SU799079A1

SU799079A1 - Self-sustained power supply source

Info

Publication number: SU799079A1
Application number: SU792766683A
Authority: SU
Inventors: Николай Ильич Дуплин; Сергей Иванович Орлов; Анатолий Константинович Тищенко
Original assignee: Рязанский Радиотехнический Институт; Предприятие П/Я А-7677
Priority date: 1979-04-20
Filing date: 1979-04-20
Publication date: 1981-01-23

Description

1one

Изобретение относитс к преобразовани м параметров электроэнергии и может быть использовано в бортовых системах электропитани .The invention relates to the conversion of electrical energy parameters and can be used in onboard electrical power systems.

Известны автономные системы электропитани с первичным источником посто нного напр жени , использук цие экстремальный регул тор мощности первичного источника, состо щий из двух секций первичного источника, силового органа, схемы умножени , запомкнаиодего устройства, элементы сравнени и сигнум-реле ij.Autonomous power supply systems with a primary constant voltage source are known, using an extreme power source primary power regulator consisting of two sections of a primary source, a power unit, a multiplication circuit, a circuit and a device, a comparison element, and a signal-relay ij.

Недостатками таких устройств вл ютс низкие КПД, малогабаритные показатели система и сложность экстремального регул тора.The disadvantages of such devices are low efficiency, compact system performance and the complexity of an extreme controller.

Известны также автономные системы электропитани , содержащие первичный источник посто нного напр жени и аккумул тор, св занный с нагрузкой через вольтореверсивный стабилизатор посто нного напр жени , состо щий из р да преобразовательных чеек , магнитопроводы которых охвачеиыДВУМЯ полуобмотками, причем крайние .выводы полуобмоток св заны с нагрузкой и первичным источником через коммутирующие ключи, а средний выводAutonomous power supply systems are also known, which contain a primary source of direct voltage and a battery associated with the load through a volt-reversible voltage regulator consisting of a number of converter cells whose magnetic conductors are covered with TWO semi-windings, and the extreme leads of the semi-windings are connected load and primary source through switching keys, and the average output

подключен к соответствуквдему .полюсу аккумул тора 23 .connected to the corresponding pole of the battery 23.

Недостатком этих систем вл етс малоэффектив-ное использование первичного источника по мощности.The disadvantage of these systems is the inefficient use of the primary source of power.

Цель изобретени - повышение КПД, снижение массогабаритов и упрощение автономной системы электропитани .The purpose of the invention is to increase efficiency, reduce mass and size and simplify an autonomous power supply system.

Указанна цель достигаетс тем, This goal is achieved by

0 что в автономную систему электропитани , содержащую первичный источник посто нного напр жени и аккумул тор , св занный с нагрузкой через вольтореверсивный стабилизатор посто5 нного напр жени , состо щий из р да преобразовательных чеек, магнитопроводы которых охвачены двум полуобмотками , причем крайние выводы полуобмоток св заны с первым блоком 0 that the autonomous power supply system contains a primary source of direct voltage and a battery associated with the load through a volt-reversible constant voltage regulator consisting of a number of converter cells, the magnetic conductors of which are covered by two half windings, and the extreme ends of the half windings are connected with the first block

0 коммутирующих ключей и с нагрузкой через второй блок коммутирующих ключей , а средний вывод подключен к соответствующему аккумул тору, введен экстремальный регул тор мощности и 0 switching keys and a load through the second block of switching keys, and the middle output is connected to the corresponding battery, an extreme power regulator is introduced and

5 схема его управлени , при этом силовой орган экстремального регул тора выполнен в виде р да трансформаторно-выпр мительных чеек, две общие первичные полуобмотки которых 0 соединены средним выводом с первич:ным ИСТОЧНИКОМ питани , а крайними выводами с первым блоком коммутирующих ключей, выпр мители этих чеек соединенные с нагрузкой через разв зывающие диоды, зашунтированы транзисторными ключами., базовые выводы coтopыx соединены с выходами схемы управлени экстремального регул тора Кроме того схема управлени экстремального регул тора выполнена в виде аналого-цифрового преобразовател св занного своими выходами с управл ющими входами всех трансформаторно-выпр мительных чеек, кроме первой , и соединенного своим входом через интегратор с выходом компаратора входы которого, зашунтированные конденсаторами , подключены через дополнительные управл еглле ключи к выходу датчика тока, включенного .в цепь протекани суммарного тока первичного источника и выпр мителей чеек, причем к управл ющему входу первой чейки и входу дополнительных управл емых ключей подключен выход делител частоты, св занного с общим задающим генератором системы .5 is a control circuit, wherein the power unit of the extreme controller is made in the form of a series of transformer rectifying cells, two common primary half windings of which 0 are connected by an average output to the primary power supply, and the extreme leads to the first block of switching keys, straighteners these cells are connected to the load via decoupling diodes, shunted by transistor switches., the main terminals of the terminals are connected to the outputs of the control circuit of the extreme regulator. Moreover, the control circuit of the extreme p the hub is made in the form of an analog-digital converter connected by its outputs to the control inputs of all transformer-rectifying cells, except the first one, and connected via an integrator to the output of a comparator through its input by means of additional controllers connected to the output a current sensor included in the flow circuit of the total current of the primary source and cell rectifiers, and to the control input of the first cell and the input of additional control keys An output of a frequency divider connected to the common master oscillator of the system is connected.

