Устройство для питания нагрузки

 

иаи т -хничесиаВ

О П И-C — А Н И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Реотубпик

<»i 764038

К АВТОРСКОМУ СВКДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04.11.78 (21) 2682193/24-07 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет— (S1) М К

Н 02 J 7/34

Гааудеротвеииый комитет

СССР

Опубликовано 15.09.80. Бюллетень № 34 (53) УДК 621 355

163 62 523 8 (088.8) да делам изобретений и етирмтий

Дата опубликования описания 25.09.80 (72) Авторы изобретения

А. К. Тищенко и В. И. Шевченко (7i) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ НАГРУЗКИ

Изобретение относится к электротехнике, а именно к схемам питания сетей от батарей, и предназначено для обеспечения электроэнергией заданного качества оборудования, питающегося постоянным током.

Известны системы электропитания, содержащие первичный источник электроэнергии, например солнечную батарею или термогенератор, и вторичные источники, аккумуляторную батарею и различные преобразователи напряжения и тока, обеспечивающие оптимальные режимы работы первичного источника и аккумуляторной батареи и заданное качество электроэнергии на нагрузке (1) и .(2j.

В этих системах осуществляется интегральное регулирование, что снижает их быстродействие и устойчивость. Для исключения указанных недостатков в систему необходимо вводить дополнительный канал пропорционального регулирования, в результате чего усложняется система в целом.

Наиболее простой способ введения системы в зону интегрального регулирования — это осуществление синхронизации между генераторами стабильной и переменной частот, но и в этом случае после приложения воз2 мущающего воздействия переходный процесс продолжается до тех пор, пока не «накопится» интеграл /(ь9)М, при этом отклонения выходного напряжения от номинального довольно значительны. Кроме того, генераторы стабильной и переменной частот в указанных системах обычно выполняются на магнитных элементах, что снижает их массо-габаритные характеристики, усложняет резервирование и вводит асимметрию выходных импульсов по полупериодам.

>0 Последнее снижает КПД и надежность сис темы и повышает величину пульсаций напряжения на нагрузке.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобрете1 нию является устройство, содержащее генератор постоянного тока с большим внутренним сопротивлением и два транзисторных усилителя мощности, выходные обмотки первого из которых включены последовательно а с аккумуляторной батареей через встречнопараллельно соединенные диодно-транзисторные цепочки, коммутируемые через выходные обмотки второго усилителя мощности (3).

764038

Этому устройству присущи следующие недостатки: низкое быстродействие, малый запас устойчивости, невысокие массо-габа рйтные характеристики, сложность резер- вирования, недостаточно высокий КПД, слабая "надежность, завышенная величина пульсаций напряжения на нагрузке.

Цель изобретения — повышение КПД и улучшение динамических, массо-габаритных и надежностных характеристик устройства.

Эта цель достигается тем, что в него введены генератор прямоугольного напряжения, широтно-импульсный модулятор вертикального принципа, Т-триггер с прямыми и инверсными выходами, четыре двухвходовые логические схемы И и две двухвходовые логические схемы ИЛИ, причем один из входов широтно-импульсного модулятора и вход триггера соединены с выходом генератора. прямоугольного напряжения, другой вход широтно-импульсного модулятора подключен к выходу устройства, две первые схемы И соединены своимн входами с одноименными выходами широтно-импульсного

- модулятора и триггера, а две другие — с разноименными, выходы двух первых и двух вторых схем И через схемы ИЛИ соединены со входами первого усилителя мощности, а входы второго усилителя мощности — с выходами триггера.

На фиг. 1 представлена блок-схема предложенного устройства; на фиг. 2а и б

"временные диаграммьч и процесс перемагничивания сердечника трансформатора первого усилителя мощности, поясняющие принцип работы:

Устройство для заряда и разряда аккумуляторной батареи 1, содержит генератор 2 постоянного тока с большим внутренним со противлением, генератор 3 прямоугольного напряжения, два транзисторных усилителя

4 и 5 мощности выходные обмотки 6 и 7 первого из которых (4) включены последовательно с аккумуляторной батареей 1 через встречно-параллельно соединенные диоднотранзисторные цепочки 8 — 11, коммутируемые через выходные обмотки 12 — 15 второго усилителя 5 мощности, широтно-импульсный модулятор !6, триггер 17, четыре логические схемы 18 — 21 И и две логические схемы 22 и 23 ИЛИ. Один из входов модулятора 16 и вход триггера !7 соединены с выходом генератора 3, другой вход модулятора 16 подключен к нагрузке 24. Две первые схемы

18 и 19 И соединены своими входами с одноименными выходами модулятора 16 и триггера 17, а две другие 20 и 2! — с разноименными. Выходы двух первых 18 и !9 и двух вторых 20 и 21 схем И через схемы 22 и 23 ИЛИ соединены со входами первогб усилителя 4 "мощности, а входы второго усилителя 5 мощности — с выходами триггера 17., Устройство работает следующим обра """ зом .

