Устройство для питания нагрузки постоянным током Советский патент 1979 года по МПК H02J7/34 

Изобретеине относится к устройствам питания ПОСТОЯННЫМ ТОКОМ автомат15ческ 1х систем, работающих значительную часть ресурса при положительном энергетическом дебалансе.

Известно устройство для питания нагрузки, содерл а щее генератор постоянного тока, буферную аккумуляторную батарею, систему зашиты ОТ перезаряда и стабилизатор isaпряжения |1|. По.тдержание энергобала : са в таких устройствах осуществляется дагчиком контроля Наряда и разряда аккумуляторной батареи, по сигналам которых коммутаторами цепи заряда осуществляется шшгократиое отключение и повторное подключение солиечиой батареи к аккумуляторной батареи.

При использовании таких устройств количество зарядно-разрядкых цнклов аккууляторной батареи зависит от соотношения электроэнергии, зырабать5ваемой солнечной батареей, и электрознергии потребляемой нагрузкой за один цикл. Количество электроэнергии, вырабатываемой солнечной батареей, выбирается из тех соображеняГз, чтобы в условиях освещенности солнечной батареи

С максимальной длнтель 5остью тени, оно было равно количеству электроэнергии, потребляемому 1агрузк.ой за один. цикл. Тогда в условиях освещенности солиепюй батареи с п lniмaльиoй длительностью тени, вырабатываемая ею электроэнергия будет превосходить но количеству электроэнергию, потребляемую нагрузкой за один цикл. Такое превын еиие количества электроэнергии, вырабатываемой над потреблле.мой приводит к частому срабатыБанпю датчиков контроля заряда и разряда аккумуляторном батареи, в результате чего увеличивается количество зарядно-разрядных циклов аккумуляторной батареи, которые, в свою очередц умеп.-шакэт срок службы последней.

Известно также устройство для тттаиня

5 нагрузки, содержащее генератор постоянного тока, буферную аккумуляторную батарею, ограничитель заряда батареи, автомат подключения генератора, ком.мутатор цепи за ряда батареи н корректирующую систему 2J.

Недостатком даино г системы является ТО обстоятельство, что при реализаци; корректирующей системой функции г f (KI) ХОТЯ и происходит уменьц еиие кол1 чества

зарядно-разрядны.х иик.юв, одновременно увеяичивается глубина циклирования аккумуляторной батареи, что, п свою очередь, приводит к уменьшению срока службы аккумуляторной батареи.

Известно устройство для нитанпя нагрузки постоянным током, содержащее секционированную солнечную ба -арею, коммутаторы секций солнечной батареи, буферную аккумуляторную батарею, датчик контроля заряда и разряда аккумуляторной батареи и коммутаторы цени заряда 3. Однако это устройство также не обеснечивает достаточной надежности эксплуатацин батареи по тем же, изложенным выше, причинам.

Целью данного изобретения является увеличение срока службы аккумуляторной батареи.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено, датчико.м освещенности солнечной батареи, элементом НЕ, генератором импульсов, счетчиком импульсов и дешифратором, причем выход датчика освещенности солнечной батареи подключен к входу элемента НЕ, выход элемента НЕ подключен к входу генератора импульсов и к сбросовым входам счетчика импульсов и дешифратора, выход генератора импульсов подключен к счетному входу счетчика импульсов выходы счетчика импульсов подключены к входам дешифратора, выходы которого подключены к коммутаторам секций солнечной батареи.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство состоит из секционирован)К)й солнечной батлреи 1, состоящей из секция 2. 3 и 4. буферной аккумуляторной батареи 5, датчика контроля заряда и разряда аккумуляторной батареи 6, коммутаторов цепи аряда 7, 8, 9, датчика освещенности cojiHeb ной батареи 10, в качестве которого используется кремниевый фотопреобразователь, установленный на панели солнечной батареи, элемента НЕ 11, генератора импульсов 12, счетчика импульсов 13 и дешифратора 14.

Секции солнечной батареи 1 (секция 2 непосредственно, а секции 4 через коммутаторы 7, 8) через коммутатор 9 подключены параллельно буферной аккумуляторной батарее 5.

Выход датчика осве1ценности солнечной батареи 10 подключен к входу элемента НЕ П. Выход элемента НЕ П.. под спючен к входу генератора импульсов 12 и к сбросовым входам счетчика импульсов 13 и дешифратора 14. Выход генератора импульсов 12 подключен к счетному входу счетчика импульсов 13. Выходы счетчика импульсов 13 подключены к входам дешифратора 14. Вы.ходы дешифратора 14 подключены к коммутаторам 7, 8 секций солнечной батареи.

Выход датчика контроля наряда н разряда аккумуляторной 6arapeii О нодключен к коммутатору 9.

Питание датчика контроля заряда и разряда 6, -)лемеита HF П, геисратора импульсов 12, счетчика импульсов 13 и дешифратора 4 осуществляется от .пин гжкумуляторной батареи 5.

