Автономная система электропитания

 

1. АВТОНОМНАЯ СИСТЕМА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ , содержащая первичный источник ограниченной мощности, параллельно включенные буферные источники питания, состоящие из химических источников тока, силовых регуляторов и датчиков тока, и датчик напряжения i на нагрузке, выход которого подключен к входам упомянутых регуляторов, отличающаяся тем, что, с целью увеличения ресурса и снижения массогабаритных показателей, в систему введены устройства контроля энергетического состояния химических источников тока и схемы ИЛИ по числу буферных источников, причем выход датчика тока каждого предьщущего буферного источника подключен к одному из входов соответствующей логической схемы ИЛИ, второй вход которой соединен с выходом устройства контроля энергетического состояния Данного химического источника тока, а выход (f) подключен к управляющему входу силового регулятора последующего буферного источника.I сх ел 05 со

СООЗ СОВЕТСНИХ

И

РЕСПУБЛИН

ВЮЗИ H 02 J 7/34

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

N) ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ1Ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ф, е

Фс

Э

ФВ (21) 3571028/24-07 (22) 04.04.83 (46) 15.08.84. Бюл. В 30 (72) В.В.Андреев, В.Е.Никифоров и В.Д.Привалов (71) Куйбышевский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им. В.В.Куйбышева (53) 621. 355. 1(088. S) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 661683, кл. Н 02 J 7/34, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 522534, кл. Н 02 J 7/34, 1974. (54)(57) 1. АВТОНОМНАЯ СИСТЕМА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ, содержащая первичный источник ограниченной мощности, параллельно включенные буферные источники питания, состоящие из химических источников тока, силовых регуляторов

„.SU„,, 11 8563 A и датчиков тока, и датчик напряжения 1 на нагрузке, выход которого подключен к входам упомянутых регуляторов, отличающаяся тем, что, с целью увеличения ресурса и снижения массогабаритных показателей, в систему введены устройства контроля энергетического состояния химических источников тока и схемы ИЛИ по числу буферных источников, причем выход датчика тока каждого предыдущего буферного источника подключен к одному из входов соответствующей логической схемы ИЛИ, второй вход которой соединен с выходом устройства контроля энергетического состояния данного Я химического источника тока, а выход подключен к управляющему входу силового регулятора последующего буферного источника.

1108563

2. Система по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что в первом буферном источнике применен химический источник тока, обеспечивающий проведение максимального числа циклоУ, например никель-кадмиевь1е герметичные

Изобретение относится к регулированию качества выходных параметров электроэнергии и может быть использовано в системах электропитания автономных объектов.

Известны автономные системы электропитания, содержащие первичные преобразователи и буферные аккумуляторные батареи (11.

Недостатки таких систем — низкая надежность и большая установленная 10 емкость аккумуляторных батарей.

Наиболее. близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для питания нагрузки от парал15 лельно включенных источников постоянного тока, содержащее датчики тока и напряжения, причем один из источников является нерегулируемым, à остальные работают в режиме ограничения тока путем последовательной загрузки, источников по мере роста тока нагруз-; ки (2j.

Недостатки устройства — неполное использование установленной емкости аккумуляторов и малый ресурс работы из-за возможности переразряда без превышения установленного уровня тока ограничения.

Цель изобретения - увеличение ресурса и снижение массогабаритных показателей системы электропитания.

Поставленная цель достигается тем, что в автономной системе электропитания, содержащей первичный источник ограниченной мощности парал- 35 лельно включенные буферные источнИки питания, состоящие из химических источников тока, силовых регуляторов и,датчиков тока, и датчик напряжения на нагрузке, выход которого подклю- 40 чен к входам упомянутых регуляторов, 1 в систему введены устройства контроля энергетического состояния химических аккумуляторы, а в каждом последующем буферном источнике применен химический источник тока, обладающий .увели-, ченными по отношению к предыдущим удельными энергетическими показателями,например серебряно-цинковые аккумуляторы. источников тока и схемы ИЛИ по числу буферных источников, причем выход датчика тока каждого предыдущего буферного источника подключен к одному из входов соответствующий логической схемы ИЛИ, второи вход которой соединен с выходом устройства контроля энергетического состояния данного химического источника тока, а выкод подключен к управляющему входу силового регулятора последующего буферного источника.

