RU2700277C2 - Method for autonomous load power supply and device for implementation thereof - Google Patents

Method for autonomous load power supply and device for implementation thereof Download PDF

Info

Publication number
RU2700277C2
RU2700277C2 RU2017136524A RU2017136524A RU2700277C2 RU 2700277 C2 RU2700277 C2 RU 2700277C2 RU 2017136524 A RU2017136524 A RU 2017136524A RU 2017136524 A RU2017136524 A RU 2017136524A RU 2700277 C2 RU2700277 C2 RU 2700277C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
battery
load
capacitor
converter
voltage
Prior art date
Application number
RU2017136524A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2017136524A3 (en
RU2017136524A (en
Inventor
Андрей Викторович Тимофеев
Эдвид Иванович Линевич
Original Assignee
Андрей Викторович Тимофеев
Эдвид Иванович Линевич
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 Андрей Викторович Тимофеев, Эдвид Иванович Линевич filed Critical Андрей Викторович Тимофеев
Priority to RU2017136524A priority Critical patent/RU2700277C2/en
Publication of RU2017136524A3 publication Critical patent/RU2017136524A3/ru
Publication of RU2017136524A publication Critical patent/RU2017136524A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2700277C2 publication Critical patent/RU2700277C2/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M12/00Hybrid cells; Manufacture thereof

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: inventions relate to a method and device in the field of electrical engineering and are intended to supply the load from a battery, for example, an electrochemical or capacitor one. Method and device can be used to power various electrical equipment, including lighting and heating devices, as well as in power supply systems for mobile devices: electric bicycles; electric motorcycles; electric cars; aircraft with electric drive. According to the invention, in an autonomous power supply method of a load, a battery is used that boosts a DC-DC converter with a capacitor storage at the output and a controller, the battery is connected to the converter, the load is fed from the output thereof, and the capacitor drive is charged and discharged cyclically, it is charged with an unconnected load, and discharged from the capacitor drive in series with the load. Device for autonomous power supply of the load contains as the primary power source a battery with shunt capacitor and a circuit including a generator of reactive pulses in the form of a boosting DC voltage converter containing a key element for interrupting current in an inductance circuit connected to a diode for outputting reactive pulses to a storage capacitor, controller, while the device is equipped with a second key element designed for cyclic switching of the battery from the power mode of the circuit to the mode of energy consumption from the storage capacitor, the working load is sequentially included in the mode of consumption in the battery circuit the storage capacitor.
EFFECT: increased efficiency of autonomous power systems.
5 cl, 2 dwg

Description

Способ и устройство относятся к области электротехники и предназначены для электропитания нагрузки от аккумулятора, например, электрохимического или конденсаторного. Способ и устройство могут использоваться для питания различного электрического оборудования, в том числе, осветительных и нагревательных приборов, а также в системах электроснабжения мобильных устройств: электровелосипедов; электромотоциклов; электромобилей; летательных аппаратов с электроприводом.The method and device relate to the field of electrical engineering and are intended to power a load from a battery, for example, electrochemical or capacitor. The method and device can be used to power various electrical equipment, including lighting and heating devices, as well as in power systems of mobile devices: electric bicycles; electric motorcycles; electric vehicles; electric aircraft.

Известна стандартная схема повышающего преобразователя постоянного напряжения, содержащая последовательно соединённые катушку индуктивности, диод, накопительный конденсатор, параллельно которому подключена нагрузка, а между катушкой и диодом выполнен ключ, предназначенный для создания импульсов экстратока размыкания. A standard circuit for a step-up DC-DC converter is known, which contains a series-connected inductance coil, a diode, a storage capacitor, in parallel with which a load is connected, and a switch is made between the coil and the diode to create pulses of an extra-current of breaking.

Когда замыкают ключ, ток в катушке возрастает, в ней накапливается энергия. При размыкании ключа импульс экстратока размыкания передается конденсатору и нагрузке (книга: В. И. Лачин, Н. С. Савёлов – Электроника: учебное пособие – Изд. 7-е. – Ростов н/Д: Феникс, 2009, с.672).When the key is closed, the current in the coil increases, energy is accumulated in it. When the key is opened, the pulse of the overcurrent of the disconnection is transmitted to the capacitor and the load (book: V. I. Lachin, N. S. Savelov - Electronics: textbook - Ed. 7th. - Rostov n / A: Phoenix, 2009, p.672) .

