RU225634U1 - Uninterruptible power supply unit for radio-electronic equipment and control equipment of an autonomous uninhabited underwater vehicle of the super-heavy class - Google Patents
Uninterruptible power supply unit for radio-electronic equipment and control equipment of an autonomous uninhabited underwater vehicle of the super-heavy class Download PDFInfo
- Publication number
- RU225634U1 RU225634U1 RU2024103970U RU2024103970U RU225634U1 RU 225634 U1 RU225634 U1 RU 225634U1 RU 2024103970 U RU2024103970 U RU 2024103970U RU 2024103970 U RU2024103970 U RU 2024103970U RU 225634 U1 RU225634 U1 RU 225634U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- module
- lithium
- output
- ion battery
- voltage
- Prior art date
Links
- GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K lithium iron phosphate Chemical compound [Li+].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims abstract description 4
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 claims description 71
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 70
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 23
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 20
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 12
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 229910001254 electrum Inorganic materials 0.000 description 1
- XXOYNJXVWVNOOJ-UHFFFAOYSA-N fenuron Chemical compound CN(C)C(=O)NC1=CC=CC=C1 XXOYNJXVWVNOOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 229910001453 nickel ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000010977 unit operation Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Полезная модель относится к электротехнике, а именно к системам электропитания радиоэлектронного оборудования и аппаратуры управления автономных необитаемых подводных аппаратов (АНПА) сверхтяжелого класса, имеющих высоковольтную установку и сеть электропитания постоянного тока. Техническим результатом является повышение надежности и снижение потерь на преобразование высоковольтного напряжения сети электропитания постоянного тока в блоке бесперебойного питания АНПА за счет использования модулей многоканальных преобразователей напряжения, для которых для каждого канала номинальное значение выходного тока выбирается исходя из наиболее длительного режима потребления системы управления и радиоэлектронного оборудования АНПА, а увеличение тока нагрузки потребителей обеспечивается первым батарейным модулем, являющимся литий-железо-фосфатной аккумуляторной батареей и вторым батарейным модулем, являющимся литий-никель-марганец-кобальтат-оксидной аккумуляторной батареей, имеющих пониженное рабочее напряжение на 5% и 10% соответственно, относительно выходного напряжения модулей многоканальных преобразователей напряжения. The utility model relates to electrical engineering, namely to power supply systems for radio-electronic equipment and control equipment for autonomous uninhabited underwater vehicles (AUVs) of the super-heavy class, having a high-voltage installation and a DC power supply network. The technical result is to increase reliability and reduce losses for converting high-voltage voltage from the DC power supply network in the AUV's uninterruptible power supply unit through the use of multi-channel voltage converter modules, for which for each channel the rated value of the output current is selected based on the longest consumption mode of the control system and radio-electronic equipment AUV, and the increase in the load current of consumers is provided by the first battery module, which is a lithium-iron-phosphate battery and the second battery module, which is a lithium-nickel-manganese-cobaltate-oxide battery, having a reduced operating voltage of 5% and 10%, respectively, relative to the output voltage of multichannel voltage converter modules.
Description
Полезная модель относится к электротехнике, а именно к системам электропитания радиоэлектронного оборудования и аппаратуры управления автономных необитаемых подводных аппаратов (АНПА) сверхтяжелого класса, имеющих высоковольтную энергетическую установку и сеть электропитания постоянного тока.The utility model relates to electrical engineering, namely to power supply systems for radio-electronic equipment and control equipment for autonomous uninhabited underwater vehicles (AUVs) of the super-heavy class, having a high-voltage power plant and a DC power supply network.
Известна система электропитания комплекса корабельной радиоэлектронной аппаратуры (патент RU 2 124 260 С1), которая содержит устройство входного контроля параметров сети, вторичные источники питания, центральное устройство управления питанием, блок управляемых коммутаторов, дежурный источник питания, агрегат гарантированного питания, основную и резервную трехфазные сети переменного тока, каждый канал содержит также преобразователь напряжения с блоком контроля целостности цепей, коммутаторы напряжения, релейные блоки формирования сигналов, блок формирования задержки с цепью защиты, блок контроля сопротивления изоляции. Данная система электропитания обеспечивает высоконадежное распределение электропитания между каналами комплекса корабельной радиоэлектронной аппаратуры. Недостатком данного изобретения для использования системы в составе автономных АНПА является использование в качестве питающих напряжений основную и резервные сети переменного тока 220 В и в случае отказа обоих питающих сетей систем управления АНПА будет обесточена.A known power supply system for a complex of shipborne electronic equipment (patent RU 2 124 260 C1), which contains an input control device for network parameters, secondary power supplies, a central power control device, a block of controlled switches, a standby power supply, a guaranteed power supply unit, a main and backup three-phase networks AC, each channel also contains a voltage converter with a circuit integrity monitoring unit, voltage switches, signal generation relay units, a delay generation unit with a protection circuit, and an insulation resistance monitoring unit. This power supply system ensures highly reliable distribution of power supply between the channels of the ship's electronic equipment complex. The disadvantage of this invention for using the system as part of autonomous AUVs is the use of the main and backup 220 V AC networks as supply voltages, and in the event of a failure of both supply networks of the AUV control systems, the AUV will be de-energized.
