Система электропитания

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автономных системах электропитания на основе аккумуляторных батарей. Цель изобретения - повышение надежности. Система содержит две аккумуляторные батареи, поочередно питающие общую нагрузку через полностью управляемые тиристоры и трансформатор . Первичная и вторичная обмотки трансформатора секционированы. К средним выводам обмоток подключены: к первичной одна из выходных клемм системы, а к вторичной цепь из последовательно соединенных зарядного диода и конденсатора, точка соединения которых подключена к другой выходной клемме системы. Другой зажим диодно-конденсаторкой цепи соединен с крайними зажимами вторичной обмотки трансформатора и с анодами подзарядных полностью управляемых тиристоров , коммутация каждого из которых обеспечивает перераспределение энергии LC-накопителей в аккумуляторные батареи. Управление тиристорами системы обеспечивается посредством тактового генератора и триггерного распределителя с элементами задержки. 2 ил. и ё

союз советских социАлистических.

РЕСПУБЛИК (я)з Н 02 J 7/00, 7/34

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4852786/07 (22) 23.07.90 (46) 07.03.92, Бюл. ¹ 9 (72) В.В.Пугачев (53) 621,355.1(088,8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 350074, кл. Н 02 J7/00,,1968, 2. Авторское свидетельство СССР

N 877706, кл. Н 02 J 7/00, 1980.

3. Авторское свидетельство СССР

¹ 1256636, кл. Н 02 J 7/00, 1985. (54) СИСТЕМА ЭЛ Е КТРОПИТАН ИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автономных системах электропитания на основе аккумуляторных батарей. Цель изобретения - повышение надежности. Система содержит две аккумуляторные батареи, поочередно питающие общую нагрузку через полноИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электропитания автономных объектов, включающих в качестве истОчника электроэнергии аккумуляторные батареи (АБ).

Известно устройство для питания нагрузки постоянным током, содержащее две

АБ, подключенные к нагрузке через управляемые полупроводниковые элементы, и два транссформатора, первичные обмотки которых включены в цепи АБ, а вторичные обмотки подсоединены параллельно этим

АБ через диоды (1).

Известно также устройство для питания нагрузки постоянным током, содержащее две АБ, подключенные через полностью управляемые тиристоры к выходным зажи„„5U„, 1718332 Al стью управляемые тиристоры и трансформатор. Первичная и вторичная обмотки трансформатора секционированы. К средним выводам обмоток подключены: к первичной одна из выходных клемм системы. а к вторичной цепь из последовательно соединенных зарядного диода и конденсатора, точка соединения которых подключена к другой выходной клемме системы, Другой зажим диодно-конденсаторной цепи соединен с крайними зажимами вторичной обмотки трансформатора и с анодами подзарядных полностью управляемых тиристоров, коммутация каждого из которых обеспечивает перераспределение энергии

ЕС-накопителей в аккумуляторные батареи.

Управление тиристорами системы обеспечивается посредством тактового генератора и триггерного распределителя с элементами задержки. 2 ил. мам, и два трансформатора, первичные об- а мотки которых включены в цепи АБ, а после- С0 довательные соединения вторичных обмоток и конденсаторов, шунтированные диодами, подсоединены параллельно этим

АБ через дополнительные диоды (2).

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для питания нагрузки, содержащее две АБ, в подключенные через полностью управляемые тиристоры к выходным зажимам, два трансформатора, первичные обмотки которых включены в цепи АБ, а вторичные обмотки шунтированы последовательным соединением диода и конденсатора, одной обкладкой связанного с выходом АБ, в цепь которой включена первичная обмотка, гене1718332

20 ществляется за счет разрядной энергии АБ. 25

30 электропитания, содержащей две АБ, соединенные с полностью управляемыми ти- 40 ратор импульсов, выходом подключенный к счетному входу триггера, прямой и инверсный выходы которого соединены с управляющими входами тиристорав, два дополнительных тиристора, включенных между второй обкладкой конденсаторов и выводами противоположной полярности первой и второй АБ, и два элемента задержки. Первый элемент задержки выходом соединен с управляющим входом дополнительного тиристара, связанного с первой

АБ, а входом подключен к инверсному выходу триггера, Второй элемент задержки входом соединен с прямым выходом тригтера, а входом связан с управляющим входом дополнительнога тиристора, подключенного к второй АБ (3).

Известные устройства обеспечивают питание нагрузки постоянным такам путем поочередного подключения одной из двух

АБ, В паузах между разрядами АБ подзаряжаются импульсом тока (деполяризуются), обеспечивающим повышение отдачи АБ по энергии. Формирование импульса тока асуНедостатком известных устройств является конструктивная сложность, а следовательно, низкая эксплуатационная надежность, что обусловлено использованием двух трансформаторов и двух накопительных конденсаторов с диодами. Кроме того, вследствие работы трансформаторов в режиме накопления энергии их весовые характеристики велики.