Недостаток известного преобразователя в том, что нагрузка постоянно подключена к первичному источнику питания. Другой недостаток, это отсутствие возможности рекуперации энергии.A disadvantage of the known converter is that the load is constantly connected to the primary power source. Another disadvantage is the lack of the possibility of energy recovery.

Известен патент США, US6545444, приоритет 8.04.2003: «Устройство и способ использования монополюсного двигателя для создания обратной ЭДС для зарядки батарей». Устройство содержит в качестве первичного источника электропитания аккумулятор, его энергию расходует электромеханический генератор импульсов реактивной энергии, которыми заряжают разряженные аккумуляторы.Known US patent, US6545444, priority 04/08/2003: "The device and method of using a monopolar motor to create a reverse emf for charging batteries." The device contains a battery as a primary power source, its energy is consumed by an electromechanical generator of reactive energy pulses, which charge discharged batteries.

Недостатком известного изобретения является отсутствие возможности рекуперации энергии в первичный источник. Другой недостаток состоит в низкой частоте импульсов реактивной энергии, что значительно снижает эффективность устройства. A disadvantage of the known invention is the lack of the possibility of energy recovery in the primary source. Another disadvantage is the low frequency of reactive energy pulses, which significantly reduces the efficiency of the device.

Известен источник питания, содержащий электрохимический источник тока, ключевой элемент с блоком управления и индуктивный накопитель энергии с индуктивностью L, отличающийся тем, что электрохимический источник тока зашунтирован конденсатором емкостью Сш, в качестве электрохимического источника тока взят источник тока с водным раствором электролита, газодиффузионным катодом и эквивалентным внутренним сопротивлением R, определяемым выражением R=(0,09÷0,14)(L/Cш)0,5, при этом соотношение емкостей электрохимического источника тока и шунтирующего конденсатора определяется выражением Сист=(50÷100)Сш, а соотношение емкости шунтирующего конденсатора и индуктивности накопителя энергии определяется выражением LCш=(2/π)22, где Т - время накопления энергии в индуктивном накопителе. A known power source containing an electrochemical current source, a key element with a control unit and an inductive energy storage device with inductance L, characterized in that the electrochemical current source is shunted by a capacitor C w , a current source with an aqueous electrolyte solution, a gas diffusion cathode is taken as an electrochemical current source and the equivalent internal resistance R, defined by the expression R = (0,09 ÷ 0,14) ( L / C w) 0.5, wherein the ratio of the electrochemical current source capacitances and shunt guide capacitor is given by C ist = (50 ÷ 100) C w and the ratio of capacitance of the shunt capacitor and the energy storage inductance LC given by w = (2 / π) 2 / T 2, where T - time of energy storage in the inductive storage.

Известен способ эксплуатации источника питания, заключающийся в периодическом подключении и отключении электрохимического источника тока с напряжением разомкнутой цепи U и током короткого замыкания I к индуктивному накопительному элементу посредством ключевого элемента, отличающийся тем, что контролируют напряжение и ток нагрузки и при достижении значения тока величины (0,1÷0,2)I отключают электрохимический источник тока от индуктивного накопительного элемента, а при достижении напряжения на электрохимическом источнике тока величины (0,6÷0,8)U вновь подключают электрохимический источник тока к индуктивному накопительному элементу (патент RU2302060, приоритет 20.12.2005). A known method of operating a power source, which consists in periodically connecting and disconnecting an electrochemical current source with an open circuit voltage U and a short circuit current I to an inductive storage element by means of a key element, characterized in that the voltage and current of the load are controlled and when the current value is reached (0 , 1 ÷ 0.2) I disconnect the electrochemical current source from the inductive storage element, and when the voltage at the electrochemical current source reaches (0.6 ÷ 0.8) U again connect the electrochemical current source to the inductive storage element (patent RU2302060, priority 20.12.2005).

