Автономная система электропитания Советский патент 1980 года по МПК H02J7/34 

Изобретение относитсй к автономны системам электроснабжения объектов с источниками постоянного тока ограниченной мощности. Известна автономная система элект ропитания, содержащая первичный нерегулируемый источник постоянного тока, буферную аккумуляторную батарею, импульсный регулятор зарядного то.ка и разрядное устройство l} . Недостаток системы электропитания состоит в том, что в ней не всегда обеспечивается работа первичного источника в режиме максимальной мощное ти, что снижает эффективность его ис пользования. Наиболее близкой к изобретению по своей технической сущности является система электропитания, в которую дополнительно.введен шунтовой .регулятор напряжения с ба.Ш1астным резистором, причем мощность источника всегда достигает своего максимального значения и распреде.пяется между нагрузкой, аккумуляторной батареей . и балластным резистором. Система содержит подключенный к нагрузке первичный нерегулируемый источник тока, буферную аккумуляторную батарею, импульсный регулятор зарядного тока с СИ.ПОВЫМ ключом,, коммутирующим вей- . тилем и дросселем, разрядный регулятор и шунтовой регулятор, состоящий из блока управления и Двух управляемых ключей, из когорых один включен в цепь балластно.го резистора, другой - в цепь аккумуляторной батареи. Регулятор зарядного тока и разрядный регулятор представляют собой однотактные импульсные преобразователи. Блок управления содержит два мультивибратора, один из которых управляется напряжением аккумуляторной батареи, а второй - генератором импульсов эталонной частоты. .Мелоду мультивибраторами включены цепи синхронизации. Выхода мультивибраторов подключены ко йходу сумматора-вьшрймителя, выход которого подк.лючен ко входам управляемых ключей 2 . Недостатком рассмотренной системы электропитания является еесложность, обусловленная необходимостью исКользования в блоке управления сумматора и двух мультивибраторов, а также цепей синхронизации и генератора синхронизирукнцих импульсов стабильной частоты схемы. Положение

, --:-- ii«iiJS4iSi& ti

сугубляется тем, что элементы силоЬй части шунтового регулятора исользуются неэффективно. Сложность хемы и ее склонность к расстройке процессе эксплуатации снижает .. адежность системы электропитания.

Цель изобретения - упрощение сисемы электропитания и повьпиение ее надежности.

Поставленная цель достигается тем, что блок управления шунтового регулятора выполнен в виде стабилитрона и дифференцирующей цепи, вход которой через трансформатор подключен к обмотке дросселя импульсного регулятора зарядного тока, управляемые ключи шунтового регулятора, балластный резистор и аккумуляторная батарея соединена в схему триггера, в диагональ которого включен коммутируквдий конденсатор, вход одного управляемого соединен с выходом дифференцирующей цепи через диод, а вход другого - с коммутирующим конденсатором через стабилитрон.

На чертеже представлена элёктрическая схема системы электропитания.

Система электропитания содержит первичный нерегулируемый источник 1, импульсный регулятор 2 зарядного тока шунтовой регулятор 3 с блоком 4 управления буферную аккумуляторную батарею 5, разрядное устройство 6. Шунтовой регулятор 3 и аккумуляторная батарея 5 через регулятор 2 подключены к источнику 1. Кроме того, аккумуляторная батарея 5 через разрядное устройство 6 соединена с нагрузкой 7.

Шунтовой регулятор 3 состоит из управляемого ключа - тиристора 8, включенного в цепь балластного резистора 9, и коммутирующего конденсатора 10,

Блок управления 4 содержит трансформатор 11, дифференцирующую цепь, состоящую из конденсатора 12 и резистора 13, диод 14, стабилитрон 15, ограничительные резисторы 16, 17. Регулятор заря;дного тока представляет собой однотактный импульсный преобразователь повьшающего типа и содержит силовой ключ 18, дроссель 19, коммути зующий вентиль 20 и блок управления 21. Вентиль 20 выполнен управляемьлл и одновременно является другим управляемым ключом шунтового регулятора напряжения аккумуляторной батаpei|.. Разрядное устройство 6 содержит силовой ключ 22, дроссель 23, коммутирующий вентиль 24 и блок управления 25.

Система электропитания в зависимости от величины текущей мощности нагрузки и заряженности аккумуляторной батареи может работать в следующих режимах: мощность нагрузки больше номинсшьной мощности источника (режим А) , при этом недостающая мощность

is s-tSE2Jii ;Liits tJi -j.ii

обеспечивается аккумуляторной батареей, мощность нагрузки равна номинальной мощности источника (режим Б), нагрузкапри этом получает питание только от источника, мощность нагрузки меньше номинальной мощности источника, при этом избыток мощности источника поступает в аккумуляторную батарею (режим в), а в случае полного заряда батареи, рассеивается на балластном резисторе (режим г).

