Система питания

Соез СоввтснмкСоцмалмстмческмкРеспублик АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ)М. Кл.Н 02 ) 7/34 мнением заявки,1 та Гоеударстмнный квинтет 3) Приорнт СССР пп делам нзобретенОпубликовано 23. 01. 82. Бюллетень М 3 Дата опубликовании описании 23.01.82 3) УД 3(,621316.722.1(088.8) открыт.Жуйков, И.Е.Коротеев и В.А.Тодоренко Изобретнике и необхотоком пр тономных о тельное вр ком. содеро натания та ние относится к электроожет быть использованонмости питания постоян"лектронных устройств авъектов, работающих длимя без контроля человеИзвестны системы питания,жащие подключенные параллельнгрузке основные источники пии буферную аккумуляторную барею- 3).К недостаткам данных устройствследует отнести возможность перезаряда буферной аккумуляторной батареи повьппенным током, а также необходимость применения буферной батареи повьппенной энергоемкости,рассчитанной на все время самостоятельной работы на нагрузку, чтоприводит к повышению весогабаритныхпоказателей системы питания.Известна система питания, содержащая две буферные аккумуляторные батареи, подключенные через коммутаторы параллельно двум основным источникам энергии, причем всегда одна из аккумуляторных батарей под" ключена к основному источнику энергии, постоянно работающему на заряд аккумуляторных батарей, а вторая аккумуляторная батарея совместносо вторьвт основным источником энергии подключена к нагрузке. При разряде батареи, подключенной к нагрузке, происходит переключение коммутаторов, в результате чего разряженная аккумуляторная батарея подклю" чается к основному источнику энертпгии, постоянно работасщему на заряд аккумуляторных батарей, а заряженная аккумуляторная батарея подключается к нагрузке ( 430К недостаткам это системы литания следует отнести повышенные весогабаритные показатели, вследствие применения двух буферных аккумуляторных батарей, двух основныхисточников энергии, а также основного источника энергии, непрерывно работающего на нагрузку, способного обеспечить максимальную мощность нагрузки системы питания в 5моменты переключения буферных аккумуляторных батарей с заряда ца разряд и обратно,Известны системы питания, содержащие две включенные параллельно 19нагрузке аккумуляторные батареи,либо аккумуляторную батарею и основной источник питания, коммутируемые к нагрузке посредством ключей,причем всегда один из источников . 1энергии подключен к нагрузке, а второй отключен. Подключение отключенного источника питания к нагрузкепроизводится при уменьшении напряжения ца работающем источнике пи- утания до определенной величины, приэтом работающий источник питанияот нагрузки отключается 5иб .К недостаткам таких систем питания также относятся повышенные ве фсогабаритные показатели вследствиеиспользования двух источников питания, рассчитанных на максимальнуюмощность нагрузки.Известны также системы питания, щсодержащие параллельно включенныекоммутируемые основные источникипитания и аккумуляторную батарею,причем в цели каждого источника питания установлен датчик тока, упРавляющий коммутацией остальных источников питания по заданному наперед,закону 7 1 и 131,Недостатком данных систем питания являются повышенные весогабаритные показатели вследствие примененияаккумуляторной батареи, рассчитанной на все время работы системы питания на максимальную мощность нагрузки. Известна система питания, содержащая параллельно включенные, коммутируемые первичный источник питания и аккумуляторную батарею, причем первичный источник питания постоянно подключен к нагрузке, а аккумуляторная батарея либо заряжается от первичного источника питания в течениевремени, зависящего от предыдущего разряда, либо разряжается на нагрузку 9 .Недостатком и этой системы питания является повышение весогабаритцых показателен зсчет увеличениямаксимальной мощности, отдаваемойпервичным источником цитация, которая определяется суммой максимальной мощности нагрузки и мощности,отдаваемой на зарядку аккумулятора.