Известно, что динамическая индуктивность трансформатора или дросселя с сердечником зависит от скорости изменения тока намагничивания (см. Манаков А. Д. Динамическая индуктивность трансформатора/ Журнал «Известия Петербургского университета путей сообщения». Выпуск №2, 2010, стр.237, рис.7). Из наших экспериментов установленову, что индуктивность дросселя даже без сердечника зависит от изменения тока в обмотке, а именно – чем выше амплитуда импульса экстратока, тем меньше индуктивность. It is known that the dynamic inductance of a transformer or a choke with a core depends on the rate of change of the magnetization current (see A. Manakov, D. Dynamic transformer inductance / Journal of the News of St. Petersburg University of Railway Engineering. Issue No. 2, 2010, p.237, Fig. 7 ) From our experiments I have established that the inductance of the inductor even without a core depends on a change in the current in the winding, namely, the higher the amplitude of the extracurrent pulse, the lower the inductance.

Опираясь на приведённую информацию можно указать на следующий недостаток изобретения по патенту RU2302060.Based on the above information, you can indicate the following disadvantage of the invention according to patent RU2302060.

При генерации импульсов экстратока размыкания ключа их амплитуда напряжения выше напряжения первичного источника и выше напряжения на шунтирующем конденсаторе. С приходом очередного импульса, как только на конденсаторе начинает увеличиваться напряжение, немедленно появляется дополнительный ток через индуктивный накопитель, который уменьшает его индуктивность и реактивное сопротивление. В результате потребление электроэнергии из первичного источника в течение действия импульса увеличивается, т.к. импеданс всей цепи для первичного источника уменьшился. When generating pulses of an extra-current of opening the key, their voltage amplitude is higher than the voltage of the primary source and higher than the voltage at the shunt capacitor. With the arrival of the next pulse, as soon as the voltage begins to increase on the capacitor, an additional current immediately appears through the inductive drive, which reduces its inductance and reactance. As a result, the energy consumption from the primary source during the pulse increases, because the impedance of the entire circuit for the primary source has decreased.

Таким образом, в реальности вместо рекуперации в известном изобретении, наоборот, потребление увеличивается. Thus, in reality, instead of recovery in the known invention, on the contrary, consumption increases.

Известен преобразователь, включающий в себя входной конденсатор; регулируемый стабилизатор тока, состоящий из ключевого элемента, диода, дросселя и датчика тока; мостовой преобразователь, имеющий четыре ключевых элемента, трансформатор, выпрямитель и выходной конденсатор; датчик выходного тока и схему управления, отличающийся тем, что между входом мостового преобразователя, соединенным с выходом регулируемого стабилизатора тока, и точкой подключения входного напряжения преобразователя к входу регулируемого стабилизатора тока и входному конденсатору установлен диод (патент на полезную модель: RU117744, приоритет 25.10.2011).A known Converter, which includes an input capacitor; adjustable current stabilizer, consisting of a key element, a diode, an inductor and a current sensor; a bridge converter having four key elements, a transformer, a rectifier and an output capacitor; an output current sensor and a control circuit, characterized in that a diode is installed between the input of the bridge converter connected to the output of the adjustable current stabilizer and the connection point of the input voltage of the converter to the input of the adjustable current stabilizer and the input capacitor (patent for utility model: RU117744, priority 25.10. 2011).

В известном изобретении рекуперация отсутствует по той же причине, которая описана выше.In the known invention, recovery is absent for the same reason as described above.

В предлагаемом изобретении вышеперечисленные недостатки устройств с аккумуляторным электропитанием устранены.In the present invention, the above disadvantages of devices with battery power are eliminated.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности систем автономного электропитания, использующих первичным источником энергии электрохимические или конденсаторные аккумуляторы.The task of the invention is to increase the efficiency of autonomous power systems using a primary energy source of electrochemical or capacitor banks.

Заявленное изобретение обеспечивает технический результат, заключающийся в том, что максимально увеличивают долю реактивной энергии с использованием первичного источника питания, преобразуют её в активную форму и используют для питания нагрузки и рекуперации. The claimed invention provides a technical result, which consists in maximizing the proportion of reactive energy using a primary power source, converting it into an active form and using it to power loads and recover.

