Устройство для питания нагрузки

Патент 888272

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Союз Советских

Социалистических

Республик

<в888272 (61) Дополнительное х авт. саид-вувЂ” (22) Заявлено 29 ° 10-79 (2) ) 2831240/24-07 с присоединением заявки МвЂ” (23) Приоритет (51)М. Кл.

Н 02 J 7/3"

1/60

Гооударстееииь<й ко<еитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 07 ° 12 ° 81 ° Б<оллетень № 45

Дата опубликования описания 09.12.81 (53) УДК 621 355. . 1(088. 8) (72) Авторы изобретения

В. В. Андреев, В. Е. Никифоров ((а, ГЕЙТМ---.,5.З-В. Й*. Куиоышева

Куйбышевский политехнический институт им (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ НАГРУЗКИ

Изобретение относится к области регулирования электрических величин, конкретно, к стабилизации напряжения аккумуляторных батарей, питающих нагрузку..Данное устройство может быть использовано для питания. различных устройств автоматики, телемеханики привода и технологических установок.

Известны непрерывные стабилизаторы напряжения, широко применяемые в источниках питания flJ. Основным элементом таких стабилизаторов является транзисторный регулирующий элемент, управляемый схемой управления.

Существенным недостатком таких стабилизаторов является их сравнительно невысокий (не более 503) КПД из-за большого перепада напрл><ения на регулирующем элементе. Известны также двухканальные стабилизаторы напряжения, содержащие непрерывный и импульсный каналы (2).

Известен также стабилизатор напрявЂ” жения дискретного типа, используемый в буйернь<х электропитающих установках ()).

Буферная электропитающая установка состоит из генератора, отрегулированного на требуемое напряжение, 5 котцарь<и, наряду с питанием нагрузки, заряжает батарею аккумуляторов, разделенную на две группы - основную, которая представляет собой бато тарею из l7-18 аккумуляторов, и дополнительную, состоящую из 4-5 аккумуляторов. Заряд основной группы аккумуляторных батарей осуществляется при постоянном напряжении, дополнительной вЂ” при постоянном токе. При i5 .уменьшении напряжения на основной группе батарей до величины, несколько меньшей или равной ЭДС заряженной батареи, переключающее устройство соединяет основную и дополнительную батареи последовательно, увеличивая тем самым напрл><ение.

Существенным недостатком такого стабилизатора напряжения является завышенная установленная мощность аккумуляторных батарей, так как суммарная емкость батарей выбирается исходя из того, чтобы при полностью . заря>хенных аккумуляторных батареях основная батарея обеспечивала с некоторым запасом нормальную работу потребителя. При этом дополнительная батарея не отделяют энергию в нагрузку, а наоборот, потребляет энергию для своего подзаряда. За счет дополнительной группы батарей и увеличивается установленная мощность аккумуляторных батарей. Кроме того, обе группы батарей работают в разных рех<имах: основная - в ре><име раз-ряда, дополнительная вЂ” в режиме подзаряда. Следовательно, сроки службы у аккумуляторных батарей будут раз. личны, что снижает надежность.

Наиболее близким по технической сущности к описываемому изобретению является устройство для питания нагрузки, содержащее последовательно включенные основную и дополнительную аккумуляторную батареи и переключающий блок, подсоединенный к элементам дополнительной батареи и к датчику напря><ения аккумуляторных батарей 34) .

Целью изобретения является снижение установленной мощности аккумуляторных батарей, повышение КПД и увеличение надежности путем введения в схему стабилизатора напряжения дополнительной обратной связи на вход реверсивного регулятора через измерительный преобразователь тока с датчика тока, установленного в цепи основной группы аккумуляторных батарей.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Стабилизатор напряжения аккумуляторных батарей состоит из зарядного устройства 1, основной группы аккумуляторных батарей 2, дополнительной группы аккумуляторных батарей 3, реверсивного регулятора 4, измерительного преобразователя тока 5, датчика тока 6, быстродействующих транзисторных ключей 7, схемы управления ключами 8, измерительного преобразователя напряжения 9, непрерывного стабилизатора напряжения 10.

Зарядное устройство 1 подключено к основной 2 и дополнительной 3 группам аккумуляторных батарей, соединенных между собой. На выходе дополнительной группы батарей 3 подключен

88272

4 реверсивный регулятор 4, к управляющему входу которого подключен через измерительный преобразователь тока 5 датчик тока 6, установленный в цепи основной группы батарей 2. К выводным клеммам дополнительной группы батарей 3 подключены быстродействующие ключи 7, управляемые схемой управления 8, вход которой соединен

1о с выходом измерительного преобразователя напряжения 9. На выходе устройства подключен непрерывный стабилизатор напряжения 10.

Схема работает следующим обра15 зом.