Цель изобретения — упрощение устройства за счет совмещения распределенных по времени функций отдельных элементов.

Цель достигается тем, что в системе ристорами„первый выходной зажим, подключенный к одноименным клеммам

АБ, трансформатор, последовательное соединение накопительного конденсатора и диода, дополнительные тиристоры, соединенные с клеммами АБ, триггер, счетным входом подключенный к генератору импульсов, прямой и инверсный выходы которого соединены с управляющими входами полностью управляемых тиристаров, первый элемент задержки, входом связанный с инверсным выходом триггера, а выходом подключенный к управляющему входу дополнительного тиристора, соединенного с первой АБ, второй элемент задержки, входом связанный с прямым выходом триггера, а выходом подключенный к первому управляющему входу дополнительного тиристора; соедииениого с второй АБ, периичная и вторичная обмотки трансформатора

15 выполнены с отводами от середины обмоток, а дополнительные тиристоры выполнены полностью управляемыми, причем второй зажим системы соединен с отводом от середины первичной обмотки, выводы вторичной обмотки связаны между собой, с анодами дополнительных тиристоров и через указанные конденсатор и диод с отводом от середины этой обмотки, а общая точка конденсатора и диода подключена к первому зажиму системы, второй управляющий вход дополнительного тиристора, связанного с первой АБ, подключен к прямому выходу триггера, а второй управляющий вход дополнительного тиристора, связанного с второй АБ, соединен с инверсным выходом триггера. Отличительные признаки данной системы обеспечивает согласованную передачу части энергии разряда обеих АБ в накопительный конденсатор в соответствующие такты работы через один трансформатор и один диод, что по сравнению с известными устройствами, обеспечивающими деполяризацию ЛБ импульсами, существенно упрощает конструктивную схему, следовательно, повышает надежность системы, а наиболее полное использование магнитной системы трансформатора снижает его весовые характеристики.

Отсутствие в технической литературе сведений о системе электропитания подобной предложенной в целях достижения описанного эффекта свидетельствует о новизне взаимосвязи между совокупностью существенных признаков заявленного изобретения с положительным эффектом, что обеспечивает существенные отличия этого изобретения от всех известных устройств аналогичного назначения.

На фиг.1 изображена функциональная электрическая схема предлагаемой системы, Система электропитания содержит АБ

1,2, полностью управляемые тиристоры 3,4, трансформатор 5, конденсатор 6, диод 7, дополнительные управляемые тиристоры

8,9, генератор 10 импульсов, триггер 11 и элементы 12, 13 задержки. АБ 1,2 через тиристоры 3,4 и полуобмотки 14, 15 первичной обмотки трансформатора 5 подключены к нагрузке 16. Палуобмотки 17, 18 вторичной обмотки трансформатора 5 соединены через тиристоры 8. 9 с положительными клеммами АБ 1,2. Последовательное соединение конденсатора 6 и диода 7 подключено между средней точкой полуобмоток 17, 18 и точкой соединения между собой их выводов, связанных с тиристорами 8, 9. Общая точка конденсатора 6 и диода 7 подключена к отрицательным клеммам АБ 1,2. Триггер 11

1718332 счетным входом подключен к генератору 10 импульсов, Прямой и инверсный выходы триггера 11 связаны с управляющими входами полностью управляемых тиристоров 3, 4 и вторыми входами дополнительных тиристоров 8,9. Элемент 12 задержки входом соединен с инверсным выходом триггера

11, а выходом подключен к первому управляющему входу тиристора 8. Элемент 13 задержки входом связан с прямым выходом триггера 11, а выходом соединен с первым управляющим входом тиристора 9. Полуобмотки 14, 15 и 17, 18 выполнены с равным количеством витков соответственно. Соотношение витков первичных полуобмоток 1.5, 14 и вторичных полуобмоток 17, 18 транс.форматора 5 выбирается таким, чтобы заряд конденсатора 6 осуществлялся в течение половины длительности разрядного импульса АБ 1,2 до уровня удвоенного напряжения АБ 1,2. Формирование и подача сигналов управления на тиристоры 3, 4 и 5, 6 производятся триггером 11, в плечи которого включены полуобмотки трансформатора, вторичные обмотки которого через диоды и ограничительные сопротивления подключены к управляющим входом тиристоров (фиг.2), Элементы 12, 13 служат для задержки подачи сигналов на управляющие входы тиристоров 8,9 на время не меньше, чем расчетная длительность заряда конден-. сатора 6, Они могут быть выполнены в виде

LC-звеньев, соединенных между собой последовательно. Число звеньев определяется требуемым временем задержки.

Система электропитания работает следующим образом.

