Устройство для питания нагрузки Советский патент 1992 года по МПК H02J7/35 

факторов и коротких замыканий. Даже кратковременное шунтирование выхода буферной системы приводит к ложному срабатыванию корректирующей системы, которое воспринимается как истинное. Частота срабатывания коммутатора шины источника и. количество циклов заряда-разряда батареи увеличиваются, что приводит к ложной отработке корректирующей функции. Это ухудшает условия эксплуатации, а также снийсает надежность устройства.

Наиболее близким к предлагаемому яв-. ляется устройство Щ1Я питания нагрузки, содержащее генератор постоянного тока, параллельно шинам которого подключена буферная аккумуляторная батарея через коммутатор шины генератора, устройство ограничения заряда С текущим порогом срабатывания и пороговое устройство ограничения разряда с фиксированным порогом срабатывания.

В ряде систем, где при буферном питании используется источник постоянного тока ограниченной мощности, а нагрузка изменяется в широких пределах, имеют место случайные шунтирования выхода буфернсйсистемы,формирующей

корректирующую функцию. Это происходит в результате перераспределения напряжений на внутреннем сопротивлении аккумулятора и нагрузке и ложных срабатываний порогового устройства ограничения разряда, имеющего фиксированный порог срабатывания. В результате ухудшаются условия циклирования и надежность буферной системы.,

Цель изобретения - защита буферной аккумуляторной батареи в аварийных режимах шунтирования нагрузки в автономных системах питания. i

Указанная цель достигается тем, что в устройства для питания нагрузки, содержащее последовательно соединенные генератор постоянного тока, выключатель шины генератора и буферную аккумуляторную батарею, параллельно которой подключены нагрузка и блок контроля напряжения аккумулятора, выход которого подключен к управляющему входу выключателя шины генератора, в разрыв цепи между буферной аккумуляторной батареей и нагрузкой включены последовательно соединенные ограничитель тока нагрузки и выключатель цепи нагрузки, а параллельно нагрузке включен бйок управления, при этом управляющий вход выключателя цепи нагрузки соединен с выходом блока управления, а на его вход, являющийся входом устройства, подаются импульсы запуска.

На фиг.1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 функциональная схема блока контроля напряжения; на фиг.З - функциональная схема

блока управления .

Устройство для питания нагрузки содержит генератор 1 постоянного тока, выключатель 2 шины генератора, включенные параллельно генератору через выключатель

2 буферную аккумуляторную батарею 3, блок 4 контроля напряжения аккумуляторной батареи и нагрузку 5, блок б управления, выключатель 7 цепи нагрузки и ограничитель 8 тока нагрузки, причем ограничитель 8 тока нагрузки и выключатель 7 цепи нагрузки включен последовательно с нагрузкой 5, а блок 6 управления - параллельно нагрузке 5, Вход блока 6 управления является входом устройства, а выход соединен с управляющим входом выключателя 7 цепи нагрузки. Выход блока 4 контроля напряжения соединен с управляющим входом выключателя 2 шины генератора.

Устройство работает следующим образом.

Заряд аккумуляторной батареи 3 происходит при замкнутом состоянии выключателя 2 шины генератора от генератора 1 постоянного тока. При достижении предельного значения контролируемого параметра, которым является напряжение на шинах аккумуляторной батареи 3 (U Умакс), срабатывает блок 4 контроля напряжения, выходной сигнал которого поступает на управляющий вход выключателя 2 шины генератора, который размыкает цепь и отключает генератор 1 от аккумуляторной батареи 3. При понижении напряжения на аккумуляторной батарее 3 до напряжения U UMHH

блок 4 контроля напряжения и выдает управляющий сигнал на выключатель 2 шины генератора, который замыкает цепь и подключает источник 1 питания к аккумуляторной батарее 3.

