RU2449927C2 - Method of fixed balloon power supply and device to this end - Google Patents
Method of fixed balloon power supply and device to this end Download PDFInfo
- Publication number
- RU2449927C2 RU2449927C2 RU2010133712/11A RU2010133712A RU2449927C2 RU 2449927 C2 RU2449927 C2 RU 2449927C2 RU 2010133712/11 A RU2010133712/11 A RU 2010133712/11A RU 2010133712 A RU2010133712 A RU 2010133712A RU 2449927 C2 RU2449927 C2 RU 2449927C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- power
- cable
- output
- ground
- converter
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
Description
Заявляемое техническое решение относится к области авиации и может быть использовано при создании привязных летательных аппаратов легче воздуха (например, аэростатов), предназначенных для размещения на них оборудования (например, радиолокационных станций), требующего электрического питания от наземного источника электроэнергии.The claimed technical solution relates to the field of aviation and can be used to create tethered aircraft lighter than air (for example, balloons), designed to accommodate equipment (for example, radar stations) that requires electrical power from a ground source of electricity.
Известно аэростатное устройство радиолокационного обзора местности [1], в котором электропитание бортового электрооборудования осуществляется от наземного источника питания посредством кабель-троса (RU 2182544 С2, 20.05.2002).Known balloon radar location survey [1], in which the power supply of the onboard electrical equipment is carried out from a ground power source by means of a cable cable (RU 2182544 C2, 05.20.2002).
Недостатком этого технического решения является то, что в положении аэростата «на земле» электроэнергия для питания бортового электрооборудования передается по кабель-тросу таким же образом, как и в положении «на высоте», а именно высоким напряжением, применяемым в целях облегчения кабель-троса (уменьшения сечения токопроводящих жил). При подготовительных или наладочных работах с бортовым электрооборудованием, выполняемых в наземном положении аэростата, присутствие высокого напряжения в комплексе бортового оборудования является опасным для жизни обслуживающего персонала.The disadvantage of this technical solution is that in the position of the aerostat “on the ground”, the electric power for supplying the on-board electrical equipment is transmitted via the cable cable in the same way as in the position “at height”, namely, the high voltage used to facilitate the cable cable (reducing the cross-section of conductive conductors). During preparatory or commissioning operations with on-board electrical equipment, performed in the ground position of the aerostat, the presence of high voltage in the complex of on-board equipment is life-threatening to staff.
Известно также техническое решение [2], в котором электропитание бортового электрооборудования осуществляется от наземного источника 3×380 В с преобразованием в постоянное напряжение 900 В, которое передается по канат-кабелю на преобразователь, установленный на борту аэростата, понижающий высокое напряжение до 27 В постоянного тока. Техническое решение [2] является наиболее близким к заявляемому техническому решению по своей сущности и техническому результату. Техническому решению [2] присущ тот же недостаток, который отмечен для технического решения [1] - присутствие высокого напряжения в комплексе бортового оборудования в наземном положении аэростата.A technical solution is also known [2], in which the electrical equipment is supplied from a ground source of 3 × 380 V with conversion to a constant voltage of 900 V, which is transmitted via a cable-cable to a converter installed on board the balloon, which lowers high voltage to 27 V DC current. The technical solution [2] is the closest to the claimed technical solution in its essence and technical result. The technical solution [2] has the same drawback that was noted for the technical solution [1] - the presence of high voltage in the complex of on-board equipment in the ground position of the balloon.
Другим недостатком технического решения [2] является то, что уровень напряжения, подводимого к канат-кабелю от наземного источника питания, не регулируется в зависимости от передаваемой по канат-кабелю мощности. Когда бортовое электрооборудование отключено, ток в канат-кабеле равен нулю и напряжение на входных клеммах понижающего преобразователя, установленного на борту аэростата, равно напряжению, подводимому к канат-кабелю от наземного источника питания.Another disadvantage of the technical solution [2] is that the voltage level supplied to the cable cable from the ground power source is not regulated depending on the power transmitted through the cable cable. When the on-board electrical equipment is turned off, the current in the cable cable is zero and the voltage at the input terminals of the step-down converter installed on board the aerostat is equal to the voltage supplied to the cable cable from the ground power source.
