Устройство для питания нагрузки

 

Использование: автономные системы электроснабжения транспортных средств. Сущность изобретения: в устройстве, основанном на совместном использовании аккумуляторной батареи и генератора постоянного тока с широтно-импульсным регулированием его напряжения, сформирован параметрический стабилизатор напряжения на основе двух последовательно соединенных стабилитронов и двух блокирующих диодов, соединяющих стабилизатор соответственно с аккумуляторной батареей и генератором постоянного тока. 1 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 Н 02 J 7/14

ГОСУДА P СТВ Е ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Ь1 I 9 2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4832812/07 (22) 02.04.90 (46) 23.06.92. Бюл. N 23 (71) Харьковский политехнический институт им. В.И.Ленина (72) Ю.П.Гончаров, Н.А.Тимченко, С.М.Никулочкин и В.В.Замаруев (53) 621.35.5.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 11224466224422, кл. Н 02 J 7/10, 1985.

Патент США N. 4179647, кл, Н 02.1 7/14, 1977.

Авторское свидетельство СССР

N 965296, кл. Н 02 J 7/00, 1982, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ НАГРУЗКИ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электропитания постоянным током ограниченной мощности, устанавливаемых на подвижныхх объектах.

Известно устройство для питания нагрузки, содержащее аккумуляторную батарею, источник постоянного тока ограниченной мощности, силовой транзистор, периодически подключающий источник постоянного тока к аккумуляторной батарее, шунт, включенный в цепь заряда батареи, широтно-импульсный модулятор на операционных усилителях, стабилизированный источник со средней точкой для питания операционных усилителей.

Массогабаритный показатель этого устройства ухудшен из-за использования в стабилизированном источнике питания накопителей электромагнитной энергии.,,5U, „1742941 А1 (57) Использование: автономные системы электроснабжения транспортных средств, Сущность изобретения: в устройстве, основанном на совместном использовании аккумуляторной батареи и генератора постоянного тока с широтно-импульсным регулированием его напряжения, сформирован параметрический стабилизатор напряжения на основе двух последовательно соединенных стабилитронов и двух блокирующих диодов, соединяющих стабилизатор соответственно с аккумуляторной батареей и генератором постоянного тока. 1 ил, Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам является устройство для питания нагрузки, содержащее аккумуляторную батарею, генератор постоянного напряжения, подключенный через электромеханический ключевой элемент к аккумуляторной батарее. силовые транзисторы, периодически подключающие индуктивные цепи и формирующие дополнительное напряжение для заряда батареи, резистивный делитель напряжения, широтно-импульсный модулятор на операционных усилителях, стабилизированный источник со средней точкой для питания операционных усилителей, содержащий генератор с трансформаторными связями, выпрямитель и фильтр.

Стабилизированный источник питания является дополнительным устройством и в нем осуществляется двойное преобразова1742941

55. ние энергии: постоянное напряжение преобразуется в переменное, а затем в постоянное. Для этого использованы накопители электромагнитной энергии в виде трансформаторов, конденсаторов фильтра, а также электромеханические ключевые элементы, Поэтому массогабаритный показатель устройства в целом ухудшен, а его надежность снижена.

Целью изобретения является снижение массы и габаритов устройства и повышение его надежности, Поставленная. цель достигается тем, что в устройСтве для питания нагрузки, содержащем аккумуляторную батарею, генератор постоянного напряжения, а также шунт в цепи тока заряда батареи, резистивный делитель напряжения, подключенный к обще му выводу батареи и генератора, устройство широтно-импульсного регулирования напряжения генератора, стабилизированный источник питания выполнен в виде последовательно включенных стабилитронов, снабженных двумя диодами, один из внешних выводов стабилитронов подключен к одноименным выводам диодов и к второму выводу резистивного делителя напряжения, вторые выводы диодов подключены к выводам аккумуляторной батареи и генератора постоянного напряжения, а второй из внешних выводов стабилитронов подключен через резистор к вторым выводам аккумуляторной батареи и генератора постоянного напряжения.

