RU1771036C

RU1771036C - Автономна система электропитани

Info

Publication number: RU1771036C
Application number: SU914898602A
Authority: RU
Inventors: Михаил Александрович Антипов; Александр Викторович Гаев; Николай Иванович Олейник; Сергей Иванович Горбачев
Original assignee: Военный Инженерный Краснознаменный Институт Им.А.Ф.Можайского
Priority date: 1991-01-02
Filing date: 1991-01-02
Publication date: 1992-10-23

Abstract

Использование: g автономных системах электроснабжени с источниками посто нного тока ограниченной мощности. Сущность изобретени : система содержит буферную аккумул торную батарею (АБ), регул торы зар да и разр да, стабилизатор напр жени выполненный из п стандартных блоков, схему контрол потока мощности , на вход которой через блок управлени подключен датчик напр жени нагрузки. R цепь одного из стандартных блоков стабилизатора напр жени введен размыкающий контакт, соединенный с АБ через обратный диод. Система функционирует в трех режимах: питание нагрузки от источника и АБ; питание нагрузки от источника посто нного тока; мощность источника используетс дл питани нагрузки и зар да батареи. В случае отказа регул тора разр да АБ питает нагрузки через диод и один из стандартных блоков стабилизатора напр жени . 1 ил. сл

Description

Изобретение относитс к автономным системам электроснабжени объектов с источником питани посто нного тока ограниченной мощности.

Известна автономна система электропитани , содержаща первичный нерегулируемый источник посто нного тока, буферную аккумул торную батарею, импульсный регул тор зар да и импульсный регул тор разр да (1).

Недостаток системы электропитани состоит в том, что в ней не всегда обеспечиваетс работа первичного источника в режиме максимальной мощности, что снижает эффективность его использовани .

Известна также система электропитани , содержаща буферную аккумул торную батарею, источник посто нного тока,

шунтовой регул тор, блок управлени и импульсные регул торы зар да и разр да (2).

Недостатком рассмотренной системы электропитани вл етс ее сложнгсть и неэффективность использовани силовой части шунтового регул тора.

Наиболее близким по решаемой задаче к предлагаемой системе электропитани вл етс автономна система электропитани ,содержаща перзичный нерегулируемый источник посто нного тока , например, солнечную батарею, к шинам которого включена нагрузка, буферную аккумул торную батарею, подключенную к шинам источника посто нного тока с одной стороны непосредственно, а с другой стороны через импульсный регул тор зар да и импульсный регул тор разр да, соединенные между собой параллельно, датчик наVJ VI

О

СО Os

пр жени , подключенный параллельно нагрузке , и выходом соединенный с входом блока управлени , стабилизатор напр жени , схему контрол потока мощности, выходы которой соединены с входами стабилизатора напр жени и импульсных регул торов зар да и разр да, а вход - с выходом блока управлени (3). В такой системе электропитани дл обеспечени требуемой надежности как системы в целом, так и отдельных ее узлов, например, импульсного регул тора разр да примен ютс различные методы резервировани (см. (3) с.220-223). Однако, очевидно, что все эти методы ведут к увеличению массы и габаритов системы электропитани из-за необходимости дублировани (резервировани ) отдельных ее узлов.

Целью насто щего предложени вл етс повышение надежности при сохранении неизменными массы и габаритов автономной системы электропитани .

Поставленна цель достигаетс тем, что стабилизатор напр жени включен между точками соединени импульсного регул тора зар да и импульсного регул тора разр да с шиной источника посто нного тока, при этом стабилизатор напр жени выполнен в виде п стандартных блоков, соединенных параллельно друг другу, в цепь одного из п стандартных блоков стабилизатора напр жени со стороны источника посто нного тока включен размыкающий контакт, который сам со стороны стандартного блока соединен с буферной аккумул торной батареей через дополнительно введенный диод, включенный в обратном направлении, управл ющий вход размыкающего контакта соединен с выходом схемы контрол потоком мощности. Отсутствие в технической литературе сведений об автономных системах электропитани , подобных предложенной , в цел х достижени описанного выше эффекта, свидетельствует о новизне взаимосв зи между совокупностью существенных признаков за вленного изобретени с положительным эффектом, что обеспечивает существенные отличи этого изобретени от всех известных устройств аналогичного назначени .

