RU2624822C2 - Method of electric power supply and device for its implementation - Google Patents

Method of electric power supply and device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2624822C2
RU2624822C2 RU2015144382A RU2015144382A RU2624822C2 RU 2624822 C2 RU2624822 C2 RU 2624822C2 RU 2015144382 A RU2015144382 A RU 2015144382A RU 2015144382 A RU2015144382 A RU 2015144382A RU 2624822 C2 RU2624822 C2 RU 2624822C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
battery
key element
capacitor
output
reactive
Prior art date
Application number
RU2015144382A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015144382A (en
Inventor
Эдвид Иванович Линевич
Андрей Викторович Тимофеев
Original Assignee
Эдвид Иванович Линевич
Андрей Викторович Тимофеев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Эдвид Иванович Линевич, Андрей Викторович Тимофеев filed Critical Эдвид Иванович Линевич
Priority to RU2015144382A priority Critical patent/RU2624822C2/en
Publication of RU2015144382A publication Critical patent/RU2015144382A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2624822C2 publication Critical patent/RU2624822C2/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/06Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider
    • H02M3/07Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider using capacitors charged and discharged alternately by semiconductor devices with control electrode, e.g. charge pumps

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering and can be used for different devices power supply, using electrochemical and/or capacitor storage batteries as primary energy sources. According to invention circuit is made, consisting of storage battery and energy reactive pulses generator with accumulator and switching element, secondary power supply source, wherein generator is using transformer as inductive energy storage unit, from output of which reactive power pulses are transmitted into accumulator through rectifier, wherein accumulator pumping duration is set by period and current interruption by switching element pulse ratio, and power, applied to load, is set by voltage value at output of secondary electric power source.
EFFECT: technical result is increase in storage battery working discharge duration.
9 cl, 5 dwg

Description

СПОСОБ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯMETHOD OF POWER SUPPLY AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к области электротехники и может быть применено для электропитания различных устройств, использующих первичными источниками энергии электрохимические и (или) конденсаторные аккумуляторы.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used to power various devices using primary sources of energy, electrochemical and (or) capacitor banks.

Известен патент США US7990110, приоритет от 02 августа 2011, в котором описано устройство, содержащее первичный источник электропитания, индуктивность и ключ для прерывания тока в цепи индуктивности. При периодическом размыкании цепи возникают импульсы экстратока размыкания, которыми заряжают аккумулятор.Known US patent US7990110, priority from August 2, 2011, which describes a device containing a primary power source, inductance and a key for interrupting current in the inductance circuit. When the circuit is periodically opened, extra-current pulses occur, which charge the battery.

На поясняющих схемах видно, что заряжаемый аккумулятор такого устройства невозможно использовать в качестве первичного источника питания.The explanatory diagrams show that a rechargeable battery of such a device cannot be used as a primary power source.

Известен патент RU2558693, приоритет от 06 февраля 2013, раскрывающий способ генерации энергии в индуктивном накопителе энергии и её вывод в нагрузку, согласно которому через последовательно включенные индуктивный накопитель энергии, первичный источник питания и коммутатор электрической цепи пропускают ток накачки индуктивного накопителя энергии и после достижения током накачки заданного значения размыкают общую цепь коммутатором, а энергию импульса экстратока размыкания выводят в нагрузку, при этом для увеличения отношения энергии импульса экстратока размыкания к энергии тока накачки первичным источником питания выполняют электрическую цепь, содержащую активное сопротивление и индуктивность накопителя с такими значениями номиналов, при которых длительность импульсов тока накачки меньше постоянной времени индуктивного накопителя на заданную величину.Patent RU2558693, priority dated February 6, 2013, disclosing a method for generating energy in an inductive energy storage device and putting it into a load, according to which through a series-connected inductive energy storage device, a primary power source and an electric circuit switch, pass the pump current of the inductive energy storage device and after reaching the current, is known. the pump of the set value opens the common circuit by the switch, and the pulse energy of the overcurrent of the trip is brought to the load, while to increase the ratio of the energy of the pulses ca extracurrent opening to the pumping energy of the current primary power supply operate an electrical circuit comprising resistance and inductance values such storage denominations for which the pulse duration of the pump current is less than the time constant of the inductive storage by a predetermined value.

В этом способе не показана возможность рекуперации энергии в первичный источник.In this method, the possibility of energy recovery to the primary source is not shown.