При отсутствии шунтирования или коротких замыканий цепи питания нагрузки выключатель 7 цепи нагрузки постоянно находится во включенном состоянии, а ограничитель 8 тока нагрузки и блок 6

управления на работу устройства влияния не оказывают. Режим циклирования в таких условиях эксплуатации определяется однократным поочередным срабать1ванием выключателя 2 шины генератора по

управляющим сигналам от блока 4 контроля напряжения..-.

. При возникновении аварийной ситуации, заключающейся в шунтирйвании или коротком замыкании цепи питания нагр/зки, ток цепи нагрузки увеличивается. Г: 1:ичем при подключенной шине генератора .1 постоянного тока, когда происходит заряд аккумулятора, величина тока в шунтиру1рщей цепи может превышать зарядный ток и аккумуляторная батарея 3 перейдет в разрядный режим. При отключенной шине генератора 1, когда происходит разряд аккумулятора, возникновение тока в шунтирующей цепи приводит к форсированию процесса разряда аккумулятора, преждевременному срабатыванию блока 4 контроля напряжения при U UMMH л подключению шины генератора 1 к батарее 3 и нагрузке 5. При этом аккумуляторная батарея 3 работает, в основном, в разрядном режиме.

В обоих случаях при повышении разрядного тока через нггрузку 5 в аварийных ситуациях наряду со срабатыванием блока А контроля напряжения включается блок б управления, предельная величина порога срабатывания которого превышает порог срабатывания блока 4 контроля напряжения VI достигает удвоенной величины допустимого разрядного тока аккумуляторной батареи 3,

Падение напряжения на ограничителе 8 тока на грузки воз растает в 2 раза, а падение напряжения на нагрузке уменьшается до напряжения U Unopor. Выходной сигна/i от блока 6 управления поступает на управляющий вход выклю.чателя 7 цепи нагрузки, ко.торый отключает нагрузку 5 и аккумуляторную цепь от буферного аккумулятора 3 и генератора 1 постоянного тока. Аккумуляторная батарея 3 переходит в режим заряда при отключенной цепи нагрузки. При исключении причины, вызвавшей шунтирование нагрузки, на вход блока б управления подается сигнал пуска, вследствие чего с выхода блока 6 управления подаётся сигнал на управляющий вход выключателя цепи нагрузки, который подключает цепь нагрузки к аккумуляторной батарееЗ.

Блок 4 контроля напряжения (фиг.2) состоит из вольтметра 9, двух компараторов 10и 11 и RS-триггера 12.Управляющий сигнал с вольтметра 9 поступает на входы компараторов 10 и 11 (прямой и инверсный входы соответственно). При достижении значения напряжения U имакс (Умакс - пороговое напряжение компаратора 10) на выходе компаратора 10 формируется сигнал 1, который поступает на R-вход триггера 12. На прямом выходе триггера 12 формируется сигнал О, который воздействует на управляющий вход выключателя 2 шины генератора, и цепь размыкается.

При достижении значения напряжения и UMHH (Онин - пороговое напряжение компаратора 11) на выходе компаратора 11 формируется сигнал 1, который поступает на S-вход триггера 12, на прямом выходе которого формируется сигнал 1, который воздействует на управляющий вход выключателя 2 шины генератора, и цепь замыкается.

Блок 6 управления (фиг.З) .состоит из вольтметра 13, компаратора 14 и элемента ИЛИ 15, Управляющее напряжение с вольтметра 13 поступает на прямой вход компаратора 14. При достижении значения напряжения U Unopor на выходе компаратора14 формируется сигнал 1, который поступает через элемент ИЛИ 15 на управляющий вход выключателя 7 цепи нагрузки, и цепь нагрузки замыкается.

После устранения неисправностей в цепи нагрузки для замыкания цепи нагрузки на вход блока 6 управления подается сигнал запуска 1, вход которого является входом элемента ИЛИ 15. На выходе элемента ИЛИ 15формируется сигнал 1, который воздействует на управляющий вход выключателя 7 цепи нагрузки, и цепь нагрузки замыкается. После этого напряжение на нагрузке 5 станоеится и Unopor и выключатель 7 цепи нагрузки будет удерживаться во включенном состоянии Сигналом 1 с выхода блока б управления.