Известна система бесперебойного энергоснабжения (RU 2 524 355 С1), которая содержит, по меньшей мере, одну аккумуляторную батарею, систему заряда батареи, включающую блоки зарядных устройств, работающих от источников электропитания постоянного и переменного тока, выход аккумуляторных батарей соединен с конверторным и инверторным блоками, которые в свою очередь через коммутационные блоки постоянного и переменного тока обеспечивают потребителей электроэнергий. Недостатком данного изобретения является то, что питание всех потребителей осуществляется путем серии преобразований напряжений, сначала для заряда аккумуляторных батарей, и далее, преобразование напряжения для подачи его потребителям, что приводит к уменьшению КПД на двойном преобразовании напряжения, кроме того, использование одного конвертора для всех режимов работы потребителей, отказ которого приведет к потере работоспособности АНПА.An uninterruptible power supply system (RU 2 524 355 C1) is known, which contains at least one battery, a battery charging system, including blocks of chargers operating from DC and AC power sources, the battery output is connected to the converter and inverter units , which in turn supply consumers with electricity through DC and AC switching units. The disadvantage of this invention is that all consumers are powered by a series of voltage conversions, first to charge the batteries, and then, voltage conversion to supply it to consumers, which leads to a decrease in the efficiency of double voltage conversion, in addition, the use of one converter for all operating modes of consumers, the failure of which will lead to loss of performance of the AUV.
Техническим результатом предлагаемого решения, является повышение надежности и снижение потерь на преобразование напряжения в блоке бесперебойного питания радиоэлектронного оборудования и аппаратуры управления автономного необитаемого подводного аппарата сверхтяжелого класса.The technical result of the proposed solution is to increase reliability and reduce voltage conversion losses in the uninterruptible power supply unit of radio-electronic equipment and control equipment of an autonomous super-heavy underwater vehicle.
Технический результат достигается путем использования модулей многоканальных преобразователей напряжения, в которых для каждого канала номинальное значение выходного тока выбирается исходя из наиболее длительного режима потребления системы управления и радиоэлектронного оборудования АНПА, увеличение тока нагрузки потребителей в режимах повышенного потребления обеспечивается параллельной работой нескольких каналов многоканального преобразователя и первым литий-ионным батарейным модулем, включенным в цепь нагрузки через первый коммутационно-диодный модуль, обеспечивающий бесперебойность электропитания путем мгновенного подключения первого литий-ионного батарейного модуля при снижении выходного напряжения ниже первой уставки по напряжению многоканального преобразователя напряжения. Значение первой уставки по напряжению определяется способностью к надежной работе каждой полезной нагрузки АНПА (определение параметров напряжения надежной работы полезной нагрузки не входит в цели описания предлагаемого устройства) и, как правило, эта величина ниже на 5% от номинального напряжения питания.The technical result is achieved by using multi-channel voltage converter modules, in which for each channel the rated value of the output current is selected based on the longest consumption mode of the control system and radio-electronic equipment of the AUV; an increase in the load current of consumers in high consumption modes is ensured by the parallel operation of several channels of the multi-channel converter and the first a lithium-ion battery module connected to the load circuit through the first switching diode module, providing uninterrupted power supply by instantly connecting the first lithium-ion battery module when the output voltage drops below the first voltage setting of the multi-channel voltage converter. The value of the first voltage setting is determined by the ability of each AUV payload to operate reliably (determining the voltage parameters for reliable operation of the payload is not included in the purpose of describing the proposed device) and, as a rule, this value is 5% lower than the rated supply voltage.
