RU2666523C1 - Uninterrupted power supply source for on-board equipment - Google Patents
Uninterrupted power supply source for on-board equipment Download PDFInfo
- Publication number
- RU2666523C1 RU2666523C1 RU2017137856A RU2017137856A RU2666523C1 RU 2666523 C1 RU2666523 C1 RU 2666523C1 RU 2017137856 A RU2017137856 A RU 2017137856A RU 2017137856 A RU2017137856 A RU 2017137856A RU 2666523 C1 RU2666523 C1 RU 2666523C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- power
- ionistor
- board
- energy storage
- voltage
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
- H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
- H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
Abstract
Description
Изобретение относится к источникам аварийного/резервного электропитания и может быть использовано для снабжения электропитанием отдельных бортовых потребителей постоянного тока авиационной техники -например, бортовой системы регистрации полетной информации, вырабатываемой системами и агрегатами летательных аппаратов.The invention relates to emergency / backup power sources and can be used to supply power to individual on-board DC consumers of aircraft - for example, an on-board flight information recording system generated by aircraft systems and assemblies.
Известен источник резервного электропитания с параллельно включенными источником постоянного и источником переменного тока (Патент US №7394674, 2008), состоящий из источника переменного тока, источника постоянного тока, батареи соединенных последовательно AC/DC-преобразователей, батареи соединенных последовательно DC/DC -преобразователей, узла балансировки мощностей, цепи детектирования, цепи корректировки выходной мощности. Работает он следующим образом: напряжения сетей постоянного и переменного тока трансформируются при помощи AC/DC и DC/DC - преобразователей в напряжения, необходимые для снабжения электропитанием устройства - потребителя постоянного тока (нагрузки), при этом узел балансировки мощностей контролирует соотношение выходных мощностей преобразователей, основываясь на необходимой для работы устройства - потребителя электроэнергии мощности (мощности нагрузки), и в случае выхода из строя или возникновения сбоя в сети переменного или постоянного тока способен регулировать это соотношение. Цепь детектирования предназначена для обнаружения факта произошедшего сбоя и немедленного уведомления об этом оператора (персонала) при помощи светодиодных индикаторов или зуммеров. Цепь корректировки выходной мощности предназначена для стабилизации выходного тока и бесперебойного обеспечения им устройства - потребителя электроэнергии.A known source of backup power with parallel connected constant current source and alternating current source (US Pat. No. 7394674, 2008), consisting of an alternating current source, direct current source, a battery of AC / DC converters connected in series, batteries of DC / DC converters connected in series, power balancing unit, detection circuit, output power adjustment circuit. It works as follows: the voltages of DC and AC networks are transformed using AC / DC and DC / DC - converters into voltages necessary to supply power to the device - a consumer of direct current (load), while the power balancing unit controls the ratio of the output powers of the converters, based on the power necessary for the operation of the device - the consumer of electricity (load power), and in the event of a failure or a malfunction in the network, alternating or constant ka is able to adjust this ratio. The detection circuit is designed to detect the fact of a malfunction and immediately notify the operator (personnel) about it using LED indicators or buzzers. The output power adjustment circuit is designed to stabilize the output current and ensure uninterrupted power supply to it from the device.
Основными недостатками данного устройства являются:The main disadvantages of this device are:
1) Отсутствие возможности запасать энергию вследствие отсутствия энергонакопительного элемента;1) The inability to store energy due to the lack of energy storage element;
2) Невозможность обеспечения бесперебойной работы потребителя электроэнергии при сбое (перерыве в работе) обеих сетей - как постоянного, так и переменного тока.2) The inability to ensure uninterrupted operation of the consumer of electricity in case of failure (interruption) of both networks - both direct and alternating current.
Известна система электропитания транспортного средства (Патент Российской Федерации №2520180, кл. F02N 11/08, 2012), состоящая из аккумуляторной батареи, молекулярного накопителя энергии (электрохимического конденсатора), модуля управления и контроля, модуля преобразования напряжения, зарядного устройства и модуля силовой коммутации. При этом зарядное устройство служит для заряда аккумуляторной батареи, а модуль преобразования напряжения, зарядное устройство и модуль силовой коммутации получают управляющие сигналы от модуля управления и контроля, который, в свою очередь, получает посредством сигнальных входов информацию о напряжении на аккумуляторной батареи, шине питания бортовой сети и молекулярном накопителе энергии, токе заряда, а также обеспечивает информационное взаимодействие с бортовой шиной транспортного средства.A known vehicle power supply system (Patent of the Russian Federation No. 2520180, class F02N 11/08, 2012), consisting of a battery, a molecular energy storage device (electrochemical capacitor), a control and monitoring module, a voltage conversion module, a charger and a power switching module . In this case, the charger serves to charge the battery, and the voltage conversion module, the charger and the power switching module receive control signals from the control and monitoring module, which, in turn, receives information about the voltage on the battery, on-board power bus through signal inputs network and molecular energy storage, charge current, and also provides information interaction with the vehicle's onboard bus.
