Автономная система электропитания искусственного спутника земли

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при создании и эксплуатации автономных систем электропитания искусственных спутников Земли (ИСЗ). Техническим результатом изобретения является повышение удельных энергетических характеристик автономной системы электропитания ИСЗ. Согласно изобретению автономная система электропитания искусственного спутника Земли содержит солнечную батарею, подключенную к нагрузке через сериесный преобразователь, «n» аккумуляторных батарей с устройствами контроля, подключенные через зарядные преобразователи к солнечной батарее, а через разрядные преобразователи - к нагрузке, причем каждый преобразователь содержит схему управления, выполненную в виде широтно-импульсного модулятора, при этом зарядные преобразователи выполнены общим блоком, связанным с аккумуляторными батареями через «n» транзисторных ключей, управляемых нагрузкой, кроме того, число «n» выбирается равным 2. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

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

Известны автономные системы электропитания ИСЗ, описанные в «Системы электропитания космических аппаратов, Новосибирск, ВО "Наука", 1994 г.», стр.288. Известные автономные системы электропитания содержат зарядно-разрядные блоки, по числу аккумуляторных батарей.

Известна автономная система электропитания, патент №2059988, содержащая солнечную батарею, подключенную к нагрузке через сервисный преобразователь, n аккумуляторных батарей со схемами защиты, подключенных через зарядные преобразователи к солнечной батарее, а через разрядные преобразователи - к нагрузке, причем каждый преобразователь содержит схему управления, выполненную в виде широтно-импульсного модулятора, содержащего измерительные органы выходного напряжения и тока преобразователя, при этом измерительные органы выходного напряжения разрядных преобразователей подключены к их выходам через переключатели уровня стабилизации, связанные со схемами защиты аккумуляторных батарей и нагрузкой, а схемы защиты аккумуляторных батарей связаны с зарядными и разрядными преобразователями и нагрузкой. Эта автономная система электропитания принята за прототип.

Недостатком известных автономных систем электропитания являются низкие удельные энергетические характеристики.

Задачей заявляемого изобретения является повышение удельных энергетических характеристик автономной системы электропитания ИСЗ.

Поставленная задача решается тем, что зарядные преобразователи выполнены общим блоком, связанным с аккумуляторными батареями через n транзисторных ключей, управляемых нагрузкой, кроме того, число «n» выбирается равным двум.

Действительно, при работе ИСЗ на геостационарной орбите теневой участок составляет менее 2 часов в сутки, следовательно, оставшихся 22 часов вполне достаточно, чтоб зарядить аккумуляторные батареи одним зарядным преобразователем. При этом заряд может быть проведен последовательно либо по более сложному алгоритму.

Число аккумуляторных батарей должно быть более одной, так как при их эксплуатации в составе ИСЗ в течение длительного ресурса работы они требуют проведения профилактических мероприятий для поддержания (восстановления) их энергетических возможностей, и, чтобы не накладывать существенных ограничений на целевое использование ИСЗ, необходимо предусмотреть возможность проведения этих мероприятий параллельно.

При установке трех и более аккумуляторных батарей ухудшаются удельно-массовые характеристики автономной системы электропитания. Поэтому оптимальное количество аккумуляторных батарей две единицы.

На чертеже приведена функциональная схема заявляемой автономной системы электропитания ИСЗ.

Автономная система электропитания ИСЗ содержит солнечную батарею 1, подключенную к нагрузке 2 через сериесный преобразователь напряжения 3 и аккумуляторные батареи 41-42, подключенные через зарядный преобразователь 5 к солнечной батарее 1, а через разрядные преобразователи 61-62 - к входу выходного фильтра сериесного преобразователя напряжения 3.

При этом нагрузка 2 в своем составе содержит бортовую ЭВМ, систему телеметрии и командно-измерительную радиолинию.

Параллельно аккумуляторным батареям 41-42 подключены устройства контроля аккумуляторных батарей 71-72, связанные входом с аккумуляторными батареями 41-42 для контроля напряжения, давления и температуры аккумуляторов, а выходом - с нагрузкой 2.

В силовой цепи заряда-разряда аккумуляторных батарей 41-42 установлены измерительные шунты 81-82.

Зарядный преобразователь 5 состоит из регулирующего ключа 9, управляемого схемой управления 10. Вольтодобавочный узел зарядного преобразователя 5 выполнен на трансформаторе 51, транзисторах 52 и выпрямителе на диодах 53. Дополнительно в состав зарядного преобразователя 5 введен переключатель выхода 15, состоящий из двух транзисторных ключей 16 и 17, связанных с аккумуляторными батареями 41-42 и нагрузкой 2.

Каждый разрядный преобразователь 61-62 состоит из регулирующего ключа 11, управляемого схемой управления 12.