Известна также система питания,содержащая первичный источник питанияограниченной мощности, аккумуляторную батарею, соединенную с первичным источником через транзисторныйключ, измерительный элемент, включенный между точкой соединения транзисторного ключа с первичным источником питания и нагрузки, причемизмерительный элемент связан с транзисторным ключом 1 О .К недостаткам данной системы питания следует отнести возможность перезаряда аккумуляторной батареи повышенным током, а также то, что аккумуляторная батарея подключаетсяк нагрузке при перегрузке первичного источника по току, а не по мощности, вследствие чего необходимо применять первичный источник, рассчитанный на максимальную мощность нагрузки, и, следовательно, повышать весогабаритные показатели системы питания,Известны системы питания, в котоРых первичный источник питания включен параллельно аккумуляторной батарее, причем аккумуляторная батарея связана с первичным источникомчерез регулятор зарядного или разрядного тока 11,Однако в таких системах питанияэнергия, проходящая от первичного ,источника питания в нагрузку через.аккумуляторную батарею, преобразуется два раза, вследствие чего ихКПД занижен, что ведет к повышениювесогабаритных показателей первич-.ного источника, а следовательно,и всей системы питания.1Известна система питания, отличающаяся .от упомянутых устройств тем,что общая точка соединения первичного источника и регулятора заряда - разряда связана с нагрузкойчерез стабилизатор напряжения, апервичный источник является источником ограниченной мощности 121.Недостатком такой системы питанияявляется тройное преобразование энергии, проходящей от первичного источника питания в нагрузку через ак5 90 кумуляторную батарею, что приводит к повышению весогабаритных показателей системы питания.Наиболее близкой по техНической сущности к предлагаемой является сисстема питания, содержащая первичный нерегулируемый источник постоянного напряжения, подключенный через регулятор напряжения к нагрузке, буферную аккумуляторную батарею, подключенную через второй регулятор напряжения к нагрузке, две системы управления, соединенные с регуляторами напряжения, причем система управления первого регулятора напряжения обеспечивает режим отбора от первичного источника или максимальной мощности, или номинальной мощности, или номинального тока, система управления второго регуля" тора напряжения обеспечивает в режиме заряда аккумулятора стабилизацию напряжения нагрузки, а в режиме разряда аккумулятора - необходимый" отбор мощности от аккумулятора 13.Однако постоянный отбор от пер вичного источника питания макси 0367. мальной мощности, или номинальной мощности, или номинального тока при различных значениях мощности нагрузки приводит к повьппению весогабаритных показателей системы питания, вследствие применения первичного источника питания повьппенной энергоемкости. Недостатком известной системы питания является также возможность перезаряда аккумуляторной батареи повышенным током, так как, при малой мощности нагрузки избыток мощности, отдаваемой первичным источником, поступает в аккумулятор. Кроме того, КПД известной систеьы питания понижен вследствие тройного преобразования энергии, проходящей от первичного источника питания в. нагрузку через буферную аккумуляторную батарею.Цель изобретения - улучшение весогабаритных показателей системы питания, устранение возможности переэаряда буферной аккумуляторной батареи повьппенным током, увеличение КПД. 35 40 45 50 55 Поставленная цель достигается тем, что в систему питания, содержащую источник постоянного напряжения, подсоединенный к первому регулятору напряжения, первую систему 5 О 15 20 25 30 управления, связанную выходом со входом управления первого регуляторанапряжения, буферную аккумуляторнуюбатарею, второй регулятор напряжения, соединенный выходом с нагрузкой, вторую систему управления, связанную выходом со входом управлениявторого регулятора напряжения, введены два датчика тока, причем первыйдатчик тока включен между регуляторами напряжения, а второй датчик тока включен