Система электропитания Советский патент 1992 года по МПК H02J7/00 H02J7/34 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электропитания автономных объектов, включающих в качестве источника электроэнергии аккумуляторные батареи (АБ).

Известно устройство для питания нагрузки постоянным током, содержащее две АБ, подключенные к нагрузке через управляемые полупроводниковые элементы, и два транссформатора, первичные обмотки которых включены в цепи АБ, а вторичные обмотки подсоединены параллельно этим АБ через диоды 1.

Известно также устройство для питания нагрузки постоянным током, содержащее две АБ, подключенные через полностью управляемые тиристоры к выходным зажимам, и два трансформатора, первичные обмотки которых включены в цепи АБ, а последовательные соединения вторичных обмоток и конденсаторов, шунтированные диодами, подсоединены параллельно этим АБ через дополнительные диоды 2.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для питания нагрузки, содержащее две АБ, подключенные через полностью управляемые тиристоры к выходным зажимам, два трансформатора, первичные обмотки которых включены в цепи АБ, а вторичные обмотки шунтированы последовательным соединением диода и конденсатора, одной обкладкой связанного с выходом АБ, в цепь которой включена первичная обмотка, гене00

со со

К)

ратор импульсов, выходом подключенный к счетному входу триггера, прямой и инверсный выходы которого соединены с управляющими входами тиристоров, два дополнительных тиристора, включенных между второй обкладкой конденсаторов и выводами противоположной полярности первой и второй АБ, и два элемента задержки. Первый элемент задержки выходом соединен с управляющим входом дополнительного тиристора, связанного с первой АБ, а входом подключен к инверсному выходу триггера. Второй элемент задержки входом соединен с прямым выходом триггера, а входом связан с управляющим входом дополнительного тиристора, подключенного к второй АБ 3.

Известные устройства обеспечивают питание нагрузки постоянным током путем поочередного подключения одной из двух АБ. В паузах между разрядами АБ подзаряжаются импульсом тока (деполяризуются), обеспечивающим повышение отдачи АБ по энергии. Формирование импульса тока осуществляется за счет разрядной энергии АБ.

Недостатком известных устройств является конструктивная сложность, а следовательно, низкая эксплуатационная надежность, что обусловлено использованием двух трансформаторов и двух накопительных, конденсаторов с диодами. Кроме того, вследствие работы трансформаторов в режиме накопления энергии их весовые характеристики велики.

Цель изобретения - упрощение устройства за счет совмещения распределенных по времени функций отдельных элементов.

Цель достигается тем, что в системе электропитания, содержащей две АБ, соединенные с полностью управляемыми тиристорами, первый выходной зажим, подключенный к одноименным клеммам АБ, трансформатор, последовательное соединение накопительного конденсатора и диода, дополнительные тиристоры, соединенные с клеммами АБ, триггер, счетным входом подключенный к генератору импульсов, прямой и инверсный выходы которого соединены с управляющими входами полностью управляемых тиристоров, первый элемент задержки, входом связанный с инверсным выходом триггера, а выходом подключенный к управляющему входу дополнительного тиристора соединенного с первой АБ, второй элемент задержки, входом связанный с прямым выходом триггера,, а выходом подключенный к первому управляющему входу дополнительного ти- ристора; соединенного е второй АБ, гшрвш- ная м вторичная обмотки трансформатора

выполнены с отводами от середины обмоток, а дополнительные тиристоры выполнены полностью управляемыми, причем второй зажим системы соединен с отводом

от середины первичной обмотки, выводы вторичной обмотки связаны между собой, с анодами дополнительных тиристоров и через указанные конденсатор и диод с отводом от середины этой обмотки, а общая

0 точка конденсатора и диода подключена к первому зажиму системы, второй управляющий вход дополнительного тиристора, связанного с первой АБ, подключен к прямому выходу триггера, а второй управляю5 щий вход дополнительного тиристора, связанного с второй АБ, соединен с инверсным выходом триггера. Отличительные признаки данной системы обеспечивает согласованную передачу части энергии разря0 да обеих АБ в накопительный конденсатор в соответствующие такты работы через один трансформатор и один диод, что по сравнению с известными устройствами, обеспечивающими деполяризацию АБ им5 пульсами, существенно упрощает конструктивную схему, следовательно, повышает надежность системы, а наиболее полное использование магнитной системы трансформатора снижает его весовые характеристики,

0 Отсутствие в технической литературе сведений о системе электропитания подобной предложенной в целях достижения описанного эффекта свидетельствует о новизне взаимосвязи между совокупностью

5 существенных признаков заявленного изобретения с положительным эффектом, что обеспечивает существенные отличия этого изобретения от всех известных устройств аналогичного назначения.

