RU2009147171A

RU2009147171A - Преобразователь постоянного тока в постоянный с регулируемым напряжением на входе, использующийся для отбора мощности

Info

Publication number: RU2009147171A
Application number: RU2009147171/07A
Authority: RU
Inventors: Стивен Дж. СЕБЕРГЕР (US); Стивен Дж. СЕБЕРГЕР; Адам Джозеф ВИТТКОП (US); Адам Джозеф ВИТТКОП
Original assignee: Фишер Контролз Интернешнел Ллс (Us); Фишер Контролз Интернешнел Ллс
Priority date: 2007-06-15
Filing date: 2008-06-13
Publication date: 2011-07-20
Also published as: CN101730968A; CA2689206C; MX2009013688A; BRPI0813369A2; RU2460195C2; AR067022A1; JP2010530211A; US20090015216A1; EP2162967A1; US7911189B2; EP2162967B1; CN101730968B; CA2689206A1; JP5357144B2; WO2008157391A1

Abstract

1. Способ отбора энергии в электрической цепи, содержащей источник энергии, генерирующий электрический ток, при этом способ включает: ! подключение к указанной цепи устройства для отбора энергии, имеющего пару входных выводов и пару выходных выводов, через пару входных выводов, ! динамическую регулировку падения напряжения на паре указанных входных выводов, ! сбор электрической энергии, которую можно отобрать при отрегулированном падении напряжения из электрического тока, протекающего через пару указанных входных выводов, и ! подачу отобранной электрической энергии на пару указанных выходных выводов. ! 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что динамическая регулировка падения напряжения на паре входных выводов включает поддерживание постоянного падения напряжения на паре входных выводов, когда электрический ток в цепи изменяется во времени. ! 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно включает подключение к паре выходных выводов нагрузки, питающейся отобранной энергией. ! 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что подача отобранной электрической энергии на пару выходных выводов включает регулировку падения напряжения на паре выходных выводов устройства для отбора энергии с использованием настраиваемого шунтирующего регулятора. ! 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что отбор электрической энергии включает сохранение электрической энергии в накопителе энергии. ! 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что накопитель энергии представляет собой конденсатор большой емкости. ! 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что подключение устройства для отбора энергии к электрической цепи включает последовательное соединен�

Claims

1. Способ отбора энергии в электрической цепи, содержащей источник энергии, генерирующий электрический ток, при этом способ включает:

подключение к указанной цепи устройства для отбора энергии, имеющего пару входных выводов и пару выходных выводов, через пару входных выводов,

динамическую регулировку падения напряжения на паре указанных входных выводов,

сбор электрической энергии, которую можно отобрать при отрегулированном падении напряжения из электрического тока, протекающего через пару указанных входных выводов, и

подачу отобранной электрической энергии на пару указанных выходных выводов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что динамическая регулировка падения напряжения на паре входных выводов включает поддерживание постоянного падения напряжения на паре входных выводов, когда электрический ток в цепи изменяется во времени.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно включает подключение к паре выходных выводов нагрузки, питающейся отобранной энергией.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что подача отобранной электрической энергии на пару выходных выводов включает регулировку падения напряжения на паре выходных выводов устройства для отбора энергии с использованием настраиваемого шунтирующего регулятора.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что отбор электрической энергии включает сохранение электрической энергии в накопителе энергии.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что накопитель энергии представляет собой конденсатор большой емкости.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что подключение устройства для отбора энергии к электрической цепи включает последовательное соединение указанного устройства с указанным источником энергии.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что электрическая цепь содержит устройство, потребляющее энергию при изменяющейся во времени потребности в энергии, причем подключение устройства для отбора энергии к электрической цепи включает последовательное соединение устройства для отбора энергии с устройством, потребляющим энергию, а динамическая регулировка падения напряжения на паре входных выводов представляет собой регулировку падения напряжения в соответствии с мощностью, требуемой для устройства, потребляющего энергию.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что динамическая регулировка падения напряжения на паре входных выводов включает использование цепи, регулирующей входное напряжение, для генерации управляющего сигнала напряжения, и индуктора для аккумулирования тока.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что использование индуктора включает настройку, на основе управляющего сигнала напряжения, периода времени, в течение которого индуктор аккумулирует ток в одном рабочем цикле.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что регулировка падения напряжения на входе устройства для отбора энергии включает регулировку падения напряжения согласно обратной зависимости между входным током, текущим через один из пары входных выводов устройства для отбора энергии, и падением напряжения на указанной паре входных выводов.