Для повышения надежности электропитания используются дополнительный батарейный литий-ионный модуль, подключаемый к нагрузке через второй коммутационно-диодный модуль первого модуля многоканального преобразователя напряжения, обеспечивающий мгновенное подключение дополнительного батарейного литий-ионного модуля при снижении выходного напряжения ниже второй уставки по напряжению многоканального преобразователя напряжения. Дополнительный батарейный литий-ионный модуль имеет выходное напряжение на 10% ниже номинального выходного напряжения преобразователя напряжения. Значение второй уставки по напряжению определяется способностью к надежной работе жизненно важной полезной нагрузки АНПА, как правило, эта величина ниже на 10% от номинального напряжения питания.To increase the reliability of the power supply, an additional lithium-ion battery module is used, connected to the load through the second switching diode module of the first module of the multi-channel voltage converter, which provides instant connection of the additional lithium-ion battery module when the output voltage drops below the second voltage setting of the multi-channel voltage converter. The optional Li-ion battery module has an
Типичность значения первой и второй уставки подтверждается, например, тем, что такие значения определены в ГОСТ Р 54364-2011 (МЭК 61204:2001). Национальный стандарт Российской Федерации. Низковольтные источники питания постоянного тока. Эксплуатационные характеристики" (утв. и введен в действие Приказом Росстандарта от 27.07.2011 N 198-ст), смотри пункт 3.7 Стабилизация напряжения в зависимости от изменения нагрузки (мощность нагрузки), допустимые отклонения напряжения указываются, как D при 5% отклонения и, как Е при 10% отклонения.The typicality of the values of the first and second settings is confirmed, for example, by the fact that such values are defined in GOST R 54364-2011 (IEC 61204:2001). National standard of the Russian Federation. Low voltage DC power supplies. Operational characteristics" (approved and put into effect by Order of Rosstandart dated July 27, 2011 N 198-st), see paragraph 3.7 Voltage stabilization depending on load changes (load power), permissible voltage deviations are indicated as D at 5% deviation and, as E at 10% deviation.
Для повышения надежности системы бесперебойного питания используется дополнительный модуль многоканального преобразователя напряжения, используемый в качестве резервного, также содержащий два коммутационно-диодных модуля которые обеспечивают коммутацию на цепь нагрузки первого и дополнительного литий-ионного батарейного модуля. Для повышения надежности электропитания потребителей при отказах используется выходное защитно-распределительное устройство, обеспечивающее отключение потребителя от электросети при возникновении в нем токов перегрузки или короткого замыкания, при этом для каждого потребителя реализовано по два ключа, формирующих кольцевую структуру системы бесперебойного питания.To increase the reliability of the uninterruptible power supply system, an additional multi-channel voltage converter module is used, used as a backup, also containing two switching diode modules that provide switching to the load circuit of the first and additional lithium-ion battery module. To increase the reliability of the power supply to consumers in the event of failures, an output protective distribution device is used, which ensures that the consumer is disconnected from the power grid when overload or short circuit currents occur in it, while for each consumer two keys are implemented, forming a ring structure of the uninterruptible power supply system.
В качестве пояснения на фиг. 1 приведена схема предлагаемого устройства, где позициями обозначены (при этом однотипные составляющие модулей, частей и т.п., включенные в электрические силовые линии, силовые или управляющие шины, например, нескольких каналов и др. обозначены дополнительной цифрой или латинской буквой и отделены от основной части номера позиции точкой):By way of explanation, FIG. 1 shows a diagram of the proposed device, where the positions are designated (in this case, the same type of components of modules, parts, etc., included in electrical power lines, power or control buses, for example, several channels, etc., are indicated by an additional number or a Latin letter and separated from the main part of the position number with a dot):
1 - первый модуль многоканального преобразователя напряжения (на приведенной схеме изображен вариант этого модуля с четырьмя каналами);1 - the first module of a multi-channel voltage converter (the diagram below shows a version of this module with four channels);
2.1-2.4 - ограничители пускового тока 1-го - 4-го каналов;2.1-2.4 - inrush current limiters of the 1st - 4th channels;
3 - узел управления модулем многоканального преобразователя напряжения;3 - control unit for a multichannel voltage converter module;
4.1-4.4 - четыре канала преобразования напряжения V1 в V2;4.1-4.4 - four channels for converting voltage V 1 to V 2 ;
5.1, 5.2 - узлы датчика тока;5.1, 5.2 - current sensor units;
6.1 - узел заряда первого литий-ионного батарейного модуля;6.1 - charging unit for the first lithium-ion battery module;
6.2 - узел заряда дополнительного литий-ионного батарейного модуля;6.2 - charging unit for an additional lithium-ion battery module;
7 - подмодуль управления первого и дополнительного литий-ионных батарейных модулей;7 - control submodule of the first and additional lithium-ion battery modules;
8 - внутренняя шина электропитания потребителей;8 - internal consumer power bus;
