Автономная система электропитания на постоянном токе

Авторы патента:

Горяшин Николай Николаевич (RU)

Сидоров Александр Сергеевич (RU)

H02J7/35 - с элементами, чувствительными к свету

Владельцы патента RU 2559025:

Общество с ограниченной ответственностью "Эфре" (RU)

Изобретение относится к области электротехники. Автономная система электропитания содержит солнечную батарею, накопитель электроэнергии, зарядно-разрядное устройство и нагрузку, состоящую из одного или нескольких стабилизаторов напряжения с подключенными к их выходам конечными потребителями электроэнергии. Отличительной особенностью системы является использование двунаправленного преобразователя напряжения в качестве зарядно-разрядного устройства, содержащего только два ключевых элемента. Суть изобретения заключается в том, что функции зарядного и разрядного устройства выполняет двунаправленный инвертирующий преобразователь напряжения электрически симметричный, т.е. вход и выход могут меняться местами в зависимости от того, в какую сторону необходимо передавать энергию. Технический результат заключается в минимизации силовой части зарядно-разрядного устройства, реализации алгоритма отбора максимальной мощности от солнечной батареи и исключении переходных процессов в виде пропадания напряжения на выходной шине при смене его режимов работы, и сохранении энергоснабжения на выходе системы только от солнечной батареи при выходе из строя зарядно-разрядного устройства. 3 ил.

Изобретение относится к возобновляемым источникам первичного электропитания и может найти применение в автономных системах электроснабжения малой мощности, как, например, система электропитания удаленных объектов, включая необслуживаемые метеостанции, станции мониторинга сейсмоактивности, системы бесперебойного электропитания портативных и мобильных электронных устройств, а также в бортовой системе электропитания малого космического аппарата и т.д.

При создании автономных систем электропитания (СЭП) важные роли играют:

1. эффективное использование первичного источника электроэнергии (ПИЭ) - солнечной батареи, что подразумевает извлечение максимальной мощности, которая существенно зависит от параметров окружающей среды (температура и освещенность);

2. повышение эффективности преобразующих устройств, регулирующих потоки энергии между ПИЭ, накопительным источником электроэнергии (НИЭ) и нагрузкой СЭП;

3. наличие одной или нескольких выходных шин со стабилизированным напряжением;

4. сохранение частичной работоспособности СЭП при отказе отдельных узлов.

Известны автономные СЭП космических аппаратов, например, описанные в [Системы электропитания космических аппаратов / Б.П. Соустин, В.И. Иванчура, А.И. Чернышев, Ш.Н. Исляев. - Новосибирск, ВО «Наука», Сибирская издательская фирма. - 1994. 318 с; Patel M.R. Spacecraft Power System. N.Y.: CRC Press. - 2005. 691 p., патент РФ 2317216], к недостаткам которых можно отнести:

1. использование отдельных преобразователей электроэнергии для регулирования потоков энергии между ПИЭ, НИЭ и нагрузкой;

2. использование так называемого трех диапазонного принципа регулирования выходного напряжения СЭП, когда выходное напряжение СЭП должно обязательно иметь отклонение относительно номинального значения для обеспечения переключения между преобразующими устройствами при распределении потоков энергии;

3. наличие одной выходной шины СЭП (одного стабилизируемого напряжения). Остальные необходимые напряжения получают за счет использования дополнительных преобразователей электроэнергии, подключаемых к основной шине.

Известно другое техническое решение [Устройство и способ отбора электрической энергии от солнечной батареи, патент РФ №2195754], где использован всего один преобразователь напряжения в качестве зарядного устройства (ЗУ), при этом напряжение потребителем снимается с шин аккумуляторной батареи (АБ). Данное решение также содержит ряд недостатков:

1. отсутствие закона управления зарядным устройством реализующего отбор максимальной мощности от солнечной батареи (СБ);

2. подключение нагрузки непосредственно к АБ, что исключает работу нагрузки от СБ в случае выхода из строя ЗУ, снижая тем самым живучесть СЭП в целом, а, как известно, сохранение частичной работоспособности необслуживаемых автономных СЭП при отказе отдельных узлов является одним из приоритетных требований к таким системам;

3. отсутствие стабильного напряжения на выходной шине.

