СИСТЕМА ГАРАНТИРОВАННОГО ПИТАНИЯ Российский патент 1997 года по МПК H02J9/06 

Изобретение относится к электротехнике, в частности, к системам электропитания с резервированием источника с помощью аккумуляторной батареи, которая работает в режиме заряд-разряд и может быть использована для электропитания подвижных объектов связи.

Известны системы гарантированного питания, включающие основной и резервный силовые выпрямители, зарядный выпрямитель, аккумуляторную батарею и устройство подключения аккумуляторной батареи к нагрузке, состоящее из тиристорного ключа и схемы его управления [1]
Основным недостатком данной системы гарантированного питания является большие масса и объем, что недопустимо для подвижных объектов связи.

Наиболее близкой к предложенной системе гарантированного питания является выбранная в качестве прототипа система, включающая основной силовой выпрямитель, резервный силовой выпрямитель, вольтодобавочный выпрямитель, аккумуляторную батарею и тиристорый ключ. Для заряда аккумуляторной батареи используется резервный силовой выпрямитель. При этом удается несколько уменьшить массу и объем системы гарантированного питания, так как масса и объем вольтодобавочного выпрямителя меньше массы и объема зарядного выпрямителя.

Недостатком данной системы является достаточно большие масса и объем, что недопустимо для подвижного объекта связи.

Для устранения отмеченных недостатков в системе гарантированного питания, содержащей выпрямительный блок, состоящий из "Н" кассет статических преобразователей, стабилизированных по напряжению с ограничением по току при перегрузке и имеющих вход сигнала для стабилизации тока, в котором "прыгающая кассета" служит зарядным выпрямителем, а остальные составляют основной выпрямитель, а также аккумуляторную батарею и тиристорный ключ с устройством управления, дополнительно применены два дифференциальных усилителя, датчик тока, контактор с устройством управления, причем вход первого дифференциального усилителя подключен к выходу основного выпрямителя, а его выход к устройству управления контактором, вход которого дифференциального усилителя подключен к датчику тока, а выход к входу сигнала для стабилизации тока зарядного выпрямителя, при этом датчик тока и первые нормально замкнутые контакты контактора включены в цепь соединения минуса зарядного выпрямителя и минуса аккумуляторной батареи.

Вторые нормально замкнутые контакты включены между выходом второго дифференциального усилителя и входом сигнала для стабилизации тока зарядного выпрямителя, а нормально разомкнутые контакты контактора включены в цепь соединения минусовых клемм зарядного и основного выпрямителей.

Таким образом, предлагаемая система отличается от прототипа наличием двух дифференциальных усилителей, от прототипа наличием двух дифференциальных усилителей, датчика тока, контактора с устройством управления и их связи с остальными элементами, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемой системы критерию "новизна".

Дифференциальные усилители, датчики тока, контакторы с устройством управления широко известны.

Однако их введение в указанной связи с остальными элементами в предлагаемую систему позволяет обеспечить использование одной и той же кассеты в различных режимах работы, как для заряда аккумуляторной батареи, так и для резервирования силового выпрямителя, что является существенным отличием от известных систем.

На чертеже представлена система гарантированного питания.

Система гарантированного питания содержит кассеты 1, 2, 3 (сетевые стабилизированные преобразователи), образующие основной силовой выпрямитель и "прыгающую кассету" 4, выполняющую функцию зарядного выпрямителя, нагрузку 5, дифференциальные усилители 6 и 11, тиристор 9, контактор 10, имеющий нормально разомкнутые контакты 12 и нормально замкнутые 14, 16, устройства управления 7, 8 тристоры и контакторы, аккумуляторную батарею 13, датчик тока 15. Вход дифференциального усилителя 6 подключен к выходу основного силового выпрямителя, а его выход к устройству управления контактором 7. Вход дифференциального усилителя 11 соединен с датчиком тока 15, а его выход подключен через нормально замкнутые контакты 16 контактора 10, к входу "а" прыгающей кассеты, на который подается сигнал стабилизации тока прыгающей кассеты 4. Первые нормально замкнутые контакты 14 контактора 16 через датчик тока 15 соединяют минус аккумуляторной батареи 13 с минусовой клеммой прыгающей кассеты 4, а его нормально разомкнутые контакторы 12 включены в цепь, соединяющую минусовые клеммы кассет 4 и 1, 2, 3. Вторые нормально замкнутые контакты 16 включены к выходу второго дифференциального усилителя 11 и к выходу "а" для подачи сигнала стабилизации тока прыгающей кассеты 4, выполняющей роль зарядного выпрямителя.

