RU208345U1 - Централизованное устройство коммутации источников и потребителей постоянного тока - Google Patents
Централизованное устройство коммутации источников и потребителей постоянного тока Download PDFInfo
- Publication number
- RU208345U1 RU208345U1 RU2021113494U RU2021113494U RU208345U1 RU 208345 U1 RU208345 U1 RU 208345U1 RU 2021113494 U RU2021113494 U RU 2021113494U RU 2021113494 U RU2021113494 U RU 2021113494U RU 208345 U1 RU208345 U1 RU 208345U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- board
- power supply
- switching
- centralized
- sources
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R21/00—Arrangements for measuring electric power or power factor
- G01R21/06—Arrangements for measuring electric power or power factor by measuring current and voltage
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области электротехники, в частности к системам электроснабжения. Технический результат заключается в централизованной коммутации нескольких нестабилизированных высокотоковых источников, с выводом стабилизированного электропитания для потребителей электропитания и возможностью зарядки высокотоковых источников, контроля тока и напряжения электрических цепей системы и их управлением. Достигается тем, что имеется возможность подключения к плате централизованной коммутации по меньшей мере одного аккумулятора системы электроснабжения, источника электропитания, платы зарядки аккумулятора системы электроснабжения, платы стабилизатора напряжения, переключение которыми осуществляется с помощью транзисторов, управляемых контроллером управления платы централизованной коммутации на основании данных, полученных с по меньшей мере двух датчиков тока и напряжения, при этом плата централизованной коммутация содержит проводящий слой толщиной не менее 100 мкн. 6 ил.
Description
Полезная модель относится к электротехнике, в частности к системам электроснабжения, в которых аккумуляторы или генератор постоянного тока являются основным источником электропитания.
Уровень техники
1. Известна система электроснабжения аппаратуры подвижного комплекса топопривязки [1], содержащая основной и резервный источники электроэнергии, распределительное устройство, кабельные линии, содержащей основной и резервный источники электроэнергии, распределительное устройство, кабельные линии, коммутационные аппараты, автоматы защиты силовых цепей, аппаратуру контроля, электроустановку отбора мощности (генератор) В данной системе присутствует распределительное устройство, оснащенное прибором для контроля напряжения бортовой сети и на входе через систему подготовки электропитания связано с генератором, а также - с аккумуляторными батареями и штатным электрооборудованием автошасси, а на выходе - с пультом контроля и управления, соединительным щитком для подключения выносного оборудования.
Недостатком распределительного устройство в данной системе является то, что есть необходимость использования пульта контроля и управления, то есть контроль и управление неавтоматизированно. Помимо этого, распределительное устройство в данной системе не может управлять зарядкой аккумулятора.
2. Известны многофункциональные контроллеры [2], предназначенные для решения широкого спектр задач, связанных с автоматизацией квартир, домов, офисов, производств. Контроллер способен работать как под управлением сервера, так и автономно. Недостатком таких контроллеров является невозможность их использования для работы с мощными энергопотребителями, требующих больших токов.
Раскрытие сущности полезной модели
Технической задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель является централизованная коммутация источников и потребителей электропитания с большими токами потребления (до 100 Ампер), обеспечение системы электроснабжения централизированным контролем напряжения и тока источников и потребителей электроэнергии и обеспечение систем возможностью быстрой смены параметров ее работы, например схемы заряда аккумуляторов или работой силовых исполнительных устройств, например подъёмных механизмов.
Поставленная задача решается за счет того, что устройство коммутации источников и потребителей постоянного тока имеет возможность подключения к ней по меньшей мере одного основного источника питания, такого как аккумулятор, по меньшей мере одного вспомогательного источника питания, например генератора постоянного тока транспортного средства, платы для зарядки аккумулятора или аккумуляторов, плату преобразователя DC-DC для обеспечения потребителя электропитания стабильным напряжением и содержит в себе плату контроллер, управляющую силовыми ключами и контролирующую токи и напряжения в электрических цепях системы. Для работы с большими токами потребления в каждой цепи устройства коммутации используются по меньшей мере два силовых ключа, электрическая плата в которой толщина проводящего слоя составляет не менее 100 мкн и медные проводники, напаянные на силовые дорожки, образованные проводящим слоем.
