АВТОНОМНАЯ СИСТЕМА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ Российский патент 2003 года по МПК G05F1/59 H02J1/10 H02J7/34 H02J9/00 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автономных системах электроснабжения космических аппаратов.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для регулирования постоянного напряжения [1], принятое за прототип.

Устройство для регулирования постоянного напряжения содержит n источников питания, каждый из которых через соответствующий регулятор подключен к выходным выводам, и n блоков управления, выход каждого из которых соединен с управляющим входом регулирующего органа соответствующего регулятора, а вход через соответствующий блок суммирования подключен к датчику тока этого регулятора и датчику выходного напряжения, каждый регулятор устройства снабжен датчиком выходного напряжения, а все блоки суммирования выполнены с n входами, каждый из которых соединен с выходом всех датчиков выходного напряжения. Блок суммирования каждого регулятора выполнен в виде двух суммирующих усилителей, вход второго из которых соединен с датчиком тока данного регулятора и выходом первого усилителя.

Недостатками такого устройства являются:
- невозможность обеспечения параллельной работы регуляторов при обрыве любой одной из связей выхода одного любого из n датчиков напряжения со входом одного любого из n блоков суммирования, т.к. при этом через суммирующие усилители вводятся неодинаковые сигналы с выходов соответствующих усилителей, задающие различные уставки для токов регуляторов;
- невозможность замены отказавшего регулятора в работающем устройстве, из-за нарушения связей между регуляторами, вследствие чего происходит сбой в параллельной работе регуляторов;
- невозможность изменения установленной мощности работающего устройства путем отключения либо подключения части регуляторов из общего количества n регуляторов также по причине нарушения взаимных связей регуляторов и нарушения их параллельной работы.

Задачей, на решение которой направлено создание заявляемого изобретения, является повышение надежности и расширение функциональных возможностей системы электропитания путем обеспечения возможности замены неисправных регуляторов или источников, либо изменения установленной мощности работающей системы электропитания.

Задача решается тем, что в автономной системе электропитания, содержащей n источников питания, подключенных через соответствующий регулятор к выходным выводам, причем каждый регулятор содержит блок управления, выход которого соединен с управляющим входом регулирующего органа соответствующего регулятора, а вход через соответствующий блок суммирования с n входами подключен к датчику тока этого регулятора и датчику выходного напряжения, которым снабжен каждый регулятор; каждый регулятор снабжен двумя разъемными соединителями с n контактами, причем каждый из n входов блока суммирования связан с одноименными контактами обоих разъемных соединителей, выход датчика выходного напряжения связан в каждом регуляторе со входом блока суммирования одноименным для всех блоков суммирования, регуляторы связаны через разъемные соединители по кольцу таким образом, что контакты ответной части первого разъемного соединителя каждого регулятора связаны n кабелями с контактами ответной части второго разъемного соединителя предыдущего регулятора, а контакты ответной части второго разъемного соединителя каждого регулятора связаны n кабелями с контактами ответной части первого разъемного соединителя последующего регулятора, причем контакты ответных частей первого и второго разъемных соединителей соседних регуляторов соединены между собой со смещением на один контакт, а все n кабелей выполнены одинаково.

На чертеже представлена структурная схема автономной системы электропитания, содержащей три источника питания и три регулятора.

Устройство содержит три источника питания 1, 2, 3 (например, аккумуляторные батареи), каждый из которых через один из регуляторов 4, 5 и 6 подключен к нагрузке 7, а также выходные выводы 8 и 9. Каждый регулятор 4, 5 и 6 содержит регулирующий орган 10, включенный через датчик тока 11 между соответствующим источником питания и нагрузкой 7, блок управления 12, выход которого соединен с управляющим входом регулирующего органа 10, а его вход через блок суммирования 13 соединен с датчиком тока 11, датчиком выходного напряжения 14 данного регулятора и датчиком выходного напряжения 14 двух других регуляторов через контакты 24, 25 первого разъемного соединителя 26 и второго разъемного соединителя 27. Блок суммирования 13 каждого регулятора 4, 5 и 6 выполнен в виде двух усилителей 15 и 16, вход второго усилителя (16) соединен с датчиком тока 11 данного регулятора и выходом первого усилителя 15 через блок ограничения 22 выходного сигнала усилителя 15. Первый усилитель 15 имеет четыре входа 17, 18, 19, 20. Вход 17 соединен с выходом датчика выходного напряжения 14 данного регулятора и с контактами 23 первого и второго разъемных соединителей 26, 27. Входы 18 и 19 соединены соответственно с контактами 24 и 25 первого и второго разъемных соединителей 26, 27. Вход 20 соединен с источником смещення 21.

