Устройство питания нагрузки

11849379 Союз СоветскмиСоцналистическмкРеспублик ОП КСАН ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,(61) Дополнительное к авт. свнд-ву -(23) ПриорнгетГееударстввкиый квнитет СССР по делам изебретеиий и открытий(54) УСТРОЙСТВО ПИТАНИЯ НАГРУЗКИ ми 12. Настоящее изобретение относится кэлектротехнике, а более конкретно к устройствам для питания нагрузки и можетбыть использовано преимущественно длябесперебойного снабжения электроэнергией длительно работающих необслуживаемьопотребителей,Длительная эксплуатация необслуживаемых устройств питания, использующих всвоем составе циклически работающую ак 10кумуляторную батарею. (АБ), предопределяет необходимость принятия мер по стабилизации характеристик аккумуляторов, которые деградируют (ухудшаются) во времени. Одним из эффективных методов стабиФ 5лизации характеристик аккумуляторов является их периодическое восстановлениепутем глубсвсого разряда и последующего заряда 1 ,Известны устройства питания нагруэк,содержащие генератор электроэнергия иАБ, соединенные между собой и с нагрузкой через автомат регулирования и зашиты,в которых для повьппения энергетической 2эффективности и срока службы устройства с помощью блока воссэановления характеристик осуществляется периодический (по внешним командам) глубокий разряд АБ на 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 8 19.5 следовательно, уменьшению эффективности и ресурса АБ и всего устройства.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности явдяется устройство питания нагрузки, состоящее из солнеч 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 ров 3Работает это устройство следующим образом.При эксплуатации устройства солнечная и аккумуляторные батареи обеспечи вают непрерывную выработку электроэнергии для снабжения потребителей, а автомат регулирования и защиты поддерживает в требуемых щзеделах параметры электроэнергии на выходных выводах и управляет 20 режимами работы содне 1 ной и аккумуляторных батарей. В ходе циклирования АБ по внешним радиокомандам производится восстановление 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 ролем по напряжению на АБ, после чего АБ заряжается с контролем по датчику ограничения заряда, уставка срабатывания которого формируется с учетом условий эксплуатации АБ и поступает на установочный вход блока восстановления характеристик,Когда заряженность АБ достигает уровня срабатывания ограничителя" заряда, ее40 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 АБ, Очередной цикл восстановления характеристик АБ производится при подаче на устройство радиокоманды ддя переключения АБ из режима работы в50 режим восстановления характеристик.Однако необходимость использования в своем составе двух (или более) АБ значительно ухудшает удельные (энергетические и массогабаригные) .характеристики устройства, имеющие место (возникающие в ходе эксплуатации) различия в уровнях заряженности аккумуляторов при восстановлении, их характеристик полностью не 79 4устраняются, что приводит к снижениюэнергетический характеристик АБ. Этообьясняется тем, что поскольку в ходевосстановления характеристик (при глубоком разряде) длительность разряда контролируемая по напряжению на АБ и величина разрядных резисторов одинаковы длявсех аккумуляторов, то они, имея раздичияв уровнях заряженности, разряжаются наразличную глубину, а при последующем за-.ряде АБ эти различия не устраняктся,ввиду заряда аккумуляторов в последовательной цепи АБ. Следовательно, при дальнейшем цикдировании АБ, во избежаниевыхода из строя отдельных аккумуляторов,ограничение:заряда АБ производят попервому эарядившемуся, а разряда - попервому разрядившемуся аккумулятору, чтоуменьшает потенциальные энергетическиевозможности АБ.В ходе восстановления характеристикАБ создается дополнительная пиковая нагрузка на средства. отвода и поглощения тепла (при одновременном глубоком разрядевсех аккумуляторов) и на генератор электроэнергии (нри заряде АБ после ее глубо: -кого разряда),Кроме того, отсутствие. автоматизациипроцесса восстановления характеристик АБпроизводится 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 питания нагрузки, содержащее генератор электроэнергии и аккумуляторную батарею, подключенные через автомат регудирования и защиты к выходным выводам, соединенный с АБ блок восстановления характеристик аккумуляторов (БВХ), дополнительно введены коммутирующий элемент (КЗ) и блоки 1 поаккумуляторного контроля (БПК), замещения аккумуляторов (БЗА), формирования адреса (БфА), выборки наибольшего уровня заряженности (БВУ), причем АБ и блок БВХ .соединены между собой через блок БЗА, управляющий вход которого через КЭ подключен к выходу блока БФА, вход которого и вход блока БВУчерез блок ЬПК.