Система электропитания

Система электропитания

Реферат

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в наземных системах электропитания, использующих в качестве первичного источника генератор ограниченной мощности напряжения - фотоэлектрический генератор. Цель изобретения - повышение энергопроизводительности системы. Первичный источник, импульсный регулятор, аккумуляторная батарея и датчик тока последовательно соединены в замкнутую цепь. Сигнал с датчика тока заводится на первый вход схемы вычитания, на второй вход которой подается опорное напряжение с управляемого источника опорных напряжений. Опорное напряжение определяет номинальный ток заряда, либо подзаряда аккумуляторной батареи и устанавливается по сигналу датчика конца заряда в зависимости от ее состояния. По сигналу триггера Шмитта, включенного между выходом схемы сравнения и управляющим входом коммутатора, на вход широтно-импульсного модулятора через коммутатор подается сигнал с выхода схемы сравнения, либо в режиме пиковых нагрузок сигнал с выхода устройства слежения за точкой максимальной мощности, вход которого соединен с выходом датчика тока. Выход широтно-импульсного модулятора подключен к входу управления импульсного регулятора. Нагрузка включена параллельно аккумуляторной батарее с датчиком тока. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в наземных системах электропитания, использующих в качестве первичного источника генератор ограниченной мощности, например, фотоэлектрический. Цель изобретения - увеличение энергопроизводительности системы. На чертеже приведена структурная схема системы электропитания. Система состоит из последовательно соединенных первичного источника постоянного напряжения ограниченной мощности, например, фотоэлектрического генератора 1, импульсного регулятора 2, аккумуляторной батареи (АБ) 3 и датчика тока 4, датчика конца заряда 5, выход которого через управляемый источник опорного напряжения (УИОН) 6 подключен к первому входу схемы вычитания 7, второй вход которой соединен с выходом датчика тока 4, а выход - с первым входом коммутатора 8 непосредственно и с управляющим входом коммутатора 8 через триггер Шмитта 9, второй вход коммутатора 8 соединен с выходом устройства слежения за точкой максимальной мощности (УСТММ) 10, вход которого подключен к выходу датчика 4 тока, выход коммутатора 8 соединен через широтно-импульсный модулятор 11 с управляющим входом импульсного регулятора 2. Потребитель (нагрузка) 12 подключается параллельно АБ 3 к датчику тока 4. Датчик конца заряда 5 может быть выполнен в виде порогового элемента, подключенного к АБ 3 и имеющего порог срабатывания, равный напряжению, соответствующему номинальному заряду АБ 3 по емкости, либо в виде счетчика количества электричества, равного номинальной емкости АБ 3, входов подклю- ченного к выходу датчика 4 тока, либо в виде датчика давления никельгазовых АБ, срабатывающего при номинальном зарядке АБ 3. Датчик блока выполнен таким образом, что его выходное напряжение не изменяет свою полярность при изменении знака тока через него. Система работает следующим образом. Датчик конца заряда 5 формирует на своем выходе сигнал "Заряд АБ меньше номинального", либо сигнал "Заряд АБ равен номинальному". На основании данного сигнала УИОН 6 поддерживает на своем выходе опорное напряжение, определяющее номинальный ток заряда АБ 3, либо ток подзаряда АБ соответственно. Ток подзаряда выбирается из условия компенсации тока саморазряда аккумуляторной батареи. Если мощность нагрузки 12 и мощность, расходуемая на заряд или подзаряд АБ 3, в сумме не превышает максимальную выходную мощность источника 1 в системе реализуется отрицательная обратная связь (ООС) по отклонению величины тока заряда (подзаряда): сигнал, пропорциональный значению тока, с датчика тока 4 поступает на вход схемы вычитания 7, на второй вход которой подается опорное напряжение с УИОМ 6, сигнал с выхода схемы вычитания 7 через коммутатор 8 подается на вход широтно-импульсного модулятора 11, управляющего импульсным регулятором 2. В результате через датчик тока 4 протекает стабильный ток заряда, либо подзаряда АБ 3, при этом часть энергии, отбираемой от источника 1, потребляется нагрузкой 12. Ввиду наличия ООС выходное напряжение схемы вычитания 7 ограничено диапазоном регулирования, в пределах которого относительная длительность импульсов на выходе широтно-импульсного модулятора 11 может изменяться от величины, близкой к 0 до величины, близкой к 1. Гистерезис переключения триггера Шмитта 9 перекрывает этот диапазон, и сигнал на выходе триггера 9, коммутирующий выход схемы вычитания 7 с входом широтно-импульсного модулятора 11, остается неизменным. Если мощность нагрузки 12 и мощность, расходуемая на заряд или подзаряд АБ 3, в сумме превысят максимальную выходную мощность источника 1, режим стабилизации тока датчика 4 будет нарушен. Выходное напряжение схемы вычитания 7, не ограниченное обратной связью, вызовет переключение триггера Шмитта 9, по сигналу которого коммутатор 8 отключает от входа широтно-импульсного модулятора 11 выход схемы вычитания 7 и подключает к нему выход УСТММ 10. Регулировка УСТММ 10 ведется по значению тока через датчик тока 4, так как максимальное значение тока, потребляемого АБ 3, либо минимальное значение тока разряда АБ 3 будет соответст- вовать режиму отбора максимальной мощности от источника 1. В результате от источника 1 отбирается максимальная выходная мощность, при этом если мощность нагрузки 12 меньше мощности источника 1, избыток мощности поступает в АБ 3, в противном случае недостаток мощности источника 1 компенсируется разрядом АБ 3. Ввиду разрыва ООС схема вычитания 7 работает в режиме компаратора, сравнивая сигнал датчика тока 4 с опорным напряжением УИОМ 6. Пока величина тока через датчик 4 не превышает номинальное значение тока заряда (подзаряда) АБ 3, выходной сигнал триггера Шмитта 9 коммутирует выход УСТММ 10 с входом широтно-импульсного модулятора 11. Система будет работать в этом режиме до тех пор, пока сигнал с датчика тока 4 не превысит напряжение УИОМ 6, т. е. пока максимальная выходная мощность источника 1 не превысит суммарную мощность, потребляемую нагрузкой и расходуемую на заряд (подзаряд) АБ 3. Если максимальная выходная мощность источника 1 превысит мощность потребления, произойдет переключение триггера Шмитта 9 по сигналу схемы вычитания 7, и в системе вновь замкнется ООС по отклонению тока.