Из известных устройств наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому является автономная система электропитания, предложенная в [патент РФ №2317216], принятое за прототип. Данная структура содержит солнечную батарею, минус которой подключен к общей шине, стабилизатор напряжения (СН), включенный между положительный выводом солнечной батареи и нагрузкой, аккумуляторную батарею, минус которой подключен к общей шине, зарядные и разрядные устройства, подключенные между положительным выводом солнечной батареи и положительным выводом аккумуляторной батареи.

Система работает следующим образом. Во всех режимах работы напряжение на нагрузке поддерживается за счет СН. На входе СН (он же выход СБ) напряжение всегда обеспечивается по соотношению U_СБ>U_Н, где U_СБ - напряжение на СБ и U_H - напряжение на нагрузке. При включенном ЗУ и полностью заряженной АБ (ЗУ выключено) - в соответствии с вольтамперной характеристикой (ВАХ) СБ. При совместной работе СБ и АБ на нагрузку, а также при полном отсутствии мощности СБ, напряжение на входе СН поддерживается за счет АБ и разрядного устройства (РУ). При этом при разряде АБ на нагрузку способ поддержания напряжения на входе СН зависит от состава АБ и выбранной схемы РУ: при U_Pmin>U_H, где U_Pmin - минимальное напряжение на АБ, схема РУ представляет собой понижающий импульсный преобразователь напряжения; при обратном соотношении, т.е. U_Pmin<U_Н - применяется повышающий импульсный преобразователь напряжения.

Несмотря на то, что зонный принцип регулирования напряжения на нагрузке заменен на одноуровневое регулирование с высокой стабильностью напряжения, солнечная батарея может напрямую отдавать энергию в нагрузку в случае отказа ЗУ или РУ и устранены переходные процессы при смене режимов работы системы, существуют определенные недостатки у данного устройства:

1. в устройстве нет возможности извлечения максимальной мощности солнечной батареи, что ведет к неполному использованию ее мощности при работе РУ, т.е. АБ имеет большую глубину разряда, что ухудшает ее ресурсные характеристики и требует больше времени на ее заряд. Также неполное использование мощности солнечной батареи отражается с одной стороны в ее избыточности, т.е. большей площади СБ и худших массогабаритных показателях СЭП в целом, с другой стороны в меньшей мощности полезной нагрузки;

2. для заряда и разряда АБ используется два отдельных устройства - импульсных преобразователя электроэнергии, что также ухудшает массогабаритные характеристики системы и требует реализации определенных алгоритмов переключения между режимами заряда и разряда АБ, например, при изменении интенсивности солнечного излучения, вплоть до его полного отсутствия. Также в зависимости от соотношения напряжений АБ, СБ и нагрузки в РУ и ЗУ необходимо применять различные типы преобразователей, что делает СЭП не универсальной.

Задачи, на решение которых направлено заявляемое изобретение, - повышение надежности СЭП путем снижения количества дополнительных компонентов при одновременном сохранении всех прочих достоинств; повышение энергоотдачи СЭП за счет использования известного алгоритма отбора максимальной мощности от солнечной батареи; получение более универсальной схемы СЭП за счет возможности применения НИЭ и СБ с диапазонами рабочих напряжений, меняющихся в более широких пределах друг относительно друга, т.е. как напряжение на АБ может превышать напряжение на СБ, так и напряжение на СБ может превышать напряжение на АБ в различных режимах работы СЭП.