В качестве прототипа выбран источник питания, содержащий электрохимический источник тока (ЭХИТ), включающий, по меньшей мере, один элемент с анодом и катодом, разделёнными электролитом, шунтирующую ёмкость, подключенную к электрическому выходу ЭХИТ, DC-DC преобразователь с ключевым элементом, блоком управления и индуктивным накопителем энергии, вход DC-DC преобразователя подключен к шунтирующей ёмкости, а выход подключен к нагрузке, при этом указанный блок управления выполнен с возможностью реализации функции регулирования частоты переключения ключевого элемента в диапазоне 5кГц - 1Мгц, удельный импеданс анода составляет 0,01 - 1,6 Ом⋅см. При этом DC-DC преобразователь содержит планарный трансформатор, первичная обмотка которого подключена через ключевой элемент к шунтирующей ёмкости, а вторичная обмотка подключена к индуктивному накопителю энергии (патент RU2403657, приоритет от 27 мая 2008).As a prototype, a power source containing an electrochemical current source (ECCH) is selected, including at least one cell with an anode and a cathode separated by an electrolyte, a shunt capacitor connected to the electrical output of the ECCP, a DC-DC converter with a key element, and a control unit and inductive energy storage, the input of the DC-DC converter is connected to the shunt capacitance, and the output is connected to the load, while the specified control unit is configured to implement the function of controlling the frequency of the switch eniya key element in the range of 5 kHz - 1 MHz, a specific impedance of the anode is 0.01 - 1.6 ohm-cm. In this case, the DC-DC converter contains a planar transformer, the primary winding of which is connected through a key element to the shunt capacitance, and the secondary winding is connected to an inductive energy storage device (patent RU2403657, priority of May 27, 2008).

В прототипе, также как и в вышеуказанных аналогах, отсутствует возможность эффективного возврата энергии с индуктивного накопителя в первичный источник.In the prototype, as well as in the above counterparts, there is no possibility of efficient energy return from the inductive storage to the primary source.

Задачей предлагаемого изобретения является увеличение продолжительности рабочего разряда электрохимического или конденсаторного аккумулятора. Заявляемое изобретение обеспечивает технический результат, заключающийся в том, что энергию импульсов экстратока размыкания возвращают в аккумулятор, для его подзарядки, тем самым снижают затраты активной энергии при неизменной величине нагрузки и, соответственно, увеличивают продолжительность работы.The task of the invention is to increase the duration of the working discharge of an electrochemical or capacitor bank. The claimed invention provides a technical result, which consists in the fact that the pulse energy of the overcurrent opening is returned to the battery to recharge it, thereby reducing the cost of active energy at a constant load and, accordingly, increase the duration of operation.

Технический результат достигается предлагаемым способом электропитания, согласно которому выполняют схему, состоящую из аккумулятора и генератора реактивных импульсов энергии с ключевым элементом, при этом в генераторе периодически прерывают ток ключевым элементом, а возникающие импульсы реактивной энергии утилизуют, причем между аккумулятором и генератором реактивных импульсов вводят вторичный источник электропитания, которым создают однополярное напряжение (постоянное или импульсное), питают им нагрузку, включенную с упомянутым генератором реактивных импульсов, причем в последний вводят как минимум один из накопителей энергии индуктивного типа, в качестве которого используют трансформатор, при этом первичную обмотку последнего запитывают от вторичного источника электропитания, а вторичную обмотку подключают к выпрямителю, с выхода которого реактивные импульсы соответствующей полярностью подают в аккумулятор для подзарядки, причем необходимую продолжительность тока накачки накопителей задают периодом повторения и скважностью прерывания тока ключевым элементом, а мощность, приложенную к нагрузке, задают величиной напряжения на выходе вторичного источника электропитания.The technical result is achieved by the proposed method of power supply, according to which a circuit is made consisting of a battery and a generator of reactive energy pulses with a key element, while the generator periodically interrupts the current with a key element, and the resulting reactive energy pulses are disposed of, and a secondary one is introduced between the battery and the generator of reactive pulses the power supply, which creates a unipolar voltage (constant or pulsed), feed them the load included with the aforementioned and a reactive pulse generator, at least one of the inductive energy storage devices is introduced into the latter, using a transformer, the primary winding of the latter is fed from a secondary power source, and the secondary winding is connected to a rectifier, from which reactive pulses are supplied with the corresponding polarity into the battery for recharging, and the required duration of the drive pump current is set by the repetition period and the interruption duty cycle of the current element, and the power applied to the load is set by the voltage value at the output of the secondary power source.