Подключение бортового электрооборудования аэростата и соответствующее увеличение потребляемого тока при неизменном значении напряжения, подводимого к канат-кабелю от наземного источника питания, вызывает падение напряжения в токопроводящих жилах канат-кабеля, что приводит к понижению уровня напряжения на питающих (выходных) клеммах канат-кабеля, т.е. на входных клеммах понижающего преобразователя, установленного на борту аэростата, что, в свою очередь, при неизменной мощности, потребляемой бортовым электрооборудованием, приводит к увеличению потребляемого тока и дальнейшему росту падения напряжения в канат-кабеле и т.д. Для того чтобы этот процесс являлся сходящимся и установившимся и не влиял на работоспособность бортовой аппаратуры, в технические требования к системе электроснабжения по необходимости включают пункты, в соответствии с которыми бортовой преобразователь должен осуществлять стабилизацию выходного напряжения (предназначенного для питания бортового электрооборудования) при значительных изменениях входного напряжения. Это вызывает сложности при проектировании бортового преобразователя. Кроме того, как уже отмечено выше, при увеличении потребляемой бортовым электрооборудованием мощности растет сила тока в канат-кабеле (вследствие роста падения напряжения в канат-кабеле при нерегулируемом напряжении наземного источника питания), а следовательно, увеличиваются потери энергии в канат-кабеле и его нагрев.The connection of the onboard electrical equipment of the aerostat and the corresponding increase in the current consumption at a constant value of the voltage supplied to the cable cable from the ground power source causes a voltage drop in the conductive conductors of the cable cable, which leads to a decrease in the voltage level on the supply (output) terminals of the cable cable, those. at the input terminals of the step-down converter installed on board the aerostat, which, in turn, at a constant power consumed by the onboard electrical equipment, leads to an increase in current consumption and a further increase in voltage drop in the cable cable, etc. In order for this process to be converging and steady and not affect the on-board equipment operability, the technical requirements for the power supply system, if necessary, include items according to which the on-board converter must stabilize the output voltage (intended for powering the on-board electrical equipment) with significant changes in the input voltage. This causes difficulties in the design of the on-board converter. In addition, as already noted above, with an increase in the power consumed by the onboard electrical equipment, the current in the cable cable increases (due to the increase in the voltage drop in the cable cable with an unregulated voltage of the ground power source), and consequently, the energy losses in the cable cable and its increase heat.
Еще одним недостатком технического решения [2] является то, что в системе электроснабжения аэростата не предусмотрен сигнал о пропадании наземного питания. В случае исчезновения наземного питания бортовое электрооборудование начинает получать питание от бортовой аккумуляторной батареи (резервный источник питания), подключенной к выходным шинам бортового понижающего преобразователя и работающей в буферном режиме. Поскольку массу аккумуляторной батареи стремятся минимизировать, ее энергоемкость тоже невелика, поэтому работа полного комплекса бортового электрооборудования приводит к быстрому разряду аккумуляторной батареи и прекращению работы бортовой аппаратуры. Если же принять во внимание, что исчезновение наземного питания является нештатным (или аварийным) режимом, то электроснабжение некоторых узлов и элементов бортового электрооборудования могло бы быть ограничено или прекращено, что позволило бы продлить время работы ответственных узлов.Another disadvantage of the technical solution [2] is that the aerostat power supply system does not provide a signal for the loss of ground power. In the event of ground power failure, the on-board electrical equipment begins to receive power from the on-board battery (backup power source) connected to the output buses of the on-board buck converter and operates in a buffer mode. Since they try to minimize the mass of the battery, its energy consumption is also low, so the operation of a full range of on-board electrical equipment leads to a rapid discharge of the battery and the termination of the on-board equipment. If we take into account that the disappearance of ground power is an abnormal (or emergency) mode, then the power supply to some components and components of the on-board electrical equipment could be limited or cut off, which would extend the operating time of critical components.
Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, заключается в улучшении эксплуатационных характеристик привязного аэростата, а именно:The problem to which the claimed technical solution is directed is to improve the operational characteristics of a tethered balloon, namely:
- упрощении схемы и конструкции бортового понижающего преобразователя, а также уменьшении величины электрических потерь в канат-кабеле, что обеспечивается существенным сужением диапазона изменения входного напряжения бортового понижающего преобразователя, что, в свою очередь, достигается введением регулирования уровня напряжения, подводимого к канат-кабелю от наземного источника питания, в зависимости от передаваемой по канат-кабелю мощности (или тока),- simplification of the circuit and design of the on-board buck converter, as well as reducing the amount of electrical losses in the cable cable, which is provided by a significant narrowing of the input voltage range of the on-board buck converter, which, in turn, is achieved by the introduction of regulation of the voltage level supplied to the cable from ground power source, depending on the power (or current) transmitted through the cable-cable,
- обеспечении возможности отключения (или ограничения токопотребления) неответственных потребителей из состава бортового электрооборудования (при вынужденном переходе на питание от аккумуляторной батареи, достигаемом за счет выработки сигнала об исчезновении наземного питания),- providing the ability to turn off (or limit current consumption) non-responsible consumers from the onboard electrical equipment (in case of a forced transition to battery power, achieved by generating a signal about the disappearance of ground power),
- обеспечении безопасности выполнения подготовительных или наладочных работ с бортовым электрооборудованием, выполняемых в наземном положении аэростата, достигаемом за счет питания комплекса бортового оборудования напряжением безопасного уровня.- ensuring the safety of preparatory or commissioning operations with on-board electrical equipment, performed in the ground position of the aerostat, achieved by supplying the complex of on-board equipment with voltage of a safe level.
