RU2579153C1 - Direct current drive - Google Patents
Direct current drive Download PDFInfo
- Publication number
- RU2579153C1 RU2579153C1 RU2015101674/07A RU2015101674A RU2579153C1 RU 2579153 C1 RU2579153 C1 RU 2579153C1 RU 2015101674/07 A RU2015101674/07 A RU 2015101674/07A RU 2015101674 A RU2015101674 A RU 2015101674A RU 2579153 C1 RU2579153 C1 RU 2579153C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- motor
- network
- power
- electric motor
- electric
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
Landscapes
- Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
Abstract
Description
НазначениеAppointment
Изобретение предназначено для использования в системах широкого класса изделий в качестве электропривода постоянного тока при автономном источнике электроэнергии ограниченной мощности, например в служебных системах космических аппаратов.The invention is intended for use in systems of a wide class of products as a direct current electric drive with an autonomous source of electric power of limited power, for example, in office systems of spacecraft.
Уровень техникиState of the art
Известны конструкции электроприводов, описанные в технической литературе, где приведены классические технические решения конструкций электроприводов по системе источник тока - двигатель, в которых регулируемой величиной является электромагнитная мощность [Ильинский Н.Ф. Электроприводы постоянного тока с управляемым моментом. - М: Энергоиздат, 1981, с. 34-38; с. 88-107; с. 114-124].The designs of electric drives are known, described in the technical literature, where classic technical solutions of designs of electric drives are given according to the current source - motor system, in which the controlled variable is electromagnetic power [Ilyinsky N.F. Electric drives of a direct current with a controlled moment. - M: Energoizdat, 1981, p. 34-38; from. 88-107; from. 114-124].
Примеры технического решения проблем обеспечения качественной работы электропривода сводятся к использованию относительно мощных источников питания: двигатель-генераторов, тиристорных и транзисторных преобразователей и модификаций схем. Во всех случаях предполагается наличие существенного запаса мощности источника питания.Examples of technical solutions to the problems of ensuring high-quality operation of the electric drive are reduced to the use of relatively powerful power sources: motor generators, thyristor and transistor converters and circuit modifications. In all cases, a substantial supply of power is assumed.
Известны особенности работы систем электропривода в автономных устройствах [Крайцберг М.И. Электропривод при автономном источнике энергии. - М.-Л.: Энергия, 1966, с. 49-52; с. 87-90]. Мощность приводного электродвигателя сопоставима с мощностью системы электроснабжения. В этом случае режим работы приводного двигателя оказывает существенное влияние на систему электроснабжения. При набросе нагрузки на двигатель переходный режим включения может вызвать колебательный режим в сети. Для борьбы с этим явлением необходимо (предлагается) применять в схеме вспомогательный генератор увеличенного возбуждения и схему согласования напряжения питания двигателя и напряжения системы электроснабжения. Наброс нагрузки растягивается на доли секунды в пределах одной секунды, нарастание момента сопротивления соизмеримо с длительностью электромагнитных процессов в регуляторах и цепях возбуждения. Следовательно, по мнению автора, в автономной системе электропривода в конструкции электродвигателя целесообразно применять независимое возбуждение двигателя вместо последовательного.Known features of the operation of electric drive systems in stand-alone devices [Kreitzberg MI Electric drive with an autonomous energy source. - M.-L.: Energy, 1966, p. 49-52; from. 87-90]. The power of the drive electric motor is comparable with the power of the power supply system. In this case, the operating mode of the drive motor has a significant effect on the power supply system. When the load is applied to the engine, the transient switching mode can cause an oscillatory mode in the network. To combat this phenomenon, it is necessary (proposed) to use in the circuit an auxiliary generator of increased excitation and a circuit for matching the motor supply voltage and the voltage of the power supply system. The load surge is stretched for fractions of a second within one second, the increase in the moment of resistance is commensurate with the duration of the electromagnetic processes in the regulators and excitation circuits. Therefore, according to the author, in an autonomous electric drive system, it is advisable to use independent motor excitation instead of sequential in the motor design.
