SU758385A1 - УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ НАГРУЗКИ ’ · " ί - Google Patents

Description

Изобретение относится к устройствам Для питания нагрузки, например в автономных необслуживаемых систе- . мах электропитания и, в частности, касается проблемы сохранения полной 5 зарядной емкости буферной аккумуляторной. батарей.

Известно устройство для питания нагрузки, содержащее генератор постоянного тока, буферную аккумуляторную 10 батарею, систему защиты от пёрераэряда и стабилизатор напряжения,причем генератор постоянного тока присоединен к нагрузке через эмиттер-коллекторный переход транзистора, база ко- 15 торого подключена к источнику опорнОго напряжения, соединенному с аккумуляторной батареей И· . .

В таком устройстве аккумуляторная батарея после заряда отключается от 20 генератора постоянного тока и разряжается током саморазряда.

. · ' > ' ' ' , ·· ·· _ . ·

Известно также устройство для питания нагрузки, содержащее генератор 25 постоянного тока, например солнечную батарею, включенный через эмиттер-коллекФорный переход транзистора параллельно нагрузке и буферной аккумуляторной батарее, первый сглаживающий

2

фильтр, включенный между эмиттером транзистора и нагрузкой, дроссель насыщения, обмотка управления которого включена в цепь аккумуляторной батареи, а рабочая обмотка подключена последовательно с первым выпрямителем к первому выходу генератора прямоуголь^ ного напряжения, второй сглаживающий фильтр, подключённый параллельно выходу первого выпрямителя, второй выпрямитель, подключенный последовательно .с дифференцирующей цепью ко.второму, изолированному от первого, выходу генератора прямоугольного напряжения и нуль-орган, причем выходы обоих выпрямителей включены последовательно встречно й подсоединены ко входу нуль-органа, выход которого подсоединен к базе, транзистора [2] .

такое устройство стабилизирует ток подзаряда заряженной аккумуляторной батареи при изменяющемся токе нагрузки. Однако при большой мощности •генёратора постоянного тока и при иэ-. меняющемся в- широких пределах токе .нагрузки на транзисторе устройства может выделяться значительная мощность, "для рассеивания которой применяют радиатор большого габарита и веса.

3

758385

"Целью настоящего изобретения является устранение перечисленных недостатков. ’

Указанная цель достигается тем, что устройство для питания нагрузки, содержащее генератор постоянного тока — солнечную батарею, буферную аккумуляторную батарею, нагрузку, два выпрямителя, два сглаживающих фильтра,

генератор прямоугольного напряжения, дифференцирующую цепь, нуль-орган, дроссель насыщения и транзистор, снабжено датчиком максимального тока, датчиком минимального тока, коммутатором и (η+1)-диодами, а генератор постоянного тока разделен на п-секций, причем первая секция, мощности которой не меньше модности любой' из остальных секций, через включенный в прямом направлении первый диод подсоединёнако входу первого сглаживающего фильтра, выход которого подсоединен параллельно нагрузке и аккумуляторной батарее, (п-ί)-секции генератора подключены параллельно нагрузке и аккумуляторной батарее через включенные в прямом направлении последовательно с соответствующими секциями (п-1)-диоды и коммутатор, включающий и отключающий входы которого подсоединены к выходам датчиков минимального и максимального тока соответственно, входы датчиков подключены параллельно выходу первого выпрямителя, коллектор транзистора подсоединен к положительному полюсу первой секции . генератора постоянного тока, эмиттер транзистора и анод (п +1)-го диода — к отрицательному полюсу, а катод (п+1)-го диода - к катоду первого

10

15

20

25

30

35

диода.

На чертеже приведена блок-схема устройства. 40

Устройство содержит первую секцию генератора 1 постоянного тока, транзистор 2, первый и (п+1)-ый диоды 3 и 4, первый и второйсглаживающие фильтры 5 и 6, аккумуляторную батарею 7, нагрузку 8, генератор 9 прямоугольного напряжения, первый и второй/ выпрямители 10 и 11, дифференцирующую цепь 12, дроссель 13 насыщения, нуль-орган 14, (п-1) .-секции генератора 15 постоянного тока, (η—1) —

диоды 16, коммутатор 17,датчик 18 минимального тока и датчик 19 максимального тока.

Первая секция генератора 1 посто- . янного тока, через включенный в пря- 55 мом направлении первый диод 3‘ПбДсо-, единена к входным клеммам первого сглаживающего Ю фильтра 5. Коллектор транзистора 2 и анод первого диода 3

к псложигель ному полюсу де первой секции генератора. Первый' ди-/ од 3 и (η-1)-диоды 16 предохраняют

™ “еео^ветствующие секции генератора от 'разрядного тока аккумуляторной батареи 7. Эмиттер транзистора 2 и анод ^5

(п+1)-го диода 4 подсоединены к отрицательному полюсу первой секции генератора 1 . Катод первого диода 3 подсоединен к катоду (п+1)-го диода 4. Через (п+1)-ый диод протекает ток разряда индуктивности фильтра 5. Выходные клеммы фильтра подключены параллельно нагрузке 8 и аккумуляторной батарее 7. Выходное напряжение первого выпрямителя 10, подключенного последовательно с рабочей обмоткой дросселя 13 насыщения к первому выходу генератора 9 прямоугольного напряжения, зависит от степени подмагничивания дросселя током аккумуляторной батареи, протекающим по обмотке управления, выполненной в виде шины. Параллельно выходу первого выпрямителя 10 подключены второй фильтр 6, сглаживающий пульсации напряжения, и входы датчиков минимального тока 18 И максимального тока 19. Выходы датчиков тока подсоединены соответственно к включающему и отключающему входам коммутатора 17, осуществляющего последовательную коммутацию (η—1)— секций генератора 15 постоянного тока к аккумуляторной батарее и нагрузке. Второй выпрямитель 11 подключен последовательно с дифференцирующей цепью 12 ко второму выходу генератора 9. прямоугольного напряжения. Выходное напряжение второго выпрямителя имеет' пилообразную форму. Выходы первого и второго выпрямителей 10 и 11 включены встречно-последовательно и подсоединены ко входу нуль-органа 14, подсоединенного выходом к базе транзистора 2.