При решении поставленной задачи достигаемый технический результат заключается в упрощении и удешевлении бортового понижающего преобразователя и повышении его надежности, повышении КПД передачи электроэнергии с земли на аэростат, снижении стоимости канат-кабеля, увеличении уровня безопасности при эксплуатации.In solving this problem, the technical result achieved is to simplify and reduce the cost of the on-board step-down converter and increase its reliability, increase the efficiency of electric power transmission from the ground to the aerostat, reduce the cost of the cable cable, and increase the level of safety during operation.
В соответствии с предложенным техническим решением указанная задача решается тем, что в известном способе электропитания комплекса бортового электрооборудования, размещенного на привязном аэростате, заключающемся в том, что в положении привязного аэростата «на высоте» и в положении «на земле» электроэнергию от наземного источника питания преобразуют в напряжение другого рода и уровня, передают через канат-кабель на привязной аэростат, преобразуют в напряжение постоянного тока, соответствующее рабочему напряжению комплекса бортового электрооборудования, а при пропадании наземного электропитания обеспечивают электроснабжение комплекса бортового электрооборудования от бортовой аккумуляторной батареи, согласно заявляемому техническому решению в положении привязного аэростата «на высоте» при пропадании наземного электропитания одновременно с переходом электропитания комплекса бортового электрооборудования на питание от бортовой аккумуляторной батареи формируют управляющий сигнал, который передают на комплекс бортового электрооборудования для его переключения в режим пониженного энергопотребления; в положении привязного аэростата «на земле» обеспечивают электропитание комплекса бортового электрооборудования от наземного источника питания, преобразуя его напряжение в напряжение постоянного тока, соответствующее рабочему напряжению комплекса бортового электрооборудования.In accordance with the proposed technical solution, this problem is solved by the fact that in the known method of power supply of the complex of on-board electrical equipment placed on a tethered balloon, namely, in the position of the tethered balloon “at a height” and in the “on the ground” position, electricity from a ground power source convert to a voltage of a different kind and level, transmit via a cable-cable to a tethered balloon, convert to a DC voltage corresponding to the operating voltage of the airborne complex about electrical equipment, and in the event of ground power failure, they provide power to the on-board electrical equipment complex from the on-board battery, according to the claimed technical solution in the position of a fixed balloon “at a height”, when the ground power disappears simultaneously with the power supply of the on-board electrical complex to power from the on-board battery, they form a control signal , which is transferred to the complex of on-board electrical equipment for its switching eniya in low power mode; in the position of a tethered balloon "on the ground" they provide power to the on-board electrical equipment complex from a ground-based power source, converting its voltage to a DC voltage corresponding to the operating voltage of the on-board electrical equipment complex.
В соответствии с предложенным техническим решением указанная задача решается также тем, что согласно заявляемому техническому решению в положении привязного аэростата «на высоте» электроэнергию от наземного источника питания (например, 3х380 В, 50 Гц) преобразуют в напряжение постоянного тока высокого уровня (например, 500 В…900 В), передают через канат-кабель на привязной аэростат, преобразуют в напряжение постоянного тока низкого уровня (например, 20 В…40 В) для питания комплекса бортового электрооборудования и подзаряда аккумуляторной батареи.In accordance with the proposed technical solution, this problem is also solved by the fact that according to the claimed technical solution, in the position of the tethered balloon “at a height”, the electric power from a ground power source (for example, 3x380 V, 50 Hz) is converted to a high level DC voltage (for example, 500 V ... 900 V), transferred via a cable-cable to a tethered balloon, converted to a low-level direct current voltage (for example, 20 V ... 40 V) to power the complex of on-board electrical equipment and recharge the battery rhei.
В соответствии с предложенным техническим решением указанная задача решается также тем, что согласно заявляемому техническому решению в положении привязного аэростата «на высоте» величину выходного напряжения наземного источника питания при нулевом значении рабочего тока, передаваемого через канат-кабель на привязной аэростат, устанавливают в принятом рабочем диапазоне напряжений (например, 500 В…900 В), а при увеличении рабочего тока, передаваемого через канат-кабель на привязной аэростат, вплоть до максимального значения рабочего тока, увеличивают выходное напряжение наземного источника питания на величину, равную произведению значения рабочего тока на значение сопротивления канат-кабеля.In accordance with the proposed technical solution, this problem is also solved by the fact that according to the claimed technical solution, in the position of the tethered balloon “at height”, the value of the output voltage of the ground power source at zero operating current transmitted through the cable-cable to the tethered balloon is set in the adopted operating voltage range (for example, 500 V ... 900 V), and with an increase in the operating current transmitted through the cable-cable to the tethered balloon, up to the maximum value of the working and increase the output voltage of the ground power source by an amount equal to the value of the operating current for the resistance value rope cable.