12. Способ по п.11, отличающийся тем, что регулировка падения напряжения на входе устройства для отбора энергии дополнительно включает поддерживание указанного падения напряжения в интервале между минимальным допустимым значением и максимальным допустимым значением.

13. Способ по п.11, отличающийся тем, что регулировка падения напряжения на входе устройства для отбора энергии дополнительно включает регулировку указанного падения напряжения с использованием датчика тока и инвертирующего усилителя, причем инвертирующий усилитель генерирует сигнал обратной связи, управляющий периодом времени, в течение которого индуктор аккумулирует ток в одном рабочем цикле, а индуктор подает ток на пару выходных выводов устройства для отбора энергии.

14. Способ по п.1, отличающийся тем, что отбор доступной электрической энергии из электрической цепи включает ограничение количества энергии, которое можно передать из устройства для отбора энергии в электрическую цепь в аварийных условиях.

15. Способ по п.14, отличающийся тем, что ограничение количества энергии, которое можно передать из устройства для отбора энергии в электрическую цепь в аварийных условиях, включает циклически чередующиеся аккумулирование и сброс электрического тока, протекающего через изолирующий трансформатор, причем первую обмотку изолирующего трансформатора подключают к положительному входному выводу устройства для отбора энергии, а вторая обмотка изолирующего трансформатора представляет собой выход устройства для отбора энергии.

16. Способ по п.15, отличающийся тем, что дополнительно включает ограничение количества энергии, которое можно передать на выход устройства для отбора энергии через изолирующий трансформатор.

17. Способ по п.15, отличающийся тем, что дополнительно включает обеспечение наличия, по меньшей мере, третьей обмотки изолирующего трансформатора, причем вторая и третья обмотки образуют раздельные выходы устройства для отбора энергии.

18. Способ по п.15, отличающийся тем, что ограничение количества энергии, которое можно передать из устройства для отбора энергии в электрическую цепь в аварийных условиях, включает обеспечение ограничения энергии согласно требованиям внутренней безопасности, накладываемого на нагрузку устройства для отбора энергии, причем указанную нагрузку подключают к выходу устройства для отбора энергии.

19. Способ по п.1, отличающийся тем, что регулировка падения напряжения на входе устройства для отбора энергии дополнительно включает обеспечение характеристики линейного фильтра в устройстве для отбора энергии, причем характеристика линейного фильтра обеспечивает модуляцию напряжения в электрической цепи.

20. Способ по п.19, отличающийся тем, что обеспечение характеристики линейного фильтра включает регулировку скорости изменения тока, протекающего через устройство для отбора энергии.

21. Отбирающий контур для отбора избыточной энергии из цепи-источника, содержащий:

пару входных выводов для подключения отбирающего контура к цепи-источнику,

цепь регулировки напряжения для генерации сигнала регулировки напряжения на основе падения напряжения на паре входных выводов,

аккумулирующий элемент для временного накопления электрической энергии, отобранной из электрической цепи,

повышающий контроллер преобразования постоянного напряжения в постоянное (повышающий DC/DC контроллер), который контролирует аккумулирующий элемент на основе сигнала от цепи регулировки напряжения, и

пару выходных выводов для выведения электрической энергии, накопленной аккумулирующим элементом, причем отбирающий контур поддерживает отрегулированное напряжение на паре выходных выводов.

22. Отбирающий контур по п.21, отличающийся тем, что элемент, аккумулирующий ток, представляет собой индуктор.