Поставленная задача решается тем, что вместо отдельных ЗУ и РУ используется комбинированное зарядно-разрядное устройство (ЗРУ) с общей силовой частью на основе двунаправленного инвертирующего преобразователя с синхронным ключами, что позволяет реализовать автоматическое переключение между режимами заряда и разряда; микропроцессорная система управления ЗРУ, которая позволяет реализовать известный алгоритм поиска точки максимальной мощности солнечной батареи, что позволяет всю избыточную мощность СБ при заряде использовать на заряд АБ, а при разряде наоборот уменьшить мощность, отбираемую от АБ; суперконденсатор (СК) в качестве основного или вспомогательного наряду с АБ накопительного источника энергии, который обладает большим ресурсом работы, большими токами заряда-разряда и меньшей чувствительностью параметров к изменению температуры.

На фиг.1 приведена блок-схема заявляемого устройства. Система состоит из солнечной батареи с блокирующим диодом 9, минус которой через датчик тока солнечной батареи 10 подключен к общему выводу. Между положительным выводом солнечной батареи 9 и общей шиной подключены датчик напряжения солнечной батареи 11, блок стабилизаторов напряжения выходных шин системы электропитания 12, 2-й фильтрующий конденсатор 8. К положительному выводу солнечной батареи 9 подключен минусовой вывод накопительного источника энергии 1 в виде аккумуляторной батареи и/или суперконденсатора. Параллельно накопительному источнику энергии 1 подключен 1-й фильтрующий конденсатор 2. Положительный вывод накопительного источника энергии 1 через коммутирующую ячейку с индуктивным накопителем энергии (дросселем) 6 подключен к общей шине. 3-й вывод коммутирующей ячейки с дросселем 6 через датчик тока 7 подключается к положительному выводу солнечной батареи 9.

Коммутирующая ячейка с индуктивным накопителем энергии 3 имеет три вывода и состоит из двух МДП-транзисторов 4 и 5 и индуктивного накопителя энергии (дросселя) 6.

На микроконтроллер 13 поступают сигналы с датчика тока солнечной батареи 10 и с датчика напряжения солнечной батареи 11. Микроконтроллер 15 вырабатывает опорное напряжение, которое поступает на инвертирующий вход усилителя рассогласования 16. На неинвертирующий вход усилителя рассогласования 16 поступает сигнал с датчика напряжения солнечной батареи 11. Выход усилителя рассогласования 16 подключен к неинвертирующему входу усилителя рассогласования 15, на инвертирующий вход которого поступает сигнал с датчика тока дросселя 7. Выход усилителя рассогласования 15 подключен ко входу широтно-импульсного модулятора 14. Усилители рассогласования 15 и 16 могут содержать дополнительные интегродифференцирующие цепи для обеспечения динамической устойчивости преобразователя рассчитанные стандартными методами проектирования пропорционально-интегро-дифференцирующих регуляторов (ПИД-регуляторов).

Работает СЭП следующим образом. При наличии энергии, поступающей от СБ, микроконтроллер 13 вырабатывает опорное напряжение, значение которого соответствует точке максимальной мощности на вольтамперной характеристике солнечной батареи, и которое поступает на инвертирующий вход усилителя рассогласования 16, выход с которого в виде сигнала рассогласования суммируется с сигналом с датчика тока, соответствующего среднему значению тока дросселя 6 для повышения динамической устойчивости и далее передается на широтно-импульсный модулятор 14, который в свою очередь вырабатывает сигналы управления ключами таким образом, чтобы напряжение на СБ 9 соответствовало выработанному опорному значению. В результате разница между мощностью, потребляемой нагрузкой 12, и мощностью, вырабатываемой СБ, будет уходить на заряд НИЭ. При мощности нагрузки, превышающей мощность вырабатываемую СБ, недостающая мощность будет отбираться от НИЭ благодаря тому же закону управления коммутирующей ячейкой 3, при котором стабилизируется напряжение на шине СБ, параллельно которой подключен один из выходов коммутирующей ячейки 3. В связи с тем, что используемый в качестве ЗРУ преобразователь напряжения является повышающе-понижающим и обратимым, то коэффициент передачи по напряжению между входом и выходом может быть как выше, так и ниже единицы, при этом вход и выход могут меняться местами в зависимости от того, в каком режиме работает ЗРУ: если в режиме разряда НИЭ, то входом считаем электрическое присоединение со стороны НИЭ, а выходом - присоединение к шине СБ, и в случае заряда, соответственно, наоборот.