В соответствии с предложенным техническим решением указанная задача решается также тем, что в известном устройстве для электропитания комплекса бортового электрооборудования, размещенного на привязном аэростате, содержащем размещенные на наземном объекте источник электроэнергии, блок защитно-коммутационной аппаратуры, первый преобразователь, лебедку с размещенным на ее барабане канат-кабелем, предназначенным для подъема привязного аэростата, его удержания в положении «на высоте» и спуска на землю, а также для передачи электроэнергии от наземного источника электроэнергии на упомянутый аэростат, в связи с чем канат-кабель снабжен токопроводящими жилами, а также вращающимся токосъемником, позволяющим передавать электропитание от канат-кабеля на аэростат, имеющий возможность вращения относительно вертикальной оси, устройство содержит также размещенные на упомянутом аэростате второй преобразователь и аккумуляторную батарею, являющуюся резервным источником питания комплекса бортового электрооборудования; силовой вход первого преобразователя через блок защитно-коммутационной аппаратуры подключен к упомянутому источнику электроэнергии, а к силовым выходным клеммам «плюс» и «минус» первого преобразователя в положении привязного аэростата «на высоте» и в положении «на земле» подключены соответственно входные клеммы «плюс» и «минус» канат-кабеля, к выходным клеммам которого через вращающийся токосъемник подключен силовой вход второго преобразователя, к силовым выходам которого подключены устройства упомянутого комплекса бортового электрооборудования, согласно заявляемому техническому решению второй преобразователь снабжен дополнительным силовым входом, датчиком выходного напряжения и управляющим выходом, а первый преобразователь снабжен дополнительным преобразовательным блоком, имеющим силовой выход с кабелем наземного питания, при этом в положении привязного аэростата «на земле» выходной конец кабеля наземного питания подключен к дополнительному силовому входу второго преобразователя, выход упомянутого датчика напряжения через упомянутый управляющий выход подключен к управляющим входам комплекса бортового электрооборудования.In accordance with the proposed technical solution, this problem is also solved by the fact that in a known device for powering a complex of on-board electrical equipment located on a tethered balloon containing an electric power source located on a ground object, a block of protective-switching equipment, a first converter, a winch with a drum placed on it rope-cable, designed to lift the tethered balloon, hold it in the “high” position and lower it to the ground, as well as to transmit electric power and from a ground source of electricity to said aerostat, in connection with which the cable-cable is equipped with conductive cores, as well as a rotating current collector, which allows to transfer power from the cable-cable to a balloon having the ability to rotate relative to the vertical axis, the device also contains a second a converter and a battery, which is a backup power source for the on-board electrical equipment complex; the power input of the first converter through the protective switching equipment unit is connected to the aforementioned electric power source, and the input terminals "respectively connected to the power output terminals" plus "and" minus "of the first converter in the position of the fixed balloon" at height "and in the" on the ground "position plus ”and“ minus ”of the cable-cable, to the output terminals of which the power input of the second converter is connected through the rotating current collector, to the power outputs of which the devices of the above-mentioned complex According to the claimed technical solution, the second converter is equipped with an additional power input, an output voltage sensor and a control output, and the first converter is equipped with an additional converter unit having a power output with a ground power cable, while in the position of the fixed balloon “on the ground”, the output end of the ground cable the power supply is connected to an additional power input of the second converter, the output of said voltage sensor through said control output d connected to the control inputs of the complex on-board electrical equipment.