При аварийных режимах в цепи нагрузки суммарная величина шунтирующего тока и тока нагрузки может быть значительной и быстрого срабатывания блока б управления не произойдет, что вызовет разрушение отдельных элементов устройства. Функцию защиты устройства для питания нагрузки от перегрузки по току выполняет ограничитель 8 тока нагрузки, предельная величина тока которого не превышает удвоенной величины допустимого разряда тока аккумуляторной батареи 3. При таком условии достигается надежное срабатывание блока б управления даже при коротких замыканиях нагрузки 5.

Таким образом, в аварийном режиме работы устройства для питания нагрузки условия циклирования аккумуляторной батареи не нарушаются и она не выходит из строя, а в интервале заряда батареи при отключенной нагрузке созданы условия для исключения причины, вызвавшей шунтирование нагрузки, что повышает надежность и срок службы автономных автоматических систем.

Формула изобретения

Устройство для питания нагрузки, содержащее последовательно соединенные генератор постоянного тока, выключатель шины генератора и буферную аккумуляторную батарею, параллельно которой подключены клеммы нагрузки и блок контроля напряжения аккумулятора, выхрд которого подключен к управляющему входу выключателя шины генератора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью защиты буферной ак сумуляторной батареи в аварийных режимах шунтирования нагрузки, в разрыв цепи между буферной аккумуляторной батареей

и клеммой нагрузки включены последовательно соединенные ограничитель тока нагрузки и выключатель цепи нагрузки, а пара/ лельно клеммам нагрузки включен блок управления, при этом управляющий вход выключателя цепи нагрузки соединен с выходом блока управления, а на его йход/ являющийся входом устройства, подаются импульсы запуска,,

Изобретение относится к электротехниг ке, в частности к устройствам питания постоянным током автоматических систем, и может быть использовано при буферном питании от источника ограниченной мощности. Цель изобретения - защита буферной аккумуляторной батарей в аварийных режимах шунтирования нагрузки в автономныхСистемах питания. Устройство для питания нагрузки содержит генератор постоянного тока, выключатель шины генератора, включенную параллельна генератору через выключатель шины генератора буферную аккумуляторную батарею, блок контроля напряжения аккумуляторной батареи, нагрузку, блок управления, выключатель цепи нагрузки и ограничитель тока нагрузки. При отсутствий шунтирования цепи нагрузки осуществляется режим циклирования, характеризующийся поочередным срабат1:|1ва- нием выключателя шины генератора по управляющим сигналам от блока контроля напряжения. При возникновении аварий" ной ситуации в Цег1и'нагрузки наряду со срабатыванием блока контроля включается. и блок управление), выходной сигнал с которого поступает на управляющий вход вы-, ключателя цепи нагрузки, который отключает нагрузку и щунтирующую цепь от аккумулятора и генератора постоянного тока. 3 ил.SЁ3ч>&J^OsИзобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам питания постоянным током автоматических систем^ и можетбыть использовано при буферном пи-, тании от источника ограниченной мощности. . : ' ' ' , ' - • ,,, / ";'-Известно устройство для питания нагрузки, содержащее генератор постоянного тока, параллельно шинам которого через коммутатор подключена буферная аккумуляторная батарея, устройство ограничениязаряда с фиксированным порогом срабат1>&1- вания,^автомат подключения генератора и корректирующую систему.Известное устройство обеспечивает оптимизацию процесса циклирования при изменении параметров буферной системь!. Однако корректирующая система не защищена от влияйия цепи нагрузки. В процессе эксплуатации сопротивление нагрузки может изменяться в широких пределах, осо-. бенно при наличии внешних шунтирующих

UnuH

Запуск

о

Шг.1

Фиг.г

%m Qr ycKJ Шг.З