В стабилизированном источнике питания исключено двойное преобразование энергии и поэтому он не содержит накопителей электромагнитной энергии, ухудшающих массогабаритный показатель, а упрощение устройства повышает его надежность.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит аккумуляторную батарею 1, генератор 2 постоянного напряжения с обмоткой независимого возбуждения и обратным диодом. Тиристор 3 включен между генератором 2 и батареей 1.

К тиристору 3 подключено устройство 4 включения-выключения. Устройство 4 содержит электромеханическое реле времени с независимыми для регулирования включенного и выключенного состояния тиристора. Контакт реле времени подключает анод тиристора 3 к корпусу устройства для выключения, Силовой транзистор 5 подключен между обмоткой возбуждения генератора 2 и аккумуляторной батареей 1. Шунт 6 включен в цепь заряда аккумуляторной батареи

1 от генератора 2, Резистивный делитель 7

40 напряжения подключен одним выводом к общей точке соединения батареи 1 и генератора 2 и содержит диод для термостабилизации. Управляющий вывод силового транзистора 5 подключен через выходной каскад 8 управления, содержащий оптрон, к широтно-импульсному модулятору 9, содержащему генератор 10 пилообразного напряжения, и компаратор 11. К одному из входов компаратора 11 подключен выход генератора 10, а второй вход подключен через звено

ИЛИ 12 к выходам основного 13идополнительного 14 пропорционально-интегральных звеньев на операционных усилителях, Входы основного ПИ-звена 13 подключены к общим точкам резистивных делителей 15, установленных между выводами шунта 6 и средней точкой стабилизированного источника питания в виде последовательно включенных стабилитронов 16 и 17.

Входы дополнительного ПИ-звена 14 подключен:.г к средней точке резистивного делителя 7 напряжения и к средней точке стабилитронов 16 и 17, Один из внешних выводов стабилитронов 16 и 17 подключен к одноименным выводам диодов 18 и 19 и к второму выводу делителя 7 напряжения.

Вторые выводы диодов 18 и 19 подключены к выводам батареи 1 и генератора 2. Второй из внешних выводов стабилитронов 16 и 17 подключен через резистор 20 к вторым выводам батареи 1 и генератора 2, к выводам которого подключена нелинейная нагрузка

21, например, обмотка электродвигателя компрессора.

Устройство работает следующим образом.

В установившемся режиме работы привода генератора 2 транзистор 5 подключает батарею 1 к обмотке возбуждения генератора 2 для обеспечения стабилизации напряжения генератора 2 и тока заряда батареи

1. Длительность включенного и выключенного состояния тиристора 3 для подзаряда батареи задается автономно устройством 4 управления, Номинальное напря>кение батареи 1.не превышает напря>кения генератора 2.

В режиме стабилизации напряжения на нагрузке 21, запитываемой от генератора 2, тиристор 3 выключен. Сигнал обратной связи по напряжению снимается с резистивного делителя 7, подключаемого диодами 18 или 19 к большему по значению напряжения батареи 1 или генератора 2. Напря>кение на верхней части резистора 7 является напряжением обратной связи и сравнивается с опорным напряжением на стабилитроне 16, при этом изменение напряжения на диоде

18 или 19 при нагреве компенсируется из1742941

15

45

55 менением напряжения на диоде делителя 7.

Разностный сигнал между напряжением обратной связи и опорным напряжением поступает на вход звена 14, выходной сигнал которого через один из входов звена

ИЛИ 12 поступает на вход компаратора 11, на втором входе которого действует периодически повторяющееся пилообразное напряжение генератора 10, Через выходной каскад 8 управления прямоугольные импульсы с выхода компаратора 11 поступают на управляющий вход транзистора 5, который периодически подключает обмотку возбуждения генеоатора 2 к батарее 1. В процессе стабилизации напряжения генератора 2 коэффициент заполнения импульсного напряжения на выходе модулятора 9 изменяется. Таким образом, диоды 18 и 19 предназначены для подключения делителя