Техническим результатом использования данной полезной модели является централизованная коммутация нескольких нестабилизированных высокотоковых источников, с выводом стабилизированного электропитания для потребителей электропитания и возможностью зарядки высокотоковых источников, контроля тока и напряжения электрических цепей системы и их управлением.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых изображено:
На фиг. 1 изображена общая схема централизованного устройства коммутации источников и потребителей постоянного тока;
На фиг. 2 изображена функциональная схема централизованного устройства коммутации источников и потребителей постоянного тока
На фиг. 3 изображена трехмерная модель централизованного устройства коммутации источников и потребителей постоянного тока без радиатора, фронтальная сторона
На фиг. 4 изображена трехмерная модель централизованного устройства коммутации источников и потребителей постоянного тока без радиатора, тыльная сторона
На фиг. 5 изображена трехмерная модель контроллера централизованного устройства коммутации источников и потребителей постоянного тока без радиатора
На фиг. 6 изображена фотография применения централизованного устройства коммутации источников и потребителей постоянного тока в прототипе системы электроснабжения специального транспортного средства
На фигурах 1-6 приняты следующие обозначения:
1 – плата централизованной коммутации источников и потребителей постоянного тока (ПЦК)
2 – контроллер управления платой централизованной коммутации источников и потребителей постоянного тока
3 – силовые ключи
4 – выводы на аккумулятор системы электроснабжения (АСЭ1)
5 – выводы на аккумулятор системы электроснабжения (АСЭ2)
6 – выводы на генератор и аккумулятор транспортного средства (ГТС, АКТС);
7 – вывод на плату зарядки от генератора и аккумулятора транспортного средства (ГТС, АКТС)
8 – вывод от платы зарядки на плату централизованного устройства коммутации источников и потребителей постоянного тока (ЦУК)
9 – вывод на плату стабилизатора напряжения
10 – датчики тока и напряжения
11 – разъемы для соединения контроллера с платой централизованного устройства коммутации источников и потребителей постоянного тока (ЦУК)
12 – аккумуляторы системы электроснабжения (АСЭ1, АСЭ2)
13 – плата зарядки аккумуляторов системы электроснабжения
14 – плата стабилизатора напряжения системы электроснабжения
Осуществление полезной модели:
Плата централизованной коммутации источников и потребителей постоянного тока (ПЦК) является основным элементом, к которому подключены все источники, выдающие ток и потребляющие его, а именно:
- питание от генератора и аккумуляторов транспортного средства (ГТС, АКТС);
- питание от двух аккумуляторов (АСЭ1, АСЭ2) системы электроснабжения;
- плата зарядки аккумуляторов;
- плата стабилизатора напряжения;
- потребитель электроэнергии;
Управление ПЦК осуществляется через контроллер управления.
Конструктивно ПЦК представляет собой электрическую плату, на которой предусмотрены выводы для подключения источников и потребителей электроэнергии, вывод может представлять контактную площадку с отверстием, через которое установлен винт. Разъем источника или потребителя электроэнергии устанавливается на винт и закручивается гайкой с шайбой. На электрической плате присутствуют разъемы для подключения контроллера управления, который управляет силовыми ключами, расположенными на ПЦК. Для системы в которой используются два аккумулятора и генератор постоянного тока в составе ПЦК присутствует по меньшей мере шесть силовых ключей, каждый из которых выполняет свою функцию. Силовой ключ генератора (СКГ) управляет включением в цепь генератора постоянного тока и электропитанием потребителей электроэнергии, не требующих работы от аккумулятора. Силовой ключ зарядки (СКЗ) управляет включением в цепь платы зарядки аккумуляторов. Силовой ключ шиммирования зарядки (СКШЗ) открывается и закрывается