Недостатком этого технического решения является относительная сложность технической реализации схемы и необходимость использования более сложной конструкции электрического двигателя, его обмоток возбуждения и нахождения дополнительных мощностей для питания и коммутации катушек возбуждения.The disadvantage of this technical solution is the relative complexity of the technical implementation of the circuit and the need to use a more complex design of the electric motor, its field windings and finding additional power for powering and switching the field coils.
Из числа известных аналогов полезной модели ближайшим прототипом может служить электропривод постоянного тока по патенту РФ №2025885. В этом техническом решении в электропривод, содержащий m электродвигателей, n источников электроэнергии и блок преобразователей, введены i блоков накопителей электроэнергии, соединенных с дополнительными входами блока преобразователей энергии, и накопители электроэнергии, один из которых выполнен в виде емкостного накопителя, а другой - в виде аккумуляторной батареи. Блок преобразователей содержит входные, выходные и промежуточные преобразователи.Of the known analogues of the utility model, the closest prototype can be a direct current electric drive according to RF patent No. 2025885. In this technical solution, i blocks of electric drives connected to additional inputs of the block of energy converters and electric drives, one of which is made in the form of a capacitive storage, and the other in the form of a capacitive drive, are introduced into an electric drive containing m electric motors, n electric power sources and a converter unit; battery pack. The block of converters contains input, output and intermediate converters.
Недостатком является необходимость существенного запаса мощности источника электроснабжения для его надежной работы и долгого срока службы, так как пиковые нагрузки на него во время пуска двигателя отрицательно сказываются на параметрах этого источника. Запас мощности источника электроснабжения приводит к утяжелению оборудования и снижению КПД (применяются разнотипные накопители электроэнергии: электрохимические аккумуляторные батареи и емкостные накопители, имеющие разные вольт-амперные характеристики, что невыгодно из-за того, что аккумуляторы имеют более низкий ресурс, более высокую скорость деградации и на порядок меньший показатель допустимого числа циклов зарядка/разрядка, то есть аккумуляторы выйдут из строя раньше, чем емкостные накопители, а вместе с аккумуляторами выйдет из строя и прекратит работу электропривод, сократится срок службы). Тем более это не может быть реализовано в системах ограниченной мощности.The disadvantage is the need for a substantial supply of power to the power supply source for its reliable operation and long service life, since peak loads on it during engine start-up adversely affect the parameters of this source. The supply margin of the power supply source leads to a heavier equipment and lower efficiency (different types of energy storage are used: electrochemical batteries and capacitive storage having different current-voltage characteristics, which is disadvantageous because the batteries have a lower life, higher degradation rate and an order of magnitude smaller indicator of the permissible number of charge / discharge cycles, that is, the batteries will fail earlier than the capacitive drives, and together with the batteries will fail failure and the electric drive will stop working, the service life will be reduced). Moreover, this cannot be realized in systems of limited power.
