Система электропитания Советский патент 1987 года по МПК H02J7/00 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в составе электрооборудования подвижного объекта, включающего аккумуляторную батарею (АБ).

Цель изобретения - упрондение устройства, повышение КПД и качества питающего нагрузку напряжения.

На чертеже изображена электрическая схема устройства.

Система электропитания содержит согласно-последовательное соединение основной секции 1 АБ и вольтодобавочные элементы (ВДЭ) 2-4 с отводами, полярно- инвертирующие преобразователи (ПИП) 5 коммутатор 6 и блок контроля и управления. Входы коммутатора 6 связаны с отводами ВДЭ 2-4, а выход подключен к входным зажимам ПИП 5, выходные зажимы которого соединены согласно-последовательно с нагрузкой 7. ПИП 5 состоит из транзистора 8, линейного дросселя 9, коммутирующего диода 10 и конденсатора 11. В состав блока контроля и управления входят компараторы 12 и 13 верхнего и нижнего допустимого уровня напряжения опорного источника 14, генератор 15 тактовых импульсов 5, реверсивный счетчик 16 импульсов, дешифратор 17, блок 18 переключений и мультивибратор 19. Сигнальные входы компараторов 12 и 13 связаны с выходом системы электропитания. Их опорные входы подключены к соответствующим выходам высоког.о и низкого уровня напряжения опорного источника 14. Компаратор 12 служит для фиксации момента достижения напряжения на нагрузке 7 верхнего уровня, а компаратор 13 соответственно - нижнего уровня. Выход компаратора 13 соединен с входом прямого счета реверсивного счетчика 16, а выход компаратора 12 подключен к входу обратного счета того же счетчика. Генератор 15 тактовь х импульсов соединен с синхронизирующим входом счетчика 16. Дешифратор 17 входами связан с выходами счетчика 16. Блок 18 переключений выполнен в виде транзисторов 20-22 и обмоток реле 23-25, включенных в коллекторные цепи указанных транзисторов. База-эмиттерные цепи транзисторов 20-22 подключены к выходам дешифратора 17. Замыкающие контакты 26 и размыкающий контакт 27 реле 23, замыкающие контак- гы 28 и размыкающий контакт 29 реле 24, а также замыкающий контакт 30 реле 25 образуют проходные цепи коммутатора 6. Кроме того, замыкающие контакты 31-33, соответствующие реле 23-25, связывают выход мультивибратора 19 с управляюпл.им входом транзистора 8.

Система электропитания работает следующим образом.

В исходном состоянии в счетчике 16 записан ноль, обмотки реле 23-25 обесточены, а соответствующие им контакты

0

находятся в положении, изображенной .на чертеже. Генератор 15 тактовых импульсов и мультивибратор 19 вырабатывают последовательность импульсов. При этом питание нагрузки 7 осуществляется от основной секции 1 АБ по цепи 1-27-29-10- -7-1. При возрастании тока нагрузки 7 или по мере разряда аккумуляторов основной секции 1 напряжение на нагрузке 7 снижается. По достижении напряжения на нагрузке 7 порога срабатывания компаратора 13 последний вырабатывает сигнал, поступающий на вход прямого счета счетчика 16. С приходом очередного тактового импульса счетчик 16 изменяет свое состоя5 ние на единицу. Состоянию счетчика 16, при котором в нем записана единица, соответствует сигнал на первом выходе дешифратора 17. Под действием сигнала дешифратора 17 по первому выходу транзистор 22 открывается и срабатывает ре0 ле 25. Контакты 30 и 31 реле 25 замыкаются. При этом к входу ПИП 5 через контакты 30, 27 и 29 подключается ВДЭ 2. Транзистор 8 под действием сигналов мультивибратора 19 периодически

5 подключает ВДЭ 2 к дросселю 9, в магнитном поле которого накапливается энергия. При закрытом транзисторе 8 энергия, запасенная в дросселе 9, передается в конденсатор 11 через диод 10. Конденсатор 11 заряжается до напряжения, величина кото0 рого равна напряжению ВДЭ 2, так как коэффициент заполнения импульсов управления транзистором 8 равен 0,5.

