Система электроснабжения автономного объекта

Система электроснабжения автономного объекта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электроснабжения подвижных объектов, включающих первичные источники постоянного тока ограничения мощности и аккумуляторные батареи. Цель изобретения - упрощение системы. Система электроснабжения состоит из источника питания постоянного тока ограниченной мощности, клеммы которого подсоединены к шинам нагрузки с которыми через обратимый стабилизатор напряжения связаны зажимы аккумуляторной батареи. Обратимый стабилизатор содержит два транзисторных ключа с параллельно включенными диодами обратного тока, дроссель и конденсатор, включенный параллельно нагрузке. Стабилизтор напряжения относится к классу параметрических. Новым является то, что энергия, необходимая для создания источника опорного напряжения стабилизатора на стабилитроне, снимается с дополнительной обмотки дросселя, которая через диод и резистор соединена с этим стабилитроном. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1) Н 02 J 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.ник 1 постоянного тока ограниченной мощности (ИПТ), аккумуляторную батарею (АБ) 2, дроссель 3, первый 4 и второй 5 транзисторные ключи, диоды

6 и 7 обратного тока, выпрямительный диод 8, конденсатор 9, насыщающийся трансформатор 10, етабилитрон 11, первый 12, второй 13 и третий 14 резисторы.

Источник 1 включает разделчтельный диод 15, соединяющий этот источник и шины нагрузки !6.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМ

ПРИ П(НТ СССР

1 1 (21) 4472785/24-07 (22) 03.06.88 (46) 30.07.90. Бюл. и 28 (72) Н.И.Олейник, В.В.Пугачев и В.В.Курский (53) 621.3(4.632 (088.8) (56) Микроэлектронные электросистемы.

Применение в радиоэлектронике / Под ред, Ю.И.Конева. М.: Радио и связь, 1987, с. 184.

Моин В.С., Лаптев Н,Н. Стабилизированные транзисторные преобразователи. M,: Энергия, 1972, с, 295, рис. 8-18.

Там же, с. 194, рис. 6-10-а. (54) СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ АВТО—

НОМНОГО ОБЪЕКТА (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электроснабжения подвижных объектов, включающих первичные источИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электроснабжения подвижных объектов, включающих первичные источники постоянного тока ограниченной мощности и аккумуляторные батареи, Целью изобретения является упрощение системы.

На чертеже представлена.электрическая схема системы электроснабжения автономного объекта.

Система электроснабжения (СЭС) автономного объекта содержит источ„„SU„„ 582330 А ники постоянного тока ограниЧенной мощности и аккумуляторные батареи.

Цель изобретения — упрощение системы.

Система электроснабжения состоит из источника питания постоянного тока ограниченной мощности, клеммы которого подсоединены к шинам нагрузки, с которыми через обратимый стабилизатор напряжения связаны зажимы аккумуляторной батареи. Обратимый стабилизатор содержит два транзисторных ключа с параллельно включенными диодами обратного тока, дроссель и конденсатор, включенный параллельно нагрузке. Стабилизатор напряжения относится к классу параметрических. Новым является то, что энергия, необходимая для создания источника опорного напряжения стабилизатора на стабилитроне, снимается .с дополнительной обмотки дросселя, которая через диод и резистор соединена с этим стабилитроном. 1 ил.

1582330

Первая вторичная обмотка 17 трансформатора через первый резистор 12 связана с управляющим входом ключа 4, а вторая вторичная обмотка 18, включенная встречно первой вторичной обмотке, через второй резистор 13 с управляющим входом ключа 5. Начало первичной обмотки 19 трансформатора

10 подключено к общей точке дросселя ,3 и ключей 4 и 5, а конец через ста билитрон 11 — с общей шиной питания аккумуляторной батареи 2 и нагруз ки 16. о

Параллельно стабилитрону 11 вклю- 15 чены последовательно соединенные вы прямительный диод 8, дополнительная обмотка 20 дросселя 3 и третий резистор 14, Система снабжена также датчиком 21 максимального напряжения, батареи, который имеет размыкающие :контакты 22 в цепи питания аккумуля торной батареи 2.