На фиг.2 приведены временные диаграммы сигналов управления ключевыми элементами преобразователя 3. Здесь между импульсами управления есть пауза - "мертвое время", для исключения отпирания одного транзистора в тот момент, когда другой все еще находится в открытом состоянии.

Был изготовлен и испытан экспериментальный образец СЭП, в котором был реализован известный алгоритм поиска точки максимальной мощности солнечной батареи. В качестве солнечной батареи был использован стабилизатор тока, нагруженный на цепь из 35 последовательно включенных p-n кремниевых диодов, имитирующий ВАХ СБ, где выход снимался с крайних электродов диодной цепи. Параметры данного устройства следующие: напряжение холостого хода ≈26 В, ток короткого замыкания ≈6 А, напряжение в точке максимальной мощности ≈23 В. В качестве накопительного источника энергии была использована аккумуляторная батарея с напряжением в заряженном состоянии 16,5 В на основе литий-ионных феррофосфатных аккумуляторов AHR32113Ultra-B (производитель A123-Systems). Напряжение стабилизации выходной шины 12 В. На фиг.3 представлены экспериментальные кривые работы СЭП, полученные при помощи цифрового осциллографа в виде массива данных, обработанных на ЭВМ. На диаграммах показано изменение мощности по выходной шине 12 В с использованием программируемой нагрузки и соответствующее ему изменение текущей мощности АБ, а также напряжение на СБ и на стабилизируемой выходной шине. Из графиков видно, что по мере увеличения мощности, потребляемой нагрузкой, происходит смена режимов заряда и разряда АБ, где точкой перехода от одного режима к другому является пересечение графика мощности АБ с осью абсцисс (или времени). Как можно наблюдать, в моменты данных переходов напряжение на шине 12 В остается неизменным, а напряжение на СБ остается в районе оптимальной точки 23 В. При этом небольшие отклонения напряжения относительно уровня 23 В связаны с работой алгоритма поиска точки оптимальной мощности СБ.

Автономная система электропитания, содержащая солнечную батарею, минус которой подключен через датчик тока солнечной батареи к общей шине блока стабилизаторов напряжения выходных шин системы электропитания, а плюс - ко входу блока стабилизаторов напряжения, датчик напряжения солнечной батареи, подключенный между входом блока стабилизаторов напряжения выходных шин системы электропитания и общей шиной, зарядно-разрядное устройство, вход которого подключается между блоком стабилизаторов напряжения выходных шин системы электропитания и общей шиной, а выход - к накопительному источнику электроэнергии, отличающаяся тем, что зарядное и разрядное устройства объединены и выполнены в виде коммутирующей ячейки, состоящей из двух соединенных последовательно МДП-транзисторов таким образом, что их общей точкой являются сток одного и исток другого, к той же точке одним из выводов подключен накопительный дроссель, свободный сток первого МДП-транзистора подключен к положительной обкладке фильтрующего конденсатора и к плюсу накопительного источника электроэнергии, а свободный исток второго МДП-транзистора подключен к отрицательной обкладке фильтрующего конденсатора, подключенного к минусу солнечной батареи, отрицательная обкладка фильтрующего конденсатора, соединенного с накопительным источником электроэнергии, и положительная обкладка конденсатора, соединенного с солнечной батареей, соединены между собой, с минусом накопительного источника электроэнергии и с плюсом солнечной батареи, сигналы управления МДП-транзисторами формируются системой управления, которая включает в себя микроконтроллер, принимающий сигналы от датчиков тока и напряжения солнечной батареи, формирующий опорный сигнал, соответствующий напряжению в точке максимальной мощности вольтамперной характеристики солнечной батареи, выход с которого поступает на положительный вход усилителя рассогласования по напряжению, отрицательный вход которого соединен с выходом датчика напряжения солнечной батареи, выход усилителя рассогласования по напряжению соединен с положительным входом усилителя рассогласования по среднему току накопительного дросселя, отрицательный вход которого соединен с выходом датчика тока дросселя, выход последнего усилителя рассогласования соединен со входом широтно-импульсного модулятора, имеющего два выхода, каждый из которых соединен с управляющим электродом соответствующего МДП-транзистора.

