СИСТЕМА АВТОНОМНОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ Российский патент 2009 года по МПК H02J7/34 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве системы автономного электроснабжения потребителей стационарных и подвижных объектов.

Известна система автономного электроснабжения, содержащая последовательно включенные аккумуляторную батарею, выключатель, шины постоянного тока с напряжением указанной батареи, параллельно включенные инвертор и конвертор, соединенные с соответствующими шинами, к которым подключены потребители [1]. Данная система нашла широкое применение на подвижных и стационарных объектах для электроснабжения потребителей переменного и постоянного тока, однако время ее функционирования ограничено временем разряда названной батареи.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является система автономного электроснабжения, содержащая первую и вторую аккумуляторные батареи, включенные параллельно, снабженные плюсовыми и минусовыми выводами, электромеханический переключатель очередности разряда, основные шины, регулятор разряда, формирующий оптимальный разряд указанных батарей и разрядные шины, причем первая аккумуляторная батарея является основной, а вторая - резервной, при этом электромеханический переключатель очередности включен между первой и второй указанными батареями и основными шинами, а регулятор разряда включен между основными и разрядными шинами, причем для питания потребителей с другими электрическими параметрами используются преобразователи электрической энергии, подключенные к разрядным шинам батареи [2]. Данная система имеет целый ряд достоинств: проста, надежна и технологична, однако время функционирования ее ограничено временем разряда обеих батарей, так как емкость упомянутых батарей не восполняется. Кроме того, использование электромеханического переключателя очередности разряда приводит к появлению кратковременных перерывов в электроснабжении из-за инерционности электромагнитных устройств.

Задачей изобретения является увеличение времени функционирования системы, т.е. повышение ее автономности.

Требуемый технический результат достигается тем, что в системе автономного электроснабжения, содержащей параллельно включенные первую и вторую аккумуляторные батареи с плюсовыми и минусовыми выводами, переключатель очередности разряда, основные плюсовую и минусовую шины, регулятор разряда и разрядные плюсовую и минусовую шины, причем переключатель очередности разряда включен между указанными первой и второй батареями и основными плюсовой и минусовой шинами, а регулятор разряда включен между названными основными и указанными разрядными шинами, переключатель очередности разряда выполнен на полупроводниковых первом и втором диодах, установленных анодами в положительных выводах упомянутых батарей, катоды указанных диодов объединены в общую точку, соединенную с основной плюсовой шиной; регулятор разряда выполнен на первом и втором параллельно включенных агрегатах, каждый из которых содержит вентильный двигатель, соединенный общим валом с вентильным генератором, причем вентильные двигатели обоих агрегатов подключены к основным плюсовой и минусовой шинам, а вентильные генераторы соединены с разрядными минусовой и плюсовой шинами, при этом разрядная минусовая шина соединена с соответствующей основной шиной непосредственно, а разрядная плюсовая шина соединена с плюсовым выводом второй аккумуляторной батареи непосредственно, а с плюсовым выводом первой аккумуляторной батареи через разделительный диод, катод которого соединен с анодом первого диода переключателя очередности разряда, а анод соединен с плюсовым выводом второй аккумуляторной батареи.

На чертеже показана функциональная схема системы автономного электроснабжения.

Система содержит параллельно включенные аккумуляторные батареи, первую 1 с плюсовым 1-1 и минусовым 1-2 выходами, вторую 2 с плюсовым 2-1 и минусовым 2-2 выходами, переключатель очередности разряда 3, содержащий первый полупроводниковый диод 3-1 установленный в положительном выводе 1-1 аккумуляторной батареи 1 и параллельно ему включенный второй полупроводниковый диод 3-2, установленный в положительном выводе 2-1 аккумуляторной батареи 2, причем катоды указанных диодов 3-1 и 3-2 объединены в общую точку 3-3, плюсовую 4-1 и минусовую 4-2 основные шины 4, регулятор разряда 5, содержащий первый агрегат 5-1, содержащий вентильный двигатель 5-2, общий вал 5-3 и вентильный генератор 5-4 и второй агрегат 5-5, содержащий вентильный двигатель 5-6, общий вал 5-7 и вентильный генератор 5-8, минусовую 6-2 и плюсовую 6-1 разрядные шины 6 и разделительный диод 7, при этом плюсовой вывод 1-1 аккумуляторной батареи 1 соединен с плюсовой шиной 4-1 основных шин 4 через первый полупроводниковый диод 3-1 переключателя очередности разряда 3, минусовой вывод 1-2 той же батареи соединен с минусовой шиной 4-2 основных шин 4 непосредственно, плюсовой вывод 2-1 аккумуляторной батареи 2 соединен с плюсовой шиной 4-1 основных шин 4 через второй полупроводниковый диод 3-2 переключателя очередности разряда 3, а минусовой вывод 2-2 той же батареи соединен с минусовой шиной 4-2 основных шин 4 непосредственно, причем вентильные двигатели 5-2 и 5-6 первого 5-1 и второго 5-5 агрегатов регулятора разряда 5 подключены к соответствующим шинам 4-1 и 4-2 основных шин 4, при этом указанные двигатели механически соединены с вентильными генераторами 5-4 и 5-8 общими валами 5-3 и 5-7 соответственно, а указанные генераторы 5-4 и 5-8 соединены с плюсовой 6-1 и минусовой 6-2 шинами разрядных шин 6, при этом минусовая разрядная шина 6-2 соединена с минусовой основной шиной 4-2 непосредственно, а плюсовая разрядная шина 6-1 соединена с плюсовой основной шиной 4-1 через последовательные цепи из диода 7 и диода 3-1 или диода 3-2, при этом катод диода 7 соединен с анодом диода 3-1, а анод диода 7 соединен с плюсовым выводом 2-1 аккумуляторной батареи 2. Если одна из батарей разряжена (например, батарея 1), установленный в ее положительном выводе диод (диод 3-1) закрыт потенциалом, поступающим от положительного вывода другой аккумуляторной батареи (батарея 2) через установленный в ее положительном выводе диод (диод 3-2). Таким образом, на шины 4 поступает напряжение от батареи, напряжение которой выше, то есть от менее разряженной батареи.