Недостатками такой системы электропитания являются: применение в качестве основного энергозапасающего элемента аккумуляторной батареи, что обуславливает, во-первых, сужение области применения такой системы за счет невозможности функционирования при низких температурах (до - 60 С), во-вторых, низкий срок эксплуатации и низкая надежность из-за ограниченного количества циклов заряд-разряд аккумулятора и необходимости его периодической замены; отсутствие каких-либо средств защиты от возможного перенапряжения на шине питания бортовой сети, что снижает надежность системы электропитания. Кроме того, как правило, системы электроснабжения транспортных средств включают в себя несколько бортовых сетей с разными уровнями напряжения и формой сигнала, а в рассматриваемой системе электропитания предусмотрена возможность работы только от бортовой сети постоянного тока, что значительно снижает функциональность устройства.The disadvantages of such a power supply system are: the use of the battery as the main energy storage element, which leads, firstly, to the narrowing of the field of application of such a system due to the inability to function at low temperatures (up to -60 C), and secondly, low life and low reliability due to the limited number of charge-discharge cycles of the battery and the need for periodic replacement; the absence of any means of protection against possible overvoltage on the power supply bus of the on-board network, which reduces the reliability of the power supply system. In addition, as a rule, vehicle power supply systems include several on-board networks with different voltage levels and waveforms, and the considered power supply system provides the ability to work only from the on-board DC network, which significantly reduces the functionality of the device.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является модуль бесперебойного питания потребителей постоянного тока (Патент Российской Федерации №2491696, кл. H02J 9/04, 2013), содержащее сетевой преобразователь, молекулярный накопитель энергии (ионистор), подключенные через разделительные диоды на шины бесперебойного питания постоянного тока, к которым через силовой контактор (коммутатор) с нормально разомкнутыми контактами и разделительный диод подключена аккумуляторная батарея, зарядное устройство которой подключено к сети переменного тока через силовой контактор (коммутатор) цепи заряда аккумулятора; а цепь заряда-разряда молекулярного накопителя энергии (ионистора) подключена через зарядный резистор, разделительный диод цепи заряда молекулярного накопителя энергии и разделительный диод молекулярного накопителя энергии к шинам бесперебойного питания постоянного тока.Closest to the proposed device is an uninterruptible power supply module for direct current consumers (Patent of the Russian Federation No. 2491696, class H02J 9/04, 2013), containing a line converter, a molecular energy storage device (ionistor) connected via diode diodes to uninterruptible power supply lines for direct current to which a rechargeable battery is connected through a power contactor (switch) with normally open contacts and a dividing diode, the charger of which is connected to an alternating current main Erez power contactor (switch) of the battery charging circuit; and the charge-discharge circuit of the molecular energy storage device (ionistor) is connected through a charging resistor, a separation diode of the charge circuit of the molecular energy storage device and a separation diode of the molecular energy storage device to the uninterruptible DC busbars.
Работает модуль следующим образом. После появления напряжения в сети переменного тока включается сетевой преобразователь, трансформирующий сетевое напряжение в напряжение постоянного тока, через разделительный диод поступающее на шины бесперебойного питания постоянного тока, к которым подключены потребители постоянного тока; происходит заряд аккумуляторной батареи посредством зарядного устройства через замкнутый контакт включенного силового контактора и заряд молекулярного накопителя энергии через разделительный диод цепи заряда молекулярного накопителя энергии и зарядный резистор. При этом аккумуляторная батарея отключена от шин бесперебойного питания постоянного тока посредством разомкнутого контакта выключенного силового контактора, а разделительный диод молекулярного накопителя энергии закрыт.The module works as follows. After the appearance of voltage in the AC mains, the line converter is turned on, which transforms the mains voltage into DC voltage, through a diode, which is supplied to the uninterruptible DC power bus, to which DC consumers are connected; the battery is charged by the charger through the closed contact of the included power contactor and the molecular energy storage is charged through the diode of the charge circuit of the molecular energy storage and a charging resistor. In this case, the battery is disconnected from the uninterruptible DC power bus by means of an open contact of the switched off power contactor, and the isolation diode of the molecular energy storage device is closed.
