Автономная система электропитания

СООЭ СОВЕТСНИХИцаиМИстРЕСПУБЛИН ш Н ог д 7/34 ОМИТЕТ СССР ТЕНИЙ И ОТКРЫТ 1 ФГОСУДАРСТВЕННЫИОО ДЕЛАМ ИЗОБ ОБРЕТЕНИ ТВУ(71) Куйбьаевский ордена ТрудовогоКрасного Знамени политехническийинститут им. В.В.Куйбышева(56) 1. Авторское свидетельство СССРВ 661683, кл. Н 02 3 7/34, 1976.2. Авторское свидетельство СССРФ 522534, кл, Н 02 Л 7/34, 1974. СИСТЕМА ЭЛЕКТ- ервичный ис" ности, паралные источники имических ис- регуляторов(54) (57 РОПИТАН точник дельно питания точнико АВТОНОМНАЯ содержащаяраниченной м включенные буфе состоящие из в тока, силовых,8011 8563 А и датчиков тока, и датчик напряжения 1на нагрузке, выход которого подключен к входам упомянутых регуляторов,о т л и ч а ю щ а я с я тем, что,с целью увеличения ресурса и снижения массогабаритных показателей, всистему введены устройства контроляэнергетического состояния химическихисточников тока и схемы ИЛИ по числубуферных источников, причем выходдатчика тока каждого предцпущегобуферного источника подключен к одному из входов соответствующей логической схемы ИЛИ, второй вход которойсоединен с выходом устройства контроля энергетического состояния данногохимического источника тока, а выходподключен к управляющему входу силового регулятора последующего буферного источника.1108563 2, Система по п. 1, о .т л и ч а ющ а я с я тем, что в первом буферном источнике применен химический источник тока, обеспечивающий проведение максимального числа циклоУ, например никель-кадмиевь 1 е герметичные Изобретение относится к регулированию качества выходных параметровэлектроэнергии и может быть использовано в системах электропитания автономных объектов.Известны автономные системы электропитания, содержащие первичные преобразователи и буферные аккумуляторные батареиНедостатки таких систем - низкаянадежность и большая установленная 10емкость аккумуляторных батарей.Наиболее, близким к предлагаемомупо технической сущности является устройство для питания нагрузки от парал 15лельно включенных источников постоянного тока, содержащее датчики токаи напряжения, причем один из источников является нерегулируемым, а остальные работают в режиме ограничениятока путем последовательной загрузки,источников по мере роста тока нагруз-,ки 123,Недостатки устройства - неполноеиспользование установленной емкостиаккумуляторов и малый ресурс работыиз-за возможности переразряда безпревышения установленного уровня тока ограничения.Цель изобретения " увеличениересурса и снижение массогабаритныхпоказателей системы электропитания.Поставленная цель достигаетсятем, что в автономной системе электропитания, содержащей первичный источник ограниченной мощности параллельно включенные буферные источнИкипитания, состоящие из химическихисточников тока, силовых регуляторови,датчиков тока, и датчик напряженияна нагрузке, выход которого подключен к входам упомянутых регуляторов,1в систему введены устройства контроляэнергетического состояния химических аккумуляторы, а в каждом последующем буферном источнике применен химический источник тока, обладающий .увели- ,ченными по отношению к предыдущим удельными энергетическими показателями,например серебряно-цинковые аккумуляторы,источников тока и схемы ИЛИ по числу буферных источников, причем выход датчика тока каждого предыдущего буферного источника подключен к одному из входов соответствующий логической схемы ИЛИ, второи вход которой соединен с выходом устройства контроля энергетического состояния данного химического источника тока, а выкод подключен к управляющему входу силового регулятора последующего буферного источника.Кроме того, в первом буферном источнике применен химический источник тока, обеспечивающий проведение максимального числа циклов, например никель-кадмиевые герметичные аккумуляторы,а в каждом последующем буферном источнике применен:,химический источник тока, обладащций увеличенными по отношению к предыдущим удельными энергетическими показателями, например серебряно-цинковые аккумуляторы.На чертеже представлена схемапредлагаемого устройства.