Технический результат достигается предлагаемым способом автономного электропитания нагрузки с использованием аккумулятора, повышающего преобразователя постоянного напряжения с конденсаторным накопителем на выходе и контроллером, в соответствии с которым аккумулятор подключают к преобразователю, с выхода которого питают нагрузку, при этом конденсаторный накопитель заряжают и разряжают циклически, причем его заряжают до заданной величины напряжения при неподключенной нагрузке, затем отключают аккумулятор от преобразователя и подключают его к конденсаторному накопителю последовательно с нагрузкой, разряжают последний до заданной величины напряжения, далее циклы повторяют аналогично, при этом конденсаторный накопитель заряжают от преобразователя пачками импульсов, а каждое подключение аккумулятора осуществляют только после физического завершения предшествующего отключения, причем контроллером задают команду на разряд, когда уровень напряжения конденсаторного накопителя превысит суммарное напряжение аккумулятора с номинальным напряжением нагрузки, а команду на заряд, когда напряжение на конденсаторном накопителе сравняется с напряжением аккумулятора.The technical result is achieved by the proposed method of autonomous power supply to the load using a battery that boosts the DC-voltage converter with a capacitor bank at the output and a controller, according to which the battery is connected to the converter, the output of which feeds the load, while the capacitor bank is charged and discharged cyclically, and it charge to a predetermined voltage value with an unconnected load, then disconnect the battery from the converter and under they are connected to the capacitor bank in series with the load, the last one is discharged to a predetermined voltage value, then the cycles are repeated in the same way, while the capacitor bank is charged by the pulse train from the converter, and each battery connection is carried out only after the physical completion of the previous shutdown, and the controller gives the discharge command, when the voltage level of the capacitor drive exceeds the total voltage of the battery with the rated load voltage, and NDU on charge, when the voltage on the storage capacitor becomes equal to the battery voltage.

При этом продолжительность физического отключения аккумулятора задают равной длительности не больше суммарной длительности части импульсов в пачке.In this case, the duration of the physical shutdown of the battery is set equal to the duration of no more than the total duration of the part of the pulses in the packet.

Причем в преобразователе формируют пачки из реактивных импульсов экстратока размыкания, прерывая ток в цепи с индуктивностью до наступления установившегося значения.Moreover, in the converter, packs are formed from reactive pulses of the extra-breaking current, interrupting the current in the circuit with inductance until a steady-state value occurs.

Устройство для автономного электропитания нагрузки, содержащее в качестве первичного источника электропитания аккумулятор с шунтирующим конденсатором и схему, включающую генератор реактивных импульсов в виде повышающего преобразователя постоянного напряжения, содержащего ключевой элемент, предназначенный для прерывания тока в цепи с индуктивностью, соединённую с диодом, предназначенным для вывода реактивных импульсов в накопительный конденсатор, контроллер, при этом оно снабжено вторым ключевым элементом, предназначенным для циклических переключений аккумулятора с режима питания схемы на режим потребления энергии из накопительного конденсатора, причем в режиме потребления в цепь аккумулятор, накопительный конденсатор последовательно включена рабочая нагрузка.A device for autonomous power supply of a load, comprising, as a primary power source, a battery with a shunt capacitor and a circuit comprising a reactive pulse generator in the form of a step-up DC-voltage converter containing a key element designed to interrupt the current in the circuit with an inductance connected to a diode intended for output reactive pulses to a storage capacitor, controller, while it is equipped with a second key element designed for qi -crystal battery switching circuit from the power mode to the power mode of the storage capacitor, wherein a consumption mode into the battery circuit, a storage capacitor is included in series workload.

При этом второй ключевой элемент имеет одно направление и два положения, причем контакт для направления подключен к полюсу аккумулятора, контакт одного из положений соединен с шиной питания преобразователя, а контакт другого положения соединен с выводом нагрузки, второй вывод которой соединён с накопительным конденсатором.In this case, the second key element has one direction and two positions, the contact for the direction connected to the pole of the battery, the contact of one of the positions connected to the power rail of the converter, and the contact of the other position connected to the load terminal, the second terminal of which is connected to the storage capacitor.