Если ток нагрузки 7 уменьшается, то напряжение на ней повышается до уровня порога срабатывания компаратора 12, и

5 на вход обратного счета счетчика поступает сигнал, который с приходом очередного тактового импульса, возвращает счетчик 16 в исходное (нулевое) состояние. При этом сигнал на первом выходе дешифратора 17 пропадает, транзистор 22

закрывается, а обмотка реле 25 обесточивается. Контакты реле 25 занимают положение, показанное на чертеже. При этом ПИП 5 из работы вЕ 1ключается, а питание нагрузки 7 осуществляется по цепи

5 2-27-29-10-7-1. Напряжение нагрузки 7 снижается до величины напряжения основной секции 1.

Если после первого срабатывания компаратора 13 следует его повторное срабатыва0 ние, то состояние счетчика 16 увеличивается на единицу и равно двум. Такому состоянию счетчика 16 соответствует сигнал на втором выходе дешифратора 17 (сигнал на первом выходе дешифратора 17 пропадает). При этом открывается транзистор 21, а тран5 зистор 22 закрывается. Одновре.менно осуществляется размыкание контактов 30 и 31 реле 25 и контакта 29 реле 24, а также замыкание контактов 28 и 32 реле 24. Вхол

ПИП 5 подключается к выводам ВДЭ 3. При этом работа ПИП 5 осуществляется аналогично. Когда транзистор 8 открыт, напряжение нагрузки 7 складывается из напряжений основной секции 1 АБ, ВДЭ 2 и 3 и конденсатора 11. При закрытом транзисторе 8 напряжение нагрузки ,7 равно сумме напряжений основной секции 1 АБ и ВДЭ 2, так как питание нагрузки 7 в этом случае осуществляется по цепи 1 -2-28- 10-7- 1. Следовательно, средний уровень напряжения нагрузки 7 еще по- выщается на величину, равную напряжению ВДЭ 3. В зависимости от дальнейшего изменения уровня напряжения на10

также отображает последовательность срабатывания компараторов 12 и 13, и вырабатывает управляющий сигнал для коммутатора 6 с помощью блока 18 переключений в соответствии с текущим уровнем напряжения нагрузки 7.

Таким образом, блок контроля и управления реализует допусковый принцип контроля и управления уровнем напряжения нагрузки 7. Следует отметить, что при различных уровнях нагрузки 7 качество питающего напряжения не выходит за границы установленного допуска, так как амплитуда пульсации напряжения нагрузки во всех режимах работы системы не превыщает вегрузки 7 происходит срабатывание компара- 15 личины напряжения одного ВДЭ. Это соз- тора 13 или компаратора 12. Если ера-дает благоприятные условия для работы нагрузки

ботает компаратор 12, то система питания возвращается в предыдущее состояние, т.е. в состояние, при котором в счетчике 16 записана единица. Если сработает компаратор 13, состояние счетчика увеличивается на единицу и становится равным трем. При этом сигнал на втором выходе дешифратора 17 пропадает, а на третьем выходе появляется. Обмотка реле 24 обесточивается, а обмотка реле 23 подключается к источнику через открывшийся транзистор 20. Контакты 28 и 32 реле 24 и контакт 27 реле 23 размыкаются, а контакты 26 и 33 реле 23 и контакт 29 реле 24 замыкаются. Вход ПИП 5 подключается К ВДЭ 4.

20

25

7 в широком диапазоне потребляемых мощностей и особенно по мере возрастания тока нагрузки. Упрощение конструкции предлагаемой системы питания достигается по сравнению с известной за счет использования одного ПИП, поочередно с подключаемого к ВДЭ АБ и исключения группы шунтирующих выходные зажимы ПИП диодов.

