Устройство для питания нагрузки постоянным током Советский патент 1983 года по МПК H02J7/00 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в составе системы электроснабжения подвижного объекта с аккумуляторной батареей (АН).

Известны устройства для питания нагрузки постоянным током, содержащие основную АБ и вольтодобавочные элементы/ соединенные согласно-последовательно, диод, через который нагрузка подключена к АБ и тиристорные ячейки с конденсаторами, связывающие вольтодобавочный источник и нагрузку 1 и 2.

Известно также устройство для питания нагруаки постоянным током, содержащееосновную АБ и вольтодобавочные элементы, соединенные согласно-последовательно, диод, через .который нагрузка подключается к батарее, тиристорные ячейки с конденсаторами и тиристоры/ соединяющие отводы вольтодобавочных аккумуляторов с нагрузкой З.

.Среднее напряжение на зажимах нагрузки в известном устройстве зависит от количества вольтодобавочных элементов, подключенных к о6новной КБ, и частоты коммутации тиристорной ячейки.- Максимальное значение этого напряжения не превышает суммарное напряжение основной АБ и ;вольтодобавочного источника, вследствие чего энергетические показатели известного устройства низки, а его масса, слагаемым которой является масса вольтодобавочных элементов, велика .

Целью изобретения является улуч10шение массо-энергетических показателей.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для питания нагрузки постоянным током снабдсе о клю15чевыми прлярно-инвертирующими (ПК) преобразователями с выходными ков-денсаторными фильтрами по числу вольтодобавочных элемен-тов, транэис-. торным ключом и двумя группами до20полнительных диодов. Входные клеммы ПИ преобразователей, за исключением, первого, подключены через Дополнительные диоды первой группы к отводам элементов. Дополнительные диоды

25 второй группы шунтируют выходные клеммы преобразователей и соединены последовательно между собой и с выходными кЛеммами Транзисторный ключ связывает между собой положитель30ный полюс крайнего вольтодобашочного

элемента с одной из выходных клемм подключенного к нему преобразователя

На чертеже представлена функциональная электрическая схема предлагаемого устройства с тремя вольтодобавочными аккумуляторами.

Устройство для питания нагрузки постоянным током состоит из АВ 1 (основной), вольтодобавочных аккумуляторов 2-4, ключевых ПИ преобразователей 5 - 7 с выходными Конденсаторньпми фильтрами, транзистора 8 и диодов 9 - 13. В состав ПИ преобразователей 5-7 входят транзисторы 14 - 16, дроссели 17 - 19, диоды 20 - 22 и конденсаторы 23-25.

АБ 1 и вольтодbбавочные аккумуляторы 2-4 соединены согласно-последовательно , Входные клеммы ПИ преобразователей 6 и 7 подключены через диоды .9 и 10 к отводам аккумуляторов 3 и 4, а входные клеммы ПИ преобразователя 5 связаны с отводами аккумулятора 2 непосредственно. Диоды 11 - 13 шунтируют выходные зажимы преобразователей 5 - 7 и соединены последовательно между собой и с нагрузкой 26, подключенной к АБ 1, причем аноды диодов 11 - 13 связаны с транзисторами 14 - 16, а катоды соединены с като.чэми диодов 20 - 22. . Транзистор 8 связывает между собой положительную клемму аккумулятора 4 и анод диода 13.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении питание нагрузки 26 осуществляется от АБ 1 через диод 20, а транзисторы 8, 14 16 закрыты и управляющие сигналы на них не поступают. При снижении напряжения нагрузки 26 ниже минимально допустимого уровня сигналы управления подаются на транзистор 14. Коэффициент передачи по напряжению преобразователей 5-7 равен единице. Открытое состояние транзисторов 8, 14 - 16 соответствует нечетному такту работы устройства, закрытое состояние транзисторов - четному такту. .Во всех режимах работы заряд конденсаторов 23 - 25 производится .в четные такты. Под действием управляющего сигнала транзистор 14 открывается подключая дроссель 17 к аккумулятору 2 накоротко. При этом в дросселе 17 накапливается электромагнитная энергия. Напряжение нагрузки 26 в нечетном такте равно суммарному напряжению АБ 1, аккумулятора 2 и конденсатора 23. По окончании действия управляющего, сигнала транзистор 14 закрывается, а энергия, накопленная в дросселе 17, передается через диод 20 в конденсатор 23, который заряжается до напряжения аккумулятора 2, В этот интервал времени питание

нагрузки 26 осуществляется от АБ 1 через диод 20.