При этом в генератор реактивных импульсов вводят второй накопитель энергии, в качестве которого используют конденсатор, который включают последовательно или параллельно с индуктивным накопителем.In this case, a second energy storage device is introduced into the jet pulse generator, which is used as a capacitor, which is connected in series or in parallel with the inductive storage.

Это позволяет увеличить энергию реактивных импульсов.This allows you to increase the energy of reactive pulses.

Устройство для электропитания содержит электрохимический и (или) конденсаторный источник тока (аккумулятор), нагрузку, генератор реактивных импульсов энергии, при этом дополнительно содержит вторичный источник электропитания, вход которого подключен к аккумулятору и зашунтирован конденсатором, а выход одним выводом подключен к аноду диода, катод которого и второй вывод выхода подключены к входу схемы питания нагрузки с генератором реактивных импульсов энергии, содержащем накопители энергии - в виде конденсатора и индуктивный - в виде трансформатора, и ключевой элемент, при этом упомянутый конденсатор, ключевой элемент, первичная обмотка трансформатора образуют локальную цепь с возможностью разряда накопительного конденсатора через первичную обмотку, причем вторичная обмотка трансформатора подключена к выпрямителю, плюсовый выход которого подключен к плюсовой клемме аккумулятора, а минусовый выход подключен к минусовой клемме аккумулятора.The power supply device contains an electrochemical and (or) capacitor current source (battery), a load, a reactive energy pulse generator, and further comprises a secondary power source, the input of which is connected to the battery and shunted by the capacitor, and the output is connected to the diode anode, the cathode which and the second output terminal are connected to the input of the load power circuit with a reactive energy pulse generator containing energy storage devices - in the form of a capacitor and inductive - in the form a transformer, and a key element, wherein said capacitor, a key element, the transformer primary winding form a local circuit with the possibility of discharging the storage capacitor through the primary winding, the transformer secondary winding connected to the rectifier, the positive output of which is connected to the positive terminal of the battery, and the negative output is connected to the negative terminal of the battery.

При этом плюсовый выход выпрямителя может быть подключен к плюсовой клемме аккумулятора через дополнительный диод – катодом к плюсовой клемме аккумулятора.In this case, the positive output of the rectifier can be connected to the positive terminal of the battery through an additional diode - cathode to the positive terminal of the battery.

Это решение позволяет улучшить эффективность работы устройства, рассчитанного на большую мощность.This solution allows you to improve the efficiency of the device, designed for high power.

При этом в качестве ключевого элемента может применяться газовый или вакуумный разрядник.In this case, a gas or vacuum spark gap can be used as a key element.

Это упрощает электрическую схему в предлагаемом изобретении.This simplifies the electrical circuit of the invention.

При этом в качестве ключевого элемента может применяться полупроводниковый прибор.In this case, a semiconductor device can be used as a key element.

Такое решение расширяет возможности применения заявляемого изобретения.This solution expands the application of the claimed invention.

При этом можно применять ключевой элемент неуправляемого или управляемого типа.In this case, you can apply a key element of an unmanaged or managed type.

Это расширяет технологическую универсальность устройства.This extends the technological versatility of the device.

При этом первичная обмотка трансформатора может быть зашунтирована диодом – катодом к плюсу источника питания.In this case, the primary winding of the transformer can be shunted by a diode - cathode to the plus of the power source.

В предлагаемом изобретении это позволяет продлить ток в обмотке и тем самым дополнительно увеличить энергию реактивных импульсов во вторичной обмотке.In the present invention, this allows to extend the current in the winding and thereby further increase the energy of the reactive pulses in the secondary winding.

При этом вторичный источник питания выполнен в виде преобразователя DC-DC (постоянное напряжение – в постоянное).In this case, the secondary power source is made in the form of a DC-DC converter (constant voltage to constant).

Это позволяет удешевить производство устройств, использующих предлагаемое изобретение.This allows you to reduce the cost of production of devices using the invention.

