Многоканальная система электропитания Советский патент 1993 года по МПК H02J7/35 

I/ зобретение относится к электротехнике, в четности к системам электропитания посте янным током комплексов потребителей агрузок) с различными значениями номинального напряжения, мощности или требующих гальванической развязки.

(лью изобретения является повышение йадежности многоканальной системы электропитания и улучшение ее массоэнер- гетичэских показателей путем упрощения.

f а чертеже представлена функциональная схема многоканальной системы элект- ропи ания на три канала (К 3). В общем случае при К нагрузках должно быть К каналов в зависимости от параметров нагрузок в сек 1ии аккумуляторов каждого канала питание должно быть М аккумуляторов и М ynpai ляемых ключевых ячеек.

Многоканальная система электропитания с здержит блок коммутации 1, имеющий инфо змационные входы 2-|-2з, выходы Зг

Зз, каналы питания , каждый из которых имеет два выходных силовых пывода 5К ибк(К 1 (1)3), два входных силовых вывода 7К и 8к и три управляющих вывода 9к-11к, тактовый генератор 12, источник постоянного тока 13 и различные по напряжению и мощности нагрузки 14i-l is.

Типовой канал питания 4к имеет в своем составе распределитель импульсов 15, в качестве примера состоящий из счетчика 16 и дешифратора 17, управляемые ключевые ячейки 18к1-18Км, устройство контроля 19 состояния аккумуляторов, схему И 20, формирователь импульсов 21 и секцию аккумуляторов22к1-22км. Реализация распределителя по приведенной схеме (счетчик-дешифратор) позволяет исключить необходимость установки дополнительного формирователя импульсов для сброса счетчика в нулевое состояние после окончания цикла счета. Сброс может осуществляться

fe

00

со

4 СО VJ СО

по переполнению или за счет внутренних обратных связей выходов при заданном коэффициенте пересчета. Формирователь импульсов 21 осуществляет сброс счетчика в нулевое состояние при прерывании цикла, когда счетчик 16 находится в произвольном . состоянии. К выходным силовым выводам 5к и 6к канала питания подключена нагрузка 14 и входные управляющие выводы устройства контроля состояния аккумуляторов. ВхЬдные силовые вьиюдьТТк и 8к соединены с источником 13 постоянного тока, но аккумуляторы не подключаются на заряд при закрытых ключевых ячейках 18к1-18км. Управляющий вывод 9К подключен к выходу тактового генератора 12, управляющий вывод 10к подключен к выходу Зк блока коммутации 1, а управляющий вывод 11К подключен к информационному входу 2 блока коммутации 1.

Блок коммутации содержит три информационных тракта, а также схемы НЕ 23i- 23з и И 241-243. Информационные входы блока коммутации 21-2з подключены соответственно к управляющим выводам 11i- 11з каналов питания 41-4з (выходам устройств контроля состояния аккумуляторов), а выходы 31-3з подключены, соответственно, к управляющим выводам 101-10з каналов питания.

Система работает следующим образом. Приоритетность нагрузок распределена в соответствии с нумерацией каналов питания, т.е. нагрузка 141 является наиболее важной (имеет наивысший приоритет), а нагрузка 1 4з- наименее важной (наименьший приоритет). В исходном состоянии все секции аккумуляторов заряжены, тактовый генератор включен. Импульсы с выхода тактового генератора 12 поступают на первые управляющие выводы 91-9з каналов питания . В этом случае на управляющих выводах всех устройств контроля состояния аккумуляторов 191-19з сигналы высокого уровня (логическая Г). Данные сигналы через схему НЕ 22 инвертируются и поступают с управляющих выводов 111-11з каналов питания 41-4з соответственно на информационные входы блока коммутации. При этом отсутствуют сигналы высокого уровня (логическая 1) на выходах 31-44 блока коммутации. Распределители импульсов 151-15з каналов питания 4i-4s находятся в исходном состоянии (сигналы высокого уровня на всех выходах отсутствуют).

Все управляемые ключевые ячейки 18ц-18зм во всех каналах питания закрыты, т.е. источник постоянного тока 13 к аккумуляторам не подключен.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

На выходах И 24i-24aи соответственно на выходах 31-3з блока коммутации формируются нулевые потенциалы, что соответствует отсутствию разрешения на подключение аккумуляторов любого из каналов питания 41-4з к источнику постоянного тока 13.

