Система автономного электроснабжения

Авторы патента:

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в качестве системы электроснабжения потребителей переменного и постоянного тока при отсутствии источников переменного тока.

Система содержит аккумуляторную батарею, автоматический выключатель, шины постоянного тока с напряжением батареи, инвертор, шины переменного тока, конвертор и шины постоянного тока с напряжением отличным от напряжения названной батареи, при этом коммутатор тока и силовой трансформатор инвертора и конвертора выполнены трехфазными и общими для инвертора и конвертора, причем указанный общий трансформатор снабжен двумя выходами, первый из которых подключен к формирователю синусоидального напряжения инвертора, а второй - к выпрямителю, который выполнен трехфазным.

Использование общих для инвертора и конвертора коммутатора тока и силового трансформатора позволяет значительно уменьшить потери мощности в системе.

Известна система автономного электроснабжения, содержащая источник постоянного тока, два параллельно включенных к указанному источнику инвертора, соединенных с шинами гарантированного питания, при этом каждый из указанных инверторов содержит коммутатор тока на транзисторах или тиристорах, силовой трансформатор и формирователь синусоидального напряжения [1]. Данная система отличается простотой, высокой надежностью, однако она используется только в случаях электроснабжения потребителей переменного одно- или трехфазного тока.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой полезной модели является система автономного электроснабжения, содержащая последовательно соединенные аккумуляторную батарею, автоматический выключатель и шины постоянного тока с напряжением указанной батареи, инвертор, содержащий последовательно соединенные коммутатор тока, силовой трансформатор, формирователь синусоидального напряжения и шины переменного тока, конвертор, содержащий последовательно соединенные коммутатор тока, силовой трансформатор, выпрямитель и шины постоянного тока с напряжением, отличным от напряжения названной батареи, причем указанные инвертор и конвертор параллельно подключены к шинам постоянного тока с напряжением упомянутой батареи [2]. Данная

система нашла широкое применение на многих подвижных и стационарных объектах для питания потребителей переменного и постоянного тока, однако сложность используемых в системе преобразователей электрической энергии приводит к значительному снижению КПД системы.

Технический результат полезной модели заключается в повышении КПД системы.

Требуемый технический результат достигается тем, что в системе автономного электроснабжения, содержащей последовательно соединенные аккумуляторную батарею, автоматический выключатель и шины постоянного тока с напряжением указанной батареи, кроме того, инвертор, конвертор и шины постоянного тока с напряжением отличным от напряжения названной батареи, в состав инвертора и конвертора входят общие для них соединенные последовательно и выполненные трехфазными коммутатор тока и силовой трансформатор, при этом трансформатор снабжен первым и вторым выходами, первый из которых соединен с входом трехфазного формирователя синусоидального напряжения, подключенного выходом к шинам переменного тока, второй выход трансформатора соединен с входом выпрямителя, выход которого соединен с шинами постоянного тока с напряжением отличным от напряжения аккумуляторной батареи, а вход коммутатора тока подключен к шинам постоянного тока с напряжением аккумуляторной батареи.

На чертеже представлена структурная схема системы автономного электроснабжения.

Система содержит аккумуляторную батарею 1, автоматический выключатель 2 и шины постоянного тока 3 с напряжением батареи 1, при этом к указанным шинам 3 подключены: инвертор, содержащий общий коммутатор тока 4, общий силовой трансформатор 5 с первым выходом 5-1, формирователь синусоидального напряжения 6, например, фильтр, максимально ослабляющий высшие гармоники 7 и конвертор, содержащий

общий с инвертором коммутатор тока 4, общий с инвертором силовой трансформатор 5 со вторым выходом 5-2, трехфазный выпрямитель 8 и шины постоянного тока 9 с напряжением отличным от напряжения батареи 1. В качестве аккумуляторной батареи 1 может быть использован химический источник тока с любой из известных электрохимических систем описанных в [3]. В качестве инверторов и конверторов могут быть использованы соответствующие схемы, рассмотренные в [4]. Трехфазный выпрямитель 8 выполнен по схеме А.Н.Ларионова. Все элементы системы серийно выпускаются промышленностью.

Система работает следующим образом. При включении автоматического выключателя 2 напряжение аккумуляторной батареи 1 поступает на шины постоянного тока 3. Указанное напряжение преобразуется в общем коммутаторе тока 4 в переменное и поступает на вход (не обозначен) общего силового трансформатора 5, где оно изменяется по величине с учетом коэффициентов трансформации и поступает на первый 5-1 и второй 5-2 выходы. Повышенное переменное напряжение с выхода 5-1 поступает на вход (не показан) формирователя синусоидального напряжения 6, где из него исключаются нежелательные для потребителей высшие гармоники, после чего поступает на шины переменного тока 7. Пониженное переменное напряжение в форме неполного прямоугольника с выхода 5-2 поступает на трехфазный выпрямитель 8, где выпрямляется, после чего поступает на шины постоянного тока 9 с напряжением, отличным от напряжения батареи 1.

Таким образом, использование общих коммутатора тока и силового трансформатора для инвертора и конвертора существенно уменьшает потери мощности, что приводит к повышению КПД системы.

Источники, принятые во внимание

[1]. Шейкина Т.С., Ханин Ц.И., Шалашова Л.М. Эксплуатация электропитающих установок. М., Радио и связь, 1982, стр.117, рис.2.14.

[2]. Колодеев И.Д. Системы автономного электроснабжения. М., МО, 1987, стр.15, рис.1.5, б.

[3]. Нижниковский Е.А. Химические источники автономного электроснабжения радиоэлектронной аппаратуры. М., МЭИ, 2004, 228 с.

[4]. Моин B.C. Стабилизированные транзисторные преобразователи. М., Энергоатомиздат, 1986, 376 с.

Система автономного электроснабжения, содержащая последовательно соединенные аккумуляторную батарею, автоматический выключатель и шины постоянного тока с напряжением указанной батареи, кроме того, инвертор, конвертор и шины постоянного тока с напряжением отличным от напряжения названной батареи, отличающаяся тем, что в состав инвертора и конвертора входят общие для них, соединенные последовательно и выполненные трехфазными, коммутатор тока и силовой трансформатор, при этом трансформатор снабжен первым и вторым выходами, первый из которых соединен с входом трехфазного формирователя синусоидального напряжения, подключенного выходом к шинам переменного тока, второй выход трансформатора соединен с входом выпрямителя, выход которого соединен с шинами постоянного тока с напряжением отличным от напряжения аккумуляторной батареи, а вход коммутатора тока подключен к шинам постоянного тока с напряжением аккумуляторной батареи.