Интервал времени, в течение которого сигнала управления действует на .прямом или инверсном выходе триггера 11; будем называть тактом. В первом и последующих нечетных тактах сигнал управления вырабатывается нэ прямом выходе триггера 11.

Под действием сигнала управления тиристора 3 открывается и подключает АБ1 к нагрузке 16 через полуобмоку 14 трансформатора 5. Ток нагрузки протекает по цепи

1-3 — 14-16 — 1. Во вторичной полуобмотке

18 трансформатора 5 наводится ЭДС, от которой заряжается конденсатор 6 (полярность показана на фиг,1) по цепи 18-6—

7 — 18. Заряд конденсатора 6 до удвоенного напряжения бетареи осуществляется за время, не превышающее половины длительности такта, Этому же интервалу времени соответствует задержка, осуществляемая элементом 13. Поэтому по окончании заряда конденсатора 6 открывается тиристор 9 и через АБ2 протекает подзарядный импульс тока. С поступлением

55 очередного импульса с генератора 10 тригrep 11 изменяет свое состояние и сигнал управления вырабатывается на его инверсном выходе. Этому моменту соответствует начало второго (четного) такта работы. Под действием сигнала управления тиристоры 3 и 9 закрываются, а тиристор 4 подключает

АБ2 через полуобмотку 15 к нагрузке 16.

Ток нагрузки протекает по цепи 2 — 14-1516 — 2. Во вторичной полуобмотке 17 трансформатора 5 наводится ЭДС, благодаря которой конденсатор 6 заряжается по цепи

17 — 6 — 7-17 в течение полудлительности второго такта. Спустя время задержки, элемент

12 подает сигнал управления на тиристор 8.

Тиристор 8 открывается и подключает конденсатор 6 к АБ1. Через АБ1 протекает подразрядный импульс тока. С поступлением очередного сигнала генератора 10 на триггер 11 его состояние изменяется, тиристор

8 закрывается и начинается третий такт.

Далее работа системы повторяется.

В предложенной системе полностью управляемые тиристоры могут быть заменены на транзисторы. При этом цепи управления транзисторами упрощаются. Кроме того, для облегчения условий коммутации последовательное соединение АБ и тиристоров может быть блокировано дополнительным диодом.

Таким образом, предложенная система обеспечивает питание нагрузки за счет поочередного подключения АБ к нагрузке.

Часть разрядной энергии АБ передается в накопительный конденсатор. За счет этой доли энергии осуществляется подзаряд другой АБ непосредственно перед ее подключением к нагрузке. 3а счет деполяризующего действия подзарядного импульса достигается, повышение разрядного напряжения АБ и отдачи по энергии.

По сравнению с базовым объектом, в качестве которого устройство для питания нагрузки (3) как наилучшее среди используемых устройств аналогичного назначения, предлагаемая система существенно упрощена конструктивно при сохранении основных функций, Так, в схеме системы исключены один трансформатор, один трансформатор, один конденсатор и один диод па сравнению со схемой базового объекта, Конструктивное упрощение системы повышает ее эксплуатационную надежность, а также уменьшает ее вес.

Преимущественная область использования изобретения — системы электропитания автономных объектов.

Формула изобретения

Система электропитания, содержащая две аккумуляторные батареи, соединенные

1718332 с первым и вторым полностью управляемыми тиристорами, первый выходной зажим, подключенный к одноименным клеммам батарей трансформатор, цепь из последовательно соединенных накопительного конденсатора и диода, третий и четвертый тиристоры, соединенные с другими клеммами батарей, узел управления на основе триггера. подключенного входом к генератору импульсов, прямой и инверсный выходы котОрого соединены с управляющими входами первого и второго полностью управляемых тиристоров, первый элемент задержки узла управления, входом связанный с инверсным выходом триггера, а выходом подключенный к управляющему входу третьего тиристора, соединенного с первой батареей, второй элемент задержки узла управления. входом связанный с прямым выходом триггера, а выходом подключенный к управляющему входу четвертого тиристора, соединенного с второй батареей, отличающаяся тем,что,с целью повышения надежности, первичная и вто5 ричная обмоткМ трансформатора выполнены с отводами от середины обмоток, а третий и четвертый тиристоры выполнены полностью управляемыми, причем второй выходной зажим соединен с отводом от се1Î редины первичной. обмотки, выводы вторичной обмотки связаны между собой и с анодами третьего и четвертого тиристоров, а также через конденсаторно-диодную цепь с отводом от середины вторичной об16 мотки, а точка соединения конденсатора и диода подключена к первому выходному зажиму, вторые управляющие входы третьего и четвертого тиристоров подключены соответственно к прямому и инверсному выхо20 дам триггера.

1718332

Составитель В. Пугачев

Редактор Т. Юрчикова Техред M.Moðreíòàë Корректор В. Гирняк

Заказ 888 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101