Система электроснабжения автономного объекта

Первая вторичная обмотка 17 трансформатора через первый резистор 12связана с управляющим входом ключа 4,а вторая вторичная обмотка 18, включенная встречно первой вторичнойобмотке, через второй резистор 13с управляющим входом ключа 5. Началопервичной обмотки 19 трансформатора10 подключено к общей точке дросселя,3 и ключей 4 и 5, а конец через стабилитрон 11 - с общей шиной питанияаккумуляторной батареи 2 и нагрузки 16.оЙараллельно стабилитрону 11 включены последовательно соединенные выпрямительный диод 8, дополнительнаяобмотка 20 дросселя 3 и третий резистор 14, Система снабжена также датчиком 21 максимального напряжения 2 р,батареи, который имеет размыкающие:контакты 22 в цепи питания аккумуля торной батареи 2.К шинам нагрузки подключены входыдатчика 23 минимального напряжения. 25Диод 8, трансформатор 10, стабилитрон 11, резисторы 12, 13 и 14образуют устройство 24 управленияключами 4 и 5, Дроссель 3, ключи 4и 5, диоды 6 и 7, конденсатор 8 иустройство 24 образуют обратимыйстабилизатор 25 напряжения.Система работает следующим образом.Стабилизатор 25 относится к классупараметрических. Напряжение стабилизации стабилитрона 11 выбираетсяравным заданному уровню напряжениянагрузки 16.В зависимости от величины нагрузки 16 СЭС может работать в трех режимах:нагрузка 16 питается от источника 1 питания постоянного тока (ИПТ 1),а АБ 2 полностью заряжена и отключена вместе с обратимым стабилизатором25 от шин нагрузки,нагрузка 16 питается от ИПТ 1 ичерез обратимыйфстабилизатор 25 отАБ 2,ИПТ 1 обеспечивает питание нагрузки 16 и заряд АБ 2 через стабилизатор 25,Выбор одного из указанных режимовосуществляется в зависимости от уров 11 я напряжения на шинах нагрузки 16 55(и уровня заряженности АБ 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 АБ 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 2 В ЯКи"дб сгде С - длительность импульса тока.1чер з транзисторный ключ 4,П - напряжение стабилитрона 11,В - индукция насыщения сердеч.ника трансформатора 10,В - площадь поперечного сечениясердечника,.К - коэффициент заполнения серсдечника,ы - число витков основной обмотки дросселя 3.По истечении й, сердечник трансфформатора 10 насыщается и сигнал управления снимается с ключа. 4, чтовызывает его закрытие. При этом вдросселе 3 индуктируется ЭДС, под,действием которой по цепи 3-9(16)-6-3протекает ток и энергия дросселя 3передается в нагрузку 16. Одновременно в дополнительной обмотке 20 дросселя 3 индуктируется ЭДС (полярность5 158 показана на чертеже), вызывающая протекание тока по 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 ВЖси ст(2) где Т - длительность паузы в работе транзисторного ключа 4.Далее работа стабилизатора 25 циклически повторяется. При этом коэффициент заполнения импульсного цикла ключа 4 определяется соотношением0 ст(4) Пн-- 1-у:цд Сопоставляя (3) и (4), получаем н - стТаким образом, напряжению на шинах нагрузки 16 поддерживается на заданном уровне эа счет разрядной энергии АБ 2 и ИПТ 1. 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 Ун ) 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 С (2) транзисторный ключ 5 открыти за счет тока,30(6) 40 В целом работа СЭС складываетсяиз последовательности рассмотренных режимов функционирования ее составных частей. Величина емкости АБ 2 выбирается с учетом возможности ее 45 восстановления при любом (даже самомнеблагоприятном). графике нагрузки 16; 50 Система электроснабжения автономного объекта, содержащая источникпостоянного тока ограниченной мощности, клеммы которого подсоединены кшинам нагрузки, с которыми через об ратный стабилизатор напряжения связаны зажимы аккумуляторной батареи,обратимый стабилизатор напряжениясостоит 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 бпротекающего по цепи" 1-15-3-5-1, вдросселе 3 накапливается энергия,По истечениитрансформатор 10насьшается, а ключ 5 закрывается,так как управляющий сигнал на еговходе снимается. Под действием напряжения ИПТ 1 и ЭДС самоиндукциидросселя 3 открывается диод 7 и по 10цепи 1- 15-3-7-1 протекает импульсзарядного тока АБ 2, Одновременнопо цепи 2-7-19-11-2 (ток обмотки 9намного меньше тока дросселя 3) протекает ток, перемагничивающий трансформатор 10 в обратном направлении,в течение времени 1 (1). Далее работа регулятора при заряде АБ 2 циклически повторяется.Следовательно, коэффициент заполнения у импульсного цикла стабилизатора 25 в третьем режиме работыСЭС определяется соотношением у сПот1 -- (5)+ СПри заряде АБ 2 стабилизатор 25 работает по схеме повышающего конвертора, для которого справедлива фор- мула Подставляя (5) в (6), получим ра"венство У н = УстТаким образом, обратимый стабилизатор напряжения обеспечивает стабилизацию .напряжения У на шинах на- .Нгрузки 16 во время заряда АБ 2,Формула изобретения1582330 Составитель А.ШустовРедактор А.Лежнина Техред Корректор С,Шевкун Заказ 2096 Тираж 423 НадписноеВНИИПИ Гасударственного комитета па изобретениям и открытиям при ГКНТ СС113035, Москва, 3-35, Раушская наб д. 4/5 звадственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 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 сФ Э целью упрощения системы, драссель снабжен 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 ключаи аккумуляторной батареи, а конецчерез первый резистор связан с управляющим входом первого ключа, началовторой вторичной обмотки трансформатора через второй резистор связанос управляющим входом .второго ключа,а конец подсоединен х точке соединения транзисторных ключей, начало до,полнительной обмотки дросселя черезвыпрямительный диод связано с концомпервичной обмотки трансформатора, аконец дополнительной обмотки черезтретий резистор - с общей шиной питания.