с определенной частотой, для регулировки тока, потребляемого от генератора постоянного тока. Силовые ключи аккумуляторов системы (СКАС1, СКАС2) управляют включением и выключением в цепи аккумуляторных батарей системы. Силовой ключ нагрузки (СКН) управляет включением в цепь стабилизатора напряжения, далее электропитание подается на потребитель электроэнергии. Общая схема устройства представлена на фигуре 1, логическая схема работы устройства представлено на фигуре 2. Контроллер управления всегда проверяет напряжение и ток в цепях перед всеми ключами с помощью датчиков тока и напряжения и в зависимости от ситуации управляет ПЦК по определенному сценарию, вариант которого представлен ниже:
- контроллер управления с помощью датчика тока и напряжения (ДТНГ) фиксирует повышение или появление напряжения перед силовым ключом генератора (СКГ), силовой ключ генератора (СКГ) закрывается, тем самым подается электропитание на сторонние потребители электроэнергии
- контроллер управления с помощью датчика тока и напряжения (ДТНА1, ДТНА2) проверяет заряд аккумуляторов системы (АСЭ1, АСЭ2) и в зависимости от их состояния заряда и баланса между ними задает очередность зарядки аккумуляторов и необходимый ток зарядки
- контроллер управления закрывает силовой ключ зарядки (СКЗ), а силовой ключ шиммирования зарядки (СКШЗ) открывается и закрывается с определенной частотой для ограничения тока, потребляемого от генератора
- по рассчитанной очередности зарядки аккумуляторов (АСЭ1, АСЭ2) открываются и закрываются силовые ключи аккумуляторов системы (СКАС1, СКАС2)
- если на контроллер управления поступил сигнал подачи электропитания на плату стабилизатора напряжения, то закрывается силовой ключ нагрузки (СКН) и на плату стабилизатора напряжения поступает электропитание от одного из аккумуляторов, в тот момент когда закрыт один из ключей (СКАС1, СКАС2).
Для обеспечения устройства коммутации возможностью работать с большими токами, например до 100А, силовой ключ может представлять собой связку из по меньшей мере 2-х транзисторов, которые предназначены для работы с большими токами, например IRF3205 [3], ПЦК должна иметь толщину проводящего слоя не менее 100 микрон и для уменьшения потерь напряжения и нагрева проводящих дорожек, на них может быть напаян медный проводящий слой, например из листа или медной пластины. Для охлаждения транзисторов могут использоваться радиатор, вентилятор, термопрокладки.
Список литературы
1. RU 2435280 C1, Система электроснабжения аппаратуры подвижного комплекса топопривязки.
2. Сайт компании Ab-log \\ MegaD-2561 - новая ступень в развитии проекта MegaD \\ URL: https://ab-log.ru/smart-house/ethernet/megad-2561 (дата обращения 11.05.2021).
3. Сайт интернет магазина Chipdip.ru \\ IRF3205PBF, Транзистор, N-канал 55В 110А [TO-220AB] \\ URL: https://www.chipdip.ru/product/irf3205 (дата обращения 11.05.2021).
Claims (3)
1. Централизованное устройство коммутации источников и потребителей постоянного тока, содержащее плату централизованной коммутации, имеющей возможность подключения к ней по меньшей мере четырех источников и потребителя постоянного тока, содержащее в себе контроллер, отличающееся тем, что имеет возможность подключения к плате централизованной коммутации по меньшей мере одного аккумулятора системы электроснабжения, генератора и/или аккумулятора бортовой системы электропитания, платы зарядки аккумулятора системы электроснабжения, платы стабилизатора напряжения, переключение которыми осуществляется с помощью транзисторов, управляемых контроллером управления платы централизованной коммутации на основании данных, полученных с по меньшей мере двух датчиков тока и напряжения, при этом плата централизованной коммутация содержит проводящий слой толщиной не менее 100 мкн.
2. Устройство коммутации по п.1, отличающееся тем, что содержит медные проводники, напаянные на силовые дорожки платы централизованной коммутации.