Контакты ответных частей первого и второго разъемных соединителей 26, 27 регуляторов 4, 5, 6 соединены между собой со смещением на один контакт следующим образом: контакты 23, 24, 25 ответной части второго разъемного соединителя 27 первого регулятора 4 соединены соответственно с контактами 24, 25, 23 ответной части первого разъемного соединителя 26 второго регулятора 5; контакты 23, 24, 25 ответной части второго разъемного соединителя 27 второго регулятора 5 соединены соответственно с контактами 24, 25, 23 ответной части первого разъемного соединителя 26 третьего регулятора 6; контакты 23, 24, 25 ответной части второго разъемного соединителя 27 третьего регулятора 6 соединены соответственно с контактами 24, 25, 23 ответной части первого разъемного соединителя 26 первого регулятора 4.

Устройство работает следующим образом.

Регуляторы 4, 5, 6 связаны между собой через разъемные соединители 26, 27 по кольцу: второй соединитель 27 первого регулятора 4 соединен с первым соединителем 26 второго регулятора 5, второй соединитель 27 второго регулятора 5 соединен с первым соединителем 26 третьего регулятора 6, второй соединитель 27 третьего регулятора 6 соединен с первым соединителем 26 первого регулятора 4. В результате соединения контактов ответных частей разъемных соединителей 26, 27 регуляторов 4, 5, 6 со смещением на один контакт в кабелях связи между регуляторами 4, 5, 6 образуются три кольца, с каждым из которых соединяется выход датчика выходного напряжения 14 одного из регуляторов, вход 17 блока суммирования 13 этого регулятора и один из входов блока суммирования 13 в других регуляторах. Например, для датчика выходного напряжения 14 первого регулятора 4 кольцо связи образуется по цепи: выход датчика выходного напряжения 14 - вход 17 блока суммирования 13 регулятора 4, контакт 23 второго соединителя 27 регулятора 4 - контакт 24 первого соединителя 26 второго регулятора 5, вход 18 блока суммирования 13 регулятора 5 - контакт 24 второго соединителя 27 регулятора 5 - контакт 25 первого соединителя 26 третьего регулятора 6, вход 19 блока суммирования 13 регулятора 6 - контакт 25 второго соединителя 27 третьего регулятора 6 - контакт 23 первого соединителя 26 первого регулятора 4 - выход датчика выходного напряжения 14 регулятора 4, вход 17 блока суммирования 13 регулятора 4. Кольцо замкнуто. Количество колец связи в кабелях равно количеству регуляторов: n-регуляторов, n-колец связи и, при этом, все n кабелей выполнены одинаково. Такое соединение между собой регуляторов 4, 5, 6 обеспечивает наличие на входах блоков суммирования 13 всех регуляторов одних и тех же сигналов, что задает одинаковые уставки для токов регуляторов 4, 5, 6 и этим обеспечивается параллельная работа регуляторов 4, 5, 6.