Величина электроэнергии, вырабатываемая солнечной батареей 1, выбирается из условия обеспечения энергобаланса устройства за один цикл работы в условиях освещенности солнечной батареи с максимальной длительностью тени. Нахождние солнечной батареи в условиях освещенности с минимальной длительностью тени сопровождается вырабатыванием дополнительной, избыточной электроэнергии. В связи с этим солнечная батарея i разбивается на секции 2 и 3. Электроэнергия, вырабатываемая секцией 2, выбирается из соображений обеспечения энергобаланса при нахождении солS печной батареи в условиях освеш.енности с минимальной длительностью тени. Секция 3 солнечной батареи 1, в свою очередь разбивается на п секций 4, количество которых определяется точностью, необходимой для Поддержания энергобаланса при изменении условий освещенности солнечной батареи . Работа устройства питания заключается в следующем.

При нахождении солнечной батареи 1 на освещенных участках датчик освещенe ности солнечной батареи 0 выдает сигнал на вход элемента НЕ 11. -В результате на выходеэлемента НЕ 1 отсутствует сигнал и генератор импульсов 12 не вырабатывает импульсы. При входе солнечной батареи 1 на неосвещенные участки датчик освещенности 10 прекращает выдачу сигнала, в результате на выходе элемента НЕ П появляется сигнал, который запускает генератор импульсов 12 и одновременно устанавливает счетчик импульсов 13 и дешифратор 14 в

0 нулевое положение. За время нахождения сол 1ечиой батареи 1 на неосвещенном участке на вход счетчика импульсо 13 поступает количество импульсов, прямо пропорциональ ное времени нахождения солнечной батареи Т на неосвещенном участке. На выходах

дешифратора 14 появятся сигналы (с запоминанием промежутка от момента появления сигналов до момента приведения дешифратора в нулевое состояние) через определенные, выбранные промежутки времени, коли,3 чество которых соответствует количеству секций 4. При входе солнечной батареи 1 на освещенные участки появляется сигнал на выходе датчика освещенности 10, при этом сигнал на выходе элемента НЕ IJ пропадает и генератор импульсов 12 перестает вы рабатывать импульсы.

При нахон{Дении солнечной батареи 1 в условиях освещенности с минимальной длительностью тени обеспечение энергобаланса осуществляется электроэнергией, вырабатываемой секцией 2. При этом все секции 4 отключены. При увеличении длительности тени на определенные значения по сигналам с выхода дешифратора 13 параллельно секции 2 посредством коммутаторов 7, 8 поочередно подключаются секции 4. При максимальной длительности тени все секции 4 подключены параллельно секции 2. Каждый раз; в начале очередного теневого участка счетчик импульсов 13 и дешифратор 14 сигналом с выхода элемента НЕ 11 приводятся в нулевое состояние, в результате чего коммутаторы 7, 8 отключают все секции 4 от секции 2 и подключение необходимого количества секций 4 параллельно секции 2 осуществляется вновь с учетом длительности данного теневого участка. Ввиду того, что по ряду факторов невозможно обеспечить точное поддержание энергобаланса устройства, защита аккумуляторной батареи 5 от перезаряда и глубокого разряда осуществляется посредством отключения и повторного подключения солнечной батареи I к аккумуляторной батареи 5 коммутатором 9 по сигналам датчика контроля заряда и разряда 6. Ресурс работы устройств питания, содержащих солнечную и буферную aккyмyJIятopную батареи определяется ресурсом работы аккумуляторной батареи. Уменьшение количества заряДно-разрядных циклов аккумуляторной батареи в предлагаемом устройстве дало возможность, довести срок службы аккумуляторной батареи ДО одного года и более при требуемом ресурсе uiecTb месяцев. Формула изобретения Устройство для питания нагрузки посто янным током, содержащее секционированную солнечную батарею, коммутаторы секций солнечной , буферную аккумуляторную батарею,датчик контроля заряда и разряда аккумуляторной батареи и коммутаторы цепи заряда, отличающееся тем, что, с целью увеличения срока службы аккумуляторной батареи, оно снабжено датчиком освещенности солнечной батареи, элементом НЕ, генератором импульсов, счет .иком импульсов и дещифратором, причем выход датчика освещенности солнечной батареи подключен к входу элемента НЕ, выход элемента НЕ подключен к входу генератора импульсов и к сбросовым входам счетчика импульсов и дещифратора, выход генератора импульсов подключен к счетному входу счетчика импульсов, выходы счетчика импульсов подключены к входам дещифратора, выходы которого подключены к коммутаторам секций солнечной батареи. Источники информации, принятые во вни мание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 284104, кл. Н 02 7 7/34, 1969. 2.Авторское свидетельство СССР № 426269, кл. Н 02 3 7/34, 1973. 3.Авторское свидетельство СССР № 417871, кл. Н 02 и 7/34, 1969.