Устройство для передачи энергии автономному подводному аппарату содержит источник энергии на борту судна-носителя, кабель-трос, герметичный светодиодный излучатель высокой интенсивности, герметичную светоприемную панель.

Способ питания нагрузки постоянным током в автономной системе электропитания искусственного спутника земли // 2550079

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при проектировании автономных систем электропитания искусственных спутников Земли (ИСЗ). Технический результат - повышение удельных энергетических характеристик и надежности автономной системы электропитания ИСЗ. Предлагается способ питания нагрузки постоянным током в автономной системе электропитания искусственного спутника Земли от солнечной батареи и комплекта из вторичных источников электроэнергии - аккумуляторных батарей, содержащих Nакк аккумуляторов, соединенных последовательно, заключающийся в стабилизации напряжения на нагрузке, проведении заряда и разряда аккумуляторных батарей через индивидуальные зарядные и разрядные преобразователи, при этом разрядные преобразователи выполнены без вольтодобавочных узлов, для чего число аккумуляторов Nакк в каждой аккумуляторной батарее выбирают из соотношения: Nакк≥(Uн+1)/Uакк.мин, где Nакк - число аккумуляторов в последовательной цепи каждой аккумуляторной батареи; Uн - напряжение на выходе автономной системы электропитания, В; Uакк.мин - минимальное разрядное напряжение одного аккумулятора, В, зарядные преобразователи выполнены без вольтодобавочных узлов, для чего напряжение в рабочей точке солнечной батареи выбирают из соотношения:Uрт>Uакк.макс·Nакк+1, где Uрт - напряжение в рабочей точке солнечной батареи в конце гарантированного ресурса ее работы, В; Uакк.макс - максимальное зарядное напряжение одного аккумулятора, В, при этом рассчитанное число аккумуляторов Nакк дополнительно увеличивают исходя из соотношения: Nакк≥(Uн+1)/Uакк.мин+Nотказ, где Nотказ - число допустимого отказа аккумуляторов, а стабилизацию напряжения на нагрузке и заряд аккумуляторных батарей проводят с использованием экстремального регулирования напряжения солнечной батареи.

Способ питания нагрузки постоянным током // 2543079

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при создании автономных систем электропитания преимущественно связных космических аппаратов (КА).

Электросамолёт // 2536153

Электросамолет содержит фюзеляж, крылья, двигатели, оперение и шасси. На фюзеляже и крыльях установлены солнечные батареи, соединенные с аккумуляторами и двигателями.

Модульная система бесперебойного электропитания потребителей постоянным током // 2533204

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат заключается в расширении эксплуатационных возможностей системы, увеличении его нагрузочной мощности и обеспечении максимальной бесперебойности работы при поддержании оптимальных параметров работы аккумуляторной батареи при питании потребителей постоянным током.

Способ и система стабилизации мощности (варианты) // 2506679

Изобретение относится к области электротехники. Описаны системы и способы использования различных типов аккумуляторов для выборочного аккумулирования и отдачи энергии.

Автономная система электроснабжения на основе солнечной фотоэлектрической установки // 2479910

Изобретение относится к области солнечной энергетики, в частности к непрерывно следящим за Солнцем солнечным установкам как с концентраторами солнечного излучения, так и с плоскими кремниевыми модулями, предназначенным для питания потребителей, например, в районах ненадежного и децентрализованного электроснабжения.

Способ питания нагрузки постоянным током в автономной системе электропитания искусственного спутника земли // 2476972

Автономная система электроснабжения // 2475921

Мобильная система автономного электропитания // 2452637

Изобретение относится к электротехнике, а именно к преобразовательной технике и может быть использовано для электропитания удаленных от электрических сетей объектов, например автономных метеостанций, строительных объектов, электроинструментов служб спасения и пр.