Когда секция аккумуляторов в каком-либо из каналов питания, например 5г разрядится до определенной степени, об этом сигнализирует устройство контроля состояния аккумуляторов 19 путем выдачи потенциального сигнала в виде логического О (потенциал низкого уровня).

Сигнал нулевого уровня через выход 11а канала питания 42 поступает на вход 22 блока коммутации 1, инвертируется схемой НЕ 232, а затем подается на второй вход схемы И 24а. На выходе 32 блока коммутации 1 появляется высокий потенциал (поскольку схема И 242 открывается единичными потенциалами схемы НЕ 232 и входа 2i), что соответствует разрешению на подключение секций аккумуляторов канала питания 42 к источнику постоянного тока 13. Высокий потенциал с выхода За блока коммутации 1 поступает на второй управляющий вывод 102 канала питания 42 и через схему И 20 на тактовый вход распределителя импульсов 15, в частности на счетный вход счетчика 16. По заднему фронту входного тактового импульса на первом выходе распределителя импульсов 152, в частности на первом выходе дешифратора 172, появится высокий потенциал (логическая 1). который удерживается в течение такта (пауза плюс импульс), то есть до окончания следующего тактового импульса.В результате, за время действия потенциала на первом выходе распределителя импульсов 152, открыта управляемая ключевая ячейка 1821. обеспечивая прохождение зарядного тока от источника 13 постоянного тока к аккумулятору 2221 в течение данного такта.

При этом каналы питания 4i и 4з заблокированы нулевыми логическими сигналами с выходов 3i и Зз блока коммутации 1. прикладываемыми к выводам 10i и Юз, и тактовые импульсы генератора 12 не вызывают их срабатывания. На следующем такте появляется потенциальный сигнал на втором выходе распределителя импульсов 152 (одновременно с исчезновением потенциального сигнала на первом выходе). При этом закрывается управляемая ключевая ячейка 1821 и открывается 1822. обеспечивая протекание тока через аккумулятор 22г2 в течение данного такта. Таким образом, за каждый такт (пауза плюс импульс) тактового генератора происходит смена заряжаемого

ккумулятора в данном канале питания. Поле закрытия управляемой ключевой ячейки 182м в канале питания 42, по заданному ронту тактового импульса, соответствую- цему переходу последнего выхода распре- 5 1елителя импульсов 152 из состояния югичеекой 1 в состояние логического О |роисходит обнуление счетчика 162. Это беспечивается самосбросом счетчика 162. ia выходе дешифратора 172, а следователь- 10 ю и на выходах схемы распределителя 152 шпульсов сигналы отсутствуют, что опре- (еляет исходное (нулевое) состояние.

По заднему фронту следующего такто- юго импульса появится потенциал на пер- 15 юм выходе распределителя 152 импульсов. Аналогично указанному, заряд по круговому (иклу секций аккумуляторов канала пита- 1ия 42 будет осуществляться до тех пор, юка на выходе устройства 19а контроля со- 20 тояния аккумуляторов не появится высо- ий потенциал, сигнализирующий о заряде ккумуляторов секции (логическая 1). Сиг- 1ал логической 1 устройства контроля со- тояния аккумуляторов 192 через вывод 112 25 анала питания 42 поступает на информаци- 1нный вход 22 блока коммутации 1, инвер- ируется схемой НЕ 232 и поступает на вход хемы И 242 формируя нулевой потенциал ia выходе 32 блока коммутации, что соответ- 30 твует отсутствию разрешения на заряд сек- 1ии аккумуляторов канала питания 42.

Кроме того, задний фронт сигнала на (ходе 102 канала питания 42 обеспечивает рабатывание формирователя импульсов 35 12, который выдает импульс на сброс рас- феделителя импульсов 152 в исходное со- тояние.