Широтно-импульсный модулятор 16, использующий вертикальный принцип сравнения сигнала обратной связи, поступающего с выхода устройства (с нагрузки 24), с сигналом треугольной формы, формируемом в модуляторе 16 из выходного напряжения генератора 3 прямоугольной формы ((1пн на фиг. 2а), вырабатывает прямой и инверсный (противофазные) сигналы с широтно-импульсной модуляцией (! 1 3 3 „и

U Ä „на фиг. 2а), поступающие на один из входов логических схем 18 — 21 И, на другом входе которых присутствует «меандр» и Би3 на фиг. 2а) через схемы 22 и 23

ИЛИ (Uzg и U$3 на фиг. 2а) поступают на входы первого двухтактного усилителя 4 мощности, при этом транзисторы усилителя

4 мощности переключаются таким образом, что исключаются состояния их одновременного запирания или отпирания (см. Uy < на фиг. 2а и на фиг. 2б). На выходных обмотках 6 и 7 усилителя 4 мощности наводится ЭДС, необходимая для поддержания на нагрузке 24 номинального напряжения

U при этом диодно-транзисторные цепочки 8 — 11 коммутируются выходными обмот ками усилителя 5 мощности, управляемого с выходов триггера 17, причем одновременно отпираются цепочки 8 и 9 или 10 и 11, что дает возможность в течение каждого полупериода протекать через аккумуляторную батарею как зарядному, так и разрядному току. и Средний ток через аккумуляторную батарею 1 за полупериод в зависимости от соотношения мощностей генератора постоянного тока 2 (Р„) и нагрузки 24 (Рн ) может меняться. При равенстве Рг и Рн

4 средний ток через аккумуляторную батарею

1 равен нулю независимо от степени ее заряженности. В случае Рг ОРн осуществля ется заряд аккумуляторной батареи 1, а при Рг <Є— разряд. При этом в результате изменения соотношения между дли4з тельностями заряда и разряда в течение каждого полупериода на нагрузке 24 поддерживается стабильное напряжение.

Введенный в предложенное устройство широтно-импульсный модулятор вертикального принципа позволяет осущестнить пропорциональное или изодромное регулирования, характеризующиеся большим быстродействием, а последнее, кроме этого, и высокой точностью. Так как второй усилитель мощности, а следовательно, и диодно-транзисторные цепочки переключаются выходными сигналами Т-триггера, а первый усилитель мощности — сигналом, получаемым с помощью логических схем из сигналов

$O

SS с прямого или. инверсного выходов триггера 17 (Urn и Uru на фиг. 2а), работающего в счетном режиме от выходного напряжения генератора 3. Перераспределенные вы1 " ходные сигналы модулятора, 16 и триггера 17 с выходов схем 18 — 21 И (U

764038 ния надежности, в него введены генератор прямоугольного напряжения, широтно-импульсный модулятор вертикального принципа, Т-триггер с прямыми и инверсными выходами, четыре двухвходовые логические схемы И и две двухвходовые логнческие

S схемы И,ЛИ, причем один из входов широтно-импульсного модулятора и вход триггера соединены с выходом генератора прямоугольного напряжения, другой вход широтно-импульсного модулятора подключен к выходу устройства, две первые схемы И соединены своими входами с одноименными выходами широтно-импульсного модулятора и триггера, а входы двух, вторых схем

И вЂ” с разноименными выходами упомянутых элементов, выходы схем И через схемы и ИЛИ соединены со входами первого усилителя мощности, а входы второго усилителя мощности — с выходами триггера.

Формула изобретения

2S №

Т-триггера и широтно-импульсного модулятора вертикального принципа, на выходе которого в установившемся режиме формируются импульсы одинаковой длительности, то облегчаются режимы работы элементов устройства и исключаются потери мощности из-за асимметрии импульсов по полупериодам. Кроме того, широтно-импульсный модулятор, Т-триггер и логические схемы, а также генератор прямоугольного напряжения могут быть выполнены на интегральных микросхемах без применения магнитных элементов, что при практической реализации делает устройство более компактным.

Устройство для питания нагрузки, содержащее буферную аккумуляторную батарею, генератор постоянного тока с большим внутренним сопротивлением и два транзисторных усилителя мощности, при этом выходные обмотки первого включены последовательно с аккумуляторной батареей через встречнопараллельно соединенные диодно-транзисторные цепочки, коммутируемые через выходные обмотки второго усилителя мощности, отличающееся тем, что, с целью улучшения динамических характеристик и повышеИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 274185, кл. Н 02 J 7/00, 1967.

2. Авторское свидетельство СССР № 396763, кл. Н 02 1 7/34, 1968.

3. Авторское свидетельство СССР

340022, кл. Н 02 J 7/10, 1968.

764О38

Составитель И. Наидина

Техред К. Шуфрич Корректор H. Григорук

Тираж 783 Подписное

Редактор С. Льокова

Заказ 6808/18

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Г!атент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4