При пропадании напряжения в сети переменного тока разделительный диод молекулярного накопителя энергии открывается и молекулярной накопитель энергии оказывается подключенным к шинам бесперебойного питания постоянного тока, обеспечивая снабжение электропитанием потребителей постоянного тока при кратковременных нарушениях электроснабжения; при долговременных нарушениях электроснабжения включается силовой контактор цепи разряда аккумуляторной батареи, обеспечивая подачу напряжения с электродов аккумуляторной батареи на шины бесперебойного питания постоянного тока.In the event of a power failure in the alternating current network, the diode of the molecular energy storage device opens and the molecular energy storage device is connected to the uninterruptible DC power supply buses, providing power supply to DC consumers in case of short-term power outages; in case of long-term power outages, the power contactor of the battery discharge circuit is switched on, providing voltage from the electrodes of the battery to the uninterruptible DC power bus.
Недостатками рассмотренного модуля являются:The disadvantages of the considered module are:
1) Возможность работы модуля только от сети переменного тока, что сужает область его применения;1) The ability to operate the module only from AC power, which narrows the scope of its application;
2) Отсутствие системы контроля и управления, получающей необходимую информацию о напряжении сети, напряжении аккумуляторной батареи, напряжении молекулярного накопителя энергии, общей мощности подключенной к шинам бесперебойного питания нагрузки и принимающей решения, основываясь на полученных данных в соответствии с заданным алгоритмом работы;2) The absence of a monitoring and control system that receives the necessary information about the mains voltage, battery voltage, voltage of the molecular energy storage device, the total power connected to the uninterruptible power supply buses of the load and making decisions based on the data obtained in accordance with a given operation algorithm;
3) Невозможность контроля состояния аккумуляторной батареи и молекулярного накопителя энергии и сигнализации о возможной неисправности, что значительно ухудшает надежность системы;3) The inability to monitor the state of the battery and molecular energy storage and alarm about a possible malfunction, which significantly impairs the reliability of the system;
4) Узкий диапазон температур эксплуатации модуля из-за использования в качестве накопительного элемента аккумуляторной батареи, что также уменьшает область его применения и сужает функциональность модуля. При использовании аккумуляторов вкупе с внешними нагревателями любого типа потребовалось бы время для доведения их внутреннего объема до температуры, достаточной для обеспечения нормального режима работы устройства в условиях с низкой допустимой температурой среды (до - 60°С); к тому же, почти все современные аккумуляторы, энергетическая плотность которых выше, чем энергетическая плотность суперконденсаторов, имеют допустимую температуру хранения не менее - 40°С, после которых начинаются необратимые внутренние деградационные процессы;4) A narrow range of operating temperatures of the module due to the use of a battery as a storage element, which also reduces its scope and narrows the functionality of the module. When using batteries together with external heaters of any type, it would take time to bring their internal volume to a temperature sufficient to ensure normal operation of the device in conditions with a low permissible ambient temperature (up to -60 ° C); In addition, almost all modern batteries, whose energy density is higher than the energy density of supercapacitors, have an allowable storage temperature of at least -40 ° C, after which irreversible internal degradation processes begin;
5) Использование в качестве основного энергозапасающего элемента аккумуляторной батареи обуславливает необходимость ее замены после определенного количества циклов заряд-разряд, и, как следствие, приводит к низкому сроку службы модуля.5) The use of the battery as the main energy storage element necessitates its replacement after a certain number of charge-discharge cycles, and, as a result, leads to a low module service life.
Техническая задача, которую решает предлагаемое изобретение, заключается в:The technical problem that the invention solves is:
1) Бесперебойном обеспечении отдельных бортовых потребителей постоянного тока (например, бортового регистратора) электроэнергией во всех режимах работы системы электроснабжения летательного аппарата, в том числе, в случае возникновения аварийной ситуации;1) Uninterrupted supply of individual on-board DC consumers (for example, an on-board recorder) with electricity in all operating modes of the aircraft’s power supply system, including in the event of an emergency;
2) Расширении области применения устройства за счет обеспечения возможности работы как от сети постоянного, так и переменного тока;2) Expanding the scope of the device by providing the ability to work both from a DC and AC network;
3) Повышении надежности источника бесперебойного электропитания за счет обеспечения централизованного контроля состояния энергонакопительного элемента и введения узла защиты в структуру устройства;3) Improving the reliability of the uninterruptible power supply by providing centralized monitoring of the state of the energy storage element and the introduction of a protection node in the structure of the device;
4) Расширении температурного диапазона эксплуатации и увеличение срока службы устройства за счет использования в качестве накопительного элемента ионистора. Ионистор имеет более широкий, чем у аккумуляторов, диапазон температур работы и хранения, а применение интегрированных в его конструкцию нагревательных плат позволяет максимально быстро достигнуть достаточной для начала цикла заряда номинальным током и дальнейшего использования температуры ионистора.4) Expanding the temperature range of operation and increasing the service life of the device due to the use of an ionistor as a storage element. The ionistor has a wider operating and storage temperature range than that of the batteries, and the use of heating boards integrated in its design allows you to quickly reach the nominal current sufficient to start the charge cycle and further use the ionistor temperature.