Далее, настоящее изобретение поясняется более подробно со ссылкой на приложенные чертежи, на которых представлено:Further, the present invention is explained in more detail with reference to the attached drawings, on which:

фиг. 1 – электрическая схема устройства, обеспечивающего способ электропитания по настоящему изобретению;FIG. 1 is an electrical diagram of a device providing a power method of the present invention;

фиг. 2 – эквивалентная схема заряда ёмкостного накопителя;FIG. 2 - equivalent charge circuit of a capacitive storage;

фиг. 3 – поясняющий график для схемы с фиг.2;FIG. 3 is an explanatory graph for the circuit of FIG. 2;

фиг. 4 – эквивалентная схема накачки индуктивного накопителя;FIG. 4 is an equivalent pump circuit of an inductive storage;

фиг. 5 – поясняющий график для схемы с фиг.4.FIG. 5 is an explanatory graph for the circuit of FIG. 4.

Цифровые обозначения на фигурах чертежей: 1 - вторичный источник электропитания; 2 - генератор реактивных импульсов энергии; 3 - ключевой элемент; 4 - выпрямитель; 5 - плюсовая клемма питания генератора 2; 6 - минусовая клемма питания генератора 2.Digital designations in the figures of the drawings: 1 - secondary power source; 2 - generator of reactive energy pulses; 3 - a key element; 4 - rectifier; 5 - positive power terminal of the generator 2; 6 - negative terminal of power supply of the generator 2.

Буквенные обозначения: Б – аккумуляторная батарея; С1 - конденсатор; D1-D3 - диоды; RН - сопротивление нагрузки; С2 - ёмкостной накопитель энергии; Т - трансформатор; U - напряжение; U0 - напряжение на выходе источника 1; UС - напряжение на ёмкости С2; [U] - средняя величина напряжения; I - ток; I0 - максимальный ток в индуктивном накопителе; [I] - среднее значение тока; Δt1, Δt2 - длительность импульса; tЭ - длительность экспоненты; WC - энергия конденсатора; WL - энергия индуктивного накопителя; WR - активная энергия (затраченная); kС, kL - коэффициенты эффективности; L - индуктивность первичной обмотки трансформатора Т; RL - активное сопротивление первичной обмотки трансформатора Т; Р - мощность.Letter designations: B - the storage battery; C1 is a capacitor; D1-D3 - diodes; R N - load resistance; C2 - capacitive energy storage; T - transformer; U is the voltage; U 0 is the voltage at the output of source 1; U C is the voltage at the capacitance C2; [U] is the average voltage; I is the current; I 0 - maximum current in the inductive storage; [I] is the average current value; Δt 1 , Δt 2 - pulse duration; t e - the duration of the exponent; W C is the energy of the capacitor; W L is the energy of the inductive storage; W R - active energy (spent); k C , k L - efficiency factors; L is the inductance of the primary winding of the transformer T; R L is the resistance of the primary winding of the transformer T; P is the power.

В предлагаемом изобретении тип используемого ключевого элемента 3 не имеет принципиального значения. Условно будем считать, что это газовый разрядник. Вторичный источник 1 преобразует напряжение аккумулятора Б до величины, необходимой потребителю. На выходе источника 1 присутствует однополярное напряжение – постоянное или импульсное. На принцип работы устройства эта разница не влияет. Форму напряжения выбирает заказчик. Условно можем принять, что напряжение U0 постоянное.In the present invention, the type of key element 3 used is not critical. Conventionally, we assume that this is a gas spark gap. The secondary source 1 converts the voltage of the battery B to the value required by the consumer. At the output of source 1 there is a unipolar voltage - constant or pulse. This difference does not affect the principle of operation of the device. The voltage form is chosen by the customer. Conditionally can assume that the constant voltage U 0.