Формула изобретения

Система электропитания, содержащая аккумуляторную батарею в виде согласно- последовательного соединения основной секции и вольтодобавочных элементов с отвоПри открытом транзисторе 8 напряжение 30 дами, полярно-инвертирующий преобразованагрузки 7 равно сумме напряжений основной секции 1 АБ, ВДЭ 2-4 и конденсатора 11. При закрытом транзисторе напряжение нагрузки 7 складывается из напряжений основной секции 1 и ВДЭ 2 .и 3, так как она питается по цепи 1-2-3-26- -10-7-1. Следовательно, среднее напряжение нагрузки увеличивается еще на величину напряжения ВДЭ 4. Из описанного следует, что блок контроля и управления системы контролирует достижение напряжением нагрузки 7 верхнего или нижнего допустимого уровня с помощью компараторов 12 и 13, регистрирует факт достижения предельного уровня напряжения в виде изменения на единицу числа, записанного в счетчик 16, значение которого

тель с конденсаторным фильтром, выходные зажимы которого соединены согласно-последовательно с выходом системы, и блок контроля и управления, входом подключенный к нагрузке, а выходом связанный с управ- 35 ляющим входом полярно-инвертирующего преобразователя, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции, повышения КПД и качества питающего напряжения, она снабжена коммутатором, входы которого связаны с отводами вольтодобавочных элементов, выход подключен к входным зажимам полярно-инвертирующего преобразователя, а блок контроля и управления имеет второй выход, причем управляющий вход коммутатора связан с вторым выходом блока контроля и управления.

40

0

также отображает последовательность срабатывания компараторов 12 и 13, и вырабатывает управляющий сигнал для коммутатора 6 с помощью блока 18 переключений в соответствии с текущим уровнем напряжения нагрузки 7.

Таким образом, блок контроля и управления реализует допусковый принцип контроля и управления уровнем напряжения нагрузки 7. Следует отметить, что при различных уровнях нагрузки 7 качество питающего напряжения не выходит за границы установленного допуска, так как амплитуда пульсации напряжения нагрузки во всех режимах работы системы не превыщает ве5 личины напряжения одного ВДЭ. Это соз- дает благоприятные условия для работы нагрузки

0

5

7 в широком диапазоне потребляемых мощностей и особенно по мере возрастания тока нагрузки. Упрощение конструкции предлагаемой системы питания достигается по сравнению с известной за счет использования одного ПИП, поочередно с подключаемого к ВДЭ АБ и исключения группы шунтирующих выходные зажимы ПИП диодов.

Формула изобретения

Система электропитания, содержащая аккумуляторную батарею в виде согласно- последовательного соединения основной секции и вольтодобавочных элементов с отводами, полярно-инвертирующий преобразователь с конденсаторным фильтром, выходные зажимы которого соединены согласно-последовательно с выходом системы, и блок контроля и управления, входом подключенный к нагрузке, а выходом связанный с управ- ляющим входом полярно-инвертирующего преобразователя, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции, повышения КПД и качества питающего напряжения, она снабжена коммутатором, входы которого связаны с отводами вольтодобавочных элементов, выход подключен к входным зажимам полярно-инвертирующего преобразователя, а блок контроля и управления имеет второй выход, причем управляющий вход коммутатора связан с вторым выходом блока контроля и управления.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в составе электрооборудования подвижного объекта, включающего аккумуляторную батарею (АБ). Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение КПД. Выходное напряжение системы регулируется за счет поочередного подключения вольтодобавоч- ных аккумуляторов к полярно-инвертирую- щему преобразователю напряжения (ПИП) 5, соединенному согласно-последовательно с выходом системы. Управление работой ПИП 5 и коммутатора 6 вольтодобавочных аккумуляторов осуществляется блоком контроля и управления, реализующим допуско- вой принцип контроля выходного напряжения системы и управление последовательным переключением вольтодобавочных аккумуляторов к входу ПИП 5. 1 ил. J i (Л та ОО О со 00