Изобретение поясняется чертежами: фиг.1 – пример электрической схемы автономного электропитания нагрузки; фиг.2 – диаграммы сигналов к схеме на фиг.1. Введены цифровые обозначения: 1 и 2 – управляющие выходы контроллера; 3 – вход контроллера для сигналов обратной связи. Буквенные обозначения: АК – аккумулятор; С1 и С2 – конденсаторы; D – диод; L – индуктивность; К1 – ключ для прерывания тока в повышающем преобразователе напряжения; К2 – переключающий ключ; а, в, с – контакты; RН – нагрузка; UA – напряжение на полюсах аккумулятора; UР, UC, U1 – точки подключения для регистрации сигналов; The invention is illustrated by drawings: figure 1 is an example of an electrical circuit of an autonomous load power supply; figure 2 - diagram of the signals to the circuit in figure 1. Digital designations are introduced: 1 and 2 - control outputs of the controller; 3 - controller input for feedback signals. Alphabetic designations: А К - accumulator; C 1 and C 2 are capacitors; D is a diode; L is the inductance; K 1 - key for interrupting current in a step-up voltage converter; K 2 - switching key; a, b, c - contacts; R N - load; U A - voltage at the poles of the battery; U P , U C , U 1 - connection points for recording signals;

ТП – период управляющих импульсов с выхода 1 контроллера, равен периоду импульсов внутри пачки; ТС – период начала заряда конденсатора С1, равен периоду повторения пачек; ТЗ – длительность заряда конденсатора С1; ТР – длительность разряда конденсатора С1; tИ – длительность переключения ключа К2; t – координатное время.T P - the period of the control pulses from the output 1 of the controller is equal to the period of the pulses inside the packet; T With - the period of the beginning of the charge of the capacitor With 1 equal to the repetition period of the packs; T W - the duration of the charge capacitor C 1; T P - the duration of the discharge of the capacitor With 1 ; t And - the duration of the switch key K 2 ; t is the coordinate time.

Аккумулятор с параллельным конденсатором С2 плюсовым полюсом соединён с контактом с ключа К2. Контакт а ключа К2 соединен с входом питания повышающего преобразователя напряжения, содержащего индуктивность L, ключ К1, диод D, накопительный конденсатор С1. К точке соединения катода диода D и конденсатора С1 одним выводом присоединена нагрузка RН, которая другим выводом соединена с контактом в ключа К2 . Контроллер задает частоту и скважность импульсов в пачке и управляет ключами К1 и К2 по сигналам обратной связи на входе 3. Контроллер имеет либо свой источник питания, либо подключен к аккумулятору АК - условно не показано.The battery with a parallel capacitor With a 2 plus pole is connected to the contact with the key K 2 . Contact a of key K 2 is connected to the power input of a step-up voltage converter containing inductance L, key K 1 , diode D, storage capacitor C 1 . To the junction point of the cathode of the diode D and the capacitor C 1 , a load R N is connected to one terminal, which is connected to the contact in the key K 2 by the other terminal. The controller sets the frequency and duty cycle of the pulses in the packet and controls the keys K 1 and K 2 according to the feedback signals at input 3. The controller has either its own power supply or is connected to the battery A K - not conventionally shown.

В предлагаемом изобретении устройство работает следующим образом.In the invention, the device operates as follows.

В исходном положении ключ К2 замыкает контакты а и с, ключ К1 разомкнут. Подключают аккумулятор АК, через индуктивность L и диод D заряжается конденсатор С1 до напряжения равного напряжению UA на полюсах аккумулятора и в дальнейшем оно не опускается ниже. Начинает работать ключ К1, на аноде диода появляются пачки высоковольтных импульсов экстратока размыкания ключа К1. Энергия этих импульсов накапливается в конденсаторе С1 в течение времени ТЗ. В момент, когда напряжение на конденсаторе С1 превышает на заданную величину суммарное напряжение In the initial position, the key K 2 closes the contacts a and c, the key K 1 is open. The battery A K is connected, through the inductance L and the diode D, the capacitor C 1 is charged to a voltage equal to the voltage U A at the poles of the battery and in the future it does not fall below. The key K 1 starts working, on the anode of the diode there are packs of high-voltage pulses of the extra-current of breaking the key K 1 . The energy of these pulses is accumulated in the capacitor C 1 during the time T 3 . At the moment when the voltage on the capacitor C 1 exceeds the total voltage by a predetermined value

