SCADA, АСУ ТП, контроллеры – основная тематика журнала «ИСУП»
Журнал «Информатизация и Системы Управления в Промышленности» публикует тематические материалы посвященные SCADA, АСУ ТП, контроллерам, автоматизации в промышленности.

Неиссякаемый источник с новыми возможностями. Источник бесперебойного питания ИСТОК серии ИДП‑3 М

Группа «РУСЭЛТ» усовершенствовала источники бесперебойного питания ИСТОК, уже заслужившие признание у по­требителей на российском рынке, и выпустила новую модернизированную серию – ИСТОК ИДП‑3 М. В статье рассказывается об особенностях новых ИБП и их функциональных возможностях.


Ruselt.png


ИБП – надежные защитники электротехники

«Гром не грянет, мужик не перекрестится» – эта очевидность, прописанная нашими прадедами, идеально подходит к ситуации, когда электропитание станка с ЧПУ, вытачивавшего дорогостоящую деталь, прерывается и станок выходит из строя из-за броска напряжения. Безусловно, профессионалы знают о том, что для защиты техники необходимо использовать источники бесперебойного питания – ИБП. Что знают об этом обычные, неискушенные в этом вопросе потребители?

Параметры электрической сети не являются стабильными по целому ряду различных причин. Отклонения величины или формы подаваемого напряжения условно называют искажениями или помехами. Эти искажения по-разному влияют на работу электроприборов и при худшем варианте развития событий способны надолго вывести технику из строя или пустить насмарку большой объем проделанной работы.


Какими бывают ИБП?

ИБП прошли изрядный путь совершенствования, прежде чем стали надежными источниками питания высокотехнологичных систем. Цель создания ИБП была проста: они должны защищать технику от скачков напряжения и кратковременного пропадания электричества. Собственно говоря, и по сей день эта функция ИБП остается основной, только в ходе технического прогресса к ней прибавилось много дополнительных, но не менее важных.

В настоящее время существует три схемы построения ИБП:
- резервная схема (англ. Off-Line, Standby);
- интерактивная схема (англ. Line-Interactive);
- схема двойного преобразования (англ. On-line).

Кратко расскажем о каждой.


Резервная схема построения

При резервной схеме построения ИБП в нормальном режиме питание нагрузки осуществляется напрямую от первичной электрической сети. Если питание пропадает или выходит за пределы нормированного значения, ИБП с помощью простого инвертора переподключает нагрузку к аккумуляторам. Когда напряжение приходит в норму, нагрузка вновь подключается к сети. На переключение требуется достаточно долгое время. Кроме того, ИБП, построенный по резерв­ной схеме, неспособен корректировать нагрузку и частоту. Зато он обладает очень высоким КПД (около 99 %), из-за чего работает практически бесшумно и мало нагревается. К достоинствам относится и невысокая стоимость устройства, из-за чего оно широко распространено на рынке.

Ris.1.png

Рис. Резервная схема построения ИБП

ИБП, построенные по резервной схеме, используются для персональных компьютеров или рабочих станций локальных сетей. Почти все недорогие маломощные ИБП, предлагаемые на отечественном рынке, построены по данной схеме.


Интерактивная схема

Интерактивная схема напоминает резервную, но на выходе в ней добавлен ступенчатый стабилизатор напряжения на основе автотрансформатора. Благодаря этому ИБП могут регулировать выходное напряжение, однако, как и ИБП предыдущего типа, неспособны регулировать частоту. Если напряжение пропадает, ИБП переподключает нагрузку к аккумуляторам через инвертор, как и ИБП, построенные по резервной схеме. Время переподключения у них ниже, КПД, правда, тоже чуть ниже.

Ris.2.png

Рис. «Интерактивная» схема построения ИБП

ИБП, построенные по интер­активной схеме, используются для защиты персональных компьютеров и рабочих станций локальных сетей – как и ИПБ резервного типа.


Схема двойного преобразования

Принцип работы третьей разновидности ИБП построен на двойном преобразовании рода тока. Сначала входное переменное напряжение преобразуется в постоянное, затем – обратно в переменное с помощью обратного преобразователя (инвертора). Аккумуляторы включены в цепь постоянно, поэтому при пропадании входного напряжения переключение нагрузки на питание от аккумуляторов не требуется, и время переключения тождественно нулю. Неслучайно этот тип построения еще называют онлайновым (то есть сетевым), или неавтономным режимом.