3. Устройство коммутации по п.1, отличающееся тем, что содержит по меньшей мере один радиатор, расположенный на транзисторах платы централизованной коммутации.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021113494U RU208345U1 (ru) | 2021-05-12 | 2021-05-12 | Централизованное устройство коммутации источников и потребителей постоянного тока |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021113494U RU208345U1 (ru) | 2021-05-12 | 2021-05-12 | Централизованное устройство коммутации источников и потребителей постоянного тока |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU208345U1 true RU208345U1 (ru) | 2021-12-14 |
Family
ID=79175523
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021113494U RU208345U1 (ru) | 2021-05-12 | 2021-05-12 | Централизованное устройство коммутации источников и потребителей постоянного тока |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU208345U1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2200364C2 (ru) * | 1996-12-09 | 2003-03-10 | Тарджет-Хай-Тек Электроникс Лтд. | Устройство равномерного распределения электрической нагрузки по n-фазной сети распределения электроэнергии |
| RU2435280C1 (ru) * | 2010-08-16 | 2011-11-27 | Открытое акционерное общество "Завод им. В.А. Дегтярева" | Система электроснабжения аппаратуры подвижного комплекса топопривязки |
| US20160318411A1 (en) * | 2015-04-30 | 2016-11-03 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Battery system with battery control |
| US9537402B2 (en) * | 2014-05-14 | 2017-01-03 | Denso Corporation | Electric power converter |
| US20190372376A1 (en) * | 2018-05-31 | 2019-12-05 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Electronic device including control circuits controlling switches connected to charging circuit |
-
2021
- 2021-05-12 RU RU2021113494U patent/RU208345U1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2200364C2 (ru) * | 1996-12-09 | 2003-03-10 | Тарджет-Хай-Тек Электроникс Лтд. | Устройство равномерного распределения электрической нагрузки по n-фазной сети распределения электроэнергии |
| RU2435280C1 (ru) * | 2010-08-16 | 2011-11-27 | Открытое акционерное общество "Завод им. В.А. Дегтярева" | Система электроснабжения аппаратуры подвижного комплекса топопривязки |
| US9537402B2 (en) * | 2014-05-14 | 2017-01-03 | Denso Corporation | Electric power converter |
| US20160318411A1 (en) * | 2015-04-30 | 2016-11-03 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Battery system with battery control |
| US20190372376A1 (en) * | 2018-05-31 | 2019-12-05 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Electronic device including control circuits controlling switches connected to charging circuit |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Shuai et al. | Hierarchical structure and bus voltage control of DC microgrid | |
| Wang et al. | An improved distributed secondary control method for DC microgrids with enhanced dynamic current sharing performance | |
| CN102047543B (zh) | 具有双极输入的通用非隔离式充电器 | |
| Moayedi et al. | Unifying distributed dynamic optimization and control of islanded DC microgrids | |
| Wang et al. | Consensus-based control of hybrid energy storage system with a cascaded multiport converter in DC microgrids | |
| Wunder et al. | Overview of different topologies and control strategies for DC micro grids | |
| CN108923409B (zh) | 直流供电系统 | |
| RU2430456C2 (ru) | Устройство для управления передачей мощности между двумя центрами сети постоянного тока | |
| Xiao et al. | Power-capacity-based bus-voltage region partition and online droop coefficient tuning for real-time operation of DC microgrids | |
| CN109861261B (zh) | 一种基于ems的储能变流器的功率均衡控制方法以及储能控制系统 | |
| CN104333122A (zh) | 供电总线电路 | |
| Zhang et al. | Droop control of a bipolar dc microgrid for load sharing and voltage balancing | |
| CN111313527A (zh) | 一种直流微电网系统功率均衡控制的方法 | |
| KR20220025414A (ko) | 배터리 장치 및 배터리 팩 선택 방법 | |
| Hou et al. | Communicationless power management strategy for the multiple DAB-based energy storage system in islanded DC microgrid | |
| RU208345U1 (ru) | Централизованное устройство коммутации источников и потребителей постоянного тока | |
| CN203745937U (zh) | 一种多路电源任意电流分配装置 | |
| Liu et al. | Multiple Lyapunov function-based large signal stability analysis of DC microgrid with coordinated control | |
| Asheibi et al. | Stability analysis of PV-based DC microgrid with communication delay | |
| Eto et al. | A control system of PV sources for DC microgrid with seamless switching operation between IV droop control and MPPT control | |
| CN107579593B (zh) | 一种高压直流断路器的供能系统 | |
| CN212849970U (zh) | 不间断电源和供电系统 | |
| Jayamaha et al. | Bus voltage signalling based coordinated control of DC microgrids | |
| Eto et al. | Conceptual Verification of AC and DC Hybrid Interconnection System for Decentralized DC Microgrids with Flexible Power Supply Configuration Using Multi Level Virtual Conductor | |
| Ninomiya et al. | Novel control strategy for parallel operation of power supply modules |