Устройство питания нагрузки

Устройство питания нагрузки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

O П И С А Н И Е (п>849379

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ, Союз Советскии

Социалистическик

Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (5! )М. Кл.

Н 02 Х 7/34

Н 01 М 10/48 (22) Заявлено 08.10.79 (21) 2826657/24-07 с присоединением заявки М (23) ПриоритетГееударстввкиый кеиитет

СССР по делам изебретеиий и открытий

{53) УДК 621.355.. 1 (088.8 ) Опубликовано 23..07.81. Бюллетень Рй 27

Дата опубликования описания 27,07.81 . (72) Авторы изобретения

Д. Г. Белов, С. В. Медведников и И. Т., Перекопский (7I ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ПИТАНИЯ НАГРУЗКИ ми (2).

Настоящее изобретение относится к электротехнике, а более конкретно к устройствам для питания нагрузки и может быть использовано преимущественно для бесперебойного снабжения электроэнерги ей длительно работающих необслуживаемы> потребителей.

Длительная эксплуатация необслуживаемых устройств питания, использующих в своем составе циклически работающую ак10 кумуляторную батарею. (АБ), предопределяет необходимость принятия мер по стабилизации характеристик аккумуляторов, которые деградируют (ухудшаются) во времени. Одним из эффективных методбв стаби1$ лизации характеристик аккумуляторов является их периодическое восстановление путем глубсжого разряда и последующего заряда t1 ).

Известны устройства питания нагрузки, содержащие генератор электроэнергии и

АБ, соединенные между собой и с нагрузкой через автомат регулирования и зашиты, в которых для повьпнения энергетической

2 эффективности и срока службы устройства с помощью блока восстановления характеристик осуществляется периодический (по внешним командам) глубокий разряд АБ яа общий резистор. При этом, на время восстановления характеристик АБ, бесперебойное снабжение потребителей электроэнергией обеспечивается с помощью дополнительной АБ с аналогичными характеристика.»

Недостатком известных устройств питания является, во-первых, необходимость иметь в своем составе две АБ, что в значительной мере ухудшает удельные энергетические характеристики устройства, и, во-вторых, 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 раэрядившемуся аккумулятору, что щзиводит к неполному восстановлению характеристик остальных аккумуляторов,а, 3 8493 следовательно, уменьшению эффективности и ресурса АБ и всего устройства.

Наиболее близким к предлагаемому по

råõíè÷åñêîé сущности является устройство питания нагрузки, состоящее из солнеч- 5 ной. и двух аккумуляторных батарей, соединенных между собой и с выходными выводами через автомат регулирования и защиты, и подключенного к ним блока восстановления характеристик аккумулято- 10 ров P ).

Работает это устройство следующим образом.

При эксплуатации устройства comesная и аккумуляторные батареи обеспечи- 15 вают непрерывную выработку электроэнергии для снабжения потребителей, а автомат регулирования и защиты поддерживает в требуемых щэеделах параметры электроэнергии на выходных выводах и управляет 20 режимами работы солне* ной и аккумуляторных батарей. В ходе циклирования АБ по внешним радиокомандам производится восcraH0âëåíèå характеристик аккумуляторов.

В момент поступления радиокоманды одна 25 из АБ исключается иэ работы на нагрузку и подключается к блоку восстановления характеристик, который производит одновременный глубокий разряд всех аккумуляторов на индивидуальные резисторы с конт- 30 ролем по напряжению на АБ, после чего

AE заряжается с контролем по датчику ограничения заряда, уставка срабатывания которого формируется с учетом условий эксплуатации АБ и поступает на установоч-35 ный вход блока восстановления характеристик.