На чертеже изображена структурна схема предлагаемой автономной системы электропитани .The drawing shows a structural diagram of the proposed autonomous power supply system.

Автономна система электропитани включает в себ первичный источник 1 посто нного напр жени , экстремальный регул тор 2, аккумул тор 3, вольреверсивный стабилизатор 4, две пары коммутирующих ключей 5 и 6 и нагрузку 7.The autonomous power supply system includes a primary source of a constant voltage 1, an extreme regulator 2, a battery 3, a volreversive stabilizer 4, two pairs of switching keys 5 and 6, and a load 7.

Выходные полуобмотки трансформаторных чеек стабилизатора 4 соединены своим средним выводом с аккумул тором 3, крайними выводами через ключи 5 - с нагрузкой 7, а через ключи 6 и экстремальный регул тор 2 с первичным ИСТОЧНИКОМ 1. Силовой орган регул тора 2 выполнен из р да трансформаторно-выпр мительных . чеек 8, общие первичные полуобмотки которых соединены выводом с переменным источником 1, а крайними выводами - с ключами 6. Выпр мители чеек 8, з.ашунтированные транзисторными ключами 9 и подключены через разв зывающие диоды 10 к нагрузке 7. Схема управлени 11 экстремальным регул тором 2 состоит из аналого-цифрового преобразовател 12, св занного своими выходами с базовыми выводами транзисторов 9 всех чеек (кроме первой), и соединенного своим входом через интегратор 13 с выходом компаратора 14. Входы компаратора 14, заш1 нтированные конденсаторами 15 и 16, подключены через управл емые ключи 17 и 18 к выходу датчика тока 19, включенного в цепь протекани суммарного тока первичного источника 1 и выпр мителей всех чеек 8. Базовый вывод транзистораThe output half windings of the transformer cells of the stabilizer 4 are connected by their middle output to the battery 3, the extreme leads through the keys 5 to the load 7, and through the keys 6 and the extreme regulator 2 to the primary SOURCE 1. The power body of the regulator 2 is made of a number of transformer rectifier. cells 8, the common primary half windings of which are connected by a terminal with a variable source 1, and the extreme terminals - with keys 6. Rectifiers of cells 8, h. connected by transistor keys 9 and connected via disconnecting diodes 10 to the load 7. Control circuit 11 by an extreme regulator 2 consists of an analog-to-digital converter 12 connected by its outputs with the base terminals of the transistors 9 of all cells (except the first), and connected by its input through the integrator 13 to the output of the comparator 14. The inputs of the comparator 14 are wired to the condit The switches 15 and 16 are connected via controlled switches 17 and 18 to the output of the current sensor 19 connected to the flow path of the total current of the primary source 1 and the rectifiers of all the cells 8. Basic terminal of the transistor

9 первой чейки и вход управл е ых ключей 17 и 18 соединен с выходом делител частоты 20, св занного с общим задак цим генератором системы.The first 9 cells and the input of the control keys 17 and 18 are connected to the output of the frequency divider 20 connected to the common order of the system generator.

Системы электропитани работают следующим образом.Power supply systems operate as follows.

В режиме сеансной нагрузки, когда мощность нагрузки 7 превышает расчетную мощность первичного источника 1, ток нагрузки складываетс из тока первичного источника 1, тока трансформаторно-выпр мительных чеек 8 и тока разр да аккумул тора 3. Коммутирукицие ключи 5 и б поочередно переключаютс , образу в каждом из полупериодов путь прохождени дл составл ющих тока нагрузки. Вольтореверсивный стабилизатор 4 путем изменени соотношени между количеством включенных и отключенных инверторных чеек обеспечивает поддержание стабильного напр жени на нагрузке 7.In the session load mode, when the load power 7 exceeds the rated power of the primary source 1, the load current is composed of the current of the primary source 1, the current of transformer-rectifying cells 8 and the discharge current of the battery 3. Switching the keys 5 and b alternately switch for each of the half periods, the path for the load current components. Volt-reversible stabilizer 4 by changing the ratio between the number of turned-on and off inverter cells ensures maintaining a stable voltage on the load 7.

В дежурном режиме выходна мощность источника 1 превышает мощность нагрузки 7 и остаток мощности источника 1 идет на зар д аккумул тора 3.In standby mode, the output power of source 1 exceeds the power of load 7 and the remainder of the power of source 1 goes to charge battery 3.

Экстремальный регул тор мощности 2, состо щий из трансформаторно-выпр мительных чеек 8 и cxeNtJ управлени 11, работает следующим образом.The extreme power regulator 2, consisting of transformer-rectifying cells 8 and cxeNtJ of control 11, operates as follows.