0 На фиг.1 изображена функциональная электрическая схема предлагаемой системы. ....;

Система электропитания содержит АБ 1,2, полностью управляемые тиристоры 3,4,

5 трансформатор 5, конденсатор 6, диод 7, дополнительные управляемые тиристоры 8,9, генератор 10 импульсов, триггер 11 и элементы 1.2, 13 задержки. АБ 1,2 через тиристоры 3,4 и полуобмотки 14,15 первичной

0 обмотки трансформатора 5 подключены к нагрузке 16. Полуобмотки 17, 18 вторичной обмотки трансформатора 5 соединены через тиристоры 8, 9 с положительными клеммами АБ 1,2. Последовательное соединение

5 конденсатора 6 и диода 7 подключено между средней точкой полуобмоток 17,18 и точкой соединения между собой их выводов, связанных с тиристорами 8, 9. Общая точка конденсатора 6 и диода 7 подключена к отрицательным клеммам АБ 1,2. Триггер 11

счетным входом подключен к генератору 10 импульсов. Прямой и инверсный выходы триггера 11 связаны с управляющими входами полностью управляемых тиристоров 3, 4 и вторыми входами дополнительных тиристоров 8,9. Элемент 12 задержки входом соединен с инверсным выходом триггера 11, а выходом подключен к первому управляющему входу тиристора 8. Элемент 13 задержки входом связан с прямым выходом триггера 11, а выходом соединен с первым управляющим входом тиристора 9. Полуобмотки 14, 15 и 17, 18 выполнены с равным количеством витков соответственно. Соотношение витков первичных полуобмоток 15, 14 и вторичных полуобмоток 17, 18 трансформатора 5 выбирается таким, чтобы заряд конденсатора 6 осуществлялся в течение половины длительности разрядного импульса АБ 1,2 до уровня удвоенного напряжения АБ 1,2. Формирование и подача сигналов управления на тиристоры 3, 4 и 5, 6 производятся триггером 11, в плечи которого включены полуобмотки трансформатора, вторичные обмотки которого через диоды и ограничительные сопротивления подключены к управляющим входом тиристоров (фиг.2). Элементы 12, 13 служат для задержки подачи сигналов на управляющие входы тиристоров 8,9 на время не меньше, чем расчетная длительность заряда конденсатора 6. Они могут быть выполнены в виде LC-звеньев, соединенных между собой последовательно. Число звеньев определяется требуемым временем задержки.

Система электропитания работает следующим образом.

Интервал времени, в течение которого сигнала управления действует на прямом или инверсном выходе триггера 11, будем называть тактом. В первом и последующих нечетных тактах сигнал управления вырабатывается на прямом выходе триггера 11. Под действием сигнала управления тиристора 3 открывается и подключает АБ1 к нагрузке 16 через полуобмоку 14 трансформатора 5. Ток нагрузки протекает по цепи 1-3-14-16-1. Во вторичной полуобмотке 18 трансформатора 5 наводится ЭДС, от которой заряжается конденсатор 6 (полярность показана на фиг.1) по цепи 18-6- 7-18. Заряд конденсатора 6 до удвоенного напряжения бетареи осуществляется за время, не превышающее половины длительности такта. Этому же интервалу времени соответствует задержка, осуществляемая элементом 13. Поэтому по окончании заряда конденсатора б открывается тиристор 9 и через АБ2 протекает подзарядный импульс тока. С поступлением

очередного импульса с генератора 10 триггер 11 изменяет свое состояние и сигнал управления вырабатывается на его инверсном выходе. Этому моменту соответствует 5 начало второго (четного) такта работы. Под действием сигнала управления тиристоры 3 и 9 закрываются, а тиристор 4 подключает АБ2 через полуобмотку 15 к нагрузке 16. Ток нагрузки протекает по цепи 2-14-150 16-2. Во вторичной полуобмотке 17 трансформатора 5 наводится ЭДС, благодаря которой конденсатор 6 заряжается по цепи 17-6-7-17 в течение полудлительности второго такта. Спустя время задержки, элемент

5 12 подает сигнал управления на тиристор 8. Тиристор 8 открывается и подключает конденсатор 6 к АБ.1. Через АБ1 протекает под- разрядный импульс тока. С поступлением очередного сигнала генератора 10 на триг0 гер 11 его состояние изменяется, тиристор 8 закрывается и начинается третий такт. Далее работа системы повторяется.