Цель изобретения: не увеличивая мощности автономного источника электроэнергии, обеспечить устойчивый запуск электродвигателя, требующего больших пусковых токов. Это повысит надежность и срок службы автономного источника электроэнергии.The purpose of the invention: without increasing the power of an autonomous source of electricity, to provide a stable start of the electric motor, requiring large inrush currents. This will increase the reliability and service life of an autonomous source of electricity.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Предлагаемый электропривод постоянного тока при автономном источнике электроэнергии ограниченной мощности содержит соединитель электродвигателя, емкостной накопитель электроэнергии, коммутационные ключи, сетевой разъем (для соединения с сетью электроснабжения), управляющее коммутационное устройство (например, процессор), индикатор оборотов электродвигателя, сопряженный с осью вращения электродвигателя. Кроме того, электропривод постоянного тока содержит балластный резистор и диод развязки, включенные последовательно в цепь зарядки емкостного накопителя электроэнергии от сети электроснабжения. Первый коммутационный ключ, осуществляющий включение пускового тока электродвигателя от емкостного накопителя электроэнергии и последующее переключение емкостного накопителя на зарядку, параллельно подсоединен одной парой своих выводов к выводам емкостного накопителя электроэнергии, а другой парой - к выводам соединителя электродвигателя, предназначенного для соединения с электродвигателем. Одновременно эта пара выводов подсоединена к паре выводов второго коммутационного ключа, который служит для подключения электродвигателя к сети электроснабжения по сигналу управляющего устройства. Информационный вывод индикатора оборотов электродвигателя соединен с управляющим устройством, к которому независимо подключены также оба коммутирующих ключа.The proposed direct current electric drive with an autonomous source of electric power of limited power contains an electric motor connector, a capacitive electric energy storage device, switching keys, a network connector (for connecting to the power supply network), a switching switching device (e.g., a processor), an electric motor speed indicator, coupled to the axis of rotation of the electric motor. In addition, the DC drive contains a ballast resistor and an isolation diode connected in series to the charging circuit of the capacitive storage of electricity from the power supply network. The first switching key, which turns on the starting current of the electric motor from the capacitive energy storage device and then switches the capacitive storage device to charging, is connected in parallel by one pair of its terminals to the terminals of the capacitive electric energy storage device, and the other pair to the terminals of the electric motor connector intended for connection to the electric motor. At the same time, this pair of terminals is connected to the pair of terminals of the second switching key, which serves to connect the electric motor to the power supply network by the signal of the control device. The information output of the engine speed indicator is connected to a control device, to which both commutation keys are also independently connected.
Совокупность введенных признаков обеспечивает запуск электродвигателя не от маломощного бортового источника электроснабжения, а от заранее заряженного емкостного накопителя электроэнергии (например, блока ионисторов), который обеспечивает требуемый пусковой ток (а он может превышать номинальный ток в несколько раз). Когда двигатель раскрутится, индикатор оборотов посылает сигнал на управляющее коммутационное устройство, которое синхронно отключает первым ключом электродвигатель от емкостного накопителя электроэнергии, а вторым ключом подключает двигатель к цепи электроснабжения. При этом первый ключ подключает емкостной накопитель электроэнергии на подзарядку к сети электроснабжения через балластный резистор и разделительный диод, которые обеспечивают подзарядку емкостного накопителя электроэнергии небольшим током. Это позволяет использовать на борту автономный источник электропитания небольшой мощности, а значит, и небольших габаритов, что весьма важно для космических аппаратов. К тому же равномерная работа источника питания без пиковых нагрузок положительно влияет на его надежность и срок службы, а также на помехозащищенность всей сети электроснабжения.The combination of the introduced features ensures that the electric motor is started not from a low-power onboard power supply source, but from a pre-charged capacitive energy storage device (for example, a block of ionistors), which provides the required starting current (and it can exceed the rated current several times). When the engine spins up, the speed indicator sends a signal to the control switching device, which synchronously disconnects the electric motor from the capacitive storage of energy with the first key, and connects the motor to the power supply circuit with the second key. In this case, the first key connects the capacitive energy storage device for recharging to the power supply network via a ballast resistor and a diode diode, which provide recharging of the capacitive energy storage device with a small current. This allows you to use on board an autonomous power source of small power, and therefore of small dimensions, which is very important for spacecraft. In addition, the uniform operation of the power supply without peak loads positively affects its reliability and service life, as well as the noise immunity of the entire power supply network.