В отдельных режимах, когда выходное напр жение первичного источника 1 превышает напр жение на нагрузке 7, чейки 8 обеспечивают необходимое вольтовычитание из напр жени и , Величина вольтовычитани , определ ема количеством чеек 8, наход щихс в выпр мительном режиме (транзистор 9 закрыт), автоматически устанавливаетс такой, чтобы с первичного источника снималась максимально возможна мощность. Величина снимаемой мощности однозначно определ етс значением тока, протекаквдего по датчику 19, что объ сн етс посто нством напр жени на нагрузке .In separate modes, when the output voltage of the primary source 1 exceeds the voltage across the load 7, the cells 8 provide the necessary volt reading from the voltage and, the volt reading value determined by the number of cells 8 that are in the rectifier mode (transistor 9 is closed) is automatically set so that the maximum power is removed from the primary source. The magnitude of the power withdrawn is unambiguously determined by the value of the current flowing through sensor 19, which is explained by the constant voltage across the load.

Те чейки 8, у которых ключ 9 замкнут , наход тс в режиме короткого замыкани , а потому никакого вольтовычитани не производ т.Those cells 8 in which the key 9 is closed are in short-circuit mode and, therefore, no voltage reading is performed.

Схема управлени 11 работает таким образом, чтобы по датчику 19 протекал максимально возможный ток. Дл этого частота общего задающего генератора системы делитс в делителе частоты 20 в четное число раз. Периодическое напр жение с выхода делител частоты 20 на половину периода замлкает транзисторный ключ 9 первой трансформаторно-выпр мительной чейки 8 и-управл емый ключ 17. Во вторую половину периода транзисторный ключ 9 и управл емый ключ 17 размыкаютс и эa ллкаетс управл емый ключ 18.The control circuit 11 operates in such a way that the maximum possible current flows through the sensor 19. For this, the frequency of the common master oscillator of the system is divided in frequency divider 20 by an even number of times. Periodic voltage from the output of frequency divider 20 for a half period closes the transistor switch 9 of the first transformer-rectifying cell 8 and the control key 17. In the second half of the period, the transistor switch 9 and the control key 17 are opened and the control key 18 is activated.

Claims

In this case, the voltages of the capacitors 15 and 16 are set proportional to the currents flowing through the current sensor 19 in the respective half periods. Comparator 14, comparing the voltage across the capacitors, determines which of the half-periods of the current through the current sensor 19 is greater and gives a signal to the input of the integrator 13. If, for example, with the closed key 9 and the closed key 17, it has that switching cells 8 to short-circuit mode is accompanied by an increase in power consumption from primary source 1. In this case, the voltage at the output of comparator 14 becomes positive, which causes a relatively slow increase in voltage on integrator 13 (for example, condensate p) in time sequential switching transistor 9. That Coy process lasts until po- ka CSD. As soon as U. ,, becomes, the comparator 14 is reset, which will lead to a decrease in the voltage at the integrator output and the transfer of one or several cells 8 to the rectifier mode. The established mode is characterized by a constant ratio between the number of cells 8, which are in different states. Cell 8 is constantly transferred from one state to another to determine the operating point of the primary power source 1. The advantage of the proposed system over the known one is that the extreme regulator uses discrete control, whereas in the known power system the similar regulator uses wide impulse control . In this system, the design density of all transformer-rectifying cells is designed only for a part of the primary source power, and therefore the extreme regulator is characterized by high efficiency and smaller mass-dimensions. In addition, in the proposed controller control device, an unambiguous determination of the recovered M1 intensity from the primary source is obtained according to the reading of one current sensor included in the corresponding circuit, which simplifies the practical implementation of the control channel. Claim 1. An autonomous power supply system containing a primary source of DC voltage and a battery associated with a load through a voltauvertsivny DC voltage stabilizer consisting of a number of converter cells, whose magnetic circuits are covered by two half windings, and the red terminals of the half windings are connected are connected with the first block of switching keys and with the load through the second block of switching keys, and the middle pin is connected to the corresponding pole of the battery, characterized in that Due to the increase in efficiency and reduction in mass and dimensions, an extreme power regulator and a control circuit for this regulator are introduced into the system, while the power element of the extreme regulator is designed as a series of transformer-rectifying cells, two common primary half windings of which are connected to the primary source power supply, and extreme conclusions with the first block of switching keys, rectifiers. These cells are connected to the load via isolating diodes and are bounded by transistor switches, the basic terminals of which are connected to the outputs of the control circuit of the extreme regulator.

2. Autonomous power supply system POP.1, characterized in that, in order to simplify, the control circuit of the extreme controller is made in the form of an analog-digital converter connected by its outputs to the control inputs of all transformer-rectifying cells, except the first, and connected by its input through an integrator with a comparator output, whose inputs, shunted by capacitors, are connected via additional controllable keys to the output of a current sensor connected to the circuit of the flow of the total primary current and A source and rectifier cells, and the output of the frequency divider connected to the common master oscillator of the system is connected to the control input of the first cell and the input of additional control 1x keys. Sources of information taken into account in the examination 1. Koroban NT and others. Research and development of autonomous power supply systems with a contactless primary source. Sat Electrical machines and converters of autonomous electrical systems .. M., MEI, 1975, Vol. 258. 2, USSR Author's Certificate in Application No. 2620298/07, cl. H 02 J 7/34, 1978.

.J