Способ распределения энергии в автономной системе электроснабжения

Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам электроснабжения (СЭС) автономных объектов с использованием в качестве первичных источников энергии солнечных батарей, а в качестве накопителей энергии - аккумуляторных батарей. Технический результат - уменьшение размаха пульсации напряжения на дросселе стабилизатора напряжения и, следовательно, улучшение массогабаритных показателей СЭС. Сущность технического решения заключается в том, что входной вывод цепи диод - дроссель стабилизатора напряжения соединяют с потенциальной шиной аккумуляторной батареи, что обеспечивает при разомкнутом состоянии ключевого элемента стабилизатора напряжения дополнительную передачу энергии от потенциальной шины аккумуляторной батареи в потенциальную шину бортовых потребителей. 1 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам электроснабжения (СЭС) автономных объектов с использованием в качестве первичных источников энергии солнечных батарей, а в качестве накопителей энергии - аккумуляторных батарей.

Известен способ распределения энергии в автономной системе электроснабжения, состоящей из солнечной батареи, аккумуляторной батареи, бортовых потребителей, зарядного устройства, разрядного устройства и стабилизатора напряжения, содержащего ключевой элемент, дроссель и диод, заключающийся в том, что при замкнутом состоянии ключевого элемента, по цепи ключевой элемент - дроссель, энергию с потенциальной шины солнечной батареи передают на потенциальную шину бортовых потребителей и накапливают в дросселе, а при разомкнутом состоянии ключевого элемента, по цепи нулевая шина - диод - дроссель, на потенциальную шину бортовых потребителей передают энергию, накопленную в дросселе.

При наличии энергии в солнечной батарее стабилизатор напряжения стабилизирует на заданном уровне напряжение на потенциальной шине бортовых потребителей, осуществляя передачу энергии с потенциальной шины солнечной батареи на потенциальную шину бортовых потребителей. При этом размах пульсации напряжения на дросселе стабилизатора напряжения равен напряжению солнечной батареи.

Недостатком известного способа распределения энергии является большой размах пульсации напряжения на дросселе стабилизатора напряжения, что ухудшает массогабаритные показатели СЭС.

Предлагаемый способ распределения энергии решает задачу уменьшения размаха пульсации напряжения на дросселе стабилизатора напряжения и, следовательно, улучшает массогабаритные показатели СЭС.

Согласно предлагаемому способу преобразования энергии поставленная задача решается следующим образом.

В автономной системе электроснабжения, состоящей из солнечной батареи, аккумуляторной батареи, бортовых потребителей, зарядного устройства, разрядного устройства и стабилизатора напряжения, содержащего ключевой элемент, дроссель и диод, при замкнутом состоянии ключевого элемента, по цепи ключевой элемент - дроссель, энергию с потенциальной шины солнечной батареи передают на потенциальную шину бортовых потребителей и накапливают в дросселе, а при разомкнутом состоянии ключевого элемента, по цепи диод - дроссель, на потенциальную шину бортовых потребителей передают энергию, накопленную в дросселе, при этом согласно изобретению на потенциальную шину бортовых потребителей, по цепи диод - дроссель, дополнительно передают энергию с потенциальной шины аккумуляторной батареи.

Сущность технического решения заключается в том, что входной вывод цепи диод - дроссель стабилизатора напряжения соединяют с потенциальной шиной аккумуляторной батареи, что обеспечивает при разомкнутом состоянии ключевого элемента стабилизатора напряжения дополнительную передачу энергии от потенциальной шины аккумуляторной батареи в потенциальную шину бортовых потребителей.

На чертеже приведена схема СЭС, реализующая предложенный способ распределения энергии.