5) Расширении функциональности и повышении срока службы за счет применения в качестве накопителя энергии ионистора высокой емкости, который сочетает в себе функциональные возможности буферного элемента и накопителя энергии. Ионистору присуще в разы большее, чем аккумулятору, количество допустимых циклов заряд-разряд (как правило, сотни тысяч циклов). Следствия - слабая деградация со временем, высокая наработка на отказ и срок службы, что приводит в целом к повышению надежности устройства.5) Expanding functionality and increasing the service life due to the use of a high-capacity ionistor as an energy storage device, which combines the functionality of a buffer element and an energy storage device. The ionistor is inherently many times larger than the battery, the number of permissible charge-discharge cycles (usually hundreds of thousands of cycles). The consequences are weak degradation over time, high MTBF and service life, which generally leads to an increase in the reliability of the device.
Технический результат достигается тем, что в устройство, содержащее сетевой преобразователь, молекулярный накопитель энергии (ионистор, электрохимический конденсатор, суперконденсатор), первый и второй силовой контакторы (коммутаторы) с нормально разомкнутыми контактами, разделительный диод, дополнительно введены узел защиты, силовой коммутатор с нормально замкнутыми контактами, блок зарядного устройства энергонакопительного элемента, состоящий из цепи понижения входного напряжения, узла логики, усилительной цепи, датчика тока и цепи повышения входного напряжения; узел формирования напряжения логической части, управляющий контроллер, третий силовой коммутатор с нормально замкнутыми контактами, второй разделительный диод, повышающий преобразователь, блок энергонакопительного элемента, состоящий, помимо ионистора, из узла нагревателей, датчика температуры и датчика утечки электролита; первого, второго, третьего и четвертого входов силового сигнала; первого и второго выходов силового сигнала, информационного выхода;The technical result is achieved by the fact that a device containing a network converter, a molecular energy storage device (ionistor, electrochemical capacitor, supercapacitor), first and second power contactors (switches) with normally open contacts, an isolation diode, an additional protection unit, a power switch with normal closed contacts, the charger unit of the energy storage element, consisting of a circuit for lowering the input voltage, a logic node, an amplifying circuit, a current sensor, and a circuit and increasing the input voltage; a voltage generation unit of the logical part, a control controller, a third power switch with normally closed contacts, a second isolation diode, a boost converter, an energy storage element unit, which, in addition to the ionistor, consists of a heater assembly, a temperature sensor, and an electrolyte leakage sensor; the first, second, third and fourth inputs of the power signal; first and second outputs of the power signal, information output;
при этом, первый-четвертый входы силового сигнала подключены к бортовым сетям постоянного и переменного тока, а первый - второй выходы силового сигнала - к потребителю постоянного тока;at the same time, the first or fourth inputs of the power signal are connected to the on-board DC and AC networks, and the first is the second outputs of the power signal to the DC consumer;
ионистор соединен с сетью постоянного тока через разделительный диод, узел защиты и блок зарядного устройства энергонакопительного элемента, с сетью переменного тока - через блок зарядного устройства, а с потребителем постоянного тока - через силовой коммутатор с нормально разомкнутыми контактами и параллельно соединенный с ним повышающий преобразователь;the ionistor is connected to the DC network through an isolation diode, a protection unit and a charger unit of an energy storage element, to an alternating current network through a charger unit, and to a DC consumer via a power switch with normally open contacts and a step-up converter connected in parallel with it;
узел нагревателей подключен к выходу узла защиты и выходу сетевого преобразователя через третий силовой коммутатор с нормально разомкнутыми контактами,the heater assembly is connected to the output of the protection assembly and the output of the network converter through a third power switch with normally open contacts,
вход узла формирования напряжения логической части соединен с выходами первого силового коммутатора с нормально разомкнутыми контактами и второго силового коммутатора с нормально замкнутыми контактами, а выход - с управляющим контроллером;the input of the voltage generating unit of the logical part is connected to the outputs of the first power switch with normally open contacts and the second power switch with normally closed contacts, and the output with the control controller;
при этом, входы управляющего контроллера соединены с выходами датчика температуры, датчика утечки, ионистором, информационным выходом сетевого преобразователя и информационными выходами узла логики, а выходы - с информационными входами первого, второго, третьего силовых коммутаторов, входом принудительного отключения сетевого преобразователя, и цепями понижения и повышения входного напряжения через усилительную цепь и узел логики.at the same time, the inputs of the control controller are connected to the outputs of the temperature sensor, leakage sensor, an ionistor, the information output of the network converter and the information outputs of the logic node, and the outputs are connected to the information inputs of the first, second, third power switches, the input of the forced disconnection of the network converter, and lowering circuits and increasing the input voltage through the amplifier circuit and the logic node.