Ris.3.png

Рис. Схема построения ИБП с двойным преобразованием

ИБП данного типа способны корректировать и напряжение, и частоту. К недостаткам можно отнести меньший КПД (от 80 до 94 %), чем у ИБП, построенных по резервной и интерактивной схемам, из-за чего ИБП, построенные по схеме двойного преобразования, отличаются повышенным шумом и тепловыделением. Несмотря на эти недостатки, независимость от напряжения и частоты (стандарт VFI по классификации МЭК) делает их пригодными для применения в оборудовании, предъявляющем повышенные требования к качеству сетевого электропитания – в высокопроизводительных рабочих станциях, нагруженных серверах, медицинском оборудовании и проч.

Условно источники бесперебойного питания делятся на бытовые и промышленные. Бытовые ИБП реализуются по резервной или интерактивной схемам, промышленные – по схеме двойного преобразования.


Промышленные ИБП ИСТОК, 
серия ИДП‑3 М

Ниже мы познакомим читателя с одной из современных разработок в области промышленных систем бесперебойного питания – ИБП серии ИДП‑3 М линии ИСТОК. Это трехфазные бестрансформаторные ИБП с двойным преобразованием, мощностью от 10 до 300 кВА, с активным выпрямителем на биполярных транзисторах с изолированным затвором (IGBT) и новой технологией цифрового управления на основе DSP-контроллеров.

Ris.4.png

Рис. ИБП серии ИДП‑3 М линии ИСТОК: вид спереди и сзади


Благодаря передовым техническим решениям, на основе которых были созданы эти ИБП, они отличаются высокими техническими характеристиками.

Основные особенности ИБП ИСТОК серии ИДП‑3 М:
- использование IGBT-выпрямителя с DSP-контроллером обеспечивает высокий входной коэффициент мощности, близкий к единице (0,99 в номинальном режиме), и низкий коэффициент искажения синусоидальности входного тока (не более 3 % при номинальном режиме), что соответствует требованиям по электромагнитной совместимости оборудования с сетью;
- оригинальная схема плавного пуска источника исключает броски входного тока на начальном этапе включения ИБП, что повышает надежность оборудования;
- оптимизация системы охлаж­дения и выбор современных методов управления силовыми узлами источника позволяют получить высокий КПД системы – не менее 93 % в номинальном режиме;
- двунаправленный преобразователь постоянного тока в цепи аккумуляторной батареи (АБ) позволяет использовать меньшее количество батарей для автономной работы ИБП (38 АБ последовательного включения без вывода средней точки), при этом зарядно-разрядная цепь АБ защищена быстродействующими коммутаторами, повышающими надежность оборудования;
- наличие дополнительного IGBT-блока цепи балансировки на входе инвертора относительно нейтральной точки выходного напряжения инвертора обеспечивает отсутствие постоянной составляющей в выходном напряжении;
- быстродействующие контакторы в цепи питания активного IGBT-выпрямителя надежно защищают вход источника и других потребителей, подключенных к ТОП, от перенапряжений, возникающих при неисправностях в цепи питания инвертора.


Возможность использования ИДП‑3 М в качестве стабилизатора напряжения

Одним из важных отличий ИБП ИСТОК серии ИДП‑3 М от устройств других серий является возможность использовать его в качестве стабилизатора напряжения при отсутствии аккумуляторных батарей. Этот ИБП можно включить в сеть и выйти в номинальный режим работы без аккумуляторных батарей. При этом нагрузка будет обеспечиваться качественным напряжением. Такая ситуация возможна во время замены аккумуляторных батарей или при поэтапном выделении средств на закупку оборудования.