Предположим, оборвалась связь, например, между контактом 23 второго соединителя 27 первого регулятора 4 и контактом 24 первого соединителя 26 второго регулятора 5. Тогда сигнал с выхода датчика выходного напряжения 14 первого регулятора 4 приходит на вход 18 блока суммирования 13 второго регулятора 5 по цепи: контакт 23 первого соединителя 26 первого регулятора 4 - контакт 25 второго соединителя 27 третьего регулятора 6 - контакт 25 первого соединителя 26 третьего регулятора 6 - контакт 24 второго соединителя 27 второго регулятора 5 - вход 18 блока суммирования 13 второго регулятора 5. При этом на входах блоков суммирования 13 всех регуляторов оказываются одни и те же сигналы, параллельная работа регуляторов не нарушается. Связь датчика выходного напряжения 14 в каждом регуляторе 4, 5, 6 с одноименным входом 17 блока суммирования 13 и по кольцу с одним из входов блоков суммирования 13 других регуляторов позволяет в любом месте разомкнуть кольца, например, при замене отказавшего регулятора, при этом на входах блоков суммирования 13 работающих регуляторов будут присутствовать одни и те же сигналы: (n-1) - сигнал при отключении регулятора и n-сигналов - при включении исправного регулятора.

Применение описанного устройства в автономных системах электропитания расширяет их функциональные возможности и повышает их надежность. В настоящее время на предприятии ФНПЦ ЗАО НПК(О) "Энергия" предлагаемое устройство внедрено в производство в составе выпускаемой продукции. Испытания и эксплуатация у потребителей подтвердили ее высокую надежность.

Источники информации
1. Авт. св. СССР 970346, кл. G 05 F 1/64, Н 02 Р 13/16, БИ 40 от 30.10.82 г. (прототип).

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автономных системах электроснабжения космических аппаратов. Техническим результатом является повышение надежности и расширение функциональных возможностей. Автономная система электропитания содержит n источников питания, подключенных через соответствующий регулятор к выходным выводам. Каждый регулятор содержит блок управления, выход которого соединен с управляющим входом регулирующего органа соответствующего регулятора, а вход через соответствующий блок суммирования с n входами подключен к датчику тока этого регулятора и датчику выходного напряжения регулятора. Каждый из входов блока суммирования соединен с выходом одного из датчиков выходного напряжения, каждый регулятор снабжен двумя разъемными соединителями с n контактами. Каждый из n входов блока суммирования связан с одноименными контактами обоих разъемных соединителей, выход датчика выходного напряжения связан в каждом регуляторе с одним и тем же для всех блоков суммирования входом. Ответная часть первого соединителя регулятора связана с кабелем с n цепями с ответной частью второго соединителя предыдущего регулятора, а ответная часть второго соединителя связана кабелем с n цепями с ответной частью первого соединителя последующего регулятора, причем во всех n кабелях контакты соединены между собой со смещением на один контакт и все n кабелей выполнены одинаково. Автономная система электропитания позволяет производить замену отказавших регуляторов в работающей системе электропитания, изменять установленную мощность работающей системы электропитания путем отключения либо подключения части регуляторов, обеспечивает параллельную работу регуляторов при обрыве одной из связей выхода любого датчика выходного напряжения со входом любого блока суммирования. 1 ил.

Автономная система электропитания, содержащая n источников питания, подключенных через соответствующий регулятор к выходным выводам, каждый регулятор содержит блок управления, выход которого соединен с управляющим входом регулирующего органа соответствующего регулятора, а вход через соответствующий блок суммирования с n входами подключен к датчику тока этого регулятора и датчику выходного напряжения, которым снабжен каждый регулятор, отличающаяся тем, что каждый регулятор снабжен двумя разъемными соединителями с n контактами, причем каждый из n входов блока суммирования связан с одноименными контактами обоих разъемных соединителей, выход датчика выходного напряжения связан в каждом регуляторе со входом блока суммирования, одноименным для всех блоков суммирования, регуляторы связаны через разъемные соединители по кольцу таким образом, что контакты ответной части первого разъемного соединителя каждого регулятора связаны n кабелями с контактами ответной части второго разъемного соединителя предыдущего регулятора, а контакты ответной части второго разъемного соединителя каждого регулятора связаны n кабелями с контактами ответной части первого разъемного соединителя последующего регулятора, причем контакты ответных частей первого и второго разъемных соединителей регуляторов соединены между собой со смещением на один контакт, а все n кабелей выполнены одинаковыми.