Когда заряженность Ab достигает уровня срабатывания ограничитег я" заряда, ее

40 заряд прекращается (цикл восстановления характеристик АБ завершен) и она включается в работу по обеспечению потребителей электроэнергией, На интервале восстановления характеристик этой АБ, бесперебойное питание потребителей обеспечивает другая AE. Очередной цикл восстановления характеристик АБ производится при подаче на устройство радиокоманды для переключения АБ из режима работы в

50 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 заряженности аккумуляторов при восстановлении, их характеристик полностью не

79 4 устраняются, что приводит к снижению энергетических характеристик АБ. Это обьясняется тем, что поскольку в ходе восстановления характеристик (при глубоком разряде) длительность разряда контролируемая по напряжению на АБ и величина разрядных резисторов одинаковы для всех аккумуляторов, то они, имея различия в уровнях заряженности, разряжаются на различную глубину, а при последующем за-. ряде АБ эти различия не устраняк тся, ;ввиду заряда аккумуляторов в последовательной цепи АБ. Следовательно, при дальнейшем циклировании АБ, во избежание выхода из строя отдельных аккумуляторов, ограничение:заряда АБ производят по первому эарядившемуся, а разряда — по первому разрядившемуся аккумулятору, что уменьшает потенциальные энергетические возможности АБ.

В ходе восстановления характеристик

АБ создается дополнительная пиковая нагрузка на средства. отвода и поглощения гепла (при одновременном глубоком разряде всех аккумуляторов) и на генератор электроэнергии (нри 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.

Ьель изобретения - повышение удельных энергетических характеристик устройства питания нагрузки, уменьшение пикового тепловыделения устройства и обеспечение автоматизации процесса стабилизации его характеристик.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство литания нагрузки, содержащее генератор электроэнергии и аккумуляторную батарею, подключенные через автомат регулирования и защиты к выходным выводам, соединенный с АБ блок восстановления характеристик аккумуляторов (БВХ), дополнительно введены коммутирующий элемент (КЗ) и блоки: поаккумуляторного контроля (БПК), замещения аккумуляторов (БЗА), формирования адреса (БФА), выборки наибольшего уровня заряженности (БВУ), причем AS и блок БВХ .соединены между собой через блок БЗА, управляющий вход которого через КЭ подключен к выходу блока БФА, вход которого и вход блока

БВУ через блок БПК.соединены с АБ, а выход блока БВУ подключен к установоч79. 6

АВ 2. Блок 6 форм сования адреса определяет и выдает на выход адрес (порядк вый номер) аккумулятора с наименьшим уровнем . заряженности, а блок 7 выборки определяет (выбирает) и выдает на установочный,вход блока 4 восстановления характеристик наибольший из Я -1 уровень заряженности. Блок 4 восстановления характеристик в момент времени, когда уровень заряда восстанавливаемого (подключенного к нему) аккумулятора достигнет уровня, задаваемого íà его установочный вход, выдает сигнал на управляющий вход коммутирующего элемента 9, который (замыкаясь) пропускает сигнал (anpec) от блока 6 формирования адреса на управляющий exon блока 5 замещения аккумуляторов. По этому сйгналу блок 5 замещения восстановленным аккумулятором заменяет (замещает) в цепи АБ 2 аккумулятор с наименьшим уровнем заряженности (согласно подаваемому Hà егo управ ляющий вход anpecy), и подключает последний к блоку 4 восстановления характеристик (восстановленный аккумулятор и аккумулятор с наименьшим уровнем зряженности электрически поменялись л:естами).

Цикл восстановления характеристик автоматически повторяется в течение всего времени эксплуатации устройства (в любой момент времени в рех име восстановления находится один из аккумуляторов

АБ 2), причем каждый раз восстанавливаются характеристики худшего (с наименьшим уровнем заряженности) аккумулятора, который возвращается в цепь АБ 2 заряженным до уровня лучшего (с наибольшим уровнем заряженности) аккумулято-" ра, т.е. наряду с аоочередным восстановлением характеристик аккумуляторов они выравниваютса между собой по уровню за» ряженн ости.

Использование предлагаемого устройства питания обеспечивает повышение удельных характеристик (за счет уменьшения массы

АБ, вместо двух используется одна АВ), увеличение энергетических характеристик (за счет нивелирования характеристик аккумуляторов АВ) ° уменьшение пикового электроэнергии (за счет поочередного разряда и заряда аккумуляторов нри восстановлении характеристик). Кроме того, исключается необходимость контроля и управленйя по радиокомандам режимом стабилизации характерис5 8493 ному входу блока ВВХ, выход которого соединен с управляющим входом КЭ.