Кроме того, в первом буферном источнике применен химический источник тока, обеспечивающий проведение максимального числа циклов, например никель-кадмиевые герметичные аккумуляторы,а в каждом последующем буферном источнике применен:,химический источник тока, обладакщий увеличенными по отношению к предццущим удельными энергетическими показателями, например серебряно-gHHKorrhre ахгс ляторы.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Система электропитания содержит первичный преобразователь 1 оГраниченной мощности, регулятор 2 мощности, а также параллельно включенные буферные источники питания, состоящие из химических источников 3-5 тока

f(XHT),, силовых регуляторов 6 и 7, датчика 8 напряжения, датчиков 9 и 10 тока, устройств 11 и 12 контроля энергетического состояния химических источников тока, логические схемы 13 и 14 ИЛИ, ключевой элемент 15, сопротивление нагрузки 16.

При этом устройство контроля энергетического состояния может содержать, например, термозависимый дат чик напряжения, датчик текущего давления, индикатор конца заряда (разряда), счетчик ампер-часов и т.д.

1108563

Состави

ТехредЛ

Редак тор С. Лис ин а

Заказ 5880/41 Тираж 614 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Схема работает следукицим образом.

В режиме, когда первичный преобразователь 1 не вырабатывает энергии, питание нагрузки осуществляется от

Л параллельно включенных буферных источ- 5 ников. В начале разряжается химичес, кий источник 3 тока первого буферного источника через силовой регулятор 6, на выходе которого устанавли10 вается требуемое напряжение посредством подачи на его управляющий вход сигнала обратной связи с датчика 8 напряжения. ° Силовой регулятор 7 и ключ 15 заблокированы сигналами ну15 левого уровня соответствующих логических схем 13 и 14 ИЛИ. При превышении током нагрузки величины, максимально допустимой для первого буферного источника ?Н ) I „, в работу вклю20 чается следующий буферный источник посредством подачи соответствующего сигнала на вход силового регулятора 7 через схему 13 ИЛИ с датчика 9 тока первого буферного источника.

При снижении тока нагрузки до величины, меньшей „„, второй буферный источник отключается от цепи питания нагрузки.

В случае разряда химического источника 3 тока до глубины, определяющей его гарантированный ресурс, с выходов устройства 11 контроля энергетического состояния поступают соответствующие сигналы на вход силового регулятора 6, а также через схе- 35 му 13 ИЛИ - на вход регулятора 7, вследствие чего первый буферный источник питания отключается от цепи питания нагрузки, а в работу включается следующий буферный источник. 40

Далее подключение к шинам питания каждого из параллельно включенных буферных источников производится аналогичным образом. При большом токе нагрузки в работу включены предыдущий и последующий буферные источники. При снижении энергозапаса предыдущего буферного источника он отключается, а в работу включается последующий.

В режиме питания нагрузки от первичного преобразователя 1 оставшаяся энергия идет на заряд химических источников тока. В начале заряжается химический источник 3 тока первого буферного источника. При полном заряде (до номинальной величины) его зарядная цепь отключается путем подачи на вход силового регулятора б (реверсивного по току) соответствукщего сигнала с выхода устройства 11. контроля. Одновременно включается на заряд-следующий буферный источник.

Далее подключение на заряд каждого из буферных источников происходит в той же последовательности. Регулятор 2 мощности служит для ограничения напряжения на шинах системы электропитания и необходим, в частности, при полностью заряженных ХИТ и малом токе нагрузки, когда излишек мощности от первичного источника питания может привести к увеличению уровня выходного напряжения.

Предлагаемая система обеспечивает оптимальные условия функционирования буферных источников питания, так как в процессе циклирования при произвольном графике энергопотребления подключение к шинам питания каждого ХИТ производится как с учетом обеспечения для ХИТ оптимальных режимов по току, чем достигается высокая живучесть, так и с учетом оптимального распределения между всеми

ХИТ общего энергопотребления (от величины которого зависит глубина разряда, а также наработка данного ХИТ), вследствие чего достигается значительное увеличение ресурса системы электропитания. Кроме того, применение в системе электропитания нескольких буферных источников с различными типами ХИТ при условии использования индивидуально техникоэксплуатационных характеристик каждого из них, позволяет существенно снизить массогабаритные показатели системы. тель Г.Веденеев .Микеш Корректор В. Синицкая