На фиг. 1 представлена структурная схема источника бесперебойного электропитания бортовой аппаратуры.In FIG. 1 shows a block diagram of an uninterruptible power supply for on-board equipment.
Источник бесперебойного электропитания бортовой аппаратуры состоит из разделительного диода 1, представляющего из себя мощный полупроводниковый диод служащий для предотвращения утечки заряда из энергонакопительного элемента в бортовую сеть постоянного тока во время аварийного режима работы, узла защиты 2, состоящего из предохранителя и ограничителя напряжения, первого силового коммутатора 3 с нормально замкнутыми контактами, второго силового коммутатора 4 с нормально разомкнутыми контактами, шунтируемого повышающим преобразователем 5, блока зарядного устройства энергонакопительного элемента 6, в свою очередь, состоящего из цепи понижения входного напряжения 7, узла логики 8, усилительной цепи 9, датчика тока 10 и цепи повышения входного напряжения 11; узла формирования напряжения логической части 12, представляющего из себя понижающий преобразователь напряжения, сетевого преобразователя 13, осуществляющего преобразование бортового переменного напряжения в постоянное, управляющего контроллера 14, третьего силового коммутатора 15 с нормально разомкнутыми контактами, блока энергонакопительного элемента 16, в свою очередь, состоящего из ионистора (электрохимического конденсатора, молекулярного накопителя энергии, суперконденсатора) 17, узла нагревателей 18, представляющего из себя несколько соединенных параллельно нагревательных плат с резистивным покрытием, интегрированных в конструкцию энергонакопительного элемента 16 так, чтобы при работе на своей номинальной мощности обеспечивать оптимальный теплообмен с внутренним объемом ионистора, датчика температуры 19 и датчика утечки электролита 20; первого 21 и второго 22 входов силового сигнала, подключаемых к бортовой сети постоянного тока; третьего 23 и четвертого 24 входов силового сигнала, подключаемых к бортовой сети переменного тока; первого 25 и второго 26 выходов силового сигнала, подключаемых к цепям питания бортового регистратора, информационного выхода 27.The uninterruptible power supply for the on-board equipment consists of a
Узел защиты 2 включает в себя цепь защиты от перенапряжения, выполненную либо на ограничительных диодах (супрессорах), либо с использованием биполярных или полевых транзисторов.The
Силовые коммутаторы 3, 4, 15 представляют собой либо силовые электронные ключи, либо твердотельные или электромагнитные реле.
Цепь понижения входного напряжения 7 может быть реализована на дискретных элементах, например, по классической схеме понижающего стабилизатора, а цепь повышения входного напряжения 11 - по классической схеме повышающего стабилизатора (Четти П. Проектирование ключевых источников электропитания: Пер. с англ. - М.: Энергоатомиздат, 1990, рис. 1.4-1.5, с. 15.).The input
Источник бесперебойного электропитания бортовой аппаратуры работает следующим образом.The uninterruptible power supply of the on-board equipment is as follows.
В исходном состоянии на входах силового сигнала 21-24 напряжение отсутствует, ионистор 17 полностью разряжен. После установки устройства на борт летательного аппарата и интеграции в бортовую систему распределения электропитания, первый 21 и второй 22 входы силового сигнала оказываются подключенными к бортовой сети постоянного тока, третий 23 и четвертый 24 входы силового сигнала - к бортовой сети переменного тока, а первый 25 и второй 26 выходы силового сигнала - к входам электропитания бортовых потребителей постоянного тока, причем второй 26 выход силового сигнала подключается к отрицательному полюсу входа электропитания бортовых потребителей, а первый 25 выход силового сигнала - к положительному полюсу входа электропитания бортовых потребителей.In the initial state, there is no voltage at the inputs of the power signal 21-24, the
При условии присутствия напряжения в обеих бортовых сетях, включение устройствам происходит по следующей схеме: ток из бортовой сети постоянного тока, начинает протекать через разделительный диод 1, узел защиты 2 и нормально замкнутые контакты первого силового коммутатора 3. Включается узел формирования напряжения логической части 12, посредством преобразования напряжения обеспечивающий низковольтным электропитанием управляющий контроллер 14. Контроллер, начав работать, собирает общую внутреннюю информацию: о напряжении обеих бортовых сетей, о состоянии заряда ионистора 17 посредством измерения напряжения на его аноде, о температурном режиме энергонакопительного элемента 16 посредством получения сигнала с датчика температуры 19; также, информацию о том, не поврежден ли в процессе эксплуатации ионистор, посредством получения сигнала с датчика утечки электролита 20. В зависимости от полученных данных, управляющий контроллер 14 реализует следующие функции:Under the condition of the presence of voltage in both on-board networks, the devices are turned on according to the following scheme: current from the on-board DC network starts flowing through the