Таким образом, на выходе устройства поддерживается напряжение, равное по величине среднему значению напряжения АБ 1 и суммарного напряжения АБ 1, аккумулятора 2 и конденсатора 23.

При дальнейшем снижении выходного напряжения устройства сигналы управления подаются на транзистор 15, а с транзистора 14 снимаются. Электромагнитные процессы, протекающие в преобразователе 6, аналогичны процессам, протекающим в преобразователе 5. Кроме того, в нечетные такты работы устройства дроссель -17 преобразователя 5 подключается к суммарному напряжению аккумуляторов 2 и

3и конденсатора 24. Напряжение нагрузки 26 в нечетном такте равно суммарному напряжению АБ 1, аккумуля торой 2 и 3 и конденсаторов 23 и 24. В четные такты нагрузка 26 питается от АБ 1 через диод 20. Выходное напряжение устройства поддерживается равным по величине среднему значению напряжения АБ 1 и суммарного напряжения АБ 1, аккумуляторов 2 и 3, конденсаторов 23 и 24. Дальнейшее повышение напряжения вольтодобавочного источника может быть достигнуто путем подачи управляющих сигналов на транзистор 16 и снятия сигналов управления с транзистора 15. При открытом транзисторе 16 в дросселях 17 - 19 накапливается электромагнитная энергия, При этом к дросселю 19 прикладывается напряжение аккумулятора 4, к дросселю 18 - суммарное напряжение аккумуляторов 3 и

4и конденсатора 25, к дросселю 17 суммарное напряжение аккумуляторов 2 - 4 и конденсаторов 24 и 25. Напряжение нагрузки 26 в нечетные,, такты работы устройства равно суммарному напряжению АБ 1, аккумуляторов 2-4, конденсаторов 23 - 25. По окончании действия управляющего сигнала транзистор 16 закрывается, а энергия дросселей 17 - 19 передается в конденсаторы 23 - 25, которые заряжаются до напряжений, равных соответственно прикладываемым напряжениям к дросселям 17 - 19 в нечетном такте. Нагрузка в четном такте питается от АБ 1 через диод 20.

В описанном режиме работы устройства нагрузка 26 питается средним значением напряжений/ прикладываемых к ней в четном и нечетном тактах работы устройства. Максимальное значение напряжения на выходе устройства может быть получено путем подачи сигналов управления на транзистор 8 которые формируются широтно-импульс4fcjM модулятором (не показан). Электромагнитные процессы, протекающие в элементах в этом режиме работы устройства, аналогичны процессам, протекаюпшм при работе транзистора 16. Среднее значение выходного напряжения устройства при работе транзистора 8 пропорционально цлт тельности управляющего -сигнала. Предлагаемое устройство обеспечивает увеличение напряжения вольтодобавки в несколько, раз при незначительном увеличении массы v( габаритов, а также повьлиение скорости передачи электрической энергии вольтодобавочных элементовв нагрузку., ; Иначе говоря положительный эффект данного устройства заключается в улу шении массо-энергетических показате лей. Максимальный эффект может быть получен при использовании устройств в системе электроснабжения подвижного обйекта. . Формула изобретения Устройство для питания нагрузки постоянньи током, содержащее основную аккумуляторную батарею и вольто добавочные элементы, соединенные согласно-последовательно, диод, через который выходные клеммы связаны с батареей, и ОТЕОДЫ от вольтодобаг вочных элементов, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что,, с целью улучшения массо-энергетических показателей, оно снабжено ключевыми полярно-инвертирующими преобразователями с .выходными конденсаторными фильтрами по числу вольтодобавочных элементов, , транзисторным ключом и двумя группа-ми дополнительных диодов, причем входные клеммы полярно-инвертирующи;. преобразователей, за исключением первого, подключены через дополнительные диоды первой группы к отводам элементов, дополнительные диоды второй группы шунтируют выходные клеммы преобразователей и соединены последовательно между собой и с вы- ходными клеммами, а транзисторный ключ связывает между собой положительный полюс крайнего вольтодобавочного элемента с одной из выходных клемм подключенного к нему преобразователя. Источники информации, , принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 500559, кл. Н 02 J 7/00, 1974. 3. Авторское свидетельство СССР № 517963, кл. Н 02 J 7/00, 1974. 3. Авторское свидетельство СССР № 500560, кл. Н 02 Т 7/00, 1974.