Система питания нагрузки постоянным током Советский патент 1985 года по МПК H02J7/10 

Изобретение относится к обеспе чению стабильного питания нагрузк на борту летательных аппаратов, в частности касается вопроса эксплу атации электрических аккумуляторо Целью изобретения является обе печение непрерьганого питания нагрузки стабильным напряжением. На фиг.1 представлена предлагаемая система питания нагрузки постоянным током; на фиг,2 - схема зарядного устройства; на фиг.З временные диаграммы работы этого устройства. Система питания нагрузки содер жит основной источник 1 постоянно го тока (фиг.1), например генератор, зарядное устройство 2, аккумуляторную батарею 3, шины 4 постоянного тока. Зарядное устройств состоит из инвертора, выполненног по двухтактной схеме на транзисто рах 5 и 6 (фиг.2) и трансформаторе 7. Базы транзисторов 5 и 6 свя заны с блоком управления, содержащим генератор 8 тактовьгх импуль сов, пшротно-импульсный модулятор формирователь 10 управляющего напряжения, имеющий входы для подключения датчиков напряжения Up основного источника, напряжения Ug тока Igj и температуры 0д аккумуляторной батареи и логический элемент НЕ 11. Зарядное устройство 2 включается в бортовую сеть, постоянного тока летательного аппарата между положительным выводом аккумуляторной батареи 3, служащей резервным бортовым источником постоянного тока, и шиной 4 постоянного тока, к которой подключены приемники постоянного тока. Эта шина связана с положительным вьшодом генератора 1 постоянного тока, являющегося основным бортовым источником постоянного тока. Концы первичной обмотки трансформатора 7 зарядного устройства соединены с коллекторами транзисторов 5 и 6, а ее средняя точка - с положительным выводом основного бортового ис точника 1 постоянного тока. Эмиттеры этих транзисторов связаны с отрицательными выводами основного бортового источника 1 постоянного тока и аккумуляторной батареи 3. Вторичная обмотка трансформатора 572 одним концом связана с положительным выводом основного бортового источника 1 постоянного тока, а другим - с положительным выводом аккумуляторной батареи 3. Генератор 8 тактовых импульсов блока управления связан с первым входом широтно-импульсного модулятора 9, с вторым входом которого связан выход формирователя 10 управляющего напряжения, имеющего входы для подключения датчиков напряжения U(. основного источника 1 постоянного тока, напряжения Цд, тока З: (g и температуры 0 ДБ аккумуляторной батареи. Выход широтноимпульсного модулятора 9 связан с базой транзистора 5 и входом логического элемента НЕ 11, выход которого связан с базой транзистора 8. Все элементы системы управления могут быть выполнены на серийных микросхемах. Так, широтно-импульсный модулятор может быть выполнен на основе интегральной микросхемы таймера типа КР100 6ВИ1, генератор тактовых импульсов и логический элемент НЕ - на основе микросхем серии К155, формирователь управляющего напряжения - на основе микросхем операционных усилителей типа К140УД8. С целью уменьшения массы и габаритов трансформатора 7 рабочая частота инвертора зарядного устройства, задаваемая генератором 8 тактовьгх импульсов, выбирается равной 20...30 кГц. Предлагаемая система работает следующим образом. Генератор 8 тактовых импульсов вырабатывает короткие импульсы напряжения UrTv, с периодом Т (фиг.З), которые, поступая в широтно-импульсный модулятор 9, определяют период создаваемых им промодулированньпс по длительности tq импульсов напряжения Ug, . Модуляция осуществяется посредством управляющего напряжения Uy, вырабатываемого формиователем 10 управляющего напряжения в соответствии с заданным заоном управления на основании поступающей с датчиков информации о наряжении ид5 , токе 1д и темперауре 0(g аккумуляторной батареи. мпульсы напряжения Up, длительносью ty поступают на базу транзистоа 5 и вход логического элемента НЕ 11, Этот элемент инвертирует их превращая в. импульсы напряжения U длительностью T-tn, которые поступают на базу транзистора 6, Напряжения Ug , Ug осуществляют поочередно отпирание транзисторов 5 и 6 в результате чего к полуобмоткам первичной обмотки трансформатора 7 поочередно прикладывается напряжение и 27 В основного бортового источника 1 постоянного тока. При этом на вторичной обмотке трансфор матора 7 находятся разнополярные импульсы напряжения , причем длительность t и положительных импульсов в общем случае не равна длительности T-tu отрицательных им пульсов. Амплитуда U,.. этих импульсов связана с напряжением U основного бортового источника постоянного тока и коэффициентом К трансформации трансформатора соотношением U(,/K. Среднее значение определяется коэффициентом q t|j/T заполнения импульсов в ви де и ЗУ -g- U(,, Оно положительно Ujy О при q 1 /2, отрицательно Uj/ О при и равно нулю при q 1/2. Среднее значение напряжения аккумуляторной батареи ра но сумме средних значений напряжения Up.