9.1, 9.2 - первый и второй коммутационно-диодные модули;9.1, 9.2 - first and second switching diode modules;
10 - шина электропитания напряжением V3;10 - power supply bus with voltage V 3 ;
11 - шина электропитания напряжением V4;11 - power supply bus with voltage V 4 ;
12 - первый литий-ионный батарейный модуль (аккумуляторы внутри этого модуля изображены общепринятыми для электрических схем обозначениями и позицией не отмечены);12 - the first lithium-ion battery module (the batteries inside this module are shown with symbols generally accepted for electrical circuits and are not marked with a position);
13 - дополнительный литий-ионный батарейный модуль (аккумуляторы внутри этого модуля изображены общепринятыми для электрических схем обозначениями и позицией не отмечены);13 - additional lithium-ion battery module (batteries inside this module are shown with symbols generally accepted for electrical circuits and are not marked with a position);
14.1, 14.2 - узлы контроля и управления аккумуляторами первого и дополнительного литий-ионных батарейных модулей соответственно;14.1, 14.2 - battery monitoring and control units of the first and additional lithium-ion battery modules, respectively;
15.1, 15.2 - первые шины управления первым и дополнительным литий-ионными батарейными модулями соответственно;15.1, 15.2 - first control buses for the first and additional lithium-ion battery modules, respectively;
16.1, 16.2 - дополнительные шины управления первым и дополнительным батарейными модулями соответственно (на фиг. 1 изображены упрощенно для облегчения восприятия чертежа, в предлагаемом устройстве эти дополнительные шины соединяют узлы контроля и управления аккумуляторами первого и дополнительного литий-ионного модуля 14.1 и 14.2 с подмодулем управления дополнительного литий-ионного батарейного модуля 7 аналогично шинам 15.1 и 15.2 соединяющим их с подмодулем 7 первого модуля многоканального преобразователя напряжения);16.1, 16.2 - additional control buses for the first and additional battery modules, respectively (in Fig. 1 they are shown in a simplified manner to make the drawing easier to understand; in the proposed device, these additional buses connect the control and control nodes of the batteries of the first and additional lithium-ion module 14.1 and 14.2 with the control submodule additional lithium-
17 - дополнительный модуль многоканального преобразователя напряжения (в связи с идентичностью функций и конструкции первого и дополнительного модуля многоканальных преобразователей напряжения позиции внутренних частей обоих модулей обозначены идентично, модуль является резервным);17 - additional module of a multi-channel voltage converter (due to the identity of the functions and design of the first and additional module of multi-channel voltage converters, the positions of the internal parts of both modules are marked identically, the module is backup);
18 - выходной защитно-распределительный модуль;18 - output protective distribution module;
19.1, 19.2 - первый и второй узел контроля работы защитно-распределительного модуля, соответственно;19.1, 19.2 - the first and second unit for monitoring the operation of the protective distribution module, respectively;
20.1-20.N - первая группа однонаправленных ключей (их количество - N, определяется количеством полезных нагрузок (потребителей), подключение которых следует производить через такие ключи);20.1-20.N - the first group of unidirectional keys (their number - N, is determined by the number of payloads (consumers) that should be connected through such keys);
21.1-21.N - вторая группа однонаправленных ключей (их количество определяется аналогично количеству однонаправленных ключей в первой группе);21.1-21.N - the second group of unidirectional keys (their number is determined similarly to the number of unidirectional keys in the first group);
22 - двунаправленный ключ;22 - bidirectional key;
23 - шина синхронизации работы первого и дополнительного многоканального преобразователя напряжения;23 - synchronization bus for the operation of the first and additional multi-channel voltage converter;
24 - шина управления модулем многоканального преобразователя напряжения;24 - control bus of the multi-channel voltage converter module;
25.1, 25.2 - первая и вторая шина управления однонаправленными ключами, соответственно.25.1, 25.2 - the first and second control bus for unidirectional keys, respectively.
V1L - первая линия электропитания напряжением V1;V 1L - first power supply line with voltage V 1 ;
V1R - резервная линия электропитания напряжением V1;V 1R - backup power supply line with voltage V 1 ;
V3 - напряжение электропитания от первого литий-ионного батарейного модуля;V 3 is the power supply voltage from the first lithium-ion battery module;
V4 - напряжение электропитания от дополнительного литий-ионного батарейного модуля.V 4 - power supply voltage from the additional lithium-ion battery module.
Кроме того, следует отметить, что штриховыми линиями показаны шины управления и синхронизации, тонкими сплошными линиями - шины цепей электропитания, а прямоугольником, ограниченным штрихпунктирной линией условно обозначены потребители, которые не входят в состав заявляемой полезной модели.In addition, it should be noted that the dashed lines show the control and synchronization buses, the thin solid lines show the power supply circuit buses, and the rectangle bounded by the dash-dotted line conventionally designates consumers that are not part of the claimed utility model.
Описание схемы устройства приведено далее.A description of the device diagram is given below.