На чертеже представлена схема автономной системы электропитани , где изображены: 1 - первичный нерегулируемый источник посто нного тока (солнечна батаре ); 2 - нагрузка; 3 - буферна аккумул торна батаре ; 4 - импульсный регул тор зар да; 5 - импульсный регул тор разр да; 6-датчик напр жени ; 7 - блок управлени ; 8 - стабилизатор напр жени ; 9 - схема контрол потока мощности; 10,11- стандари

тные блоки стабилизатора напр жени 12- размыкающий контакт; 13 - диод,

Автономна система электропитани содержит первичный нерегулируемый ис5 точник 1 посто нного тока (солнечную батарею ), к шинам которого включена нагрузка 2, буферную аккумул торную батерею 3, подключенную к шинам источника 1 посто нного тока с одной стороны непосредст10 венно, а с другой стороны через импульсный регул тор зар да 4 и импульсный регул тор разр да 5, соединенные между собой параллельно , датчик б напр жени , подключенный параллельно нагрузке 2, и выходом

15 соединенный с входом блока 7 управлени , стабилизатор 8 напр жени , схему 9 контрол потока мощности, выходы которой соединены с входами стабилизатора 8 напр жени и импульсных регул торов 4 и

20 5 зар да и разр да, соответственно, а вход - с выходом блока 7 управлени . Стабилизатор 8 напр жени включен между точками соединени импульсного регул тора зар да 4 и импульсного регул тора разр да 5 с плю25 совой шиной источника 1 посто нного тока, при этом, стабилизатор 8 напр жени выполнен в виде п стандартных блоков 10, 11, соединенных параллельно друг другу. В цепь стандартного блока 10 стабилизатора

30 8 со стороны источника 1 посто нного тока включен размыкающий контакт 12, который в свою очередь со стороны стандартного блока 10 соединен с буферной аккумул торной батареей 3 через дополнительно вве35 денный диод 13, включенный в обратном направлении. Управл ющий вход размыкающего контакта 12 соединен с выходом схемы 9 контрол потоком мощности,

Каждый из стандартных блоков 10, 11 40 стабилизатора 8 напр жени может быть выполнен, например, в виде понижающего преобразовател , изображенного в литературе (3) на стр. 15, рис.1.4. Схема 9 контрол потока мощности, импульсный регул тор

45 зар да 4, импульсный регул тор разр да 5. блок 7 управлени , могут быть реализованы по принципам изложенным в той же литературе (3), соответственно, на стр.209 и 210. Автономна система электропитани

50 работает следующим образом.

В зависимости от величины текущей мощности нагрузки 2 и зар женности буферной аккумул торной батареи 3 формируетс следующие режимы работы, мощность

55 нагрузки 2 больше номинальной мощности солнечной батареи 1 (режим А), при этом недостающа мощность обеспечиваетс буферной аккумул торной батареей 3, мощность нагрузки 2 равна номинальной

Лиощности солнечной батареи 1 (режим Б)

нагрузка 2, npi i этом, получает питание от солнечной батареи 1; мощность нагрузки меньше номинальной мощности солнечной батареи 1, при этом, избыток мощности поступает в буферную аккумул торную батарею 3 до ее полного зар да (режим В), после этого, напр жение на нагрузке 2 поддерживаетс на фиксированном уровне с помощью стабилизатора 8 напр жени (режим Г). Функции координации всех этих режимов выполн ет схема 9 контрол потока мощности.

В режиме А питание нагрузки 2 осуществл етс от солнечной батареи 1 через стабилизатор 8 напр жени и буферной аккумул торной батареи 3 через импульсный регул тор разр да 5. Стабилизатор 8 напр жени состоит из стандартных блоков 10,11, количество которых определ етс номинальным током каждого такого блока и максимальным значением тока в нагрузке 2. Подключение каждого последующего стандартного блока осуществл етс при недостатке мощности ранее включенных блоков. Стабилизаци напр жени осуществл етс изменением времени открытого состо ни ключа каждого блока (на фиг. 1 не показано) по отношению к периоду коммутации, что приводит к изменению среднего значени напр жени на выходе. Управление ключом стабилизатора осуществл етс схемой 9 контрол потока мощности, сигнал на которую поступает от датчика 6 напр жени через блок 7 управлени . Работа стабилизатора 8 напр жени и импульсного регул тора разр да 5 широко освещена в литературе (например, (3) с, 15, 208).