UC > UR + UА, U C > U R + U A ,

где UR – номинальное напряжение нагрузки, UA – напряжение аккумулятора, срабатывает ключ К2 : контакты с и а размыкаются, а с и в замыкаются. При этом конденсатор С1 разряжается через нагрузку RН и аккумулятор АК, возвращая в него часть потраченной энергии. Разряд заканчивается через время ТР, при этом напряжение на конденсаторе опускается до уровня напряжения аккумулятора UA, в этот момент ключ К2 снова срабатывает: контакты с и в размыкаются, а с и а замыкаются. Длительность переключения ключа К2 равна tИ. Далее очередной цикл повторяется аналогично.where U R is the rated load voltage, U A is the battery voltage, the K 2 key is activated: contacts c and a open, and c and c close. In this case, the capacitor C 1 is discharged through the load R N and the battery A K , returning to it a part of the spent energy. The discharge ends after a time T P , while the voltage on the capacitor drops to the level of the battery voltage U A , at this moment the key K 2 again works: the contacts c and c open, and c and a close. The duration of switching the key K 2 is t AND . Next, the next cycle repeats in the same way.

Если используется в качестве переключающего ключа электромеханическое реле, то у него замыкание контактной пары происходит после физического завершения размыкания предыдущей контактной пары. Это следствие его конструктивного устройства. Большой недостаток такого ключа в его тихоходности: частота переключений не более десятков герц. Эффективность источника питания по предлагаемому изобретению возрастает при увеличении частоты импульсов в пачках. На высоких частотах могут работать мощные полевые транзисторы, но у них физический процесс размыкания отличается от механических реле. Длительность размыкания затягивается из-за конечного времени рассасывания носителей заряда в полупроводнике. Например, при включении контактной пары, когда ещё не закончился физический процесс предшествующего размыкания, контакты с, в, а одновременно замкнуты некоторое время. Пусть частота импульсов в пачке 50 Кгц, а частота переключений 50 гц: цифры взяты только для наглядности примера. Предположим, что продолжительность такой закоротки 1⋅10-3 сек, тогда в течение этого времени проскочит 500 импульсов экстратока. При этом, за время ТП действие каждого импульса снижает импеданс цепи: аккумулятор AК, индуктивность L, ключ К1 . По этой причине увеличивается потребление активной энергии из аккумулятора и бесполезно используется реактивная. С этой точки зрения следует обращать самое серьёзное внимание к выбору коммутирующих приборов. В интернете известно большое количество различных схем, в которых авторы пытались выполнить рекуперацию подключив напрямую накопитель в обратном направлении. В реальности их схемы не дают ожидаемого эффекта по указанной выше причине. If an electromechanical relay is used as a switching key, then the contact pair closes after the physical completion of the opening of the previous contact pair. This is a consequence of its design device. A big drawback of such a key is its slow speed: the switching frequency is no more than tens of hertz. The effectiveness of the power source according to the invention increases with increasing frequency of pulses in packs. Powerful field effect transistors can operate at high frequencies, but their physical trip process is different from mechanical relays. The duration of the opening is delayed due to the finite time of absorption of the charge carriers in the semiconductor. For example, when a contact pair is turned on, when the physical process of the previous opening has not yet been completed, the contacts c, c, and at the same time are closed for some time. Let the pulse frequency in a packet be 50 kHz, and the switching frequency 50 Hz: the numbers are taken only for illustrative purposes. Suppose that the duration of such a short-circuit is 1⋅10 -3 s, then during this time 500 extracurrent pulses will slip. Moreover, during the time T P the action of each pulse reduces the impedance of the circuit: battery A K , inductance L, switch K 1 . For this reason, the consumption of active energy from the battery increases and reactive is useless. From this point of view, the most serious attention should be paid to the choice of switching devices. A large number of different schemes are known on the Internet in which the authors tried to perform recovery by connecting the drive directly in the opposite direction. In reality, their schemes do not give the expected effect for the above reason.

В предлагаемом изобретении максимально снижены активные потери при генерации импульсов экстратока размыкания. Это позволяет увеличивать долю реактивной энергии относительно активных затрат, накапливать её и использовать для питания нагрузки и рекуперации в аккумулятор. In the present invention, the active losses are minimized during the generation of pulses of the overcurrent breaking. This allows you to increase the share of reactive energy relative to active costs, accumulate it and use it to power the load and recovery in the battery.

Изобретение позволяет применять низковольтные и высоковольтные аккумуляторы, повышает их КПД. В целом, предлагаемое изобретение увеличивает эффективность систем автономного электропитания.The invention allows the use of low and high voltage batteries, increases their efficiency. In General, the present invention increases the efficiency of autonomous power systems.