При разряде аккумуляторов секции бо- ее важной (более приоритетной) нагрузки 40 ю время заряда аккумуляторов менее важ- юй (менее приоритетной) нагрузки, например, 14i и 142 на информационный вход 2i )лока коммутации 1 поступит сигнал низко- о уровня (логический О) и закрывает схе- 45 чы И 242, И 24з (сброса информации не фоисходит) менее важных информацион- )ых каналов, сбрасывается в исходное сотояние распределитель импульсов 212 и апрещает подключение к источнику посто- 50 нноготока 13 аккумуляторов менее важной 1эгрузки. По-окончании заряда секции аккууляторов канала питания 4i сигнал высо- ого уровня с выхода устройства контроля остояния аккумуляторов 19i через схему 55 IE 23i закроет схему И 24т..Кроме того, , адний фронт сигнала на входе Ют канала штания41 обеспечит сброс распределителя мпульсов 15i в исходное состояние. Отрывается схема И 242 в канале менее важной нагрузки, что обеспечивает продолжение заряда аккумуляторов канала питания

42,

Таким образом, появление запроса на заряд аккумуляторов секции более важного канала питания, прерывает заряд аккумуляторов секции менее важного канала питания. Заряд аккумуляторов секции менее важного канала питания возобновится только после заряда аккумуляторов секции более важного канала питания.

Известная система сдержит в цепях управления каждого канала питания два формирователя импульсов, схему И, схему НЕ, распределитель импульсов, а в каждом тракте блока коммутации триггер, схему ИЛИ и две схемы И. Предлагаемая система содержит в цепях управления каждого канала питания формирователь импульсов, распределитель импульсов и схему И, а в каждом тракте блока коммутации схему НЕ и схему И.

Следовательно, в предлагаемой системе сокращены аппаратурные затраты на К триггеров. К схем ИЛИ, К схем И и К формирователей импульсов (К - число каналов).

Таким образом использование изобретения позволит повысить надежность и мас- соэнергетические показатели путем упрощения.

Формула.изобретения

Многоканальная система электропитания, содержащая источник постоянного тока, тактовый генератор, блок коммутации с К схемами И, выполненный в виде совокупности информационных трактов с К информационными входами и К выходами по числу нагрузок, К каналов питания с двумя входными силовыми и тремя управляющими выводами в каждом, включающих секцию из М аккумуляторов; связанных с источником постоянного тока через М управляемых ключевых ячеек, каждая из которых имеет два входных силовых разнополярных, и один управляющий выводы, устройство контроля состояния аккумуляторов с двумя входными и одним выходным управляющими выводами, формирователь импульсов, распределитель импульсов, схему И на два входа, при этом входные силовые выводы каждого канала питания подключены к источнику постоянного тока, а выходные силовые выводы - к нагрузке и к входным управляющим выводам устройства контроля состояния аккумулятора, первые управляющие выводы каналов питания подключены к выходу тактового генератора, вторые управляющие выводы - к соответствующим выходам ин- формационныхтрактов блока коммутации, а третьи управляющие выводы - к соответствующим информационным входам блока коммутации, причем в каждом канале питания второй управляющий вывод подключен к входу формирователя импульсов и к первому входу схемы И, второй управляющий вывод - к ее второму входу, а выход этой схемы соединен с тактовым входом распределителя импульсов, m-й выход которого подключен к управляющему входу соответствующей управляемой ключевой ячейки, выход формирователя .импульсов подключен к входу сброса распределителя импульсов, в каждом информационном тракте

0

блока коммутации выход схемы И соединен с соответствующим выходом, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности многоканальной системы электропитания и улучшения ее массоэнергетических показателей путем упрощения, в каждый информационный тракт блока коммутации введена схема НЕ, через которую информационный вход каждого тракта подключен к входу схемы И тракта,.кроме того, информационный вход каждого тракта соединен с входами схем И всех следующих за ним трактов, кроме первого.

V спользование: в системах электролитами постоянным током комплексов потре- битепей с различными значениями напряжения, .мощности или требующих гальванической развязки. Сущность изобретения: .система содержит источник постоянного тока, тактовый генератор, блок коммутации и К каналов питания по числу нагрузок. Блок коммутации выполнен в виде совокупности К информационных трактов на основе логических элементов И и НЕ. Каждый канал питания содержит секцию из М аккумуляторов, М управляемых ключевых ячеек, устройство контроля состояния аккумуляторов., формирователь импульсов, распределитель импульсов и логический элемент И. Система позволяет при появлении запроса на заряд секции аккумуляторов наиболее важного канала питания прерывать заряд секций аккумуляторов менее важных каналов. 1 ил.