Работает устройство следующим образом. Подключают аккумулятор Б, заряжается конденсатор С1, а на выходе источника 1 появляется напряжение U0. Через диод D1, нагрузку RН заряжается накопительный конденсатор С2, при этом разрядник 3 находится в разомкнутом состоянии. Заряд происходит по экспоненциальному закону. Через время Δt1, когда на С2 напряжение достигнет величины UС, которое равно напряжению пробоя разрядника 3, конденсатор С2 разряжается через первичную обмотку трансформатора Т. При этом ток I через первичную обмотку растёт экспоненциально. Через время Δt2 разрядник 3 резко прерывает ток I. Типичное время разрыва цепи для большинства ключевых устройств порядка одной микросекунды. Ввиду его малости по сравнению с длительностью Δt1 и Δt2 на графиках оно не показано. Прерывание тока I приводит к возникновению импульса экстратока размыкания, который стремится сохранить прежнее направление. Шунтирующий диод D2 увеличивает продолжительность тока в первичной обмотке трансформатора Т и, соответственно, это приводит к увеличению энергии индуцированного импульса на вторичной обмотке. Эта обмотка подключена к выпрямителю 4, на выходе которого появляются импульсы только одной полярности, поступающие в аккумулятор Б, при этом компенсируется часть активной энергии, затраченной аккумулятором.The device operates as follows. The battery B is connected, the capacitor C1 is charged, and the voltage U 0 appears at the output of the source 1. Through the diode D1, the load R N, the storage capacitor C2 is charged, while the spark gap 3 is in the open state. The charge occurs exponentially. After a time Δt 1 , when the voltage on C2 reaches the value U С , which is equal to the breakdown voltage of the spark gap 3, the capacitor C2 is discharged through the primary winding of the transformer T. In this case, the current I through the primary winding grows exponentially. After the time Δt 2, the spark gap 3 abruptly interrupts the current I. The typical time for breaking the circuit for most key devices is of the order of one microsecond. Due to its smallness in comparison with the duration Δt 1 and Δt 2 on the graphs it is not shown. The interruption of the current I leads to the appearance of a pulse of the extra-breaking current, which tends to maintain the previous direction. The shunt diode D2 increases the duration of the current in the primary winding of the transformer T and, accordingly, this leads to an increase in the energy of the induced pulse on the secondary winding. This winding is connected to a rectifier 4, at the output of which pulses of only one polarity appear, entering the battery B, while part of the active energy spent by the battery is compensated.

В результате, продолжительность разряда аккумулятора увеличивается.As a result, the duration of the battery discharge increases.

Схемные решения на фиг.1 в различных вариантах используются в известных устройствах: блоках бесперебойного питания; преобразователях напряжения; генераторах и т.д. Но в известных устройствах используются другие режимы их работы. В предлагаемом изобретении подбирают значения схемных элементов и режим работы такими, чтобы получить как можно выше численные значения коэффициентов: The circuit solutions of figure 1 in various embodiments are used in known devices: uninterruptible power supply units; voltage converters; generators, etc. But in known devices other modes of their operation are used. In the present invention, the values of the circuit elements and the operation mode are selected so as to obtain as high as possible the numerical values of the coefficients:

kС = 2(RН)⋅(С2)/ Δt1 (1)k С = 2 (R Н ) ⋅ (С2) / Δt 1 (1)

kL = 2L/( RL)⋅ Δt2 (2)k L = 2L / (R L ) ⋅ Δt 2 (2)

На фиг.3 изображен график заряда конденсатора С2. Закон заряда конденсатора является экспоненциальным, нелинейным. Ток заряда I, совершив работу на активном сопротивлении RН в течение времени Δt1, преобразуется в энергию электрического поля в конденсаторе С2. При этом активная энергия (работа) равнаFigure 3 shows a graph of the charge of the capacitor C2. The law of charge of the capacitor is exponential, nonlinear. The charge current I, having performed work on the active resistance R N for a time Δt 1 , is converted into electric field energy in the capacitor C2. In this case, the active energy (work) is equal to

WR = [U]2⋅Δt1/RН, (3)W R = [U] 2 ⋅Δt 1 / R H , (3)

а энергия заряда конденсатора С2 равнаand the charge energy of capacitor C2 is equal to

WC = C⋅(UC)2/2. (4)W C = C⋅ (U C) 2/2. (four)

Падение напряжение [U] на сопротивлении RН является средней величиной за промежуток времени Δt1, при этом всегда выполняют условие:The voltage drop [U] on the resistance R N is the average value for a period of time Δt 1 , while always fulfilling the condition:

Δt1 < tЭ . (5)Δt 1 <t e. (5)

С достаточной точностью можно принять [U] = UC/2.With sufficient accuracy, we can take [U] = U C / 2.

Поделив выражение (4) на (3) получим соотношение (1), по которому можно подбирать численные значения параметров схемы с целью максимального накопления реактивной энергии на конденсаторе С2.Dividing expression (4) by (3) we obtain relation (1) by which it is possible to select the numerical values of the circuit parameters in order to maximize the accumulation of reactive energy on capacitor C2.