В соответствии с предложенным техническим решением указанная задача решается также тем, что согласно заявляемому техническому решению в первый преобразователь введены: силовой регулирующий элемент, имеющий первый и второй силовые выводы и управляющий вход, датчик выходного тока с первым и вторым силовыми выводами и одним управляющим и схема управления, содержащая элемент умножения с двумя входами и одним выходом, сумматор с двумя входами и одним выходом; первый вывод силового регулирующего элемента подключен к выходной клемме «плюс» первого преобразователя, а второй вывод подключен к первому силовому выводу датчика выходного тока, второй силовой вывод которого подключен к входной клемме «плюс» канат-кабеля; выход датчика выходного тока подключен к первому входу элемента умножения, на второй вход которого подключен постоянный сигнал, уровень которого пропорционален значению электрического сопротивления канат-кабеля, выход элемента умножения подключен к первому входу сумматора, на второй вход которого подключен постоянный сигнал, уровень которого пропорционален значению выходного напряжения на силовых выходных клеммах «плюс» и «минус» первого преобразователя при нулевом значении рабочего тока, выход сумматора подключен к управляющему входу силового регулирующего элемента.In accordance with the proposed technical solution, this problem is also solved by the fact that according to the claimed technical solution, the first converter includes: a power control element having a first and second power terminals and a control input, an output current sensor with first and second power terminals and one control terminal and a circuit a control containing a multiplication element with two inputs and one output, an adder with two inputs and one output; the first output of the power control element is connected to the plus output terminal of the first converter, and the second output is connected to the first power output of the output current sensor, the second power output of which is connected to the plus input terminal of the cable; the output of the output current sensor is connected to the first input of the multiplication element, to the second input of which a constant signal is connected, the level of which is proportional to the electrical resistance of the cable cable, the output of the multiplication element is connected to the first input of the adder, to the second input of which a constant signal is connected, the level of which is proportional to output voltage at the power output terminals “plus” and “minus” of the first converter with a zero value of the operating current, the output of the adder is connected to the control move the power regulating member.
На фиг.1 представлены способ и устройство электроснабжения привязного аэростата в соответствии с техническим решением [2].Figure 1 presents the method and device for powering a tethered balloon in accordance with the technical solution [2].
На фиг.2 представлены способ и устройство электроснабжения привязного аэростата в соответствии с заявляемым техническим решением.Figure 2 presents the method and device for powering a tethered balloon in accordance with the claimed technical solution.
На фиг.3 показана структурная схема первого (наземного) преобразователя с регулируемым выходным напряжением в зависимости от тока в канат-кабеле.Figure 3 shows the structural diagram of the first (ground) Converter with an adjustable output voltage depending on the current in the cable cable.
На фиг.4 показана структурная схема второго (бортового) преобразователя в части выработки сигнала об исчезновении наземного питания и канала электроснабжения в положении аэростата «на земле».Figure 4 shows the structural diagram of the second (onboard) transducer in terms of generating a signal about the disappearance of ground power and the power supply channel in the position of the balloon "on the ground".
На фиг.1 представлены способ и устройство электроснабжения привязного аэростата в соответствии с техническим решением [2]. Привязной аэростат 1 удерживается в положении «на высоте» (как правило, 200 м…3000 м от поверхности земли) удерживающей платформой 2 при помощи канат-кабеля 3, сматываемого с барабана аэростатной лебедки 4, размещенной на удерживающей платформе 2. В состав удерживающей платформы 2 входит также причальная мачта 5 с системой блоков. Электроэнергия, вырабатываемая наземным источником (на фиг.1 не показан), которым может быть, например, дизель-генератор или промышленная электросеть через блок защитно-коммутационной аппаратуры (на фиг.1 не показан), по трех- или четырехпроводной линии через зажимы 6 подается на преобразовательный блок 7 первого преобразователя 8, к выходу 9 которого подключен приемный (входной) конец канат-кабеля 3. Питающий (выходной) конец канат-кабеля 3 подключен к узлу привязи 10, который является вращающимся токоприемником, поскольку аэростат имеет возможность вращаться вокруг вертикальной оси. Кроме того, узел привязи 10 через прикрепленные к нему стропы (на фиг.1 не показаны) передает усилия с канат-кабеля 3 на привязной аэростат 1, несущий грузовую платформу 11, на которой размещены второй (бортовой) преобразователь 12, аккумуляторная батарея 13 и бортовое электрооборудование 14. Аккумуляторная батарея 13 является резервным источником питания, обеспечивая в случае исчезновения наземного питания электроснабжение устройств бортового электрооборудования 14, требующих бесперебойного питания (1 категория). Второй преобразователь 12 подключен к узлу привязи 10 кабелем 15. На фиг.1 также показан привязной аэростат 1 в положении «на земле».Figure 1 presents the method and device for powering a tethered balloon in accordance with the technical solution [2]. The tethered
Как уже отмечено выше, присутствие высокого напряжения на грузовой платформе 11 в наземном положении аэростата 1, нерегулируемость напряжения, подводимого к канат-кабелю 3 от первого (наземного) преобразователя 8, а также то, что в системе электроснабжения аэростата 1 не предусмотрен сигнал о пропадании наземного питания являются недостатками технического решения [2].As already noted above, the presence of high voltage on the
Преодолению указанных недостатков способствует заявляемое техническое решение.To overcome these shortcomings contributes to the claimed technical solution.