В предложенной системе полностью управляемые тиристоры могут быть заменены

5 на транзисторы. При этом цепи управления транзисторами упрощаются. Кроме того, для облегчения условий коммутации последовательное соединение АБ и тиристоров может быть блокировано дополнительным

0 диодом.

Таким образом, предложенная система обеспечивает питание нагрузки за счет поочередного подключения АБ к нагрузке. Часть разрядной энергии АБ передается в

5 накопительный конденсатор. За счет этой доли энергии осуществляется подзаряд другой АБ непосредственно перед ее подключением к нагрузке. За счет деполяризующего действия подзарядного импульса

0 достигается .повышение разрядного напряжения АБ и отдачи по энергии.

По сравнению с базовым объектом, в качестве которого устройство для питания нагрузки 3 как наилучшее среди использу5 емых устройств аналогичного назначения, предлагаемая система существенно упрощена конструктивно при сохранении основных функций. Так, в схеме системы исключены один трансформатор, один

0 трансформатор, один конденсатор и один диод по сравнению со схемой базового объекта. Конструктивное упрощение системы повышает ее эксплуатационную надежность, а также уменьшает ее вес.

5 Преимущественная область использования изобретения - системы электропитания автономных объектов.

Формула из-обретения Система электропитаний, содержащая две аккумуляторные батареи, соединенные

с первым и вторым полностью управляемыми тиристорами, первый выходной зажим, подключенный к одноименным клеммам батарей трансформатор, цепь из последовательно соединенных накопительного конденсатора и диода, третий и четвертый тиристоры, соединенные с другими клеммами батарей, узел управления на основе триггера, подключенного входом к генератору импульсов, прямой и инверсный выхо- ды котброго соединены с управляющими входами первого -и второго полностью управляемых тиристоров, первый элемент задержки узла управления, входом связанный с инверсным выходом триггера, а выходом подключенный к управляющему входу третьего тиристора, соединенного с первой батареей,Ј второй элемент задержки узла управления, входом связанный с прямым выходом триггера, а выходом гтодклю-

ценный к управляющему входу четвертого тиристора, соединенного с второй батареей, отличающаяся тем, что. с целью повышения надежности, первичная и вторичная обмотки трансформатора выполнены с отводами от середины обмоток, а третий и четвертый тиристоры выполнены полностью управляемыми, причем второй выходной зажим соединен с отводом от середины первичной обмотки, выводы вторичной обмотки связаны между собой и с анодами третьего и четвертого тиристоров, а также через конденсаторно-диодную цепь с отводом от середины вторичной обмотки, а точка .соединения конденсатора и диода подключена к первому выходному зажиму, вторые управляющие входы третьего и четвертого тиристоров подключены соответственно к прямому и инверсному выходам триггера.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автономных системах электропитания на основе аккумуляторных батарей. Цель изобретения - повышение надежности. Система содержит две аккумуляторные батареи, поочередно питающие общую нагрузку через полностью управляемые тиристоры и трансформатор. Первичная и вторичная обмотки трансформатора секционированы. К средним выводам обмоток подключены: к первичной одна из выходных клемм системы, а к вторичной цепь из последовательно соединенных зарядного диода и конденсатора, точка соединения которых подключена к другой выходной клемме системы. Другой зажим диодно-конденсаторкой цепи соединен с крайними зажимами вторичной обмотки трансформатора и с анодами под- зарядных полностью управляемых тиристоров, коммутация каждого из которых обеспечивает перераспределение энергии LC-накопителей в аккумуляторные батареи. Управление тиристорами системы обеспечивается посредством тактового генератора и триггерного распределителя с элементами задержки. 2 ил. и ё

Ц77

Т

Риг. 2