Автономная система энергоснабжения космических аппаратов // 2584607

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано для обеспечения электропитания космических аппаратов (КА) и станций. Технический результат - использование системы терморегулирования для получения дополнительной энергии. Система энергоснабжения предназначена для применения на космических аппаратах и станциях в условиях космического пространства. В предлагаемом изобретении в существующую жидкостную систему терморегулирования, содержащую корпус, внутри которого расположен контур охлаждения и обогрева, состоящий из последовательно соединенных теплообменника с резервуаром теплоносителя, имеющего управляющий клапан, радиатора с травящим клапаном, магнитогидродинамического насоса для циркуляции теплоносителя в конуре, после теплообменника введена турбина, соединенная с электрогенератором, который через систему управления соединен с аккумуляторной батареей и нагрузкой. 1 ил.

Система электроснабжения космического аппарата // 2598862

Использование: в области электротехники для электроснабжения космических аппаратов от первичных источников разной мощности. Технический результат - повышение надежности электроснабжения. Система электроснабжения космического аппарата содержит: группу солнечных батарей прямого солнечного света (1), группу солнечных батарей отраженного солнечного света (7), генерирующий контур (8), стабилизатор напряжения (2), зарядное устройство (3), разрядное устройство (4), аккумуляторную батарею (5), выпрямительное устройство (9), контроллер заряда аккумуляторной батареи (10) и потребителей (6). Переменное напряжение с генерирующего контура (8) преобразуется в постоянное в блоке (9) и поступает на первый вход контроллера заряда аккумуляторной батареи (10). Постоянное напряжение от солнечных батарей отраженного солнечного света (7) поступает на второй вход контроллера заряда аккумуляторной батареи (10). Суммарное напряжение от генерирующего контура и солнечных батарей отраженного солнечного света с первого выхода контроллера (10) попадает на второй вход аккумуляторной батареи (5). Со второго выхода контроллера на первый вход аккумуляторной батареи (5) поступают сигналы управления переключателями (15-21), имеющими контакты 1-3, и выключателями (22-25), имеющими контакты 1-2. Количество управляемых коммутационных аппаратов зависит от числа аккумуляторов в батарее. Для подзаряда выбранного аккумулятора (11-14) на соответствующих переключателях их первые контакты размыкаются с третьим и замыкаются со вторым, на соответствующих выключателях первый и второй контакты замыкаются. Подключенный таким образом ко второму входу батареи соответствующий аккумулятор подзаряжается номинальным зарядным током до поступления команды от контроллера (10) на смену очередного аккумулятора. Потребитель (6) получает питание от оставшихся аккумуляторов, в обход отключенного, с первого выхода батареи (5). 5 ил.

Способ управления системой электропитания космического аппарата с большим сроком активного существования // 2633997