Claims (5)

1. Способ автономного электропитания нагрузки с использованием аккумулятора, повышающего преобразователя постоянного напряжения с конденсаторным накопителем на выходе и контроллером, в соответствии с которым аккумулятор подключают к преобразователю, с выхода которого питают нагрузку, отличающийся тем, что конденсаторный накопитель заряжают и разряжают циклически, причем его заряжают до заданной величины напряжения при неподключенной нагрузке, затем отключают аккумулятор от преобразователя и подключают его к конденсаторному накопителю последовательно с нагрузкой, разряжают последний до заданной величины напряжения, далее циклы повторяют аналогично, при этом конденсаторный накопитель заряжают от преобразователя пачками импульсов, а каждое подключение аккумулятора осуществляют только после физического завершения предшествующего отключения, причем контроллером задают команду на разряд, когда уровень напряжения конденсаторного накопителя превысит суммарное напряжение аккумулятора с номинальным напряжением нагрузки, а команду на заряд, когда напряжение на конденсаторном накопителе сравняется с напряжением аккумулятора.1. The method of autonomous power supply to the load using a battery that boosts the DC-voltage converter with a capacitor bank at the output and a controller, according to which the battery is connected to the converter, the output of which feeds the load, characterized in that the capacitor bank is charged and discharged cyclically, and it charge to a predetermined voltage value with an unconnected load, then disconnect the battery from the converter and connect it to the capacitor bank in series with the load, the latter is discharged to a predetermined voltage value, then the cycles are repeated in the same way, while the capacitor bank is charged by the pulse train from the converter, and each battery connection is carried out only after the physical completion of the previous shutdown, and the controller gives the discharge command when the capacitor voltage level the drive will exceed the total battery voltage with the rated load voltage, and the charge command when the voltage is on the capacitive drive is equal to the battery voltage. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что продолжительность физического отключения аккумулятора задают равной длительности не больше суммарной длительности части импульсов в пачке.2. The method according to claim 1, characterized in that the duration of the physical shutdown of the battery is set equal to the duration of not more than the total duration of the part of the pulses in the packet. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в преобразователе формируют пачки из реактивных импульсов экстратока размыкания, при этом прерывают ток в цепи с индуктивностью до наступления установившегося значения.3. The method according to claim 1, characterized in that the converter is formed by a pack of reactive pulses of the extra-breaking current, while interrupting the current in the circuit with inductance until a steady-state value occurs. 4. Устройство для автономного электропитания нагрузки, содержащее в качестве первичного источника электропитания аккумулятор с шунтирующим конденсатором и схему, включающую генератор реактивных импульсов в виде повышающего преобразователя постоянного напряжения, содержащего ключевой элемент, предназначенный для прерывания тока в цепи с индуктивностью, соединённую с диодом, предназначенным для вывода реактивных импульсов в накопительный конденсатор, контроллер, отличающееся тем, что снабжено вторым ключевым элементом, предназначенным для циклических переключений аккумулятора с режима питания схемы на режим потребления энергии из накопительного конденсатора, причем в режиме потребления в цепь аккумулятор, накопительный конденсатор последовательно включена рабочая нагрузка.4. Device for autonomous power supply of the load, containing as a primary power source a battery with a shunt capacitor and a circuit comprising a reactive pulse generator in the form of a step-up DC-voltage converter containing a key element designed to interrupt the current in the circuit with an inductance connected to a diode designed for outputting reactive pulses to a storage capacitor, the controller, characterized in that it is equipped with a second key element, is intended This is the case for cyclic switching of the battery from the power supply mode of the circuit to the mode of energy consumption from the storage capacitor, and in the consumption mode, the working load is sequentially connected to the battery and storage capacitor circuit. 5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что второй ключевой элемент имеет одно направление и два положения, при этом контакт для направления подключен к полюсу аккумулятора, контакт одного из положений соединен с шиной питания преобразователя, а контакт другого положения соединен с выводом нагрузки, второй вывод которой соединён с накопительным конденсатором.5. The device according to claim 4, characterized in that the second key element has one direction and two positions, while the direction contact is connected to the battery pole, the contact of one of the positions is connected to the converter power bus, and the contact of the other position is connected to the load terminal , the second output of which is connected to a storage capacitor.
RU2017136524A 2017-10-17 2017-10-17 Method for autonomous load power supply and device for implementation thereof RU2700277C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017136524A RU2700277C2 (en) 2017-10-17 2017-10-17 Method for autonomous load power supply and device for implementation thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017136524A RU2700277C2 (en) 2017-10-17 2017-10-17 Method for autonomous load power supply and device for implementation thereof