Устройство заявляемого технического решения в его статическом состоянии представлено на фиг.2 и дополнено в частностях приложением фиг.3 и фиг.4. Как видно из сопоставления фиг.1 и фиг.2, существенными отличиями заявляемого технического решения относительно технического решения [2] являются следующие:The device of the claimed technical solution in its static state is presented in figure 2 and is supplemented in particular by the application of figure 3 and figure 4. As can be seen from the comparison of figure 1 and figure 2, the significant differences of the claimed technical solution relative to the technical solution [2] are as follows:
- второй преобразователь 12 снабжен дополнительным силовым входом 16, датчиком выходного напряжения 17 и управляющим выходом 18 для передачи на бортовое электрооборудование сигнала об исчезновении наземного питания (см. также фиг.4),- the
- первый преобразователь 8 снабжен дополнительным преобразовательным блоком 19, имеющим силовой выход с кабелем наземного питания 20, при этом в положении привязного аэростата 1 «на земле» выходной конец кабеля наземного питания 20 подключен к дополнительному силовому входу 16 второго преобразователя 12,- the
- выходное напряжение первого преобразователя 8 является регулируемым в зависимости от тока в канат-кабеле 3 за счет введения силового регулирующего элемента 21, датчика выходного тока 22 и схемы управления.- the output voltage of the
На фиг.3 более подробно показано устройство первого преобразователя 8, в который введены: силовой регулирующий элемент 21, имеющий первый S1 и второй S2 силовые выводы и управляющий вход G1, датчик выходного тока 22 с первым Т1 и вторым Т2 силовыми выводами и одним управляющим F1 и схема управления, содержащая элемент умножения 23 с двумя входами и одним выходом, сумматор 24 с двумя входами и одним выходом.Figure 3 shows in more detail the device of the
Первый вывод S1 силового регулирующего элемента 21 подключен к выходной клемме «плюс» первого преобразователя 8, а второй вывод S2 подключен к первому силовому выводу Т1 датчика выходного тока 22, второй силовой вывод Т2 которого подключен к входной клемме «плюс» канат-кабеля 3; выход F1 датчика выходного тока 22 подключен к первому входу элемента умножения 23, на второй вход которого подключен постоянный сигнал Rk, уровень которого пропорционален значению электрического сопротивления канат-кабеля 3, выход элемента умножения 23 подключен к первому входу сумматора 24, на второй вход которого подключен постоянный сигнал Uxx, уровень которого пропорционален значению выходного напряжения на силовых выходных клеммах «плюс» и «минус» первого преобразователя 8 при нулевом значении рабочего тока, выход сумматора 24 подключен к управляющему входу G1 силового регулирующего элемента 21.The first terminal S1 of the
Заявляемое устройство работает следующим образом.The inventive device operates as follows.
В положении привязного аэростата «на высоте» электроэнергию от наземного источника питания 3×380 В, 50 Гц при помощи первого преобразователя 8 преобразуют в напряжение постоянного тока высокого уровня для передачи при помощи канат-кабеля 3 на аэростат 1. С целью компенсации падения напряжения в канат-кабеле 3 выходное напряжение первого преобразователя 8 увеличивают по мере возрастания потребляемого тока. При этом учитывают следующее. Как правило, по соображениям безопасности стремятся, чтобы максимальное значение выходного напряжения первого преобразователя 8 не превосходило 1000 В (хотя это требование не является строго обязательным). Это обстоятельство учитывают при выборе напряжения холостого хода (Uxx) первого преобразователя 8. Поскольку известны электрическое сопротивление (Rk) и максимальный ток (I) канат-кабеля 3, определяемый из максимальной мощности, потребляемой бортовым электрооборудованием, напряжение холостого хода (Uxx) первого преобразователя 8 может быть однозначно определено, а сигнал, пропорциональный этому напряжению, зафиксирован в качестве сигнала на одном из входов сумматора 24 (см. фиг.3), подключенного к управляющему входу