На фиг.5 показан график изменения тока I в первичной обмотке трансформатора Т при замыкании ключевого элемента 3. Закон изменения тока является экспоненциальным, нелинейным. В момент времени Δt2 ключевой элемент прерывает ток. Наблюдения показывают следующий результат.Figure 5 shows a graph of the current I in the primary winding of the transformer T when the key element 3 is closed. The law of the current change is exponential, non-linear. At time Δt 2, the key element interrupts the current. Observations show the following result.

В течение промежутка Δt2 ток I , увеличиваясь до максимального значения IL, совершил работу на активном сопротивлении обмотки и, одновременно, в ней накоплена порция электромагнитной энергии, которую можно использовать. Совершенная работа равнаDuring the gap Δt 2, the current I, increasing to the maximum value of I L , performed work on the active resistance of the winding and, at the same time, a portion of electromagnetic energy that can be used is stored in it. Perfect work equals

WRL = [I]2⋅RL⋅Δt2, (6)W RL = [I] 2 ⋅R L ⋅Δt 2 , (6)

c достаточной точностью можно принять [I] = IL/2,with sufficient accuracy, we can take [I] = I L / 2,

при этом всегда выполняют условие: Δt2 < tЭ , (7)while always satisfying the condition: Δt 2 <t E , (7)

а накопленная электромагнитная энергия в индуктивности L равнаand the accumulated electromagnetic energy in the inductance L is

WL = L⋅(IL)2/2 . (8)W L = L⋅ (I L) 2/2. (8)

Поделив выражение (8) на (6), получаем соотношение (2), по которому можно подбирать численные значения параметров схемы, с целью максимального накопления реактивной энергии в трансформаторе Т.Dividing expression (8) by (6), we obtain relation (2) by which it is possible to select the numerical values of the circuit parameters in order to maximize the accumulation of reactive energy in the transformer T.

Соотношения для коэффициентов (1) и (2) показывают, что они не зависят ни от величины напряжения, ни от величины тока. Длительность Δt1 и Δt2 импульсов накачки реактивных элементов схемы зависит от частоты и скважности работы ключа. Сокращение времени накачки Δt повышает коэффициенты k, но при этом уменьшается количество энергии и, соответственно, полезная мощность устройства. В предлагаемом изобретении эта проблема решается путем увеличения напряжения (и мощности Р) вторичного источника питания. Это позволяет подключать мощную нагрузку при заданном значении коэффициентов (1) и (2).Relations for the coefficients (1) and (2) show that they do not depend on either the voltage value or the current value. The duration Δt 1 and Δt 2 of the pump pulses of the reactive elements of the circuit depends on the frequency and duty cycle of the key. Reducing the pump time Δt increases the coefficients k, but this reduces the amount of energy and, accordingly, the useful power of the device. In the present invention, this problem is solved by increasing the voltage (and power P) of the secondary power source. This allows you to connect a powerful load at a given value of the coefficients (1) and (2).

В промышленных сетях переменного тока реактивная энергия «переливается» от потребителя в источник и обратно, нагревая провода и обмотки. Это явление считается вредным и с ним борются, повышая коэффициент мощности (cosϕ) у потребителя.In industrial AC networks, reactive energy "flows" from the consumer to the source and vice versa, heating the wires and windings. This phenomenon is considered harmful and is fought with it, increasing the power factor (cosϕ) of the consumer.

В предлагаемом изобретении источник энергии – аккумулятор и потребитель его энергии расположены в одном месте, поэтому выгодно увеличивать долю реактивной энергии, чтобы можно было её трансформировать и возвратить в аккумулятор. Это позволяет увеличить продолжительность разряда аккумулятора при одинаковой нагрузке.In the present invention, the energy source - the battery and the consumer of its energy are located in one place, so it is advantageous to increase the proportion of reactive energy so that it can be transformed and returned to the battery. This allows you to increase the battery discharge time at the same load.

Авторами был выполнен ряд экспериментов с использованием аккумулятора от автомобиля «Жигули», промышленного преобразователя 12 - 220 вольт и нагрузки – две лампы накаливания, каждая на 220 вольт, 95 Вт. Сравнивали напряжение разряда аккумулятора за одинаковый промежуток времени. Результат показал, что без возврата энергии в аккумулятор на его клеммах напряжение уменьшалось в 1,2 - 1,8 раз больше по сравнению с тем, когда энергию возвращали согласно предлагаемому изобретению.The authors performed a series of experiments using a battery from a Zhiguli car, an industrial converter 12 - 220 volts, and loads - two incandescent lamps, each for 220 volts, 95 watts. The battery discharge voltage was compared for the same period of time. The result showed that without returning energy to the battery at its terminals, the voltage decreased 1.2 - 1.8 times more compared to when the energy was returned according to the invention.

