенсировать снижение входного напряжения до =175 В, возможное при разряде АБ. Во всех случаях для реализации инвертора с выходом ~220 В 50 Гц желательно в нормализаторе организовать AC/DC, а в аттенюаторе DC/DC преобразование, обеспечивающее на выходе напряжение около = 400 (300) В. Напряжение = 400 (300) В является внутренним напряжением преобразования. В нормализаторе и аттенюаторе осуществляется гальваническая развязка первичных каналов питания АБП от гальванически не связанных сетей ЭЭС. В АБП осуществляется объединение внутренней сети = 400 (300) В. Инвертор и конвертор обеспечивают преобразование внутреннего сигнала объединенной внутренней сети = 400 (300) В в требуемые виды питания переменным и постоянным током с гальванической развязкой фидеров.

Представленная структура обеспечивает эффективное прямое преобразование электроэнергии с высоким качеством и КПД, позволяет использовать высокоинтегрированную элементную базу, хорошо согласуется с применением конверторов известных отечественных и импортных фирм-поставщиков. В данной структуре все прочие функции АБП, перечисленные выше, реализуются в форме опций, добавляемых к основной схеме преобразования.

Литература

  1. Войтецкий В.В., Губанов Ю.А., Корчанов В.М., Обуховский С.А. Роль комплексной автоматизации корабля в решении проблемы повышения технического уровня корабельных электроэнергетических систем//Проблемы повышения технического уровня электроэнергетических систем. VI Международная научно-техническая конференция.: - Cб. докл.- С-Пб.: 1998. - С. 9-10.
  2. Губанов Ю.А. Принципы синтеза корабельных интеллектуальных интегрированных электротехнических систем. В сб. Третья Международная конференция и выставка по морским интеллектуальным технологиям. Материалы конференции. Сборник докладов. Том 3. - Моринтех, Санкт-Петербург, 1999, с.61-70.
  3. Губанов Ю.А., Солдатенков В.В. Коммутационные помехи в системах централизованного электропитания корабельных КСУ ТС//Системы управления и обработки информации: Научно-технический сборник / ФНПЦ НПО "Аврора", СПб, 2001. - Вып. 3. - С. 33-42

Статья: Агрегаты бесперебойного питания электронной нагрузки



Назад в раздел