Устройство питания нагрузки Советский патент 1981 года по МПК H02J7/34 H01M10/48 

(54) УСТРС СТВО ПИТАНИЯ НАГРУЗКИ

Насгоящее изобретение огносигся к элекгрогехннке, а более конкретно к yctройсгвам для пигания нагрузки и можег быгь использовано преимущесгвенно для бесперебойного снабжения элекгроэнерги ей длительно работающих необслуживаемьо потребителей.. Длительная эксплуатация необслуживаемых устройств питания, использующих в своем составе циклически работающую аккумуляторную батарею (АБ) предопределя ет необходимость принятия мер по стабил зации характеристик аккупяуляторов, которые деградируют (ухудщаются) во времени. Одним из эффективных методов стабилизации характеристик аккумуляторе является их периодическое восстановление путем глубсжого разряда и последующего заряда J1. J. Известны устрсЛства питания нагрузки содержащие генератор электроэнергии и АБ, соединенные между собой и с нагрузк(Л через автомат регулирования н защит в которых для повышения энергетической . . 2 ; . эффективности и срока службы устройства с помощью блока восстановления характеристик осуществляется периодический (по внешним командам) глубокий разряд АБ йа общий резистор. При этом, на время восстановления характеристик АБ, бесперебойное снабжение потребителей электроэнергией обеспечивается с помощью дополнительной АБ с аналогичными характеристика:- ми 2. Недостатком известных устройств питания является, во-первых, необходимость иметь в своем составе две АБ, что в значителшой мере ухудшает удельные энергетические характеристики устройства, и, во-«торых, поскольку глубокий разряд АБ производится на общий резистор, то, во избежание выхода из строя отдельных аккумуляторов, ввиду их неидентичной заряженности, глубокий разряд прекращают по первому разрядившемуся аккумулятору, что гфиводит к неполному восстановлению характеристик остальных аккумуляторов, а. 384 спедовагельно, уменьшению эффектнвносги в ресурса АБ н всего устройства. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущяосги является устройство питания нагрузки, состоящее из солнечней к Двух аккумуляторных батарей, соединенных между собой и с выходными выводами через автомат регул ования и защиты, и подключенного к ним блока восстановления характеристик аккумуляторов З. Работает это усгрсйство следующим офазом. При эксплуатации устройства солнечная и аккумупятс ные батареи обеспечи- Бают непрерывную вьфаботку электроэнергии для снабжения потребителей, а автома регулирования и защиты поддерживает в требуемых пределах параметры элекгроэнергии на вь ходных выводах и управляет режимами работы солнечной и аккумулятф ных батарей. В ходе циклирования АБ по внешним радиокомандам производится восстановление характеристик аккумуляторов. В момент поступления радиокоманды одна из АБ исключается из работы на нагрузку и подключается к блоку восстановления ха рактеристик, который производит одновременный глубокий разряд всех аккумуляторов на индивидуальные резисторы с контролем по напряжению на А Б, после чего АБ заряжается с контролем по датчику сзграничения заряда, уставка срабатывания котфого формируется с учетом условий эксплуатации АБ и поступает на установоч ный вход блока восстановления характерис тик.. Когда заряженносгь АБ достигает уровня срабатывания ограничите; заряда, ее заряд прекращается (цикл восстановления характеристик АБ завершен) и она включается в работу по обеспечению потребителей электроэнергией. На интервале воссгановления характеристик этой АБ, бесперебойное питание потребителей обеспечивает другая АБ. Очередной цикл восстановления характеристик АБ производится при подаче на устройство радиокоманды для переключения АБ из режима работы в режим восстановления характеристик. Однако необходимость использования в своем составе Двух (или более) АБ значительно ухудшает удельные (энергетические и массогабаритные) характеристики устройства;., имеющие место (возникающие в ходе эксплуатации) различия в уровнях заряженйости аккумуляторов при восстановлении, их характеристик Полностью не 9 устраняются, что приводит к снижению энергетических характеристик АБ. Это объясняется тем, что поскольку в ходе восстановления характеристик (при глубоком разряде) длительность разряда кс«тролируемая по напряжению на АБ и величина разрядных резистчэов одинаковы для всех аккумуляторов, то они, имея различия в уровнях заряженности, разряжаются на различную глубину, а при последующем заряде АБ эти различия не устранякз(тся, ввиду заряда аккумулятс ов в последовательной цепи АБ. Следовательно, при дальнейщём циклсфовании АБ, во язбежанке вькода из строя отдельных аккумуляторов ограничение ;заряДа АБ производят по первому зарядившемуся, а разряда - по первому разрядившемуся аккумулятору, что уменьшает потенциальные энергетические возможности АБ. В ходе восстановления характеристик ДБ создается дополнительная пиковая нагрузка на средства.