Схема СЭС, реализующая предложенный способ распределения энергии, содержит солнечную батарею 1, аккумуляторную батарею 2, бортовые потребители 3, зарядное устройство 4, разрядное устройство 5, стабилизатор напряжения 6 и три конденсатора 10-12. Входные выводы стабилизатора напряжения 6 и зарядного устройства 4 соединены с потенциальной шиной UСБ солнечной батареи 1, выходной вывод зарядного устройства 5, общий вывод стабилизатора напряжения 6 и входной вывод разрядного устройства 5 соединены с потенциальной шиной UАБ аккумуляторной батареи 2, выходные выводы стабилизатора напряжения 6 и разрядного устройства 5 соединены с потенциальной шиной UН бортовых потребителей 3, общие выводы зарядного устройства 4 и разрядного устройства 5 соединены с нулевой шиной U0 СЭС, выводы конденсатора 10 соединены с потенциальной шиной UСБ солнечной батареи 1 и с нулевой шиной U0 СЭС, выводы конденсатора 11 соединены с потенциальной шиной UАБ аккумуляторной батареи 2 и с нулевой шиной U0 СЭС, выводы конденсатора 12 соединены с потенциальной шиной UН бортовых потребителей 3 и с нулевой шиной U0 СЭС.

Стабилизатор напряжения 6 и зарядное устройство 4 выполнены на базе понижающего преобразователя постоянного напряжения, а разрядное устройство 5 - на базе повышающего.

Стабилизатор напряжения 6 содержит ключевой элемент 7, диод 8 и дроссель 9, первый силовой вывод ключевого элемента 7 соединен с входным выводом стабилизатора напряжения 6, первый силовой вывод диода 8 соединен с общим выводом стабилизатора напряжения 6, второй силовой вывод ключевого элемента 7, второй силовой вывод диода 8 и первый силовой вывод дросселя 9 соединены между собой, второй силовой вывод дросселя 9 соединен с выходным выводом стабилизатора напряжения 6

При наличии энергии в солнечной батарее 1 стабилизатор напряжения 6 стабилизирует на заданном уровне напряжение на потенциальной шине UН бортовых потребителей 3, осуществляя передачу энергии с потенциальной шины UСБ солнечной батареи 1 на потенциальную шину UН бортовых потребителей 3 по цепи ключевой элемент 7 - дроссель 9 и накапливает энергию в дросселе 9 при замкнутом ключевом элементе 7, а при разомкнутом ключевом элементе 7, по цепи диод 8 - дроссель 9, на потенциальную шину UН бортовых потребителей 3 передают энергию с потенциальной шины UАБ аккумуляторной батареи 2 и энергию, накопленную в дросселе 9. При этом размах пульсации напряжения на дросселе 9 равен разнице между напряжением на потенциальной шине UАБ солнечной батареи 1 и напряжением на потенциальной шине UАБ аккумуляторной батареи 2. Зарядное устройство 4 управляет передачей энергии с потенциальной шины UСБ солнечной батареи 1 на потенциальную шину UАБ аккумуляторной батареи 2. Разность между количеством энергии, поступающим на потенциальную шину UАБ аккумуляторной батареи 2 через зарядное устройство 4, и количеством энергии, забираемым с потенциальной шины UАБ аккумуляторной батареи 2 через стабилизатор напряжения 6, определяет заряд или разряд аккумуляторной батареи 2.

Конденсатор 10 уменьшает пульсации напряжения на потенциальной шине UСБ солнечной батареи 1, конденсатор 11 уменьшает пульсации напряжения на потенциальной шине UАБ аккумуляторной батареи 2 и предотвращает ее циклирование, конденсатор 12 уменьшает пульсации напряжения на потенциальной шине UН бортовых потребителей 3.

При отсутствии энергии в солнечной батарее 1 разрядное устройство 5 стабилизирует на заданном уровне напряжение на потенциальной шине UН бортовых потребителей 3, осуществляя передачу энергии с потенциальной шины UАБ аккумуляторной батареи 2 на потенциальную шину UН бортовых потребителей 3.

Таким образом, дополнительная передача энергии с потенциальной шины UАБ аккумуляторной батареи 2 на потенциальную шину UН бортовых потребителей 3 при разомкнутом состоянии ключевого элемента 7, реализованная подключением общего вывода стабилизатора напряжения 4 к потенциальной шине UАБ аккумуляторной батареи 2, уменьшает размах пульсации напряжения на дросселе 9 стабилизатора напряжения 6 на величину, равную напряжению на потенциальной шине UАБ аккумуляторной батареи 2, что позволяет уменьшить массу СЭС в целом.