Основные узлы структурной схемы ИДП‑3 М

На схеме ниже представлена блок-схема ИБП. Система управления на основе DSP-микроконтроллеров осуществляет контроль текущих параметров и управление алгоритмами работы всех узлов ИБП. Узлы ИБП имеют следующее назначение:
- управляемый IGBT-выпрямитель преобразует напряжение сети переменного тока в напряжение постоянного тока, обеспечивает стабильное напряжение питания инвертора в сетевом режиме работы ИБП и выполняет функцию корректора коэффициента мощности;
- инвертор преобразует напряжение постоянного тока в синусоидальное напряжение с частотой 50 Гц;
- с помощью блока зарядного устройства и бустера заряжается аккумуляторная батарея в сетевом режиме и повышается ее напряжение до необходимого уровня в автономном режиме;
- статический переключатель цепи байпас автоматически предоставляет альтернативный путь для подключения нагрузки непосредственно к сети при аномальных режимах работы ИБП (перегрузке, перегреве, выходе из строя одного из узлов ИБП);
- цепь ручного (механического) байпаса используется при техническом обслуживании ИБП (профилактика, ремонт). При этом внутри ИБП электропитание отсутствует за исключением контактов клеммной колодки при сохранении питания нагрузки от сети;
- аккумуляторная батарея обеспечивает запас энергии для питания нагрузки, когда отсутствует или недопустимо искажено сетевое напряжение. Батареи размещаются в корпусе ИБП (при емкости до 7 Ач) или, если требуется большая емкость, в дополнительном шкафу аккумуляторного модуля.

Ris.5.png


Рис. Структурная схема ИБП серии ИСТОК ИДП‑3 М



Система управления и мониторинг состояния аккумуляторной батареи

ИБП ИСТОК ИДП‑3 М обладает единой системой цифрового управления, включающей следующие функции:
- контроль запуска;
- контроль входного тока;
- контроль тока зарядки аккумуляторных батарей;
- контроль температуры аккумуляторных батарей;
- контроль выходного напряжения;
- контроль за выключением ис­точника.

Алгоритм управления подзарядкой аккумуляторной батареи в процессе работы ИБП обеспечивает продолжительный срок ее службы. Вся информация о состоянии аккумуляторных батарей отражается на жидкокристаллическом дисплее панели управления ИДП‑3 М. Аккумуляторы могут быть протестированы автоматически или по запросу оператора без необходимости выключения ИБП, что повышает надежность оборудования.


Совместимость ИДП‑3 М при работе от автономного генератора

Устройства серии ИДП‑3 М отлично сочетаются с различными источниками электропитания, в том числе с автономными генераторами. Это обеспечивается низким значением коэффициента искажения синусоидальности входного тока (3 %) и функцией «мягкого старта». При работе от генератора происходит плавное увеличение мощности, потребляемой ИБП, от 0 до 100 %, что позволяет выбирать генератор с номинальной мощностью, всего на 20 % превышающей мощность ИБП.


Режим параллельной работы

Серия ИДП‑3 М позволяет создавать систему с параллельным включением ИБП разной мощности и в разном количестве – вплоть до 16 единиц. Особенности параллельной работы заключаются в следующем:
- внутренний стандартный параллельный микропроцессор для всех моделей;
- параллельное соединение осуществляется по кольцевой схеме;
- с помощью цифрового контроля происходит равномерное разделение общего тока;
- можно управлять всей параллельной системой с помощью панели управления одного из ИБП;
- для всех блоков ИБП имеется статический байпас.



Устройство, описанное в статье, разработано и выпускается крупной российской компанией.

Группа «РУСЭЛТ» – производитель источников бесперебойного питания ИСТОК серии ИДП‑3 М – это объединение, включающее в себя несколько отечественных предприятий – ЗАО «РУСЭЛТ», ЗАО «Электромаш», ООО «РУСЭЛТ-Инжиниринг», ООО «Элко», которые специализируются на выпуске электротехнического оборудования.

Потребителями поставляемого группой «РУСЭЛТ» оборудования и услуг являются ОАО «РЖД» и концерн «Росэнергоатом», а также предприятия военно-промышленного комплекса, энергетического и нефтегазового комплекса, угольной промышленности, металлургической промышленности и других отраслей промышленности.

Статья опубликована в журнале «ИСУП», № 5(47)_2013

Ю.А. Карпиленко, коммерческий директор,
тел.: (495) 641-0110,
e‑mail: info@ruselt.ru,