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности и живучести систем электропитания и уменьшение вероятности возникновения аварийных ситуаций. Согласно способу управления системой электропитания космического аппарата (КА), содержащей фотоэлектрическую батарею, и n АБ, стабилизатор напряжения, и по n зарядных и разрядных устройств, управляют стабилизатором напряжения, зарядными и разрядными устройствами в зависимости от входного и выходного напряжений СЭП; контролируют степень заряженности АБ; вводят запрет на работу соответствующего зарядного устройства при достижении максимального уровня заряженности данной АБ и снимают этот запрет при снижении уровня заряженности; вводят запрет на работу соответствующего разрядного устройства при достижении установленного минимального уровня заряженности данной АБ и снимают этот запрет при повышении уровня заряженности данной АБ; контролируют выходное напряжение с помощью порогового датчика. При аварийном разряде нескольких m (m≤n) АБ до минимального уровня заряженности формируют управляющий сигнал в бортовой комплекс управления КА для отключения части бортовой аппаратуры и запоминают его; при аварийном разряде всех n работающих АБ до минимального уровня заряженности снимают запрет на работу всех разрядных устройств; в случае если после запоминания управляющего сигнала выходное напряжение СЭП снижается до заданного порогового значения, запрещают работу всех разрядных устройств; после восстановления ориентации батареи фотоэлектрической (БФ) на Солнце производят питание оставшейся включенной части бортовой нагрузки от БФ; сброс запоминания управляющего сигнала производят после заряда всех АБ или по внешней разовой команде, в качестве параметра для оценки состояния аккумуляторных батарей выбирают напряжение аккумулятора или группы включенных между собой параллельно аккумуляторов; для управления режимами функционирования АБ формируют соответствующие управляющие сигналы, отличающиеся между собой по величине порогового напряжения аккумулятора или группы аккумуляторов; отключение АБ от заряда выполняют ступенчато; введение и снятие запрета на работу соответствующего зарядного устройства осуществляют соответственно при превышении температуры в какой-либо АБ максимально допустимого уровня и снимают при снижении температуры до заданного уровня; введение и снятие запрета на работу соответствующего зарядного устройства осуществляют в зависимости от температуры АБ; контроль глубины разряда каждой АБ осуществляют с помощью счетчиков ампер-часов (САЧ), включенных в разрядно-зарядные цепи каждой из n АБ; при этом показания САЧ со всех n АБ суммируют и определяют интегральную глубину разряда; в случае достижения интегральной глубины разряда пороговых значений формируют соответствующие команды управления для изменения режима функционирования КА. 3 ил.

Способ управления автономной системой электроснабжения космического аппарата // 2634473

Использование: в области электротехники в системах электроснабжения (СЭС) космических аппаратов (КА). Технический результат - обеспечение штатного отключения сеансной нагрузки при нештатной ситуации. Способ управления автономной системой электроснабжения, которая содержит солнечную батарею и n аккумуляторных батарей, стабилизатор напряжения, включенный между солнечной батарей и нагрузкой и по n зарядных и разрядных устройств заключается в управлении стабилизатором напряжения и зарядно-разрядными устройствами в зависимости от входного и выходного напряжения системы, контроле степени заряженности и разряженности аккумуляторных батарей, запрете на работу соответствующего зарядного устройства при достижении предельного уровня заряженности данной аккумуляторной батареи, снятии этого запрета при достижении определенного уровня разряженности данной аккумуляторной батареи, запрете на работу соответствующего разрядного устройства при достижении предельного уровня разряженности данной аккумуляторной батареи и снятии этого запрета при достижении определенного уровня заряженности данной аккумуляторной батареи. Нагрузку делят на дежурную и сеансную составляющие и при достижении предельного уровня разряженности какой-либо аккумуляторной батареи проводят отключение сеансной части нагрузки, а запрет на работу соответствующего разрядного устройства устанавливают после отключения сеансной части нагрузки. 1 ил.

Способ отбора электрической энергии от батарей фотоэлектрических преобразователей // 2634590

Изобретение относится к солнечной энергетике, в частности к получению электрической энергии путем прямого преобразования солнечного излучения, и приборостроению. Предложен способ повышения эффективности отбора электрической энергии от параллельно соединенных батарей фотоэлектрических преобразователей, имеющих различные напряжения, или при шунтировании диодом части фотоэлектрических преобразователей вследствие затенения, загрязнения, выхода из строя. Способ заключается в их согласовании посредством последовательного включения в них дополнительного элемента питания с изменяемыми электрическими характеристиками, номинал которых устанавливается из соображения получения максимальной мощности. Электрическая энергия в дополнительный элемент питания подается от этих же батарей фотоэлектрических преобразователей через устройство, обеспечивающее гальваническую развязку, или внешнего источника электрической энергии. Обеспечивается повышение эффективности отбора электрической энергии от батарей фотоэлектрических преобразователей. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

Способ управления системой электропитания космического аппарата повышенной живучести // 2636384