Первый модуль многоканального преобразователя напряжения 1 напряжения V1 в требуемое напряжение V2 имеет в составе ограничитель пускового тока 2.1 1-го канала, вход которого подключен к первой линии электропитания напряжением V1L с напряжением V1, выход ограничителя пускового тока 2.1 подключен в входу канала 4.1 преобразования напряжения V1 в V2. Один выход канала преобразования напряжения 4.1 напряжения V1 в V2, показанный сплошной линией, подключен к входу внутренней шины электропитания потребителей 8, второй вход канала 4.1 преобразования напряжения, показанный штриховой линией, через шину управления модулем многоканального преобразователя напряжения 24 подключен к узлу управления модулем многоканального преобразователя напряжения 3. В заявляемой полезной модели первый модуль многоканального преобразователя напряжения 1, включает четыре канала преобразования 4.1-4.4, каждый из которых подключен к ограничителям пускового тока 2.1-2.4 1-го - 4-го каналов. Выходы каналов 4.1-4.4 преобразования напряжения V1 в V2 подключены к входам внутренней шины 8 электропитания потребителей и через шину 24 управления модулем многоканального преобразователя напряжения к узлу 3 управления модулем многоканального преобразователя напряжения. Каждый из каналов 4.1-4.4 преобразования напряжения V1 в V2 имеет наилучший КПД преобразования для тока нагрузки наиболее длительного режима потребления радиоэлектронного оборудования и аппаратуры управления АНПА в сравнении с известным вариантом одноканальной схемы, обеспечивающей электропитание во всем диапазоне возможных токов нагрузки.The first module of a
Один выход внутренней шины электропитания потребителей 8 подключен к выходному защитно-распределительному модулю 18, второй выход подключен к узлу заряда первого литий-ионного батарейного модуля 6.1, третий выход подключен к узлу заряда дополнительного литий-ионного батарейного модуля 6.2.One output of the internal
Выход узла заряда первого литий-ионного батарейного модуля 6.1 подключен к первому коммутационно-диодному модулю 9.1. Один вход/выход первого коммутационно-диодного модуля 9.1 через шину электропитания напряжением V3 10 подключен к первому литий-ионному батарейному модулю 12, второй вход/выход к узлу датчика тока 5.1, выход узла датчика тока 5.1 подключен к внутренней шине электропитания потребителей 8. Выход узла заряда дополнительного литий-ионного батарейного модуля 6.2 подключен ко второму коммутационно-диодному модулю 9.2. Один вход/выход второго коммутационно-диодного модуля 9.2 через шину электропитания напряжением V4 11 подключен к дополнительному литий-ионному батарейному модулю 13, второй вход/выход к узлу датчика тока 5.2, выход узла датчика тока 5.2 подключен к внутренней шине электропитания потребителей 8.The output of the charging unit of the first lithium-ion battery module 6.1 is connected to the first switching diode module 9.1. One input/output of the first switching diode module 9.1 is connected via a power supply bus with
Выходной защитно-распределительный модуль 18 содержит первую группу однонаправленных ключей 20.1-20.N, входы которых подключены к выходам внутренней шины электропитания потребителей 8. Выходы однонаправленных ключей 20.1-20.N, показанные сплошной линией, подключаются к потребителям. Число однонаправленных ключей 20.1-20.N равно числу потребителей, каждый однонаправленный ключ 20.1-20.N обеспечивает возможность отключения потребителя от внутренней шины электропитания потребителей 8 при превышении потребителем заранее установленного разрешенного тока потребления, а также в случае короткого замыкания на стороне потребителя. Управление однонаправленными ключами 20.1-20.N выполняется первым узлом контроля работы выходного защитно-распределительного модуля 19.1 выходного защитно-распределительного модуля 18 через первую шину управления ключами 25.1.The output
Управление работой первого литий-ионного батарейного модуля 12 и дополнительного литий-ионного батарейного модуля 13 осуществляется с помощью встроенных в них узлов контроля и управления аккумуляторами первого и дополнительного литий-ионных батарейных модулей 14.1 и 14.2, входы которых подключены к первым шинам управления первым и дополнительным литий-ионными батарейными модулями 15.1 и 15.2. Выходы первых шин управления первым и дополнительным литий-ионными батарейными модулями 15.1 и 15.2 подключены к подмодулю управления первым и дополнительным литий-ионным батарейным модулем 7.The operation of the first lithium-