Предлагаемое устройство состоит из генератора 1 электроэнергии и аккумуляторной батареи 2, соединенных между собой и с выходными выводами через авто-. мат 3 регулирования и защиты, блока 4 восстановления характеристик аккумуляторов, соединенного силовыми шинами с

АВ 2 через . блок 4: замещения аккуму- 10 ляторов, соединенного силовыми шинами с АБ 2 через блок 5 замещения аккумуляторов, блоков 6 формирования адреса и выборки наибольшего уровня заряженности 7, входы которых через блок поакку- 15 мулятарного контроля 8 подключены к

AB 2; коммутирующего элемента 9, соединяющего выход блока 6 формировании адреса и управляющий вход блока 5 замещения аккумуляторов, причем выход блока 7 выборки наибольшего уровня заря.женности соединен с установочным входом блока 4 восстановления характеристик, выход которого подключен к управляющему на замыкание входу коммутирующе- >5 го элемента 9.

В исходном состоянии (перед началом эксплуатации устройства) один из аккумуляторов AS 2 блоком замещения аккумуляторов 5 электрически исключен из ее цепи ЗО и подключен к блоку 4 восстановления характеристик.

С момента начала и в процессе эксплуатации устройства генератор l электроэнергии и аккумуляторная батарея 2 (в составе l4 -1 аккумуляторов, где и -общее количество аккумуляторов в АБ 2) обеспечивают непрерывную выработку электроэнергии для снабжения потребителей, при этом автомат регулирования и защиты о

3 осуществляет поддержание в требуемых пределах параметров электроэнергии на выходных выводах устройства и управляет режимами работы генератора 1 и АБ 2. С этого же момента времени в блоке восста- новлеиия характеристик 4 производится восстановление характеристик аккумулято ра,.подключенного к этому блоку (производится глубокий разряд на резистор с контролем по напряжению на аккумуляторе, и последующий заряд до уровня, зада- тепловыделения и нагрузки на генератор ваемого на установочный вход блока 4).В ходе циклирования АБ 2 блок поаккумуляторного контроля 8 определяет и выдает ка входы блоков 6 и 7. формирования адре- 5 са и выборки наибольшего уровня зариженности информацию об уровнях заряженности каждого из К -1 аккумуляторов тик АБ.

7 8493

Формула изобретения

Устройство питания нагрузки, содержащее генератор электроэнергии, например солнечную батарею и аккумуляторную батарею, подключенные через автомат регулирования и защиты к выходным выводам, и блок восстановления характеристик аккумуляторов, отл и чаю шее с я тем, что, с целью повышения удельных iQ энергетических характеристик устройства, в него введены блок замещения аккумуляторов, блок поаккумуляторного контроля, . блоки формирования адреса и выборки наибольшего уровня заряженности и комму- is . тирующий элемент, причем входы блоков формирования адреса и выборки наиболь- .шего уровня заряженности через блок поаккумуляторного контроля подключены

Ю 20

79 8 к аккумуляторной батарее, которая соединена с блоком восстановления характериотик через блок замещения аккумуляторов, управляющий вход которого через коммутирующий элемент подключен к выходу блока формирования адреса, а выход блока выборки наибольшего уровня заряженности соединен с установочным входом блока восстановления характеристик, выход которого подключен к управляющему входу коммутируюаего элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

1. Авторское свидетельство СССР

Ле 276713, кл. Н 01 М 10/42, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

Л 417871, «л. Н 02 У 7/34, 1969.

3. Патент США No 3997830, кл. 320-5, 1977.

Составитель И. Найдина

Редактор Н. Пушненкова ТехредМ. Рейвес Корректор М; Коста

Заказ 6109/72 Тираж 675 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, R-35, Раушская наб., a. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4