соединены с АБ, а выход блока БВУ подключен к установоч79 6АВ 2. Блок 6 формсования 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 на его установочный вход, выдает сигнал на управляющий вход коммутирующего элемента 9, который (замыкаясь) пропускает сигнал (адрес) от блока 6 формирования адреса на управляющий вход 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 на его управляющий вход адресу), и подключает последний к блоку 4 восстановления характеристик (восстановленный аккумулятор и аккумулятор с наименьшим уровнем: аряженности электрически поменялись местами). Цикл восстановления характери тик автоматически повторяется в течение всего времени эксплуатации устройства (в любой момент времени в режиме 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 выравниваются между собой по уровню за ряженн ости. Использование предлагаемого устройства питания обеспечивает повышение удельных характеристик (за счет уменьшения массы АБ, вместо двух используется одна АБ), увеличение энергетических характеристик(за счет нивелирования характеристик аккумуляторов АБ)уменыпение пикового электроэнергии (за счет поочередного разряда и заряда аккумуляторов нри восстановлении характеристик), Кроме того, исключается необходимость контроляи управленйя по радиокомандам режимом стабилизации характерис 5 8493ному входу блока БВХ, выход которогосоединен с управляющим входом КЭ,Предлагаемое устройство состоит изгенератора 1 электроэнергии и аккумуляторной батареи 2, соединенных между собой и с выходными выводами через авто-.мат 3 регулирования и защиты, блока 4восстановления характеристик аккумуляторов, соединенного силовыми шинами сАВ 2 через блок 4: замещения аккумуляторов, соединенного силовыми шинамис АБ 2 через блок 5 замещения аккумуляторов, блоков 6 формирования адреса ивыборки наибольшего уровня заряженности 7, входы которых через блок поаккумуляторного контроля 8 подключены кАБ 2; коммутирующего элемента 9, соединяющего выход блока 6 формированияадреса 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 коммутирующего элемента 9.В исходном состоянии (перед началомэксплуатации устройства) один из аккумуляторов АБ 2 блоком замещения аккумуляторов 5 электрически исключен из ее цепи 30и подключен к блоку 4 восстановления характеристик.С момента начала и в процессе эксплуатации устройства генератор 1 электроэнергиии аккумуляторная батарея 2 (всоставе К -1 аккумуляторов, где Й -общее количество аккумуляторов в АБ 2)обеспечивают непрерывную выработку электроэнергии для снабжения потребителей,при этом автомат регулирования и защиты ф3 осуществляет поддержание в требуемыхпределах параметров электроэнергии иа выходных выводах устройства и управляет режимами работы генератора 1 и АБ 2, Сэтого же момента времени в блоке восста-новления характеристик 4 производитсявосстановление характеристик аккумулятора,.подключенного к этому блоку (производится глубокий разряд на резистор сконтролем по напряжению на аккумуляторе, и последующий заряд до уровня, зада- тепловыделения и нагрузки на генераторваемого на установочный вход блока 4).Входе циклирования АБ 2 блок поаккумуляторного контроля 8 определяет и выдаетна входы блоков 6 и 7. формирования адре.5са и выборки наибольшего уровня зариженности информацию об уровнях заряженности каждого из И -1 аккумуляторовтик АБ.Составитель И, Наййинаедактор Н, Пушненкова ТехредМ, Рейвес Коррек т Тираж 675го комитета Си открытийРаушская набд ПодписССР каэ 6109/72 ВНИИПИ Государственн по делам изобретений 113035, Москва, Ж,/5 од, ул. Проектная,иал ППП "Патент, г,7 8493формула изобретения Устройство питания нагрузки, содержа щее 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 10 энергетических характеристик устройства, в него введены блок замещения аккумуляторов, блок поаккумуляторного контроля, . блоки формирования адреса и выборки наибольшего уровня заряженности и комму з . тирующий элемент, причем входы блоков формирования адреса и выборки наиболь-.шего уровня заряженности через блок поаккумуляторного контроля подключены20 79 8к аккумуляторной батарее, которая соединена с блоком восстановления характериотик через блок замещения аккумуляторов,управляющий вход которого через коммутирующий элемент подключен к выходублока формирования адреса, а выход блока выборки наибольшего уровня заряженности соединен с установочным входомблока восстановления характеристик, выходкоторого подключен к управляющему входукоммутирующего элемента,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР%276713, кл. Н 01 М 10/42, 1968.2. Авторское свидетельство СССРЛф 417871, л, Н 02 У 7/34, 1969,3, Патент США Ь 3997830,кл. 320-5, 1977.