Claims (10)


1. Способ электропитания, согласно которому выполняют схему, состоящую из аккумулятора и генератора реактивных импульсов энергии с ключевым элементом, при этом в генераторе периодически прерывают ток ключевым элементом, а возникающие импульсы реактивной энергии утилизуют, отличающийся тем, что между аккумулятором и генератором реактивных импульсов вводят вторичный источник электропитания, которым создают однополярное напряжение (постоянное или импульсное), питают им нагрузку, включенную с упомянутым генератором реактивных импульсов, причем в последний вводят как минимум один из накопителей энергии индуктивного типа, в качестве которого используют трансформатор, при этом первичную обмотку последнего запитывают от вторичного источника электропитания, а вторичную обмотку подключают к выпрямителю, с выхода которого реактивные импульсы соответствующей полярностью подают в аккумулятор для подзарядки, причем необходимую продолжительность тока накачки накопителей задают периодом повторения и скважностью прерывания тока ключевым элементом, а мощность, приложенную к нагрузке, задают величиной напряжения на выходе вторичного источника электропитания.1. The power supply method, according to which a circuit is made consisting of a battery and a generator of reactive energy pulses with a key element, while the generator periodically interrupts the current with a key element, and the resulting reactive energy pulses are disposed of, characterized in that they are introduced between the battery and the generator of reactive pulses the secondary power supply, which creates a unipolar voltage (constant or pulsed), feed them the load included with the aforementioned reactive pulse generator moreover, at least one of the inductive-type energy storage devices is introduced into the latter, which is used as a transformer, while the primary winding of the latter is powered from a secondary power source, and the secondary winding is connected to a rectifier, from which reactive pulses are supplied with the corresponding polarity to the battery to recharge moreover, the required duration of the drive pump current is set by the repetition period and the duty cycle of current interruption by a key element, and the power applied to load, set the voltage at the output of the secondary power source. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в генератор реактивных импульсов вводят второй накопитель энергии, в качестве которого используют конденсатор, который включают последовательно или параллельно с индуктивным накопителем.2. The method according to claim 1, characterized in that a second energy storage device is introduced into the jet pulse generator, which is used as a capacitor, which is connected in series or in parallel with the inductive storage. 3. Устройство электропитания, содержащее электрохимический и (или) конденсаторный источник тока (аккумулятор), нагрузку, генератор реактивных импульсов энергии, отличающееся тем, что содержит вторичный источник электропитания, вход которого подключен к аккумулятору и зашунтирован конденсатором, а выход одним выводом подключен к аноду диода, катод которого и второй вывод выхода подключены к входу схемы питания нагрузки с генератором реактивных импульсов энергии, содержащем накопители энергии - в виде конденсатора и индуктивный в виде трансформатора, и ключевой элемент, при этом упомянутый конденсатор, ключевой элемент, первичная обмотка трансформатора образуют локальную цепь с возможностью разряда накопительного конденсатора через первичную обмотку, причем вторичная обмотка трансформатора подключена к выпрямителю, плюсовый выход которого подключен к плюсовой клемме аккумулятора, а минусовый выход подключен к минусовой клемме аккумулятора.3. A power supply device containing an electrochemical and (or) capacitor current source (battery), a load, a reactive energy pulse generator, characterized in that it contains a secondary power source, the input of which is connected to the battery and shunted by a capacitor, and the output is connected to the anode by one output a diode, the cathode of which and the second output terminal are connected to the input of the load power circuit with a reactive energy pulse generator containing energy storage devices - in the form of a capacitor and inductive in the form of the transformer, and the key element, while the said capacitor, the key element, the primary winding of the transformer form a local circuit with the possibility of discharging the storage capacitor through the primary winding, the secondary winding of the transformer connected to the rectifier, the positive output of which is connected to the positive terminal of the battery, and the negative output is connected to the negative terminal of the battery. 4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что плюсовый выход выпрямителя подключен к плюсовой клемме аккумулятора через дополнительный диод – катодом к плюсовой клемме аккумулятора.4. The device according to p. 3, characterized in that the positive output of the rectifier is connected to the positive terminal of the battery through an additional diode - cathode to the positive terminal of the battery. 5. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что в качестве ключевого элемента применяется газовый или вакуумный разрядник.5. The device according to claim 3, characterized in that a gas or vacuum spark gap is used as a key element. 6. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что в качестве ключевого элемента применяется полупроводниковый прибор.6. The device according to p. 3, characterized in that a semiconductor device is used as a key element. 7. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что применяется ключевой элемент неуправляемого или управляемого типа.7. The device according to p. 3, characterized in that the key element is used uncontrollable or controlled type. 8. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что первичная обмотка трансформатора зашунтирована диодом – катодом к плюсу источника питания.8. The device according to p. 3, characterized in that the primary winding of the transformer is shunted by a diode - cathode to the plus of the power source. 9. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что вторичный источник питания выполнен в виде преобразователя DC-DC (постоянное напряжение – в постоянное). 9. The device according to p. 3, characterized in that the secondary power source is made in the form of a DC-DC converter (constant voltage to constant).
RU2015144382A 2015-10-16 2015-10-16 Method of electric power supply and device for its implementation RU2624822C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015144382A RU2624822C2 (en) 2015-10-16 2015-10-16 Method of electric power supply and device for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015144382A RU2624822C2 (en) 2015-10-16 2015-10-16 Method of electric power supply and device for its implementation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015144382A RU2015144382A (en) 2017-04-20
RU2624822C2 true RU2624822C2 (en) 2017-07-07