ЛИТЕРАТУРА

1. Варианты построения экстремальных шаговых регуляторов мощности солнечных батарей / Ю.А.Шиняков, К.Г.Гордеев, С.П.Черданцев, П.В.Обрусник // Труды ВНИИЭМ. М, 1997. Т.97. Электромеханические устройства космических аппаратов. С.83-92.

Способ распределения энергии в автономной системе электроснабжения, состоящей из солнечной батареи, аккумуляторной батареи, бортовых потребителей, зарядного устройства, разрядного устройства и стабилизатора напряжения, содержащего ключевой элемент, дроссель и диод, заключающийся в том, что при замкнутом состоянии ключевого элемента по цепи ключевой элемент - дроссель энергию с потенциальной шины солнечной батареи передают на потенциальную шину бортовых потребителей и накапливают в дросселе, а при разомкнутом состоянии ключевого элемента по цепи диод - дроссель на потенциальную шину бортовых потребителей передают энергию, накопленную в дросселе, отличающийся тем, что при разомкнутом состоянии ключевого элемента на потенциальную шину бортовых потребителей по цепи диод - дроссель дополнительно передают энергию с потенциальной шины аккумуляторной батареи.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области космической энергетики, в частности к бортовым системам электропитания космических аппаратов (КА). .

Изобретение относится к области электротехники и ветроэнергетики, а именно к автономным системам электроснабжения, обеспечивающим качественной электрической энергией потребителей, удаленных от системы централизованного электроснабжения.

Изобретение относится к регулятору мощности и транспортному средству. .

Изобретение относится к системам аварийного электрического питания контрольно-измерительных приборов и автоматики, которые используются на атомных электростанциях, а именно к устройствам для заряда и разряда электрических батарей, и может быть применено в энергетических установках различного типа, при работе независимого источника питания постоянного тока, выполненного в виде батарей аккумуляторов энергии, изготовленных на базе молекулярных конденсаторов с использованием нанотехнологий.

Изобретение относится к области электрорадиотехники и может быть использовано в качестве функционального узла различных аналоговых микросхем для стабилизации их статического режима.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве системы автономного электроснабжения потребителей стационарных и подвижных объектов.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при построении систем генерирования электрической энергии или систем гарантированного электропитания, в которых для достижения технического результата - повышения надежности электропитания и повышения выходной мощности статические стабилизированные источники электрической энергии включаются параллельно на общую нагрузку.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве системы электроснабжения ответственных потребителей постоянного и переменного тока, предъявляющих повышенные требования к стабильности напряжения.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к источникам бесперебойного питания с резервированием преобразователя электрической энергии с помощью буферной кислотно-свинцовой герметизированной аккумуляторной батареи, и может быть использовано для электропитания электронной аппаратуры различного назначения.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам для преобразования переменного тока в постоянный и наоборот. .

Изобретение относится к зарядке портативного устройства связи, например мобильных терминалов. .

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при создании и эксплуатации автономных систем электропитания искусственных спутников Земли (ИСЗ).

Изобретение относится к энергоустановкам (ЭУ) на основе батарей солнечных элементов (БСЭ) и накопителей энергии и способам их регулирования. .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах питания транспортных средств. .

Изобретение относится к области космической энергетики, в частности к бортовым системам электропитания космических аппаратов (КА). .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при проектировании автономных систем электропитания космических аппаратов. .

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам для измерения параметров литий-ионных аккумуляторных батарей (ЛИАБ) и выравнивания заряда литий-ионных аккумуляторов (ЛИА) в батарее, и предназначено для эксплуатации ЛИАБ у потребителя, а также в условиях с затрудненным или невозможным доступом для обслуживания.

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при создании автономных систем электропитания искусственных спутников Земли (ИСЗ).

Изобретение относится к электрическим транспортным средствам и способу управления устройством преобразования напряжения

Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам электроснабжения автономных объектов с использованием в качестве первичных источников энергии солнечных батарей, а в качестве накопителей энергии - аккумуляторных батарей

Наверх