Для повышения надежности блок бесперебойного питания радиоэлектронного оборудования и аппаратуры управления АНПА содержит дополнительный модуль многоканального преобразователя напряжения 17, питающийся от резервной линии электропитания V1R напряжением V1, у которого внутренняя шина электропитания потребителей 8 подключена ко второй группе однонаправленных ключей 21.1-21.N выходного защитно-распределительного устройства 18, коммутационно-диодный модуль 9.1 к шине электропитания напряжением V4 11, а коммутационно-диодный модуль 9.2 к шине электропитания напряжением V3 10. Управление однонаправленными ключами 21.1-21.N защитно-распределительного модуля 18 выполняется вторым узлом контроля работы защитно-распределительного модуля 19.2. Дополнительный модуль многоканального преобразователя напряжения 17 обеспечивает управление работой первого литий-ионного батарейного модуля 12 и дополнительного литий-ионного батарейного модуля 13 через дополнительные шины 16.1 и 16.2 управления первым и дополнительным литий-ионными батарейными модулями.To increase reliability, the uninterruptible power supply unit for radio-electronic equipment and control equipment of the AUV contains an additional module of a
Синхронизация работы составных частей блока бесперебойного питания радиоэлектронного оборудования и аппаратуры управления АНПА осуществляется по шине синхронизации работы первого и дополнительного многоканального преобразователя напряжения 23, первый выход которой подключен к узлу управления 3 первого модуля многоканального преобразователя напряжения 1, второй к первому узлу 19.1 контроля работы защитно-распределительного модуля 18, третий ко второму узлу 19.2 контроля работы защитно-распределительного модуля 18, четвертый к узлу управления 3 дополнительного модуля многоканального преобразователя напряжения 17. Выходной защитно-распределительный модуль 18 содержит двунаправленный ключ 22 один выход которого подключен к однонаправленным ключам 20.1-20.N и внутренней шине электропитания потребителей 8 первого модуля многоканального преобразователя напряжения 1, второй выход подключен к ключам 21.1-21.N и внутренней шине электропитания потребителей 8 дополнительного модуля многоканального преобразователя напряжения 17. Двунаправленный ключ 22 обеспечивает подключение ключей 20.1-20.N и 21.1-21.N либо от двух модулей многоканальных преобразователей напряжения раздельно, либо к первому модулю многоканального преобразователя напряжения 1, либо к дополнительному модулю многоканального преобразователя напряжения 17, формируя тем самым кольцевую структуру системы бесперебойного питания.Synchronization of the operation of the components of the uninterruptible power supply unit of radio-electronic equipment and the control equipment of the AUV is carried out via the synchronization bus for the operation of the first and additional
Для повышения энергоемкости литий-ионных батарейных модулей, срока и безопасности эксплуатации системы бесперебойного питания радиоэлектронного оборудования и аппаратуры управления АНПА сверхтяжелого класса первый литий-ионный батарейный модуль является литий-железо-фосфатной аккумуляторной батареей, дополнительный батарейный литий-ионный модуль является литий-никель-марганец-кобальтат-оксидной аккумуляторной батареей. Использование литий-железо-фосфатной аккумуляторной батареи обеспечивает безопасность и длительный срок эксплуатации батарейного модуля в циклическом режиме заряд/разряд. Литий-никель-марганец-кобальтат-оксидный батарейный модуль обеспечивает более высокую плотность энергии на единицу массы и обеспечивает необходимый запас энергии при отсутствии питающего напряжения первой линии электропитания V1L, и резервной линии электропитания V1R напряжения V1.To increase the energy intensity of lithium-ion battery modules, the service life and operational safety of the uninterruptible power supply system for radio-electronic equipment and control equipment of super-heavy-class AUVs, the first lithium-ion battery module is a lithium-iron phosphate battery, the additional lithium-ion battery module is a lithium-nickel-ion battery. manganese cobaltate oxide battery. The use of lithium iron phosphate battery ensures the safety and long life of the battery module in cyclic charge/discharge mode. The lithium-nickel-manganese-cobaltate-oxide battery module provides a higher energy density per unit mass and provides the necessary energy reserve in the absence of the supply voltage of the first power supply line V 1L , and the backup power supply line V 1R voltage V 1 .
Работает предлагаемое устройство следующим образом.The proposed device works as follows.