G1 силового регулирующего элемента 21, в качестве которого может быть применены транзисторы, например, IGBT или MOSFET. Расчеты и опыт эксплуатации подобных регулирующих элементов показывают, что регулирующий элемент 21 может работать в линейном режиме. Система управления первого преобразователя 8, включающая в себя датчик выходного тока 22 и схему управления, содержащую элемент умножения 23 и сумматор 24 (см. фиг.3), построена таким образом, что управляющий сигнал α на выходе сумматора 24 (на входе G1 регулирующего элемента 21) пропорционален сумме Uxx+I*Rk, где I*Rk является произведением сигнала I датчика выходного тока 22 и константы Rk, пропорциональной усредненному значению электрического сопротивления (Rk) канат-кабеля 3. Настройка системы управления, т.е. настройка диапазона изменения управляющего сигнала α на входе регулирующего элемента 21, выполняется таким образом, чтобы при максимальном токе в канат-кабеле 3 регулирующий элемент 21 был полностью открыт, а при отсутствии тока в канат-кабеле 3 выходное напряжение первого преобразователя 8 было равно Uxx.In the position of the tethered balloon “at a height”, the electric power from a ground power supply of 3 × 380 V, 50 Hz is converted using a
С выхода первого преобразователя 8 электроэнергию передают через канат-кабель 3, узел привязи (вращающийся токоприемник) 10 и кабель 15 на второй преобразователь 12, размещенный на привязном аэростате 1. Второй преобразователь 12 преобразует напряжение постоянного тока высокого уровня в напряжение постоянного тока низкого уровня, например, 28 В для питания комплекса бортового электрооборудования 14 и подзаряда аккумуляторной батареи 13.From the output of the
При пропадании наземного электропитания (или отказе второго преобразователя 12) обеспечивают электроснабжение комплекса бортового электрооборудования 14 от бортовой аккумуляторной батареи 13. Как правило, аккумуляторная батарея 13 работает в буферном режиме, т.е. подключена к выходу второго преобразователя 12 (через развязывающие диоды, которые на иллюстрациях не показаны), поэтому переход на электроснабжение комплекса бортового электрооборудования 14 от бортовой аккумуляторной батареи 13 происходит автоматически, как только напряжение на выходе второго преобразователя 12 станет меньше напряжения аккумуляторной батареи 13. На фиг.4 представлена структурная схема второго преобразователя 12. Выходное напряжение второго преобразователя 12, получаемое с выхода преобразовательного блока 25, поступает на вход датчика напряжения 17, который при пропадании этого напряжения формирует управляющий сигнал, поступающий через выход 18 на комплекс бортового электрооборудования 14 для его переключения в режим пониженного энергопотребления или отключения неответственных потребителей из состава бортового электрооборудования 14.If the ground power supply fails (or the
В положении привязного аэростата 1 «на земле» электропитание комплекса бортового электрооборудования 14, соответствующее рабочему напряжению комплекса бортового электрооборудования, обеспечивают следующим образом (см. фиг.2). Первый преобразователь 8 снабжен дополнительным преобразовательным блоком 19, имеющим силовой выход с кабелем наземного питания 20, при этом в положении привязного аэростата 1 «на земле» выходной конец кабеля наземного питания 20 подключен к дополнительному силовому входу 16 второго преобразователя 12 (см. также фиг.4).In the position of the
Источники информацииInformation sources
1. Патент РФ №2182544, 20.05.2002, МПК7 В64В 1/50, Н01Q 1/28, Аэростатное устройство радиолокационного обзора местности.1. RF patent No. 2182544, 05.20.2002, IPC 7 В64В 1/50,
2. Испытания комплекса привязного аэростата «Рысь», П.А.Пономарев, Л.Ю.Путинцев. Научные чтения памяти К.Э.Циолковского. Секция «Авиация и космонавтика», 2004 г. (http://www.readings.gmik.ru/lecture/2004).2. Tests of the Lynx tethered balloon complex, P. A. Ponomarev, L. Yu. Putintsev. Scientific readings in memory of K.E. Tsiolkovsky. Section "Aviation and Cosmonautics", 2004 (http://www.readings.gmik.ru/lecture/2004).