При полностью заряженных батареях, когда напряжение на них соответствует номинальному, ключ 7 находится в положении, указанном на чертеже. При снижении напряжения на батарее 2 по мере ее разряда до некоторого уровня, равного уставке срабатывания схемы управления 8, (отличающейся от номинального напряжения

25 на величину напряжения на одном аккумуляторе), срабатывает ключ 7, подключая последовательно к основной группе батарей 2 один из элементов дополнительной батареи 3. Число подключенных элементов дополнительной зо батареи > к основнои батарее 2 за) .висит от степени разряда основной, батареи.

При этом непрерывный стабилизатор напряжения 10 на выходе устрой55 ства работает в наиболее экономичном режиме. Так как основным элементом непрерывного стабилизатора 10 является транзисторный регулирующий элемент, то КПД стабилизатора определяется в основном потерями на данном элементе,. равными

НК где ЬРН вЂ” потери на регУлиРУющем элементе;

45 д ц вЂ” перепад напряжений на Ре гулирующем элементе, кон тролируемый схемой управления 8 ключами 7; прямой ток, протекающий

50 через регулирующий элемент.

В данном случае потери на регулирующем элементе невелики, так как перепад напряжения д О, равный на,55 прях<ению на одном аккумуляторе, не превосходит 2 В. Даже при токе3п =

100 А в наихудшем рех<име, когда и U=

2 В, потери мощности на регулирующем

8882

Формула изобретения

40 элементе не превышают 200 BA. Т.е.

КПД такого стабилизатора, в котором стабилизация напряжения осуществляет ся двумя каналами - грубым (дискретно с помощью быстродействующих транзисторных ключей 7) и точным (с помощью высокоэкономичного непрерывного стабилизатора напряжения 10), весьма высок.

Даже при больших посадках напрл- l0 жений на нагрузке перепад напрлжений на регулирующем элементе не превышает заданной величины, так как быстродействующие транзисторные ключи с достаточной быстротой ликвиди- 3 руют провал напряжения. Неподключившиесл элементы из дополнительной группы аккумуляторных батарей 3 работают в таком же режиме, что и батареи основной группы 2. Это достигается тем> 20 что на вход реверсивного регулятора

4, задающего ток в оставшихся элементах дополнительной группы батарей 3, заведена обратная связь через измерительный преобразователь 25 тока 6, установленный в цепи основной группы батарей 2. T,е. ток, протекающий в неподключившихся элементах дополнительной группы батарей 3, с точностью работы датчика тока 6 и Э0 измерительного преобразователл тока

5, равен току, протекающему в цепи основной группы аккумуляторных батарей 2. Этим достигается то, что емкость любого аккумулятора в каждой из аккумуляторных батарей 2 и 3 изменлется во времени llo одному и тому же закону, так как через все аккумуляторы протекает одинаковый по величине ток.

При этом неподключившиеся элементы дополнительной группы аккумуляторных батарей с помощью реверсивного регулятора 4 отдают запасенную в них энергию в нагрузку (так же, как и основная группа аккумуляторных батарей), уменьшая тем самым установленную мощность батарей, а также повышая КПД устройства и уве.личивал долговечность работы батарей, так как нагрузка распределяется равномерно между всеми элементами батарей. Даже при выходе из строя

72 а группы батарей (например, основной), энергию в нагрузку будет отдавать оставшаяся в работе батарея (например, дополнительная) .

Теоретические исследования и испытания макетных образцов показали, что применение такого рода устройств весьма эффективно, так как позволлет построить высокоэкономичную адаптирующуюся систему с высоким КПД практически на любых энергетических уров- нях за счет введения дополнительной обратной связи на вход реверсивного регулятора устройства.

Устройство для питания нагрузки, содержащее последовательно включенные основную и дополнительную аккумуляторные батареи и переключающий блок, подсоединенный к элементам дополнительной батареи и к датчику напряжения аккумуляторных батарей, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения установленной мощности аккумуляторных батарей, повышенил КПД и увеличения надежности устройства, в него введены стабилизатор напряжения, включенный на выходе устройства, датчик тока в цепи основной аккумуллторной батареи, измерительный преобразователь тока и реверсивный регулятор, причем выход датчика тока через измерительный преобразователь тока подключен ко входу реверсивного регулятора, установленного в цепи дополнительной аккумуляторной батареи.

Источники информации, принлтые во внимание при экспертизе

1. Додик С. Д. Полупроводниковые стабилизаторы постоянного напряжения и тока. М., Советское радио, 1962, с. 172.

2. Авторское свидетельство СССР

N 638936, кл. Ь 05 F 1/56, 1977.

3. Романов В. В. и др. Химические источники тока. t1., Советское радио

1978, с. 136.

4. Авторское свидетельство СССР

N 172881, кл. Н 02 3 7/36, 1964.

888272

Составитель И. Найдина

Редактор Т. Кузнецова Техред Ж.Кастелевич Корректор М.Пожо

Заказ 10737/17 Тираж 678 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Иосква, 8-35, Раушская наб, д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4