1) Посылает на вход сетевого преобразователя 13 сигнал принудительного отключения при условии возможности работы только от сети постоянного тока;1) Sends a forced shutdown signal to the input of the
2) Посылает в узел логики 8 блока зарядного устройства энергонакопительного элемента 6 сигнал о начале цикла заряда ионистора 17;2) Sends to the
3) При условии равенства фактического напряжения на электродах ионистора 17 номинальному, посылает в узел логики 8 блока зарядного устройства энергонакопительного элемента 6 сигнал об окончании цикла заряда ионистора 17;3) Provided that the actual voltage on the electrodes of the
4) При работе в условиях отрицательных температур (эксплуатации источника бесперебойного электропитания в условиях со средней температурой окружающей среды до минус 60 градусов по Цельсию), о чем извещает датчик температуры 19, управляющий контроллер 14 посылает сигнал включения на информационный вход силового коммутатора 15 с нормально разомкнутыми контактами. Коммутатор 15 переходит в открытое состояние, и напряжение поступает на контакты узла нагревателей 18, который в течение расчетного времени доводит температуру ионистора 17 до рабочей температуры - т.е. такой, при которой обеспечивается его нормальное функционирование согласно документации.4) When operating in negative temperatures (operating an uninterruptible power supply in an environment with an average ambient temperature of minus 60 degrees Celsius), as the
5) При разгерметизации ионистора вследствие повреждения, о чем извещает датчик утечки электролита 20, управляющий контроллер 14 посылает в узел логики 8 сигнал принудительного отключения блока зарядного устройства энергонакопительного элемента 6, после чего управляющий контроллер 14 формирует на информационном выходе 27 сигнал о неисправности и необходимости замены ионистора 17.5) When the ionistor is depressurized due to damage, as reported by the
Введение в состав блока энергонакопительного элемента 16 датчика утечки электролита 20 сопряжено с условиями эксплуатации устройства, а именно - воздействию таких факторов, как синусоидальная, случайная вибрация и механический удар, которые в долгосрочной перспективе потенциально могут привести к повреждению ионистора, и, как следствие, его разгерметизации (так как в структуре ионистора присутствует жидкий электролит).The introduction of an
Заряд ионистора 17 производится при помощи блока зарядного устройства энергонакопительного элемента 6 следующим образом. Узел логики 8, получивший сигнал о начале цикла заряда от управляющего контроллера 14, прежде всего, оценивает уровень входного напряжения в бортовой сети постоянного тока, сравнивая его с напряжением ионистора. Если напряжение ионистора меньше, узел логики 8 формирует два противофазных прямоугольных сигнала, которые, получая усиление по напряжению в усилительной цепи 9, становятся управляющими сигналами, поступающими на затворы силовых транзисторов цепи понижения входного напряжения 7. Напряжение, получаемое на выходе цепи 7, проходя через датчик тока 10, начинает заряжать ионистор 17 постоянным током, при этом стабилизация зарядного тока обеспечивается за счет передачи сигнала с датчика тока на внутренний компаратор узла логики 8, где производится сравнение его с заданным изначально значением зарядного тока. При помощи полученной разницы происходит коррекция скважности управляющих сигналов, которая становится тем больше, чем выше уровень напряжения на электродах ионистора 17.The charge of the
Если напряжение ионистора 17 больше, чем уровень напряжения в бортовой сети постоянного тока, и при этом ионистор не полностью заряжен, то узел логики 8 формирует два противофазных прямоугольных сигнала, которые, получая усиление по напряжению в усилительной цепи 9, становятся управляющими сигналами, поступающими на затворы силовых транзисторов цепи повышения входного напряжения 11. Напряжение, получаемое на выходе цепи 11, проходя через датчик тока 10, начинает заряжать ионистор 17 постоянным током, при этом стабилизация зарядного тока обеспечивается за счет передачи сигнала с датчика тока на внутренний компаратор узла логики 8, где производится сравнение его с заданным изначально значением зарядного тока. При помощи полученной разницы происходит коррекция скважности управляющих сигналов, которая становится тем больше, чем выше уровень напряжения на электродах ионистора 17.If the voltage of the
Таким образом, реализуется алгоритм заряда ионистора стабилизированным током заданного значения при любом допустимом уровне напряжения в бортовой сети постоянного тока. Впоследствии, при нормальном режиме работы бортовой системы электроснабжения, блок зарядного устройства энергонакопительного элемента 16 посредством периодического кратковременного включения компенсирует ток саморазряда ионистора.Thus, an algorithm for charging an ionistor with a stabilized current of a given value is realized at any permissible voltage level in the on-board DC network. Subsequently, during normal operation of the on-board power supply system, the charger unit of the