между буферной аккумуляторной батареей и общей точкой соединения первого датчика тока и второго регулятора напряжения, два датчика напряжения, причем первый датчик напряжения связан входом с нагрузкой, а выходом - со второй системой управления, а второй датчикнапряжения связан входом с общейточкой соединения первого датчикатока и второго регулятора напряжения,датчик мощности, связанный входамис выходами первого датчика тока и вто"рого датчика напряжения, коммутатор,соединенный входами с выходами второго датчика тока и датчика мощности, а выходом-со входом первой системы управления. На чертеже изображена блок-схема системы питания.Система питания содержит первичный нерегулируемый источник 1 питания, соединенный с первым регулятором 2 напряжения, выход которого через датчики 3 и 4 тока связан с буферной аккумуляторной батареей 5, причем датчик 3 тока соединен с выходом регулятора 2 напряжения, а датчик 4 тока соединен с буферной аккумуляторной батареей 5, второй регулятор Ь напряжения, включенный между общей точкой соединения датчиков 3 и 4 тока и нагрузкой 7, первый датчик 8 напряжения, соединенный входом с нагрузкой 7, первую систему 9 управления, связанную входом с выходом первого датчика 8 напряжения, а выходомсо вторым регулятором 6 напряжения, второй датчик 10 напряжения, соединенный со входом второго регулятора 6 напряжения, датчик 11 мощности, связанный входами с выхода" ми первого датчика 3 тока и второго датчика О напряжения, коьюкутатор 2, соединенный входами с выходами датчиков тока 4 и мощности 11, вторую систему 13 управления, вход900367Ф которой соединен с выходом коммутатора 12, а выход - с регулятором 2 напряжения. Причем в качестве регуляторов 2 и 6 напряжения можно использовать, например, широтно"импульсные преобразователи, в качестве датчиков 3 и 4 тока - резистивные датчики тока, а в качестве датчиков 8 и 1 О напряжения - резистивные делители напряжения. В качестве датчика 11 мощности можно использовать перемножитель аналоговых сигналов, а в качестве коммутатора - диодно-резисторную схему ИЛИ.Системы 9 и 13 управления долж" ны реализовать отрицательную обратную связь по отклонению, т.е. содержать источник опорного напряжения, соединенный с устройством вычитания, на второй вход которого заводится регулируемая величина, усилитель, соединенный входом с выходом устройства вычитания, а выходом - с устройством согласования системы управления с регулятором напряжения, которое при применении в качестве регулятора широтно-импульсного преобразователя выпол - няется в виде время-импульсного преобразователя. Система питания работает следу"ющим образом,В начале работы буферная аккумуляторная батарея 5 полностью заряжена. При малой величине мощностинагрузки 7, от первичного источника 1 отбирается мощность, необходимая для питания нагрузки 7 и длязаряда буферной аккумуляторной батареи 5 стабилизированным током,величина которого выбирается в диапазоне допустимого постоянного тока перезаряда буферной аккумуляторной батареи 5 из условия компенсации тока саморазряда и обеспечения компенсации отдаваемой в нагрузку 7 аккумуляторной батареей 5энергии. В этом режиме работы системы питания напряжение, заводимоена коммутатор 12 с датчика 11 мощности, меньше напряжения, заводимого с датчика 4 тока, в результатечего коммутатор 12 отключает от системы 13 управления выход датчика11 мощности и подключает к ней датчик 4 тока. В результате система13 управления таким образом управля ет работой регулятора 2 напряжения,что через датчик 4 тока протекаетстабильный ток заряда буферной аккумуляторной батареи 5, при этомчасть энергии проходит через регулятор 6 в нагрузку 7, причем регулятор 6 совместно с датчиком 8 напряжения и системой 9 управления обеспечивает стабилизацию напряжения нагрузки 7. При достижении мощности, отдаваемой первичным источником 1, определенной величины начинается переключение цепей обратной связи: коммутатор 12 подсоединяет к системе 13 управления выход датчика 11 мощности и отключает выход