При поступлении входного напряжения от первой линии электропитания V1L напряжением V1 на первый модуль многоканального преобразователя напряжения 1 через ограничители 2.1-2.4 пускового тока каналов автоматически включается один из каналов 4.1-4.4 преобразования напряжения V1 в V2. Напряжение V2 поступает на внутреннюю шину электропитания потребителей 8, далее через выходной защитно-распределительный модуль 18 и ключи 20.1-20.N к потребителям. Узел управления модулем многоканального преобразователя напряжения 3 через подмодуль управления первым и дополнительным литий-ионным батарейным модулем 7 подает команду на включение коммутационно-диодных модулей 9.1 и 9.2, тем самым подключая первый 12 и дополнительный 13 литий-ионный батарейные модули на внутреннюю шину 8 электропитания потребителей.When input voltage is supplied from the first power supply line V 1L with voltage V 1 to the first module of the
При превышении максимального тока нагрузки одного из каналов 4.1-4.4 преобразования напряжения V1 в V2, узел управления модулем многоканального преобразования напряжения 3 по информации с узла датчика тока 5.1 фиксирует рост тока от первого литий-ионного батарейного модуля и запускает второй и последующие каналы 4.1-4.4 преобразования напряжения V1 в V2, до тех пор, пока не будет прекращен разряд первого литий-ионного батарейного модуля 12. При снижении нагрузки каналов 4.1-4.4 преобразования напряжения V1 в V2 на величину, равную значению выходного тока одного из каналов 4.1-4.4 преобразования напряжения V1 в V2 выполняется отключение данного канала преобразования напряжения V1 в V2. При разряде первого 12 литий-ионного батарейного модуля до напряжения дополнительного 13 литий-ионного батарейного модуля узел 3 управления модулем многоканального преобразователя запускает заряд первого 12 литий-ионного батарейного модуля. В случае разряда дополнительного 13 литий-ионного батарейного модуля также выполняется его подзаряд.When the maximum load current of one of the channels 4.1-4.4 of voltage conversion V 1 to V 2 is exceeded, the control unit of the multi-channel
В случае пропадания напряжения на первой линии электропитания V1L система электропитания переходит на работу от дополнительного модуля многоканального преобразователя 17 напряжения, питающийся от резервной линии напряжения V1R.In the event of a voltage failure on the first power line V 1L, the power supply system switches to operation from an additional module of a
В случае пропадания напряжения первой V1L и резервной V1R линии электропитания узел 3 управления модулем многоканального преобразователя напряжения первого модуля многоканального преобразователя напряжения 1 подает команду на шунтирование коммутационно-диодных модулей 9.1 и 9.2 в подмодуле 7 управления первым и дополнительным литий-ионным батарейным модулем, тем самым обеспечивая полный разряд на нагрузку первого 12 и дополнительного 13 литий-ионных батарейных модулей. В случае восстановления входного напряжения V1 на первой V1L или резервной V1R линии электропитания выполняется заряд обоих литий-ионных батарейных модулей. При отказе первого 1 модуля многоканального преобразователя напряжения управление первым 12 литий-ионным батарейным модулем и дополнительным 13 литий-ионным батарейным модулем выполняется от дополнительного 17 модуля многоканального преобразователя напряжения. Пример реализации.In the event of a voltage failure of the first V 1L and the backup V 1R power supply line, the
При реализации конструкции предлагаемого устройства следует отметить:When implementing the design of the proposed device, it should be noted:
в качестве ограничителя пускового тока можно использовать резисторы типа Р1-12, подключаемые через транзистор типа IXFA3N120 фирмы IXYS,as a starting current limiter, you can use resistors of type P1-12, connected through a transistor of type IXFA3N120 from IXYS,
в качестве канала преобразования напряжения V1 в V2 можно использовать модули источников электропитания УБПИ-МИ фирмы АО «Тайфун» и аналогичные обеспечивающие максимальный КПД преобразования,as a channel for converting voltage V 1 to V 2, you can use UBPI-MI power supply modules from Typhoon JSC and similar ones that provide maximum conversion efficiency,
в качестве узлов датчиков тока можно использовать микросхемы типа ACS773LCB фирмы Allegro MicroSystems,As current sensor nodes, you can use chips like ACS773LCB from Allegro MicroSystems,
в качестве шин управления и синхронизации может использоваться шина стандарта CAN на базе микросборки приемо-передатчика К2011ВВ034 фирмы АО «ПКК «Миландр»,as control and synchronization buses, a CAN standard bus can be used based on the microassembly of the K2011BB034 transceiver from PKK Milandr JSC,
в качестве модулей и подмодулей управления и контроля можно использовать контроллеры типа К1886ВЕ5 фирмы АО «ПКК «Миландр»,controllers of the K1886BE5 type from PKK Milandr JSC can be used as control and monitoring modules and submodules,
в качестве узлов заряда литий-ионных аккумуляторов можно использовать повышающие широтно-импульсные преобразователи с L-C фильтром на базе контроллера К1886ВЕ5 и транзисторов типа CSD18542 фирмы Texas Instruments Incorporated,as charging units for lithium-ion batteries, you can use boost pulse-width converters with an L-C filter based on the K1886BE5 controller and CSD18542 type transistors from Texas Instruments Incorporated,
в качестве однонаправленных ключей могут использоваться модули коммутации и контроля тока серии МККТ или диодно-тиристорные модули серии М фирмы АО «Электрум АВ», в качестве двунаправленного ключа - электромагнитное реле,switching and current control modules of the MKKT series or diode-thyristor modules of the M series from Electrum AV JSC can be used as unidirectional keys; an electromagnetic relay can be used as a bidirectional key,
в качестве батарейных модулей могут использоваться аккумуляторы, производимые фирмами ООО «Лиотех», ООО «Рэнера».Batteries produced by Liotech LLC and Renera LLC can be used as battery modules.