В зависимости от состояния исправности авиационных генераторов, вспомогательных силовых установок и системы электроснабжения летательного аппарата в целом, возможна также ситуация, при которой напряжение присутствует только в одной из бортовых сетей. Если напряжение присутствует только в бортовой сети постоянного тока, то последовательность включения элементов устройства и принцип работы аналогичны описанному выше. Если же напряжение присутствует только в бортовой сети переменного тока, то включение устройства происходит по следующей схеме: электрический ток из бортовой сети переменного тока начинает протекать через третий 23 и четвертый 24 входы силовых сигналов к сетевому преобразователю 13, в котором обеспечивается преобразование электроэнергии из бортовой сети переменного тока в постоянное напряжение, аналогичное получаемому из бортовой сети постоянного тока (напряжению на входах 21, 22 силового сигнала).Depending on the working condition of aircraft generators, auxiliary power units and the aircraft’s power supply system as a whole, a situation is also possible in which voltage is present in only one of the on-board networks. If the voltage is present only in the on-board DC network, then the sequence of switching on the elements of the device and the principle of operation are similar to those described above. If the voltage is present only in the on-board AC network, then the device is turned on as follows: electric current from the on-board AC network starts flowing through the third 23 and fourth 24 power signal inputs to the
Далее, получаемое на выходе блока 13 напряжение проходит через силовой коммутатор с нормально замкнутыми контактами 3 и попадает на выходы силового сигнала 25 и 26, подключенные к цепям питания бортового потребителя постоянного тока. Включается узел формирования напряжения логической части 12, посредством преобразования напряжения обеспечивающий низковольтным электропитанием управляющий контроллер 14. Контроллер, начав работать, собирает общую внутреннюю информацию о состоянии устройства, и, основываясь на ней, принимает решения, аналогичные вышеописанным.Further, the voltage received at the output of
Таким образом, осуществляется процесс включения устройства и его функционирование в режимах нормальной и частичной работы системы электроснабжения летательного аппарата.Thus, the process of turning on the device and its functioning in normal and partial operation of the aircraft’s power supply system are carried out.
Аварийный режим работы характеризуется отказавшими и/или отключенными первичными источниками электроэнергии, установленными на борту летательного аппарата; как следствие, пропаданием напряжения на входах 21-24 силового сигнала или снижением его до значения, при котором невозможно обеспечить стабильную работу бортовых потребителей электроэнергии.Emergency operation is characterized by failed and / or disconnected primary sources of electricity installed on board the aircraft; as a result, the loss of voltage at the inputs 21-24 of the power signal or its reduction to a value at which it is impossible to ensure stable operation of onboard electricity consumers.
При возникновении аварийной ситуации устройство работает следующим образом.When an emergency occurs, the device operates as follows.
Управляющий контроллер 14, получив информацию о значительном снижении или факте отсутствия напряжения на входах 21-24, посылает сигнал отключения на информационный вход первого силового коммутатора с нормально замкнутыми контактами 3. Коммутатор 3 переходит в закрытое состояние, полностью отключая силовые цепи устройства от обеих бортовых сетей. Далее, контроллер 14 посылает сигнал включения на информационный вход второго силового коммутатора с нормально разомкнутыми контактами 4. Коммутатор 4 переходит в открытое состояние, вследствие чего ионистор 17 оказывается подключенным к выходам 25-26 силового сигнала, обеспечивая электроэнергией подключенных бортовых потребителей постоянного тока и узел формирования напряжения логической части 12, пока полностью не разрядится. При этом, при падении напряжения на ионисторе 17 ниже определенно заданного значения (задаваемого заранее в алгоритме работы управляющего контроллера и зависящего от допустимого диапазона входного напряжения бортового потребителя электроэнергии), управляющий контроллер 14 посылает сигнал о выключении на информационный вход второго силового коммутатора, который переходит в закрытое состояние, и одновременно сигнал о включении на информационный вход повышающего преобразователя 5, осуществляющий трансформацию напряжения, получаемого с ионистора, в более высокое, пригодное для обеспечения электропитанием бортовых потребителей.The
Таким образом, обеспечивается работа бортовых потребителей постоянного тока при возникновении аварийной ситуации во время полета.Thus, the operation of onboard DC consumers is ensured in the event of an emergency during flight.