датчика 4 тока. В результате регулятор 2 напряжения совместно с датчиком 11 мощности и системой 13 управления обеспечивает стабилизацию выходной мощности первичного источника 1 напряжения. Недостаток мощности нагрузки 7 компенсирует буферная аккумуляторная батарея 5. В этом режиме регулятор 6 напряжения совместно с датчиком 8,напряжения и системой 9 управления также обеспечивает стабилизацию напряжения нагрузки 7,Предлагаемая система питания отличается от других улучшенными весогабаритными показателями, уменьшение которых произошло вследствиеотбора от первичного источника питания средней мощности нагрузки,что достигнуто за счет работы системы питания в двух режимах: стабилизации тока заряда буферной аккумуляторной батареи и стабилизации мощности, отбираемой от первичного источника питания, Улучшение весогабаритных показателей связано также с тем, что буферная аккумуляторная батарея рассчитывается толькона;всплески: мощности нагрузки, чтотакже объясняется работой системыпитания в двух режимах, В предлагаемой системе питания устранена возможность перезаряда буферной аккумуляторной батареи повышенным токомблагодаря стабилизации ее зарядного тока. КПД системы питания повы- зЗ сился за счет того, что энергия,проходящая от первичного источникапитания в нагрузку через буфернуюаккумуляторную батареюпреобразует9 900367 О ся два раза, вместо трех раз в из- свяэан входом с нагрузкой, а выховестной системе питания. дом - со второй системой управления,Эффективность предлагаемого уст- а второй датчик напряжения связан ройства заключается в томчто та- входом с общей точкой соединения кая система питания может длитель-первого датчика тока и второго рексе время работать в составе авто- гулятора напряжения, датчик мощноиомных средств без контроля челове- сти, связанный входами с выходами ком, причем длительность ее работы первого датчика тока и второго определяется энергоемкостью первич- датчика напряжения, коммутатор, соеного источника энергии и сроком на р диненный входами с выходами второго работки элементов, датчика тока и датчика мощности,а выходом - со входом первой системы управления.формула изобретенияСистема питания, содержащая источник постоянного напряжения, подсоединенный к первому регулятору напряжения, первую систему управления, связанную выходом со входом управления первого регулятора напряжения, буферную аккумуляторную батарею, второй регулятор напряжения, соединенный выходом с нагрузкой, вторую систему управления, связанную выходом со входом управления второго регулятора напряжения, о т л и ч а ю щ а я с я тем, .что, с целью улучшения весогабаритных показателей, устранения возможности перезаряда буферной аккумуляторной батареи повышенным током, увеличения КПД системы питания, в нее введены два датчика тока, причем первый датчик тока вклю. чен между регуляторами напряжения, а второй датчик тока включен между буферной аккумуляторной батареей и общей точкой соединения первого датчика тока и второго регулятора напряжения, два датчика напряжения, .ричем первый датчик напряжения 1 Э Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Патент Франции У 2082146,кл. Н 029/00, 1972. 2. Заявка ФРГ В 1790095,36 кл. Н 02 1 9/06, 9753, Авторское свидетельство СССР В 512537, кл. Н 02,1 7/14, 1976. 4Авторское свидетельство СССР 11 417871, клН 027/34, 1974. 33 5. Заявка Великобритании В 1306748,кл. Н 029/00, 1973,6. Заявка франции Мф 2152693,кл. Н 029/00, 1973,7. Авторское свидетельство СССР за 1 522534, кл. Н 02 д 7/34, 1974. 8. Патент Великобритании У 1266353,кл. Н 02 ,1 9/06, 972,9. Заявка Франции В 2386176,кл. Н 027/10, 1979,1 О. Авторское свидетельство СССР473243, кл. Н 027/34, 1975. 1Заявка Великобритании В 1349079, кл. Н 027/04, 1974. 12. Авторское свидетельство СССР 4 У 562801, кл. Н 027/34, 1975. 13. Авторское свидетельство СССР 9 491183, кл. Н 027/34, 975.,Заказ 12198/70 Тираж 669 ВНИИПИ Государственног по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Подписноекомитета СССРи открытийаушская наб д. 4/5