Family

ID=58641685

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015144382A RU2624822C2 (en) 2015-10-16 2015-10-16 Method of electric power supply and device for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2624822C2 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2403657C2 (en) * 2008-05-27 2010-11-10 Макич Иванович Даниелян Power supply
US7990110B2 (en) * 2006-11-03 2011-08-02 Bedini John C Circuits and related methods for charging a battery
RU2558693C2 (en) * 2013-02-06 2015-08-10 Эдвид Иванович Линевич Power generation method and inductance oscillator for its implementation

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7990110B2 (en) * 2006-11-03 2011-08-02 Bedini John C Circuits and related methods for charging a battery
RU2403657C2 (en) * 2008-05-27 2010-11-10 Макич Иванович Даниелян Power supply
RU2558693C2 (en) * 2013-02-06 2015-08-10 Эдвид Иванович Линевич Power generation method and inductance oscillator for its implementation

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015144382A (en) 2017-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20070096696A1 (en) System and method for charging a battery
KR20100085869A (en) Battery charger and method for its operation
CN113014104B (en) Controller of DC/DC converter and control system thereof
Chen et al. A new nonisolated three-port DC-DC converter with high step-up/down ratio
RU2624822C2 (en) Method of electric power supply and device for its implementation
Rakhi et al. Simulation analysis of half bridge series parallel resonant converter based battery charger for photovoltaic system
JP2010081711A (en) Charging circuit, charging circuit control method and charging circuit control program
RU2351064C1 (en) Method of electric energy recuperation in impulse aggregates, and device for method implementation
RU2558693C2 (en) Power generation method and inductance oscillator for its implementation
Eshkevari et al. Quasi-resonant switch-mode isolated lithium-ion battery charger with CC-CV modes of operations using secondary side controller
RU2642866C2 (en) Method for power supply of pulse load from source of alternate voltage and devices for its implementation (versions)
RU2707699C1 (en) Method for recuperation of electric power and device for its implementation
Vignan et al. Implementation of Variable Duty Ratio Reflex Charging of Li-ion Batteries
CN211352037U (en) Flyback switching power supply lossless absorption circuit
RU2113324C1 (en) Pulse generator for electric erosion machining
RU2017110571A (en) METHOD FOR POWER SUPPLY OF LOW VOLTAGE LOAD FROM BATTERY AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
JP6733512B2 (en) Charger
Huang et al. Research for Solar Power Charger of Stable Feedback Control
RU55233U1 (en) PULSE LAMP POWER SYSTEM (OPTIONS)
EA019209B1 (en) Pulse quasi-resonant modulator
PL213859B1 (en) The manner of forming of high voltage impulse in generator&#39;s module and high voltage impulse in generator
EA019111B1 (en) Pulse step modulator
RU185694U1 (en) AUTONOMOUS SELF-CHARGING POWER SUPPLY DEVICE
RU2601439C2 (en) Converter for charging and discharging of accumulator batteries
RU2021643C1 (en) Pulse load power system