Применение в устройстве повышающего преобразователя 5 с широким диапазоном входного напряжения способствует более эффективному расходу энергии, запасаемой в ионисторе.The use in the device of a boost converter 5 with a wide input voltage range contributes to a more efficient consumption of energy stored in the ionistor.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017137856A RU2666523C1 (en) | 2017-10-30 | 2017-10-30 | Uninterrupted power supply source for on-board equipment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017137856A RU2666523C1 (en) | 2017-10-30 | 2017-10-30 | Uninterrupted power supply source for on-board equipment |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2666523C1 true RU2666523C1 (en) | 2018-09-10 |
Family
ID=63459985
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017137856A RU2666523C1 (en) | 2017-10-30 | 2017-10-30 | Uninterrupted power supply source for on-board equipment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2666523C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2768263C1 (en) * | 2021-05-20 | 2022-03-23 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "16 Центральный научно-исследовательский испытательный ордена Красной Звезды институт имени маршала войск связи А.И. Белова" Министерства обороны Российской Федерации | Power supply device |
RU214205U1 (en) * | 2021-12-28 | 2022-10-17 | Общество с ограниченной ответственностью "ПРОМТЕХНИКА КАПИТАЛ" | Vehicle Side Door Window Heating Element Control Device |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7394674B2 (en) * | 2004-12-28 | 2008-07-01 | Zippy Technology Corp. | Backup power supply with parallel AC power source and DC power source |
RU2491696C1 (en) * | 2012-03-02 | 2013-08-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Uninterrupted power supply module for dc loads |
RU2520180C2 (en) * | 2012-09-13 | 2014-06-20 | Курское открытое акционерное общество "Прибор" | Transport vehicle power supply system |
-
2017
- 2017-10-30 RU RU2017137856A patent/RU2666523C1/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7394674B2 (en) * | 2004-12-28 | 2008-07-01 | Zippy Technology Corp. | Backup power supply with parallel AC power source and DC power source |
RU2491696C1 (en) * | 2012-03-02 | 2013-08-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Uninterrupted power supply module for dc loads |
RU2520180C2 (en) * | 2012-09-13 | 2014-06-20 | Курское открытое акционерное общество "Прибор" | Transport vehicle power supply system |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2768263C1 (en) * | 2021-05-20 | 2022-03-23 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "16 Центральный научно-исследовательский испытательный ордена Красной Звезды институт имени маршала войск связи А.И. Белова" Министерства обороны Российской Федерации | Power supply device |
RU214205U1 (en) * | 2021-12-28 | 2022-10-17 | Общество с ограниченной ответственностью "ПРОМТЕХНИКА КАПИТАЛ" | Vehicle Side Door Window Heating Element Control Device |
RU222970U1 (en) * | 2022-10-03 | 2024-01-25 | Открытое Акционерное Общество "Пеленг" | Uninterruptible DC power supply |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102415122B1 (en) | Battery system | |
US9071056B2 (en) | Apparatus and method for managing battery cell, and energy storage system | |
RU2635101C2 (en) | Capacity management of battery unit | |
KR101483129B1 (en) | Battery system, and energy storage system | |
US20160134160A1 (en) | Systems and methods for battery management | |
US10763682B2 (en) | Energy storage system and controlling method thereof | |
KR101097259B1 (en) | An apparatus and a controlling method for storing power | |
KR102234290B1 (en) | Energy storage system and controlling method the same | |
US20170093187A1 (en) | Energy storage system | |
EP2346138A2 (en) | Power storage apparatus | |
US9263776B2 (en) | Battery system and energy storage system including the same | |
JP2013542706A (en) | Battery balancing system | |
KR20150081731A (en) | Battery pack, energy storage system including the battery pack, and method of operating the battery pack | |
RU2667014C2 (en) | Protection of power supply containing parallely connected batteries against external short circuit | |
KR101538232B1 (en) | Battery Conditioning System and Battery Energy Storage System Including That Battery Conditioning System | |
KR20150064368A (en) | Battery system and method for connecting battery | |
US10454286B2 (en) | Conversion circuit device for uninterruptible power supply (UPS) systems | |
US20130258718A1 (en) | System, method, and apparatus for powering equipment during a low voltage event | |
KR20150073505A (en) | Energy storage system and starting method the same | |
KR20130049706A (en) | Apparatus for managing battery, method for balancing battery cells, and energy storage system | |
RU2666523C1 (en) | Uninterrupted power supply source for on-board equipment | |
US20190089147A1 (en) | Storage battery device, storage battery device control method, and computer program product | |
WO2017043109A1 (en) | Storage battery device and storage battery system | |
RU2766312C1 (en) | Self-diagnosing system of providing uninterrupted power supply of on-board equipment | |
US20050007071A1 (en) | Circuit arrangement for an autonomous power supply system, and a method for its operation |