Формула изобретения

СИСТЕМА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ, содержащая последовательно соединенные первый вывод аккумуляторной батареи, датчик тока, источник напряжения ограниченной мощности и первый силовой вывод импульсного регулятора, к управляющему входу которого подключен выход широтно-импульсного модулятора, источник опорного напряжения, выход которого соединен с первым входом схемы вычитания, и коммутатор, отличающаяся тем, что, с целью увеличения энергопроизводительности системы, в нее введены датчик конца заряда, триггер Шмитта и устройство слежения за точкой максимальной мощности, коммутатор и источник опорного напряжения выполнены управляемыми, а датчик тока выполнен таким образом, что его выходное напряжение не изменяет полярности при изменении знака тока через датчик, причем выход датчика соединен с входом устройства слежения за точкой максимальной мощности и со вторым входом схемы вычитания, выход которой подключен к первому входу коммутатора и через триггер Шмитта к управляющему входу коммутатора, второй вход которого соединен с выходом устройства слежения за точкой максимальной мощности, а выход - с входом широтно-импульсного модулятора, выход датчика конца заряда подключен к управляющему входу источника опорного напряжения, а второй силовой вывод импульсного регулятора - к второму выводу аккумуляторной батареи.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 2-2002

Извещение опубликовано: 20.01.2002