К шинам нагрузки подключены входы датчика 23 минимального напряжения. 25

Диод 8, трансформатор 10, стабилитрон 11, резисторы 12, 13 и 14 образуют устройство 24 управления ключами 4 и 5. Дроссель 3, ключи 4 и 5, диоды 6 и 7, конденсатор 8 и устройство 24 образуют обратимый стабилизатор 25 напряжения.

Система работает следующим образом.

Стабилизатор 25 относится к классу параметрических. Напряжение стабилизации стабилитрона 11 выбирается равным заданному уровню напряжения нагрузки 16.

В зависимости от величины нагруз- 40 ки 16 СЭС может работать в трех режимах: нагрузка 16 питается от источника 1 питания постоянного тока (ИПТ1), а АБ 2 полностью заряжена и отключе- 45 на вместе с обратимым стабилизатором

25 от шин нагрузки, нагрузка 16 питается от ИПТ1 и через обратимый стабилизатор 25 от

АБ 2;

ИПТ1 обеспечивает питание нагрузки 16 и заряд АБ 2 через стабилизатор 25.

Выбор одного из указанных режимов осуществляется в зависимости от уровня напряжения на шинах нагрузки 16 (и уровня заряженности AS 2), Полнота заряда АБ 2 регистрируется по срабатыванию датчика 21 мак-. симального йапряжения батареи (в случае использования герметичных аккумуляторов этот датчик 21 может быть заменен на датчик давления). Отключение

АБ 2 и стабилизатора 25 от шин нагрузки 16 может осуществляться по сигналам датчика 21 с помощью контактов 22, Подключение АБ 2 к шинам нагрузки 16 производится по сигналу датчика 23 минимального напряжения нагрузки. Если АБ 2 заряжена полностью (сработал датчик 21), то обратимый стабилизатор 25 и АБ 2 от шин нагрузки 16 отключены контактами 22, а питание нагрузки 16 осуществляется от ИПТ 1 по цепи 1-15-.16-1.

При снижении напряжения на нагрузке 16 срабатывает датчик 23. СЭС переходит во второй режим работы. Выход обратимого стабилизатора 25 подключается контактами 22 к шинам нагрузки 16, питающейся по цепи 1-15-16-1.

Разность напряжений AS 2 и ИПТ 1 (нагрузки 16) обуславливает открытие первого ключа 4. По цепи 2-4-19-2 начинает протекать ток, под действием которого в обмотке 17 трансформатора 10 индуктируется ЭДС, вызывающая полное открытие ключа 4. По цепи

2-4-3-9(16)-2 протекает разрядный ток АБ 2, и в дросселе 3 накапливается энергия. Длительность открытого состояния ключа 4 определяется по формуле

2В S+w

I в 6 "с где C — дли ельность импульса тока.

1 чер з транзисторный ключ 4, U — напряжение стабилитрона 11, В„ - индукция насыщения сердеч.ника трансформатора 10, S — площадь поперечного сечения сердечника,.

К вЂ” коэффициент заполнения серс дечника, ы — число витков основной обмотки дросселя 3.

По истечении t сердечник трансf г форматора 10 насыщается и сигнал управления снимается с ключа 4, что вызывает его закрытие. При этом в дросселе 3 индуктируется ЭДС, под, действием которой по цепи 3-9(16)-6-3 протекает ток и энергия дросселя 3 передается в нагрузку 16. Одновременно в дополнительной обмотке 20 дросселя 3 индуктируется ЭДС (полярность

5 158 показана на чертеже), вызывающая протекание тока IIo цепи 20-8-11-14-20.

Напряжение стабилитрона 11 прикладывается к первичной обмотке 19, вызывая протекание тока по цепи 11-19-6-11 (ток дросселя 3 через диод 6 намного больше тока обмотки 19), т,е. происходит перемагничивание сердечника трансформатора 10 в течение интервала времени

2 В Жса

С2 U ст (2) где tq — длительность паузы в работе транзисторного ключа 4.

