Автономная система электропитания

 

Союз Советских

Социалистических

Рес ублик

<н1748664 (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 1511.77 . (21) 2543471/24-07 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 15.07.80. Бюллетень ¹ 26

Дата опубликования описания 180780(51)М, Кл.

Н 02 У 7/34

Государственный комитет

СССР яо делам изобретений и .открытий (53) УДК 621. 355. 1 (088.8) (72) Авторы изобретения

Н.И. Олейник, Ю.М. Любченко и И.И. Демчук (71) Заявитель (54) АВТОНОМНАЯ СИСТЕМА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

Изобретение относится к автономным системам электроснабжения объектов с источниками постоянного тока ограниченной мощности. 5

Известна автономная система электропитания, содержащая первичный нерегулируемый источник постоянного тока, буферную аккумуляторную батарею, импульсный регулятор зарядного тока и разрядное устройство (11 .

Недостаток системы электропитания состоит в том, что в ней не всегда обеспечивается работа первичного источника в режиме максимальной мощнос-.15 ти, что снижает эффективность его использования.

Наиболее близкой к изобретению по своей технической сущности, является система электропитания, в которую дополнительно введен шунтовой .регулятор напряжения с балластным резистором, причем мощность источника всегда достигает своего максимального значения и распределяется между нагрузкой, аккумуляторной батареей . и балластным резистором. Система содержит подключенный к нагрузке первичный нерегулируемый источник тока, буферную аккумуляторную батарею, им„пульсный регулятор зарядного тока с силовым ключом, коммутирующим вен= тилем и дросселем, разрядный регулятор и шунтовой регулятор, состоящий из блока управления и двух управляе ьых ключей, из которых один включен в цепь балластного резистОра, другой — в цепь аккумуляторной батареи.

Регулятор зарядного тока и разрядный регулятор представляют собой однотактные импульсные преобразователи. Блок управления содержит два мультивибратора, один из которых управляется напряжением аккумуляторной батареи, а второй — генератором импульсов эталонной частоты. Между мультивибраторами включены цепи синхронизации. Выходы мультивибраторов подключены ко входу сумматора-выпрямителя, выход которого подключен ко входам управляемых ключей f2) .

Недостатком рассмотренной системы электропитания является ее сложность, обусловленная необходимостью использования в блоке управления сумматора и двух мультивибраторов, а также цепей синхронизации и генератора синхронизирующих импульсов стабильной частоты схемы. Положение

748664 усугубляется тем, что элеМенты силовой части шунтового регулятора используются неэффективно. Сложность схемы и ее склонность к расстройке в процессе эксплуатации снижает надежность системы электропитания.

Цель изобретения — упрощение системы электропитания и повышение ее надежности.

Поставленная цель достигается тем, что блок управления шунтового регулятора выполнен в виде стабилитрона и дифференцирующей цепи, вход которой через трансформатор подключен к обмотке дросселя импульсного регулятора зарядного тока, управляемые ключи шунтового регулятора, балластный резистор и аккумуляторная батарея соединены в схему триггера, в диагональ которого включен коммутирующий конденсатор, вход одного управляемого ключа соединен с выходом дифференцирую- 20 щей цепи через диод, а вход другого— с коммутирующим конденсатором через стабилитрон.

На чертеже представлена электрическая .схема системы электропитания. 25

Система электропитания содержит первичный нерегулируемый источник 1, импульсный регулятор 2 зарядного тока„шунтовой регулятор 3 с блоком 4 управления буферную аккумуляторную gg батарею 5, разрядное устройство б.

Шунтовой регулятор 3 и аккумуляторная батарея 5 через регулятор 2 подключены к источнику 1. Кроме того, аккумуляторная батарея 5 через разрядное устройство 6 соединена с нагрузкой 7.

Шунтовой регулятор 3 состоит из управляемого ключа — тиристора 8, включенного в цепь балластного резистора 9, и коммутирующего конденсатора 10.

Блок управления 4 содержит трансформатор 11, дифференцирующую цепь, состоящую из конденсатора 12 и резистора 13, диод 14, стабилитрон 15, 45 ограничительные резисторы 16, 17. Регулятор зарядного тока представляет собой однотактный импульсный преобразователь повышающего типа и содержит силовой ключ 18, дроссель 19, ком- go мутирующий вентиль 20 и блок управления 21..Вентиль 20 выполнен управля емым и одновременно является другим управляемым ключом шунтового регулятора напряжения аккумуляторной батареф. Разрядное устройство б содержит силовой ключ 22, дроссель 23, коммутирующий вентиль 24 и блок управления 25.