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2017136524A3 RU2017136524A3 (en) 2019-04-17
RU2017136524A RU2017136524A (en) 2019-04-17
RU2700277C2 true RU2700277C2 (en) 2019-09-16

Family

ID=66168119

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017136524A RU2700277C2 (en) 2017-10-17 2017-10-17 Method for autonomous load power supply and device for implementation thereof

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2700277C2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6021040A (en) * 1998-01-19 2000-02-01 Hitachi, Ltd. Power storage device and power converter using same
US6545444B2 (en) * 2001-03-13 2003-04-08 Bedini Technology, Inc. Device and method for utilizing a monopole motor to create back EMF to charge batteries
RU2302060C1 (en) * 2005-12-20 2007-06-27 Закрытое Акционерное Общество "Научно-производственное предприятие "Константа" Power supply and its operating process
RU2017110571A (en) * 2017-03-30 2018-10-01 Андрей Викторович Тимофеев METHOD FOR POWER SUPPLY OF LOW VOLTAGE LOAD FROM BATTERY AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6021040A (en) * 1998-01-19 2000-02-01 Hitachi, Ltd. Power storage device and power converter using same
US6545444B2 (en) * 2001-03-13 2003-04-08 Bedini Technology, Inc. Device and method for utilizing a monopole motor to create back EMF to charge batteries
RU2302060C1 (en) * 2005-12-20 2007-06-27 Закрытое Акционерное Общество "Научно-производственное предприятие "Константа" Power supply and its operating process
RU2017110571A (en) * 2017-03-30 2018-10-01 Андрей Викторович Тимофеев METHOD FOR POWER SUPPLY OF LOW VOLTAGE LOAD FROM BATTERY AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Also Published As

Publication number Publication date
RU2017136524A3 (en) 2019-04-17
RU2017136524A (en) 2019-04-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2512000B1 (en) Reconfigurable power systems and converters
CN103236706B (en) The battery energy storage system of transformation topology is handed over based on modular multilevel
CN105958823A (en) Current continuous high-gain switch voltage rise quasi-Z-source converter circuit
CN107834505B (en) The artificial zero passage high voltage DC breaker of current-limiting type self-charging type and its cutoff method
CN205847093U (en) A kind of electric current continuous high-gain boost switching quasi-Z source converter circuit
CN105939108A (en) Switch inductor type quasi-switch voltage-boosting DC-DC converter
CN105939112A (en) High-gain quasi-switch boost DC-DC converter
CN105939107A (en) Hybrid type quasi-switch voltage-boosting DC-DC converter
CN111835221A (en) DC/AC power conversion device
CN104242624A (en) Boost full-bridge circuit inrush starting current restraining method
CN212588279U (en) DC/AC power conversion device structure
CN101895142A (en) Generator-based charging circuit for charging energy storage component
RU2700277C2 (en) Method for autonomous load power supply and device for implementation thereof
CN205847090U (en) A kind of mixed type quasi-boost switching DC DC changer
Amirabadi et al. Battery-utility interface using soft switched ac link supporting low voltage ride through
CN206023614U (en) A kind of high voltage power supply for may move environment
CN201369683Y (en) Capacitance energy-storage commutating power supply
CN105098892A (en) Automatic charging device capable of simulating lightning effect
CN101719723A (en) Power supply device for realizing instant heavy current under current-limiting condition
CN114793073A (en) Fuel cell power generation system, fuel cell power generation circuit, and control method thereof
RU120291U1 (en) BACK-UP POWER SUPPLY SYSTEM WITH BOOSTER CIRCUIT
CN208337180U (en) A kind of exchange side relay topological structure being applicable in hybrid energy-storing inverter
CN204046422U (en) Boosting voltage regulator
CN201830136U (en) Soft starting device with high-power switch power supply
CN201018287Y (en) Self-starting device of static reactive generators