отвода и поглощения тепла (при одновременном глубоком разряде всех аккумуляторов) и на генератср электроэнергии (при заряде АБ после ее глубо:- кого разряда). Кроме того, отсутствие, автоматизации процесса восстановления характеристик АБ производится по радиокомандам, что требует наличия каналов радиосвязи и соответствующего контроля за периодичностью восстановления характеристик Цель изобретения - повышение удельных энергетических характеристик устройства питания нагрузки, уменьшение пикового тепловыделения устройства и обеспечение автоМатйзации процесса стабилизации его характеристик. Поставленная цель достигается тем, что в устройство питания нагрузки, содержащее генератф электроэнергии и аккумулятсч ную батарею, подключенные через автомат регулирования и защиты к выходным выводам, соединенный с АБ блок восстановления характеристик аккумуляторов (ББХ), дополнительно введены коммутирующий элемент (КЭ) и блоки; поаккумулятс зного контроля (БПК), замещения аккумуляторов (БЗА), формирован-ия адреса (БФА), выборки наибольшего уровня заряженности (БВУ), причем АБ и блок БВХ соединены между собой через блок БЗА, управляющий вход которого через КЭ подключен к выходу блока БФА, вход которого н вход блока БВУ через блок БПК .соединены с АБ, а выход блока БВУ подключен к установочному входу блока БВХ, выход когорого соединен с управляющим входом КЭ. Предлагаемое устройство состоит из генератф 1 электроэнергии и аккумуляторной батареи 2, соединенных между собей и с выходными выводами через автомат 3 регулирования и защиты, блока 4 . восстановления характеристик аккумуляторов, соединенного силовыми шанами с АБ 2 через блок 4 замещения аккумуляторов, соединенного силовыми шинами с АБ 2 через блок 5 замещения аккумуляторов, блоков 6 формирования адреса и выборки наибольщего уровня заряженности 7, входы которых через блок поакку- мул$ггорного кемтрОЛЯ 8 подключены к АБ 2i коммутирующего элемента 9, соединяющего выход блока 6 формирсюания адреса и управляющий вход блока 5 замещения аккумуляторов, причем выход блока 7 выбфки наибольшего уровня заряженносги соединен с установочным входом блока 4 вос9тановления характеристик, выхой которого подалючен к управляющему на замыкание входу коммутирующего элемента 9. В исходном состоянии (перед началом эксплуатации устройства) один из аккумуляторов АБ 2 блоком замещения аккумуля торов 5 электрически исключен из ее цепи и аоахлЮЧен к блоку 4 восстановления характеристик. С момента начала и в процессе эксплу атации устрсйства генератор 1 электроэнергии и аккумуляторная батарея 2 (в составе N-1 аккумуляторов, где N-об щее количество aккyмyлятqэoв в АБ 2) обеспечивают непрерывную вьфаботку электроэнергии для снабжения потребителей, при этом автомат регул{фования и защиты 3 осуществляет поддержание в требуемы пределах параметров электроэнергии на вы ходных выводах устрсйсгва и управляет ре жимами работы генератсра 1 и АБ 2. С этсяо же момента времени в блсже воссТа новления характеристик 4 производится восстановление характеристик аккумулятора, подключенного к этому блсжу (щэоизводится глубокий разряд на резнете с контролем по напряжению на аккумуляторе, и последующий заряд до уровня, задаваемого на установочный вход блока 4).В ходе циклирования АБ 2 блок поакку гулятс ного контроля 8 определяет и выдает на входы блоков 6 и 7 формирования адре са и вь1борки наибольшего урс«ня заряженности информацию об уровнях заряжен- црсти каждого из И -1 аккумуляторов 84 9 АБ 2. Блок 6 формч ования адреса определяет и выдает на выход а;фес (порядковый номер) аккумулятора с наименьшим уровнем . заряженностй, а блок 7 выборки определяет (выбирает) и выдает на установочный. вход блока 4 восстановления характеристик наибольший из N -1 уровень заряженностй. Блок 4 восстановления характеристик в момент времени, когда уровень заряда восстанавливаемого (подключенного к нему) аккумулятора Достигнет уровня, задаваемого на его установочный вход, выдает сигнал на управляющий вход коммутирующего элемента 9, который (замыкаясь) пропускает сигнал (адрес) от блока 6 формирования на управляющ{ й вход блока 5 замещения аккумуляторов. По этому сигналу блок Б замещения восстановленным аккумулятором заменяет (замещает) в цепи АБ 2 аккумулятф с наименьшим уровнем заряженностй (согласно подаваемому на его управляющий вход адресу), и пошслючает последний к блоку 4 восстановления характеристик (всюстановленный аккумулятор и «ккумуяятор с наименьшим уровнем раряженности электрически поменялись iecтaми). Цикл восстановления характервротик автоматически повторяется в течение всего времени эксплуатации устройства (в любой момент юмени в рцнскме восстановления находится один из аккумуляторов АБ 2), причем каждый раз восстанавливаются характеристики худшего (с наименьшим уровнем заряженностй) аккумулятора, который воз ащается в цепь АБ 2 заряженным до уровня лучшего (с наибольшим уровнем заряженностй) аккумулятор ра, т.о. наряду с поочередным восстановлением характеристик аккумуляторов они вщ)аш1Ивак тся между собой по уровню заряженности. Иснояьзование предлагаемого устройства питания обеспечивает повышение удельных характеристик (за счет уменьшения массы АБ вместо двух используется одна АБ), увеличение эн Гетических характеристик (за счет нивел1фования характ истик акрсумуляторов А&), уменьшение пикового тепловыделения и нагрузки на генератор электроэнергии (за счет поочередного разряда и заряда аккумуляторов при восста- новленЙЕИ характеристик). Кроме того, исключается необходимость контроля и управления по радиокомандам режимом стабилизации характеристик АБ..