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010133712/11A RU2449927C2 (en) | 2010-08-12 | 2010-08-12 | Method of fixed balloon power supply and device to this end |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010133712/11A RU2449927C2 (en) | 2010-08-12 | 2010-08-12 | Method of fixed balloon power supply and device to this end |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010133712A RU2010133712A (en) | 2012-02-20 |
| RU2449927C2 true RU2449927C2 (en) | 2012-05-10 |
Family
ID=45854274
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010133712/11A RU2449927C2 (en) | 2010-08-12 | 2010-08-12 | Method of fixed balloon power supply and device to this end |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2449927C2 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2554723C2 (en) * | 2013-06-13 | 2015-06-27 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства" (ФГБНУ ВИЭСХ) | Aircraft power supply method and device (versions) |
| CN106532915A (en) * | 2016-12-05 | 2017-03-22 | 中国特种飞行器研究所 | Captive balloon self-powered system |
| RU2632551C1 (en) * | 2016-11-03 | 2017-10-05 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Tethered hot-air balloon with heating by electric cable from ground |
| RU2643067C1 (en) * | 2016-12-06 | 2018-01-30 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Aeronautic craft |
| RU2776362C1 (en) * | 2021-05-18 | 2022-07-19 | Акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (АО "ОНИИП") | Balloon winch |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2647820A1 (en) * | 1976-10-22 | 1978-04-27 | Eugen Zinck | Electric supply cable for outdoor appliances - is supported from helium filled balloon to avoid entanglement |
| SU885087A1 (en) * | 1978-12-06 | 1981-11-30 | Уфимский Нефтяной Институт | Rope railway system |
| RU2182544C2 (en) * | 2000-04-18 | 2002-05-20 | Государственное предприятие Научно-исследовательский институт радиоприборостроения | Radar scanning aerostat |
| RU2372248C1 (en) * | 2008-01-30 | 2009-11-10 | Михаил Афанасьевич Курбаков | Kytoon |
-
2010
- 2010-08-12 RU RU2010133712/11A patent/RU2449927C2/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2647820A1 (en) * | 1976-10-22 | 1978-04-27 | Eugen Zinck | Electric supply cable for outdoor appliances - is supported from helium filled balloon to avoid entanglement |
| SU885087A1 (en) * | 1978-12-06 | 1981-11-30 | Уфимский Нефтяной Институт | Rope railway system |
| RU2182544C2 (en) * | 2000-04-18 | 2002-05-20 | Государственное предприятие Научно-исследовательский институт радиоприборостроения | Radar scanning aerostat |
| RU2372248C1 (en) * | 2008-01-30 | 2009-11-10 | Михаил Афанасьевич Курбаков | Kytoon |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ПАНАМАРЕВ П.А., ПУТИНЦЕВ Л.Ю. Испытания комплекса привязного аэростата «Рысь». Научные чтения памяти К.Э.Циалковского, Секция «авиация и космонавтика», 2004. * |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2554723C2 (en) * | 2013-06-13 | 2015-06-27 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства" (ФГБНУ ВИЭСХ) | Aircraft power supply method and device (versions) |
| RU2632551C1 (en) * | 2016-11-03 | 2017-10-05 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Tethered hot-air balloon with heating by electric cable from ground |
| CN106532915A (en) * | 2016-12-05 | 2017-03-22 | 中国特种飞行器研究所 | Captive balloon self-powered system |
| RU2643067C1 (en) * | 2016-12-06 | 2018-01-30 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Aeronautic craft |
| RU2776362C1 (en) * | 2021-05-18 | 2022-07-19 | Акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (АО "ОНИИП") | Balloon winch |
| RU2791943C1 (en) * | 2022-09-02 | 2023-03-14 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Device with tackle for supplying power cable to tethered unmanned aerial vehicle |
| RU2819974C1 (en) * | 2023-11-23 | 2024-05-28 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники" | System for automatic winding-unwinding of cable of tethered uav |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2010133712A (en) | 2012-02-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5465255B2 (en) | System and apparatus for transmitting power to a ship | |
| KR101931138B1 (en) | Power Distribution on Ships | |
| CN104917290B (en) | The power feedway of wind power plant | |
| US7800245B2 (en) | Method and architecture for reduction in vehicle wiring | |
| EP2940824B1 (en) | Improvements in or relating to voltage source converters | |
| US20100277140A1 (en) | Power System | |
| CA2593903A1 (en) | Using dc transmission system for improving ac transmission stability, dispatch capability and power flow control | |
| KR101259817B1 (en) | System and method for power transmission of sea wind farm | |
| CN109417293B (en) | Power distribution architecture | |
| JP6188166B2 (en) | System and method for portable power conditioning platform | |
| EP3367532A1 (en) | Power management and distribution architecture for a space vehicle | |
| AU2018291816B2 (en) | Method for operating an island system, and island system | |
| RU2449927C2 (en) | Method of fixed balloon power supply and device to this end | |
| WO2017102400A1 (en) | Charging control system | |
| CN113710510A (en) | Charging system for airport electric vehicles | |
| RU2648233C2 (en) | Method and system of power supply of the aircraft | |
| ES2742302T3 (en) | Load distribution and booster voltage in notification device circuits | |
| US6849962B2 (en) | Ground based aircraft electrical power generation system having a voltage regulator that selects from multiple points of regulation | |
| US10630420B2 (en) | Hybrid energy storage modules for directed energy systems | |
| CN113824205A (en) | Power supply system of multi-electric aircraft | |
| EP2543599B1 (en) | Air to air refueling system with an autonomous electrical system | |
| CN108233380B (en) | On-ball power supply and distribution device for captive balloon | |
| RU2711325C1 (en) | Device for power supply of tethered aircraft | |
| CN105515100A (en) | Railway passenger train storage battery charging control apparatus | |
| EP3840167A1 (en) | Power supply units for aircrafts |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TK4A | Correction to the publication in the bulletin (patent) |
Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL: 13-2012 FOR TAG: (56) |