Система работает следутацим образом.

в режиме А питание нагрузки 7 осуществляется от источника 1 и аккумуляторной батареи 5 через разрядное устро ство 6. Напряжение на нагрузке 7 оддерживается постоянным за счет изменения длительности замкнутого состояния ключа 22. Управление ключом 22 осуществляется блоком 25. При замкнутом ключе 22 разряд аккумуляторной батареи 5 рсуществляется по цепи: положительный вывод батареи 5 - ключ 22 - дроссель 23 - нагрузка 7 - отрицательный вывод батареи 5.

При разомкнутом ключе 22 накопленная в дросселе 23 энергия передается в нагрузку 7 через коммутирукяций диод 24. В режиме А ключ 18 регулятора зарядного тока разомкнут сигналом блока управления fl, а тиристоры 8 и 20 закрыты. Коммутирующий конденсатор 10 заряжен до напряжения, меньшего напряжения пробоя стабилитрона 15

В режиме Б ключи 18, 22 постоянно разомкнуты. Питание нагрузки осуществляется только от первичного источника 1. Увеличение напряжения на нагрузке 7 из-за отключения части потребителей сопровождается включением импульсного регулятора зарядного тока с помощью блока управления 21 (режим в). При замкнутом состоянии ключа 18 создается цепь тока: положительный вывод источника 1 - дроссель 19 - ключ 18 - отрицательный вывод источника 1. Дроссель .19 накапливает энергию. К входу дифференцирукндей цепи 12-13 прикладывается напряжение ВТОРИЧ.НОЙ обмотки трансформатора 11.

В момент закрытия ключа 18 происходит перезаряд конденсатора 12. дифференцирующей цепи, положительный импульс открывает второй управляемый ключ 20. Накопленная энергия в дросселе 19 и энергия от источники 1 поступает в аккумуляторную батарею 5. Ток заряда протекает по цепи: положительный вывод источника 1 - дроссель

19- коммутирующий вентиль 20 - аккумуляторная батарея 5 - отрицательный вывод источника 1. Згиюлкание.ключа 18 приводит к выключению вентиля

20и к очередному накоплению энергии в дросселе 19.

В режиме Г избыточная энергия источника передается в бёшластный ре,зистор 9 шунтового регулятора 3 через регулятор зарядного тока 2 и управляемый ключ 8, При этом напряжение аккумуляторной батареи 5 достаточно для заряда коммутирующего конденсатора 10 до напряжения, соответствующего пробою стабилитрона 15, что приводит к открытию ключа 8 в моменты размыкания ключа 18. Через замкнутый ключ 8 энергия накопительногодросселя 19, и источника 1 передается, в балластный резистор 9, Одновременно напряжением на коммутирующем конденсаторе 10 размыкается ключ 20, что приводит к выключению цепи наряда,аккумуляторной батареи 5.

Благодаря введенным отличиям, схема системы упрощена по сравнению с .известной схемой, В частности, блок 4 управления системы электроснабжения согласно изобретению выполнен на пассивньох элементах.

Благодаря включению силовых элементов в схему триггера обеспечена устойчивая коммутация управляемых ключей, ЧТО повышает надежность системы ,

Формула изобретения

Автономная система электропитания, содержащая подключенный к клеммам для подключения нагрузки первичный нерегулируемый источник постоянного тока, буферную аккумуляторную бата- .

рею, импульсный регулятор зарядного тока с силовым ключом, коммутирующим вентилем и дросселем, разрядный регулятор и шунтовой регулятор, состоящий из блока управления и двух управляемых ключей, один из которых включен в цепь балластного резистора а другой в цепь аккумуляторной батареи, отличающаяся тем, что, с целью упрощения и повьоления надежности, в ней блок управления шунтового регулятора выполнен в виДё стабилитрона и дифференцирующей цепи, вход которой через трансформатор подключен к обмотке дросселя юлпул| сного регулятора зарядного тока, управляемые ключи шунтового регулятора балластный резистор и аккумуляторная батарея соединены в схему триггера, в диагональ которого включен коммутирующий конденсатор, вход одного управляемого ключа соединен с выходом дифференцирукицей цепи через диод а вход другого - с коммутирующим конденсатором через стабилитрон.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

рис. 4.