Сериесный преобразователь напряжения 3 состоит из регулирующего ключа 13, управляемого схемой управления 14, входного фильтра C1 и выходного фильтра на диоде D, дросселе L и конденсаторе С2.

Схемы управления:

- 12 разрядных преобразователей 61-62;

- 14 сериесного преобразователя напряжения 3

выполнены в виде широтно-импульсных модуляторов, связанных измерительными органами с напряжением нагрузки 2 автономной системы электропитания.

Схема управления 10 зарядного преобразователя 5 связана с измерительными шунтами 81-82 в силовых цепях аккумуляторных батарей 41-42 и с напряжением солнечной батареи 1.

Переключатель выхода 15, состоящий из двух транзисторных ключей 16 и 17, связанных с аккумуляторными батареями 41-42 и нагрузкой 2, которая содержит в своем составе бортовую ЭВМ, систему телеметрии и командно-измерительную радиолинию.

Устройство работает следующим образом. В процессе эксплуатации аккумуляторные батареи 41-42 работают в основном в режиме хранения и периодических дозарядов от солнечной батареи 1 через зарядный преобразователь 5. При этом поочередно в течение, например, каждых 10 минут заряжая по отдельности каждую аккумуляторную батарею. Это обеспечивается запиранием одного из транзисторных ключей, например 16, и открытием другого 17 по командам с нагрузки 2. Такой режим работы позволяет содержать их в постоянной готовности на случай аварийных ситуаций (потеря ориентации ИСЗ на Солнце) или на прохождение штатных теневых участков орбиты.

При этом зарядный преобразователь 5 работает в режиме заряда стабильным током для обеспечения заряда аккумуляторных батарей 41-42 оптимальными режимами.

Питание нагрузки 2 осуществляется при этом от солнечной батареи 1 через преобразователь напряжения 3.

При прохождении теневых участков орбиты или при нарушении ориентации нагрузка 2 питается от аккумуляторных батарей 41-42 через разрядные преобразователи 61-62.

Устройства контроля 71-72 контролируют напряжение, давление и температуру аккумуляторов аккумуляторных батарей 41-42 и передают информацию об их состоянии в нагрузку 2.

Далее бортовая ЭВМ в составе нагрузки 2 реализует алгоритм управления зарядом аккумуляторных батарей. По результатам анализа телеметрической информации алгоритм в процессе эксплуатации ИСЗ может меняться через командно-измерительную радиолинию ИСЗ.

Таким образом, заряд двух аккумуляторных батарей с помощью одного зарядного преобразователя решает проблему более эффективного использования избыточной мощности первичного источника электропитания и повышения удельно-массовых характеристик.

1. Автономная система электропитания искусственного спутника Земли, содержащая солнечную батарею, подключенную к нагрузке через сериесный преобразователь, «n» аккумуляторных батарей с устройствами контроля, подключенных через зарядные преобразователи к солнечной батарее, а через разрядные преобразователи к нагрузке, причем каждый преобразователь содержит схему управления, выполненную в виде широтно-импульсного модулятора, отличающаяся тем, что зарядные преобразователи выполнены общим блоком, связанным с аккумуляторными батареями через «n» транзисторных ключей, управляемых нагрузкой.

2. Автономная система электропитания искусственного спутника Земли по п.1, отличающаяся тем, что число «n» равно 2.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к системам электропитания, применяющимся для снабжения энергией оборудования на высоковольтной платформе. .

Изобретение относится к системам резервного энергоснабжения и может быть использовано для бесперебойного электропитания высокостабильными напряжениями постоянного тока 28,5 В и однофазного переменного тока с частотой 50 Гц, 230 В, ответственных потребителей различных объектов (подвижных и стационарных) промышленного и военного назначения.

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности, может быть использовано в преобразователях для систем энергообеспечения транспортных средств. .

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при создании источников питания для различной аппаратуры. .

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.