основного бортового источника постоянного тока и напряжения и,ц зарядного устройства, т,е, Пдб (1+ ). и , При это напряжение максимально, при оно минимально, а при q 1/2 равно напряжению U основного бортового источника постоянного тока . При коэффициенте трансформации напряжение UAJ аккумуляторной батат реи может быть как меньше, так и больше напряжения U .основного бор.тового источника постоянного тока, В частности, при его можно изменять от О до 2и. При изменении коэффициента q заполнения импульсов изменяется не только величина токаЗ, протекаю щего через батарею, но и его напря жение , В частности, для случая ток аккумуляторной батареи можно изменять от C2Uc p.i де UC/RAB ПР l-l (режим заряда), до - и р U, /R 6 при q- О .(режим разря574да), при q Up,4/2Uj, этот ток становится равным нулю,где Up, напряжение разомкнутой цепи батареи; R g - внутреннее сопротивление батареи. Таким образом, изменение коэффициента q заполнения импульсов позволяет плавно регулировать величину и направление тока g аккумуляторной батареи, переводя ее из режима заряда в режим -разряда и наоборот. Требуемые пределы регулирования величины тока обеспечиваются соответствующим выбором коэффициента К трансформации трансформатора. Необходимый закон управления зарядом аккумуляторной батареи, например ступенчатьш заряд, реализуется формирователем 10 управляющего напряжения. Он вырабатывает управляющее напряжение Uy, являющееся заданной функцией поступающих с датчиков значений напряжения и постоянного тока, напряжения , тока I /ЦБ и температуры аккумуляторной батареи 3. Это напряжение с помощью широтно-импульсного модулятора 9 управляет длительностью tu положительных и T-tu отрицательных импульсов напряжения зарядного устройства 2 и тем самым его средним значением Ujq, что позволяет регулировать величину и направление тока аккумуляторной батареи. Это дает возможность применять ускоренные методы заряда асимметричным и реверсивным током, а также снижать ток 1д до нуля при достижении аккумуляторной батареей состояния полной заряженности, При выходе из строя основного бортового источника 1 постоянного тока шина 4 постоянного тока запиты-. вается от аккумуляторной батареи 3. Перерыва питания приемников при этом не происходит, так как аккумуляторная батарея 3 связана с шиной 4 постоянного тока через вторичную обмотку трансформатора 7, свободно пропускающую ток в обоих направлениях, В аварийном режиме напряжение и,, зарядного устройства складывается с напряжением аккумуляторной батареи, дополняя его до величины, равной номинальному значению напряженияна шине. Для выполнения этого условия среднее значение напряжения

СИСТЕМА ПИТАНИЯ НАГРУЗКИ. ПОСТОЯННЫМ ТОКОМ, содержащая основной источник постоянного тока, акку1 ляторную батарею и зарядное устройство, выполненное на базе инвертора по двухтактной транзисторной схеме с трансформатором на выходе, первичная обмотка которого средним выводом связана с положительным выводом основного источника постоянного тока, а своими крайними выводами .подключена соответственно к коллекторам двух транзисторов инвертора, эмиттеры котоUr рых соединены с отрицательными выводами основного источника и батареи, и блок управления, подключенный к базам упомянутых транзисторов и состоящий из широтно-импульсного модулятора, входами соединенного соответственно с генератором тактовых импульсов и формирователем управляющего напряжения с входами для подключения датчиков напряжения основного источника постоянного тока, напряжения, тока и температуры аккумуляторной батареи, о тличающаяся тем, что, с целью обеспечения непрерывного питания нагрузки стабильным напряже(Л нием, в нее дополнительно введен логический элемент НЕ, при этом вторичная обмотка трансформатора инвертора включена между положительными выводами основного источника и батареи, а выход широтноимпульсного модулятора системы управления подключен к базе одного транзистора инвертора непосредственно, а к базе другого транзистора - через логический элемент НЕ. 7А8 (pua.i