В режиме Б импульсные регул торы 4,5 зар да и разр да незадействованы. Питание нагрузки 2 осуществл етс только от солнечной батареи 1 через стабилизатор 8 напр жени . Увеличение напр жени на нагрузке 2 из-за отключени части потребителей сопровождаетс включением импульсного регул тора 4 зар да с помощью схемы 9 контрол потока мощности (режим В). Стабилизаци напр жени на нагрузке 2 производитс стабилизатором 8 по сигналам схемы 9 контрол потока мощности . Работа импульсного регул тора зар да 4 подробно освещена в литературе (3) на стр.206.

В режиме Г, т.е. в случае полного зар да буферной аккумул торной батареи 3. она отключаетс от солнечной, батареи 1, а поддержание напр жени на нагрузке 2 на фик- сированном уровне производитс стабилизатором 8 напр жени по сигналам схемы 9 контрол потока мощности.

Из рассмотренного выше видно, что стандартные блоки 10, 11 стабилизатора 8 напр жени подключаютс в цепь нагрузки с ростом через нее тока. Такое выполнение

стабилизатора 8 напр жени наиболее перспективно в силу возможности унификации как стабилизатора напр жени , так и импульсных регул торов зар да и разр да, технологичности их изготовлени , уменьше0 ни стоимости и т.п. Такое выполнение блоков стабилизатора при наличии соответствующих элементов и св зей между ними позвол ет повысить надежность всей системы электропитани без увеличени ее

5 массы и габаритов, что обычно происходит. Так при выходе из стро (отказе) импульсного регул тора 5 разр да по сигналу схемы 9 контрол потока мощности осуществл етс срабатывание размыкающего контакта 12.

0 При этом, отпираетс диод 13 и ток разр да буферной аккумул торной батареи 3 в нагрузку 2 будет протекать по цепи: положительна обкладка батареи 3, диод 13, стандартный блок 10, нагрузка 2, отрица5 тельна обкладка батареи 3. Ток солнечной батареи через стабилизатор 8 напр жени перераспредел етс между оставшимис п- 1 стандартными блоками. Это обсто тельство при максимальном значении тока

0 нагрузки 2 вызовет значительно меньшие нежелательные процессы, чем выход из стро и невосполнимость импульсного регул тора разр да. На теневом же участке полета , когда ток нагрузки незначителен,

5 отрицательный эффект вообще отсутствует. Следовательно, предлагаемое устройство позвол ет повысить надежность автономной системы электропитани при возможном выходе из стро импульсного

0 регул тора разр да 5 за счет его замены одним из стандартных блоков стабилизатора 8 напр жени , т.е. без увеличени массы и габаритов системы, как это происходит в прототипе.

5

Claims

Формула изобретени Автономна система электропитани , содержаща первичный нерегулируемый источник посто нного тока, например сол0 нечную батарею, к шинам которого включена нагрузка, буферную аккумул торную батарею, подключенную к шинам источника посто нного тока с одной стороны непосредственно , а с другой стороны - через им5 пульсный регул тор зар да и импульсный регул тор разр да, соединенные между собой параллельно датчик напр жени , подключенный параллельно нагрузке и выходом соединенный с входом блока уп- равлени , стабилизатора напр жени , схему контрол потока мощности, выходы которой соединены с входами стабилизатора напр жени и импульсных регул торов зар да и разр да, а вход - с выходом блока управлени , отличающа с тем, что. с целью повышени надежности при сохранении неизменными массы и габаритов, стабилизатор напр жени включен между точками соединени импульсного регул тора зар да и импульсного регул тора разр да с шиной источника посто нного тока, при этом стабилизатор напр жени выполнен в виде п

стандартных блоков, соединенных, параллельно друг другу, в цепь одного из п стандартных блоков стабилизатора напр жени со стороны источника посто нного тока включен размыкающий контакт, который сам со стороны стандартного блока соединен с буферной аккумул торной батареей через дополнительно введенный диод, включенный в обратном направлении, управл ющий вход размыкающего контакта соединен с выходом схемы контрол потоком мощности.

Г

3

щ

И

13

МММ