Блок бесперебойного питания радиоэлектронного оборудования по данной полезной модели реализуется в составе системы электропитания радиоэлектронного оборудования и аппаратуры управления АНПА сверхтяжелого класса, работа блока обеспечивает надежность электропитания и снижение потерь на преобразование напряжения в течение длительного времени автономной работы необитаемого подводного аппарата.The uninterruptible power supply unit for radio-electronic equipment according to this utility model is implemented as part of the power supply system for radio-electronic equipment and control equipment for super-heavy-class AUVs; the operation of the unit ensures the reliability of the power supply and reduces losses due to voltage conversion during a long time of autonomous operation of an uninhabited underwater vehicle.
Claims (12)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU225634U1 true RU225634U1 (en) | 2024-04-26 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2124260C1 (en) * | 1998-02-04 | 1998-12-27 | Государственное унитарное предприятие Центральный научно-исследовательский институт "Гранит | Power supply system for shipboard radio electronic complex equipment |
GB2456179A (en) * | 2008-01-07 | 2009-07-08 | Converteam Ltd | Marine power distribution and propulsion systems |
RU2414788C1 (en) * | 2009-12-24 | 2011-03-20 | Закрытое акционерное общество "ИРИС" | Multi-channel uninterrupted power supply of modular construction |
RU2475922C1 (en) * | 2011-11-17 | 2013-02-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Калужский приборостроительный завод "Тайфун" | Ac voltage converter |
RU2013102942A (en) * | 2013-01-24 | 2014-07-27 | Сергей Федорович Козлов | UNINTERRUPTED POWER SUPPLY SYSTEM |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2124260C1 (en) * | 1998-02-04 | 1998-12-27 | Государственное унитарное предприятие Центральный научно-исследовательский институт "Гранит | Power supply system for shipboard radio electronic complex equipment |
GB2456179A (en) * | 2008-01-07 | 2009-07-08 | Converteam Ltd | Marine power distribution and propulsion systems |
RU2414788C1 (en) * | 2009-12-24 | 2011-03-20 | Закрытое акционерное общество "ИРИС" | Multi-channel uninterrupted power supply of modular construction |
RU2475922C1 (en) * | 2011-11-17 | 2013-02-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Калужский приборостроительный завод "Тайфун" | Ac voltage converter |
RU2013102942A (en) * | 2013-01-24 | 2014-07-27 | Сергей Федорович Козлов | UNINTERRUPTED POWER SUPPLY SYSTEM |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10199834B2 (en) | Method for controlling the supply of power to a power system for an aircraft | |
US9013066B2 (en) | High voltage electric accumulators with internal distributed DC-DC converters for self regulation and protection | |
CN108288853B (en) | Direct current power supply system and power supply method for airplane | |
CN107968446B (en) | Distributed battery pack power supply system and charge-discharge control method | |
CN113270881A (en) | Energy storage system, balance control method of energy storage system and photovoltaic power generation system | |
JP2014533920A (en) | DC voltage source including an electrochemical cell | |
CN107681758A (en) | Compound energy system | |
CN203103992U (en) | Battery module management and control system | |
CN115362610A (en) | SST system with multiple LVDC outputs | |
EP3111529A1 (en) | Inverter system | |
KR20180136177A (en) | An energy storage system | |
CN112510803B (en) | Single-channel module of airplane distributed power grid structure, power generation system and control method | |
CN116142011B (en) | Energy storage charging system and current distribution control method | |
CN117713314A (en) | Energy storage system inter-cluster balancing system and method for common direct current bus | |
RU225634U1 (en) | Uninterruptible power supply unit for radio-electronic equipment and control equipment of an autonomous uninhabited underwater vehicle of the super-heavy class | |
KR102582338B1 (en) | Standalone Micro Grid Operating System | |
CN211046549U (en) | Mixed type modularization energy memory | |
RU2414788C1 (en) | Multi-channel uninterrupted power supply of modular construction | |
RU2794276C1 (en) | Uninterruptible power system | |
RU2806284C1 (en) | Frequency transducer | |
CN218005884U (en) | Auxiliary power supply system | |
RU208513U1 (en) | Charging-discharge rectifier | |
RU2819295C1 (en) | Guaranteed power supply device with controlled structure | |
EP4152547A1 (en) | Energy storage system | |
RU2421863C1 (en) | Self-contained electric power supply system of movable objects |