Все элементы схемы серийно выпускаются отечественной промышленностью, а примененный регулятор разряда 5 позволяет продлить время функционирования системы за счет возврата части мощности вентильных генераторов 5-4 и 5-8, используемой для подзаряда аккумуляторных батарей 1 и 2.

Система работает следующим образом. При включении системы и наличии нагрузки на разрядных шинах 6 начинает разряжаться аккумуляторная батарея, имеющая более высокое напряжение, например батарея 2, с плюсового 2-1 и минусового 2-2 выводов которой электроэнергия поступает через второй диод 3-2 переключателя очередности разряда 3 на основные плюсовую 4-1 и минусовую 4-2 шины 4. При появлении напряжения на основных шинах 4 начинают вращаться вентильные двигатели 5-2 и 5-6 агрегатов 5-1 и 5-5 регулятора разряда 5.

Движение указанных двигателей с помощью общих валов 5-3 и 5-7 передается на вентильные генераторы 5-4 и 5-8, которые, вращаясь, выдают напряжения, поступаемые на разрядные плюсовую 6-1 и минусовую 6-2 шины 6, поэтому все потребители, подключенные к разрядным шинам 6 начинают работать. Увеличение тока нагрузки на шинах 6 приведет к росту напряжения на основных шинах 4, что приведет к увеличению частоты вращения вентильных двигателей 5-2 и 5-6, а увеличение частоты вращения общих валов 5-3 и 5-7 агрегатов 5-1 и 5-5 регулятора разряда 5 обеспечит увеличение величины напряжений, выдаваемых вентильными генераторами 5-4 и 5-8, что скомпенсирует падение напряжения на разрядных шинах 6. Если напряжение аккумуляторной батареи 2 по каким-либо причинам уменьшится и потенциал общей точки 3-3 переключателя очередности 3 уменьшится, то начнет разряжаться аккумуляторная батарея 1 и ее электроэнергия с плюсового 1-1 и минусового 1-2 выводов через первый диод 3-1 переключателя очередности разряда 3 поступит на основные шины 4. Механизм дальнейшей работы системы аналогичен описанному выше. Таким образом, в системе регулирование электрических величин осуществляется за счет изменения механических величин, а срок службы системы продлен за счет возврата части мощности на вход, т.е. в системе введена положительная обратная связь. При правильно выбранных параметрах основных элементов схемы время функционирования системы может быть увеличено в десятки раз, чем и достигается поставленный технический результат.

Источники информации

1. Колодеев И.Д. Системы автономного электроснабжения. М., МО, 1987, стр.15, рис.1.5, б.

2. Электрооборудование летательных аппаратов. Под ред. С.А.Грузкова. М., МЭИ, 2005, стр.546, рис.15.44.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве системы автономного электроснабжения потребителей стационарных и подвижных объектов. Система содержит первую и вторую включенные параллельно аккумуляторные батареи, переключатель очередности разряда, содержащий два диода, установленных в плюсовых выводах батарей, катоды которых объединены общей точкой, основные шины, регулятор разряда, содержащий два параллельно включенных агрегата, каждый из которых содержит вентильный двигатель, общий вал и вентильный генератор, при этом генераторы указанных агрегатов подключены к разрядным шинам, электроэнергия с которых отводится к потребителям, при этом минусовая разрядная шина соединена с минусовой основной шиной непосредственно, а плюсовая разрядная шина соединена с плюсовым выводом второй названной батареи непосредственно, а с плюсовым выводом первой батареи через разделительный диод, катод которого соединен с анодом первого диода переключателя очередности разряда. Технический результат - продление срока функционирования системы за счет возврата части мощности разрядных шин для подзаряда упомянутых батарей. 1 ил.

Система автономного электроснабжения, содержащая параллельно включенные первую и вторую аккумуляторные батареи, с плюсовыми и минусовыми выводами, переключатель очередности разряда, основные плюсовую и минусовую шины, регулятор разряда и разрядные плюсовую и минусовую шины, причем переключатель очередности разряда включен между указанными первой и второй батареями и основными плюсовой и минусовой шинами, а регулятор разряда включен между названными основными и указанными разрядными шинами, отличающаяся тем, что переключатель очередности разряда выполнен на полупроводниковых первом и втором диодах, установленных анодами в положительных выводах упомянутых батарей, катоды указанных диодов объединены в общую точку, соединенную с основной плюсовой шиной, регулятор разряда выполнен на первом и втором параллельно включенных агрегатах, каждый из которых содержит вентильный двигатель, соединенный общим валом с вентильным генератором, причем вентильные двигатели обоих агрегатов подключены к основным плюсовой и минусовой шинам, а вентильные генераторы - соединены с разрядными минусовой и плюсовой шинами, при этом разрядная минусовая шина соединена с соответствующей основной шиной непосредственно, а разрядная плюсовая шина соединена с плюсовым выводом второй аккумуляторной батареи непосредственно, а с плюсовым выводом первой аккумуляторной батареи через разделительный диод, катод которого соединен с анодом первого диода переключателя очередности разряда, а анод соединен с плюсовым выводом второй аккумуляторной батареи.