Система электропитания в зависимости от величины текущей мощности бО нагрузки и заряженности аккумуляторной батареи может работать в следующих режимах: мощность нагрузки больше . номинальной мощности источника (режим А), при этом недостающая мощность 65 обеспечивается аккумуляторной батареей, мощность нагрузки равна номинальной мощности источника (режим Б), нагрузка при этом получает питание только от источника, мощность нагруз-, ки меньше номинальной мощности источника, при этом избыток мощности источника поступает в аккумуляторную батарею (режим В), а в случае полного заряда батареи, рассеивается на балластном резисторе (режим Г).

Система работает следующим образом.

В режиме A питание нагрузки 7 осуществляется от источника 1 и аккумуляторной батареи 5 через разрядное устро сTBQ 6. Напряжение на нагрузке 7 оддерживается постоянным за счет изменения длительности замкнутого состояния ключа 22. Управление ключом 22 осуществляется блоком 25.

При замкнутом ключе 22 разряд аккумуляторной батареи 5 осуществляется по цепи: положительный вывод батареи 5— ключ 22 — дроссель 23 — нагрузка 7— отрицательный вывод батареи 5.

При разомкнутом ключе 22 накопленная в дросселе 23 энергия передается в нагрузку 7 через коммутирующий диод 24. В режиме А ключ 18 регулятора зарядного тока разомкнут сигналом блока управления 21, а тиристоры 8 и 20 закрыты. Коммутирующий конденсатор 10 заряжен до напряжения, меньшего напряжения пробоя стабилитрона 15.

В режиме Б ключи 18, 22 постоянно разомкнуты. Питание нагрузки осуществляется только от первичного источника 1. Увеличение напряжения на нагрузке 7 из-за отключения части потребителей сопровождается включением импульсного регулятора зарядного тока с помощью блока управления 21 (режим В). При замкнутом состоянии ключа 18 создается цепь тока: положительный вывод источника 1 — дроссель

19 — ключ 18 — отрицательный вывод источника 1. Дроссель 19 накапливает энергию. К входу дифференцирующей цепи 12 13 прикладывается напряжение вторичной обмотки трансформатора 11.

В момент закрытия ключа 18 происходит перезаряд конденсатора 12 дифференцирующей цепи, полржительный импульс открывает второй управляемый ключ 20. Накопленная энергия в дросселе 19 и энергия от источника 1 по- . ступает в аккумуляторную батарею 5.

Ток заряда протекает по цепи: положительный вывод источника 1 — дроссель

19 — коммутирующий вентиль 20 — аккумуляторная батарея 5 — отрицательный вывод источника 1. Замыкание ключа 18 приводит к выключению вентиля

20 и к очередному накоплению энергии в дросселе 19.

S режиме Г избыточная энергия источника передается в балластный резистор 9 шунтового регулятора 3 че748664 рез регулятор зарядного тока 2 и управляемый ключ 8. При этом напряжение аккумуляторной батареи 5 достаточно для заряда коммутирующего конденсатора 10 до напряжения, соответствующего пробою стабилитрона 15, что приводит к открытию ключа 8 в моменты размыкания ключа 18. Через замкнутый ключ 8 энергия накопительного дросселя 19, и источника 1 передается в балластный резистор 9. Одновременно напряжением на коммутирующем конденсаторе 10 размыкается ключ 20, что приводит к выключению цепи заряда, аккумуляторной батареи 5.

Благодаря введенным отличиям, схема системы упрощена по сравнению с известной схемой. В частности, блок 4 управления системы электроснабжения согласно изобретению выполнен на пассивных элементах.

Благодаря включению силовых элементов в схему триггера обеспечена устойчивая коммутация управляемых ключей, что повышает надежность системы.

Формула изобретения

Тираж 783 Подписное

ЦНИИПИ Заказ 4379/17!

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

Автономная система электропитания, содержащая подключенный к клеммам для подключения нагрузки первичный нерегулируемый источник постоянного тока, буферную аккумуляторную батаpeio, импульсный регулятор зарядного тока с силовым ключом, коммутирующим вентилем и дросселем, разрядный регулятор и шунтовой регулятор, состоящий из блока управления и двух управляемых ключей, один из которых включен в цепь балластного резистора а другой в цепь аккумуляторной батареи, отличающаяся тем, что, с целью упрощения и повышения

®О надежности, в ней блок управления шунтового регулятора выполнен в виде- стабилитрона и дифференцирующей цепи, вход которой через трансформатор подключен к обмотке дросселя импулЬсного регулятора зарядного тока, управляемые ключи шунтового регулятора, балластный резистор и аккумуляторная батарея соединены в схему триггера, в диагональ которого включен коммутирующий конденсатор, вход одного

20 управляемого ключа соединен с выходом дифференцирующей цепи через диод, а вход другого — с коммутирующим конденсатором через стабилитрон.

Источники информации, 25 принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 491183 кл. Н 02 У 7/34, 1975

2. Коробан Н.Т. и др. Исследование и разработка автономных систем

Зо электроснабжения с безмашинным первичным источником электроэнергии.

Труды Московского энергетического института, 1975, вып. 258, с. 16, рис. 4.