На фиг. 1. приведена электрическая схема электропривода постоянного тока при автономном источнике электроэнергии ограниченной мощности.In FIG. 1. The electric circuit of a direct current electric drive with an autonomous source of electric power of limited power is shown.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Электропривод постоянного тока содержит соединитель электродвигателя 1, емкостной накопитель 2 (электроэнергии), два коммутационных ключа 3 и 4, сетевой разъем 5, управляющее коммутационное устройство 6, индикатор оборотов 7 (электродвигателя), балластный резистор 8 и диод развязки 9, включенные последовательно в цепь зарядки емкостного накопителя 2.The DC drive contains a
Информационный выход индикатора оборотов 7 соединен с входом управляющего коммутационного устройства 6. Первый коммутационный ключ 3, осуществляющий включение пускового тока электродвигателя от емкостного накопителя электроэнергии 2 и последующее переключение емкостного накопителя 2 на зарядку, соединен одной парой выводов с емкостным накопителем 2, другой парой - с соединителем электродвигателя 1 и парой выводов второго коммутационного ключа 4. Другая пара выводов второго коммутационного ключа 4, подключающего электродвигатель к сети электроснабжения, соединена с сетевым разъемом 5.The information output of the
В качестве управляющего коммутационного устройства 6 может использоваться микропроцессор, в качестве индикатора оборотов 7 может быть использован, например, датчик Холла. В качестве емкостного накопителя энергии 2 предпочтительно применение ионисторов в виде блоков ионисторов, в связи с их высокой стойкостью к климатическим воздействиям и длительным срокам службы. Ионисторы обладают свойством саморегулирования тока зарядки. По мере накопления заряда зарядный ток плавно снижается и при достижении номинального напряжения сети электроснабжения снижается до десятков микроампер, что соответствует величине тока саморазряда ионисторов. Процесс зарядки ионисторов не сопровождается разогревом, кипением электролита или выделением газообразных веществ.A microprocessor can be used as a
Коммутационные ключи 3 и 4 должны быть выполнены программно-управляемыми, они могут быть электромеханическими, твердотельными или других типов.Switching
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
В исходном состоянии электродвигатель подключен к соединителю 1, сетевой разъем 5 соединен с бортовой сетью электроснабжения, коммутационные ключи 3 и 4 разомкнуты, емкостной накопитель электроэнергии 2 заряжен. Пуск электропривода осуществляется в режиме форсирования мощности без подключения электродвигателя к сети электроснабжения следующим образом:In the initial state, the electric motor is connected to the
по сигналу с управляющего коммутационного устройства 6 замыкается первый коммутационный ключ 3, и через него емкостной накопитель электроэнергии 2 разряжается на обмотку электродвигателя. Вследствие этого ротор электродвигателя приходит во вращение. Сопряженный с ним индикатор оборотов 7 выдает сигнал на управляющее коммутационное устройство 6, которое формирует управляющий сигнал на размыкание первого коммутационного ключа 3 и на замыкание второго коммутационного ключа 4, через который электродвигатель подключается к бортовой сети электроснабжения. Запущенный от емкостного накопителя электродвигатель продолжает работать в штатном режиме, но уже от бортовой сети электроснабжения. Так как запуск электродвигателя происходит от емкостного накопителя электроэнергии 2, отделенного от сети электроснабжения, скачки напряжения и тока, вызванные пуском электродвигателя, в сеть электроснабжения не попадают, а емкостной накопитель электроэнергии 2 заряжается плавно, без перегрузки сети электроснабжения, через балластный резистор 8 и диод развязки 9.the signal from the