23. Отбирающий контур по п.21, отличающийся тем, что по цепи-источнику течет постоянный ток, изменяющийся во времени.

24. Отбирающий контур по п.21, отличающийся тем, что указанный DC/DC контроллер представляет собой повышающий DC/DC контроллер, содержащий:

переключающий вывод, подключенный к одному из полюсов аккумулирующего элемента, и

заземленный вывод, который соединен с заземлением, причем

отбирающий контур электрически подключает переключающий вывод к заземленному выводу в первом функциональном режиме работы, чтобы заставить аккумулирующий элемент накопить электрический ток, и отсоединяет переключающий вывод от заземленного вывода во втором функциональном режиме работы, чтобы заставить аккумулирующий элемент направить накопленный электрический ток на один из пары выходных выводов.

25. Отбирающий контур по п.24, отличающийся тем, что указанный DC/DC контроллер дополнительно содержит вывод обратной связи, через который DC/DC контроллер получает сигнал, генерируемый цепью регулировки напряжения, причем DC/DC контроллер на основе сигнала, полученного через вывод обратной связи, определяет время, в течение которого он работает в первом функциональном режиме, и время, в течение которого он работает во втором функциональном режиме.

26. Отбирающий контур по п.21, отличающийся тем, что дополнительно содержит конденсатор, который подключен к паре выходных выводов и который фильтрует выходное напряжение на паре выходных выводов.

27. Отбирающий контур по п.21, отличающийся тем, что цепь регулировки напряжения содержит инвертирующий усилитель и датчик тока, функционально связанный с инвертирующим усилителем.

28. Отбирающий контур по п.21, отличающийся тем, что цепь регулировки напряжения генерирует сигнал регулировки напряжения, дополнительно зависящий от тока, протекающего через пару входных выводов.

29. Отбирающий контур по п.28, отличающийся тем, что цепь регулировки напряжения содержит ограничивающий усиление резистор для генерации сигнала регулировки усиления, увеличивающегося при уменьшении тока.

30. Отбирающий контур по п.21, отличающийся тем, что аккумулирующий элемент представляет собой изолирующий трансформатор, который обеспечивает аварийное ограничение энергии.

31. Отбирающий контур по п.30, отличающийся тем, что изолирующий трансформатор содержит:

первую обмотку, электрически соединенную с парой входных выводов, и

вторую обмотку, электрически соединенную с парой выходных выводов и отделенную от первой обмотки элементом в виде сердечника,

причем во время работы отбирающего контура первая обмотка индуцирует ток во второй обмотке.

32. Отбирающий контур по п.30, отличающийся тем, что изолирующий трансформатор содержит группу обмоток, чтобы обеспечить напряжение для соответствующей группы выходов.

33. Цепь для передачи информации в ходе управления процессом, содержащая:

первое устройство, которое генерирует сигнал постоянного тока и обеспечивает его прохождение по указанной цепи,

второе устройство, которое воспринимает указанный сигнал,

устройство для отбора энергии, подключенное последовательно к первому устройству и ко второму устройству и отбирающее избыточную электрическую энергию при отрегулированном падении напряжения на устройстве для отбора энергии, при этом устройство для отбора энергии содержит:

пару входных выводов, подключенных к указанной цепи, и

пару выходных выводов для подключения к потребляющей цепи.

34. Цепь по п.33, отличающаяся тем, что дополнительно содержит настраиваемый шунтирующий регулятор, выполненный с возможностью регулировать выходное напряжение на паре выходных выводов устройства для отбора энергии.

35. Цепь по п.33, отличающаяся тем, что первое устройство представляет собой контроллер, входящий в состав распределенной системы управления, второе устройство представляет собой полевое устройство, которое выполняет свою функцию в ходе управления процессом, а сигнал постоянного тока лежит в интервале 4-20 мА.

36. Цепь по п.33, отличающаяся тем, что потребляющая цепь содержит конденсатор большой емкости, подключенный к паре выходных выводов устройства для отбора энергии.