Далее работа стабилизатора 25 циклически повторяется. При этом коэффициент заполнения импульсного цикла ключа 4 определяется соотношением

t g 0ст — — — (3)

25 (4) Пн — - l у:

Цж

Сопоставляя (3) и (4), получаем и ст

Таким образом, напряжению на шинах нагрузки 16 поддерживается на заданном уровне эа счет разрядной энергии АБ 2 и ИПТ1. При уменьшении тока нагрузки 16 напряжение.на шинах возрастает. Разность напряжений

АБ 2 и ИПТ 1 (нагрузки 16) уменьшается, и работа ключа 4 прекращается. . При U ) Пст имеет место избыточная мощность ИПТ 1, которая используется для восстановления запаса энергии АБ 2 — СЭС переходит в третий режим работы. Ток, протекающий по цепи 1-15-3-19-11-1, индуктирует

ЭДС в дополнительной обмотке 20 дросселя (полярность показана на чертеже), под действием которой в цепи 20-8-11-14-20 протекает ток.

Напряжение стабилитрона 11 прикладывается к обмотке 19 трансформатора

10, и по цепи 11-19-5-11 (через открывающийся ключ 5) начинает протекать ток. ЭДС вторичной обмотки

18 прикладывается через сопротивление 13 к управляющему входу ключа 5 и окончательно открывает его. В те- чение длительности t< (2) транзисторный ключ 5 открыт и за счет тока, 30 (6) 40 В целом работа СЭС складывается из последовательности рассмотренных режимов функционирования ее составных частей. Величина емкости АБ 2 выбирается с учетом возможности ее

45 восстановления при любом (даже самом ° неблагоприятном) . графике нагрузки 16;

50 Система электроснабжения автономного объекта, содержащая источник постоянного тока ограниченной мощности, клеммы которого подсоединены к шинам нагрузки, с которыми через обратный стабилизатор напряжения связаны зажимы аккумуляторной батареи, обратимый стабилизатор напряжения состоит из первого и второго транзисторных ключей, параллельно каждому

В то же время при разряде АБ 2 обратимый стабилизатор 25 работает по схеме понижающего конвертора, в котором имеет место равенство

2330 б протекающего по цепи" 1-15-3-5-1, в дросселе 3 накапливается энергия, По истечении t трансформатор 10 насьш ается, а ключ 5 закрывается, так как управляющий сигнал на его входе снимается. Под действием напряжения ИПТ 1 и ЭДС самоиндукции дросселя 3 открывается диод 7 и по

10 цепи f- 15-3-7-1 протекает импульс зарядного тока АБ 2. Одновременно по цепи 2-7-19-11-2 (ток обмотки !9 намного меньше тока дросселя 3) протекает ток, перемагничивающий транс15 форматор 10 в обратном направлении, в течение времени tI (1). Далее работа регулятора при заряде АБ 2 циклически повторяется.

Следовательно, коэффициент заполнения у импульсного цикла стабиП1 лизатора 25 в третьем режиме работы

СЭС определяется соотношением

tg Пот

1 — — . (5)

2 t1+ t2 UAG

При заряде АБ 2 стабилизатор 25 работает по схеме повышающего конвертора, для которого справедлива формула

Подставляя (5) в (6), получим равенство U н = Пст °

Таким образом, обратимый стабили35 затор напряжения обеспечивает стабилизацию .напряжения U на шинах наH грузки 16 во время заряда АБ 2.

Формула изобретения!

582330

Составитель А.Шустов

Техред Корректор С.Шевкун

Редактор А.Лежнина

Заказ 2096 Тираж 423 Подписное .ВНИИПИ Государственного комитета па изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

t иэ которых включен диод обратного тока, дросселя, конденсатора, включенного между выводами для подключения нагрузки и устройства управления ключами, последние включены последовательна, параллельно второму ключу включены последовательно соединенные дроссель и конденсатор, аккумуляторная батарея и вывод для подключения нагрузки имеют общую шину питания, ф т л и ч а ю щ а я с я тем, что с !

Ф Э целью упрощения системы, драссельснабжен дополнительной обмоткой, а устройство управления содержит насыщающийся трансформатор, начало первичной обмотки которого подключено к точке соединения ключей, а конец через стабилитран — к общей шине, начало первой вторичной обмотки трансформатора падсоединено к точке соединения первого транзисторного ключа и аккумуляторной батареи, а конец через первый резистор связан с управляющим входом первого ключа, начало второй вторичной обмотки трансформатора через второй резистор связано с управляющим входом второго ключа, а конец подсоединен х точке соединения транзисторных ключей, начало до.полнительной обмотки дросселя через выпрямительный диод связано с концом первичной обмотки трансформатора, а конец дополнительной обмотки через третий резистор — с общей шиной питания.