Датчики максимального тока 19 и минимального тока 18 представляют собой пороговые устройства и могут быть выполнены по схеме триггера Шмитта. Коммутатор 17 может быть выполнен на электромеханических поляризационных реле, число которых соответствует количеству коммутируемых секций генератора постоянного тока.

Транзистор. 2 работает в ключевом режиме, регулируя мощность первой · секции, которая существенно меньше мощности всего генератора постоянного тока. Скважность работы транзистора определяется сигналами нуль-органа 14, на вход которого поступает разностное напряжение первого и второго выпрямителей 10 и 11. При уменьшении тока -подзаряда аккумуляторной батареи (в случае увеличения тока нагрузки или уменьшения тока генератора постоянного тока) выходное напряжение первого выпрямителя уменьшается, скважность работы транзистора увеличивается и, следовательно, восстанавливается стабилизируемая величина тока подзаряда аккумуляторной батареи. Если мощности первой секции генератора недостаточно для стабилизации тока подэаряда, напряжение на выходе первого

5

758385

6

1выпрямителя уменьшается до значения уставки срабатывания датчика 18 минимального тока, который выдает сигнал на последовательное подключение секций генератора 15 с. помощью коммутатора 17. Подключение происходит до 5 уставки отпадания датчика минимального тока, после чего дальнейшая стабилизация тока подзаряда заряженной аккумуляторной батареи производится с помощью транзйстора 2. При увеличений .θ тока подзаряда аккумуляторной батареи (в случае уменьшения тока нагрузки или увеличения тока генератора) выходное напряжение первого выпрямителя увеличивается, а скважность работы транзистора уменьшается. При увеличении тока подэаряда до уставки срабатывания датчика максимального тока происходит последовательное.отключение секций генератора постоянного тока с помощью коммутатора. От- 20. ключение происходит до уставки отпадания датчика, после чего дальнейшая стабилизация тока подзаряда аккумуляторной батареи производится с Помощью транзистора 2. 25

Параллельное соединение транзистора и генератора 1 постоянного тока позволяет повь'сить КПД устройства в режиме когда разность между текущими значениями токь генератора и нагруз- 30 ки становится соизмеримой с током подэаряда аккумуляторной батареи. КПД повышается за счет того, что в этом режиме параллельно включенный транзистор большую часть периода находится 35 в закрытом состоянии и устройство потребляет небольшой ток.

Выполнение генератора постоянного тока секционированным позволяет уме- , ньшить рассеиваемую транзистором мощ-дд ность.

Стабилизация тока подзаряда заряженной аккумуляторной батареи при.изменяющемся токе нагрузки с помощью предлагаемого устройства позволяет . повысить КПД на ~ 12%, уменьшить вес и габариты на ~ 20%.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Устройство для питания нагрузки, 50 содержащее генератор постоянного тока — солнечную батарею, буферную аккумуляторную батарею, нагрузку, два выпрямителя, два сглаживающих фильтра, генератор прямоугольного 55

   напряжения, дифференцирующую цепь, нуль-орган, дроссель насыщения и транзистор, причем обмотка управления дросселя насыщения включена в цепь аккумуляторной батареи, а рабочая обмотка подключена последовательно с первым выпрямителем к первому выходу генератора прямоугольного напряжения,второй сглаживающий фильтр подключен параллельно выходу первого выпрямителя, второй выпрямитель подключен последовательно с дифференцирующей цепью ко второму, изолированному от первого, выходу генератора прямоугольного напряжения, выходы обоих выпрямителей включены последовательно-встречно и подсоединены ко входу нуль-органа, выход которого подключен к базе транзистора, отличающееся тем, что, с целью увеличения КПД и уменьшения габаритов и веса устройства, оно снабжено датчиком максимального тока, датчиком минимального тока, коммутатором и (п+1) диодами, а генератор постоянного тока разделен на "п" секций, причем первая секция, мощность которой не меньше мощности любой из остальных секций, через включенный в прямом направлении первый диод подсоединена ко входу первого сглаживающего фильтра, выход которого подсоединен параллельно нагрузке и аккумуляторной батарее, (п-1) секции генератора подключены параллельно нагрузке и аккумуляторной батарее через включенные в прямом направлении последовательно с соответствующими секциями (η-1)диоды и коммутатор,

   включающий и отключающий входы которого подсоединены к выходам датчиков минимального и максимального тока соответственно, входы датчиков подключены параллельно выходу первого выпрямителя, коллектор транзистора подсоединен к положительному полюсу первой секции генератора постоянного тока, эмиттер транзистора и анод (п+1)-го диода — к отрицательному полюсу этой секции, а катод (п+1)-го диода — к катоду первого диода.