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.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности энергоснабжения. Устройство включает в себя по меньшей мере один источник (1) энергии, по меньшей мере один первый накопительный блок (4) и один второй накопительный блок (5) для накопления энергии и блок (6) управления. В соответствии с изобретением второй накопительный блок (5) таким образом электрически соединен с первым накопительным блоком (4), что для электрического заряда первого накопительного блока (4) к последнему подается электрическая энергия второго накопительного блока (5). При этом источник (1) энергии и накопительные блоки (4 и 5) соединены с электрическими потребителями (2 и 3) децентрализованного и независимого устройства, и на выполненные как коммуникационные блоки мощные электрические потребители (3) электрическая энергия подается посредством первого накопительного блока (4), а на выполненные как сенсоры маломощные электрические потребители (2) - посредством второго накопительного блока (5), причем накопительная емкость второго накопительного блока (5) меньше, чем накопительная емкость первого накопительного блока (4). 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области энергетики, и позволяет осуществлять прецизионное регулируемое питание потребителей постоянного тока, и может быть реализовано в сложных технологических комплексах большой мощности. Технический результат - получение максимального КПД при соблюдении требования точного регулирования выбранного параметра электроэнергии в режиме автоматического управления агрегатами большой мощности, обеспечивая современное качество передачи энергии каждому потребителю. Потребители электроэнергии подключены к источнику постоянного тока последовательно. Параллельно каждому потребителю подсоединен индивидуальный универсальный реверсивный управляемый ШИМ-преобразователь, который осуществляет регулируемый токоотбор либо токодобавку до требуемого уровня выбранного параметра стабилизации энергопотребления. Индивидуальные датчики обратной связи с узлом регулятора входят вместе с реверсивным ШИМ-преобразователем в систему автоматического регулирования выбранного параметра стабилизации энергопотребления. Индивидуальная универсальная плата цифрового преобразования (ИКЦП) подключена к линии цифрового обмена компьютера. Плата встроена в узел реверсивного преобразователя и, помимо функции цифрового преобразования измеряемых сигналов, призвана вырабатывать общий перечень функций управления агрегатом. Все платы ИКЦП включены параллельно через линию связи с компьютером, который устанавливает и поддерживает выбранный режим системы, последовательно опрашивая датчики агрегатов, аккумуляторной батареи и потребителей. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при проектировании автономных систем электропитания искусственных спутников Земли (ИСЗ). Технический результат заключается в повышении удельных характеристик автономной системы электропитания ИСЗ. Для этого заявленный способ питания нагрузки постоянным током в автономной системе электропитания искусственного спутника Земли от солнечной батареи и комплекта из «n» вторичных источников электроэнергии - аккумуляторных батарей заключается в стабилизации напряжения на нагрузке, проведении заряда и разряда аккумуляторных батарей через индивидуальные зарядные и разрядные преобразователи, с использованием в разрядных преобразователях вольтодобавочных узлов, при этом вышеуказанные вольтодобавочные узлы разрядных преобразователей объединены в общий вольтодобавочный узел, при этом регулирующие ключи разрядных преобразователей установлены между соответствующей аккумуляторной батареей и общим вольтодобавочным узлом. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к системе бесперебойного электропитания и, в частности, к системе бесперебойного электропитания, имеющей упрощенную схему индикации наличия напряжения. Технический результат заключается в создании системы бесперебойного электропитания, имеющей упрощенную схему индикации наличия напряжения. Для этого заявленная система бесперебойного электропитания, включающая клемму заземления системы, содержит главную схему, имеющую группу входных клемм электропитания, соединенную с сетью переменного тока, два выключателя, соответственно относящихся к линии под напряжением и нейтральной линии сети переменного тока, модуль индикации наличия частоты, соединенный с группой входных клемм электропитания, модуль деления напряжения, состоящий из нескольких делителей напряжения, а также два выключателя и центральный контроллер, заземленный посредством клеммы заземления системы и соединенный с модулем индикации наличия частоты, клемма заземления системы соединена с нейтральной линией посредством одного из выключателей при помощи вышеуказанной схемы, система бесперебойного электропитания может осуществлять индикацию наличия напряжения сети переменного тока упрощенным способом. 11 з.п. ф-лы, 12 ил.

Заявляемое изобретение относится к области космической энергетики, конкретнее к бортовым системам электропитания (СЭП) космических аппаратов (КА). Технический результат заключается в повышении эффективности использования солнечной батареи и надежности системы электропитания КА, позволяющий осуществлять возможность поддержания стабилизации номиналов напряжения постоянного и переменного тока, необходимого для питания разнообразных нагрузок КА. Для этого в заявленном способе от первичного источника электроэнергии - солнечной батареи и вторичного источника электроэнергии - аккумуляторной батареи, заключающийся в стабилизации напряжения на нагрузке посредством стабилизатора напряжения, выполненного в виде мостового инвертора с выходным трансформатором, со вторичных обмоток которого осуществляют электропитание всех потребителей различными номиналами напряжения, при согласовании работы первичного и вторичного источников электроэнергии, экстремальном регулировании мощности солнечной батареи. При этом солнечную батарею делят на «n» секций с суммарным выходным напряжением всех секций, равным требующемуся выходному напряжению солнечной батареи в целом. Каждую секцию стабилизируют через индивидуальный стабилизатор напряжения, после чего стабилизированное переменное напряжение всех секций солнечной батареи, синхронизированное между собой, соединяют последовательно и подают на первичную обмотку общего выходного трансформатора. 1 ил.

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

Наверх