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности и живучести функционирования системы электропитания (СЭП). Способ управления системой электропитания космического аппарата (КА) повышенной живучести, содержащей фотоэлектрическую батарею (БФ), n аккумуляторных батарей (АБ) и по n зарядных и разрядных устройств, заключается в том, что управляют зарядными и разрядными устройствами в зависимости от освещенности БФ, степени заряженности всех АБ, входного и выходного напряжения СЭП; вводят запрет на работу соответствующего зарядного устройства при достижении максимального уровня заряженности данной АБ и снимают этот запрет при снижении уровня заряженности данной АБ; вводят запрет на работу соответствующего разрядного устройства при достижении установленного минимального уровня заряженности данной АБ и снимают этот запрет при повышении уровня заряженности данной АБ; формируют управляющий сигнал в бортовой комплекс управления КА для отключения части бортовой аппаратуры при аварийном разряде нескольких m (m≤n) АБ до минимального уровня заряженности; запрещают работу всех разрядных устройств, если выходное напряжение СЭП снижается до заданного порогового значения; производят сброс запоминания управляющего сигнала по запрету всех разрядных устройств после заряда всех АБ до заданного уровня заряженности. При этом для связи с бортовой вычислительной системой (БВС), осуществляемой по дублированному магистральному последовательному интерфейсу (мультиплексному каналу обмена), в качестве устройства интерфейса используют оконечное устройство (ОУ) с контроллером. Каждое зарядно-разрядное устройство (ЗРУm) оснащают основным (ОУi-m) и резервным (ОУj-m) оконечными устройствами. С заданной периодичностью опрашивают параметры (массивы) СЭП и идентифицируют отказ (работоспособность) каждого ОУi-m. В качестве критерия отказа ОУ принимают факт появления ошибки обмена. После идентификации отказа ОУi-m в каком-либо ЗРУm программно перезагружают ОУi-m, при этом перезагрузку ОУ выполняют путем перехода на резервное ОУj-m с последующим возвратом на основное ОУi-m. Повторяют последовательность данных операций, в случае парирования отказа ОУi-m обмен продолжают с использованием ОУi-m, в случае повторной идентификации отказа ОУi-m осуществляют программно переход на резервное оконечное устройство ОУj-m, используя соответствующую КУ, последовательность функционирования ОУj-m выбирают аналогичной последовательности функционирования ОУi-m, возврат с ОУj-m на ОУi-m при необходимости выполняют по разовой команде с наземного комплекса управления. 2 ил.

Способ экстремального регулирования выходной мощности фотоэлектрической батареи // 2638564

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления режимом работы фотоэлектрической (солнечной) батареи с целью отбора максимальной мощности в изменяющихся внешних условиях. Технический результат - повышение эффективности экстремального регулирования за счет уменьшения отклонений поддерживаемой рабочей точки вольт-амперной характеристики фотоэлектрической батареи от оптимального положения. Способ экстремального регулирования выходной мощности фотоэлектрической батареи включает в себя установку и поддержание оптимальной рабочей точки вольт-амперной характеристики, соответствующей максимуму выходной мощности, путем пошагового изменения регулирующего воздействия на выходной ток или напряжение фотоэлектрической батареи в соответствии с изменением величины ее выходной мощности на каждом шаге регулирования, периодическое сканирование выходов группы из двух или более реперных фотопреобразователей одинаковыми линейно или ступенчато - линейно изменяющимися пилообразными токами, сдвинутыми по времени на величину, кратную заданному шагу временного сдвига, непрерывные измерения напряжений и токов каждого из реперных фотопреобразователей, на основании которых определяют текущие значения их выходных мощностей, усреднение токов или напряжений каждой пары смежных реперных фотопреобразователей, сканируемых пилообразными токами, сдвинутыми по времени на однократную величину заданного временного шага, запоминание усредненных значений токов или напряжений каждой пары смежных реперных фотопреобразователей в моменты равенства их выходных мощностей и формирование регулирующего воздействия на выходной ток или напряжение фотоэлектрической батареи путем масштабного преобразования запоминаемых усредненных значений токов или напряжений пар смежных реперных фотопреобразователей. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.