Технический результат предложенного изобретения выражается в равномерной работе автономного источника электроэнергии, обеспечивающего сетевое электроснабжение, без пиковых нагрузок во время пуска электродвигателя постоянного тока, что повышает надежность и увеличивает срок службы автономного источника электроэнергии ограниченной мощности, а также усиливает помехозащищенность всей сети электроснабжения.The technical result of the proposed invention is expressed in the uniform operation of an autonomous source of electricity, providing network power, without peak loads during startup of a DC motor, which increases reliability and increases the service life of an autonomous source of electricity of limited power, and also increases the noise immunity of the entire power supply network.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015101674/07A RU2579153C1 (en) | 2015-01-20 | 2015-01-20 | Direct current drive |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015101674/07A RU2579153C1 (en) | 2015-01-20 | 2015-01-20 | Direct current drive |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2579153C1 true RU2579153C1 (en) | 2016-04-10 |
Family
ID=55793300
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015101674/07A RU2579153C1 (en) | 2015-01-20 | 2015-01-20 | Direct current drive |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2579153C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2726352C1 (en) * | 2019-02-18 | 2020-07-13 | Дмитрий Александрович Полетаев | Electric drive system |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2025885C1 (en) * | 1992-08-26 | 1994-12-30 | Инновационно-внедренческий центр "Менеджер-1" | D c electric motor drive |
EP1638184A2 (en) * | 1998-04-02 | 2006-03-22 | Capstone Turbine Corporation | Power controller |
DE69832533T2 (en) * | 1998-04-02 | 2006-03-30 | Capstone Turbine Corp., Tarzana | ENERGY CONTROL |
RU2433520C1 (en) * | 2010-05-04 | 2011-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Компания "Объединенная Энергия" | Power-supply system of excavator main drives |
RU2520180C2 (en) * | 2012-09-13 | 2014-06-20 | Курское открытое акционерное общество "Прибор" | Transport vehicle power supply system |
-
2015
- 2015-01-20 RU RU2015101674/07A patent/RU2579153C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2025885C1 (en) * | 1992-08-26 | 1994-12-30 | Инновационно-внедренческий центр "Менеджер-1" | D c electric motor drive |
EP1638184A2 (en) * | 1998-04-02 | 2006-03-22 | Capstone Turbine Corporation | Power controller |
DE69832533T2 (en) * | 1998-04-02 | 2006-03-30 | Capstone Turbine Corp., Tarzana | ENERGY CONTROL |
RU2433520C1 (en) * | 2010-05-04 | 2011-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Компания "Объединенная Энергия" | Power-supply system of excavator main drives |
RU2520180C2 (en) * | 2012-09-13 | 2014-06-20 | Курское открытое акционерное общество "Прибор" | Transport vehicle power supply system |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2726352C1 (en) * | 2019-02-18 | 2020-07-13 | Дмитрий Александрович Полетаев | Electric drive system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20130015817A1 (en) | Charge and discharge balancing circuit for storage battery set | |
US10110023B2 (en) | Power supply system | |
RU2688930C2 (en) | Device and method of controlling charging and discharging of supercondensers | |
RU2673033C2 (en) | Method and system of quick reactivation of gas turbine engine | |
RU2017108541A (en) | AUTOMATIC START-STOP SYSTEM OF VEHICLE | |
US20150180250A1 (en) | Safety Concept for Batteries | |
JP2010081703A (en) | Power supply control system for vehicle | |
US10644513B2 (en) | High voltage power generating system | |
Kumar et al. | Performance enhancement of asynchronous machine with super capacitor | |
CN103048572A (en) | Testing system for range extender | |
JP6324631B2 (en) | Railway vehicle control system | |
RU2579153C1 (en) | Direct current drive | |
US20070152626A1 (en) | Method for Regulating an Electric Boat Motor | |
US7550944B1 (en) | Solar-powered battery charger circuit | |
CN110816311A (en) | Method for operating a battery pack system and electric vehicle | |
US10826320B2 (en) | Solar power system | |
Kroics | System for start of internal combustion engine with hybrid battery-supercapacitor source | |
CN111566888B (en) | Hybrid universal load regulator | |
RU2049261C1 (en) | System for electric starting of internal combustion engine | |
CN107078530B (en) | Improved double battery assembly | |
RU2387868C1 (en) | Combined system of ice starting | |
RU2772945C1 (en) | Electric motor power device | |
RU2705915C1 (en) | Method for start-up of percussion electric generator of test bench | |
KR101421233B1 (en) | Battery protection system | |
RU107008U1 (en) | AUTONOMOUS STARTER-GENERATOR POWER SUPPLY SYSTEM |