7 напряжения стабилизированных делителей 16 и 17 напряжения и резисторы 20 к большему из напряжений генератора 2 или батареи 1, а напряжение на диагонали, образованной таким образом мостовой измерительной схемы, является входным для пропорционально-интегрального регулятора, включающего звенья 14, 9, 8, 5 и 2, При выключенном тиристоре 3 напряжение генератора 2, подаваемое на нагрузку 21, контролируется и стабилизируется

ПИ-регулятором, Для стабилизации тока заряда батареи

1 при открытом тиристоре 3 напряжение на шунте 6 подается нг делители 15 напряжения. При помощи переменного резистора одного из делителей 15 задается уровень тока заряда. Выходной сигнал звена 13 через второй из входов звена ИЛИ 12 поступает на вход компаратора 11 для широтно-импульсной модуляции напряжения возбуждения генератора 2. При этом длительность открытого состояния тиристора 3 значительно превышает период повторения сигнала с генератора 10. Компаратор

11 срабатывает или от выходного сигнала звена 13 и осуществляется стабилизация тока заряда батареи 1, или от выходного сигнала звена 14 и стабилизируется напряжение генератора 2, Таким образом, резистивные делители 15 совместно с шунтом 6 образуют вторую мостовую измерительную схему, подключенную между выводом батареи 1 и средней точкой стабилитронов 16 и 17. Напряжение на диагонали этой схемы является входным для пропорционально-интегрального регулятора тока заряда батареи 1, содержащего звенья 13, 9, 8, 5 и 2, В предлагаемом устройстве соединения между батареей 1 и генератором 2 для стабилизации питания операционных усилителей и образования опорного напряжения в регуляторе напряжения генератора 2 выполнены посредством массогабаритных элементов 16-20, Двукратное преобразование энергии для стабилизированного источника питания, используемое в известной схеме, не применяется, исключены трансформаторные связи и электромеханические контакты, Поэтому масса и габариты устройства снижены и повцшена его надежность, Кроме того, за счет контроля выходного напряжения генератора 2 снижены перенапряжения на нагрузке 21 °

Формула изобреTeния

Устройство для питания нагрузки, содержащее аккумуляторную батарею, генератор постоянного тока с обмоткой независимого возбуждения и обратным диодом, подключенный через тиристор с блоком включения и выключения к аккумуляторной батарее, силовой транзистор, периодически подключающий обмотку возбуждения генератора к аккумуляторной батарее, шунт, включенный в цепь заряда аккумуляторной батареи, резистивный делитель напряжения, подключенный одним выводом к общей точке батареи и генератора, стабилизированный источник питания со средней точкой, при этом управляющий вывод силового транзистора подключен через выходной каскад управления, содержащий оптрон, к широтно-импульсному модулятору, содержащему генератор пилообразного напряжения, и компаратор, на один вход которого подключен выход генератора пилообразного напряжения, второй вход компаратора подключен через звено

ИЛ И к выходам основного и дополнительного и ропорционально- интегральных звеньев, входы основного пропорционально-интегрального звена подключены к общим точкам дополнительных резистивных делителей напряжения, установленных между выводами шунта и средней точкой стабили.зированного источника питания, входы дополнительного пропорционального звена подключены к средней точке резистивного делителя напряжения и к средней точке стабилизированного источника питания, о тл ич а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения массы и габаритов устройства и повышения

его надежности, стабилизированный источник питания выполнен в виде последовательно соединенных стабилитронов и снабжен двумя диодами, один из внешних выводов стабилитронов подключен к одноименным выводам диодов и к второму выводу делителя напряжения, вторые выводы

1742941

30

40

50

Составитель В.Оглоблев

Техред М,Моргентал Корректор А,Осауленко

Редактор Н,Рогулич

Заказ 2292 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат Патент", г, Ужгород, yn,Гагарина, 101 диодов подключены к выводам аккумуля- стабилитронов подключен через резистор к торной батареи и генератора постоянного вторым выводам аккумуляторной батареи и напряжения, второй из внешних выводов генератора постоянного напряжения,