Система электропитания содержит первичный преобразователь 1 оГраниченной мощности, регулятор 2 мощности, а также параллельно включенные буферные источники питания, состоящие из химических источников 3-5 тока (ХИТ) силовых регуляторов 6 и 7, датчика 8 напряжения, датчиков 9 и 10 тока, устройств 11 и 12 контроля энергетического состояния химических источников тока, логические схемы 13 и 14 ИЛИ, ключевой элемент 15, сопротивление нагрузки 16.При этом устройство контроля энергетического состояния может содержать, например, термозависимый датчик напряжения, датчик текущего давления, индикатор конца заряда (разряда), счетчик ампер-часов и т.д,Редактор С.Лисина Заказ 5880/41 Тираж 614 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4 Схема работает следукицим образом.В режиме, когда первичный преобразователь 1 не вырабатывает энергии, питание нагрузки осуществляется от Зпараллельно включенных буферныхисточ ников. В начале разряжается химичес, кий источник 3 тока первого буферного источника через силовой регулятор 6, на выходе которого устанавли 10 вается требуемое напряжение посредством подачи на его управляющий вход сигнала обратной связи с датчика 8 напряжения. Силовой регулятор 7 и ключ 15 заблокированы сигналами ну 15 левого уровня соответствующих логических схем 13 и 14 ИЛИ. При превышении током нагрузки величины, максимально допустимой для первого буферного источника 1 Н ) 1 в работу вклю 20 чается следующий буферный источник посредством подачи соответствующего сигнала на вход силового регулятора 7 через схему 13 ИЛИ с датчика 9 тока первого буферного источника.25 При снижении тока нагрузки до величины, меньшей 1, второй буферный источник отключается от цепи питания нагрузки.В случае разряда химического источника 3 тока до глубины, определяющей его гарантированный ресурс, с выходов устройства 11 контроля энергетического состояния поступают соответствующие сигналы на вход силового регулятора 6, а также через схе му 13 ИЛИ - на вход регулятора 7, вследствие чего первый буферный источник питания отключается от цепи питания нагрузки, а в работу включается следующий буферный источник, 40Далее подключение к шинам питания каждого из параллельно включенных буферных источников производится аналогичным образом. При большомтоке нагрузки в работу включены пре- ф 5 дыдущий и последующий буферные источники. При снижении энергозапасапредыдущего буферного источника онотключается, а в работу включаетсяпоследующий. В режиме питания нагрузки от первичного преобразователя 1 оставшаяся энергия идет на заряд химических источников тока. В начале заряжается химический источник 3 тока первого буферного источника. При полном заряде (до номинальной величины) его зарядная цепь отключается путем подачи на вход силового регулятора б (реверсивного по току) соответствукщего сигнала с выхода устройства 11. контроля. Одновременно включается на заряд-следующий буферный источник. Далее подключение на заряд каждого из буферных источников происходит в той же последовательности. Регулятор 2 мощности служит для ограничения напряжения на шинах системы электропитания и необходим, в частности, при полностью заряженных ХИТ и малом токе нагрузки, когда излишек мощности от первичного источника питания может привести к увеличению уровня выходного напряжения. Предлагаемая система обеспечивает оптимальные условия функционирования буферных источников питания, так как в процессе циклирования при произвольном графике энергопотребления подключение к шинам питания каждого ХИТ производится как с учетом обеспечения для ХИТ оптимальных режимов по току, чем достигается высокая живучесть, так и с учетом оптимального распределения между всеми ХИТ общего энергопотребления (от величины которого зависит глубина разряда, а также наработка данного ХИТ), вследствие чего достигается значительное увеличение ресурса системы электропитания. Кроме того, применение в системе электропитания нескольких буферных источников с различными типами ХИТ при условии использования индивидуально технико- эксплуатационных характеристик каждого из них, позволяет существенно снизить массогабаритные показатели системы.тель Г.Веденеев