В основном режиме работы нагрузка 5 получает питание от основного силового выпрямителя (кассеты 1, 2, 3). Аккумуляторная батарея 13 отличается от нагрузки 5 запертым тиристором 9. При отключении основного силового выпрямителя (кассеты 1, 2, 3) аккумуляторная батарея 13 подключается к нагрузке 5 через тиристорный ключ 9. При восстановлении электроснабжения вновь включается основной силовой выпрямитель, а аккумуляторная батарея 13 отключается от нагрузки 5. Зарядный выпрямитель (кассеты 4) работает в режиме стабилизации тока и заряжает аккумуляторную батарею 13. Стабилизация тока осуществляется за счет сигнала с датчика тока 15, который через дифференциальный усилитель 11 поступает на вход "а" прыгающей кассеты. Заряд аккумуляторной батареи 13 осуществляется по цепи: полюс кассеты 4, аккумуляторная батарея нормально замкнутые контакты 14, датчик тока 15, минус кассеты 4.

При выходе из строя одной из кассет основного силового выпрямителя напряжение на нагрузке 5 снижается, при этом исправные кассеты переходят в режим ограничения тока.

Нагрузка 5 кратковременно подпитывается аккумуляторной батареей 13, часть тока обеспечивает исправные кассеты основного силового выпрямителя. Дифференциальный усилитель 6 подает команду устройству управления контактором 7, при этом запитывается обмотка контактора 10. Контакторы 12 замыкаются, и прыгающая кассета подключается впараллель с исправными кассетами основного силового выпрямителя. При размыкании контактов 14, 16 сигнал на входе "а" кассеты 4 исчезает, и она переходит в режим стабилизации напряжения.

Макетирование системы гарантированного питания мощностью 4,5 кВт по предлагаемой схеме показало, что в сравнении с прототипом выигрыш по массе составил 24 кг, по объему 38 дм³.

Уменьшение массы и объема системы произошло за счет исключения из системы зарядного и вольтодобавочного выпрямителя, а введение устройства управления для "прыгающей кассеты" увеличивает массо-габаритные показатели всего на 5 10% от выигрыша.

Система гарантированного питания относится к устройствам электропитания c резервированием основного источника питания аккумуляторной батареей, которая работает в режиме заряд-разряд. Система гарантированного питания может быть использована для электропитания подвижных объектов связи. С целью снижения массы и объема системы гарантированного питания дополнительно применены два дифференциальных усилителя, датчик тока, контактор и устройство управления контактором, что позволило исключить зарядный выпрямитель. 1 ил.

Система гарантированного питания, содержащая выпрямительный блок, состоящий из N кассет статических преобразователей, стабилизированных по напряжению с ограничением по току при перегрузке и имеющих вход сигнала для стабилизации тока, в котором одна кассета ("прыгающая кассета") служит зарядным выпрямителем, а остальные составляют основной выпрямитель, а также аккумуляторную батарею, тиристорный ключ с устройством управления, отличающаяся тем, что, с целью снижения массы и объема, она снабжена двумя дифференциальными усилителями, датчиком тока, контактором с устройством его управления, причем вход первого дифференциального усилителя подключен к выходу основного выпрямителя, а его выход к устройству управления контактором, вход второго дифференциального усилителя соединен с датчиком тока, а выход через вторые нормально замкнутые контакты к входу сигнала для стабилизации тока "прыгающей кассеты", при этом датчик тока и первые нормально замкнутые контакты контактора включены в цепь соединения минуса зарядного выпрямителя и минуса аккумуляторной батареи, а нормально разомкнутые контакты в цепь соединения минусовых клемм зарядного и основного выпрямителей.