Система питания нагрузки постоянным током

 

СИСТЕМА ПИТАНИЯ НАГРУЗКИ. ПОСТОЯННЫМ ТОКОМ, содержащая основной источник постоянного тока, акку1 ляторную батарею и зарядное устройство, выполненное на базе инвертора по двухтактной транзисторной схеме с трансформатором на выходе , первичная обмотка которого средним выводом связана с положительным выводом основного источника постоянного тока, а своими крайними выводами .подключена соответственно к коллекторам двух транзисторов инвертора, эмиттеры котоUr рых соединены с отрицательными выводами основного источника и батареи , и блок управления, подключенный к базам упомянутых транзисторов и состоящий из широтно-импульсного модулятора, входами соединенного соответственно с генератором тактовых импульсов и формирователем управляющего напряжения с входами для подключения датчиков напряжения основного источника постоянного тока, напряжения, тока и температуры аккумуляторной батареи, о тличающаяся тем, что, с целью обеспечения непрерывного питания нагрузки стабильным напряже (Л нием, в нее дополнительно введен логический элемент НЕ, при этом вторичная обмотка трансформатора инвертора включена между положительными выводами основного источника и батареи, а выход широтноимпульсного модулятора системы управления подключен к базе одного транзистора инвертора непосредственно , а к базе другого транзистора - через логический элемент НЕ. 7А8 (pua.i

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИ4ЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 Н 02 7/10 ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3774600/24-07 (22) 25,07.84 (46) 30.12,85. Бюл, ¹ 48 ,(72) В.Л. Гераськов (53) 621.355,1 (088.8) (56) Синдеев И.М. Электроснабжение летательных аппаратов, М.: Транспорт, 1982, с.166-167.

Muller P., Tauber G,, Wild С,, Batterieladunp in Flupzeugbordnetzen, — Siemens Zeitschrixt, 52(1978)

Hext 4, 206-208, (54)(57) СИСТЕМА ПИТАНИЯ НАГРУЗКИ.

ПОСТОЯННЫМ ТОКОМ, содержащая основной источник постоянного тока, аккумуляторную батарею и зарядное устройство, выполненное на базе инвертора подвухтактной транзисторной схеме с трансформатором на выходе, первичная обмотка которого средним выводом связана с положительным выводом основного источника постоянного тока, а своими крайними выводами .подключена соответственно к коллекторам двух транзисторов инвертора, эмиттеры котоSU» 12 1957 А рых соединены с отрицательными выводами основного источника и батареи, и блок управления, подключенный к базам упомянутых транзисторов и состоящий из широтно-импульсного модулятора, входами соединенного соответственно с генератором тактовых импульсов и формирОвателем управляющего напряжения с входами для подключения датчиков напряжения основного источника постоянного тока, напряжения, тока и температуры аккумуляторной батареи, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью обеспечения непрерывного питания нагрузки стабильным напряжением, в нее дополнительно введен логический элемент НЕ, при этом вторичная обмотка трансформатора инвертора включена между положительными выводами основного источника и батареи, а выход широтноимпульсного модулятора системы уп-: равления подключен к базе одного транзистора инвертора непосредственно, а к базе другого транзистора — через логический элемент НЕ, Изобретение относится к обеспе— чению стабильного питания нагрузки на борту летательных аппаратов, в частности касается вопроса эксплуатации электрических аккумуляторов.

Целью изобретения является обеспечение непрерывного питания нагрузки стабильным напряжением.

На фиг.1 представлена предлагаемая система питания нагрузки постоянным током; на фиг.2 — схема зарядного устройства; на фиг.3временные диаграммы работы этого устройства.

Система питания нагрузки содержит основной источник 1 постоянного тока (фиг.1), например генератор, зарядное устройство 2, аккумуляторную батарею 3, шины 4 постоянного тока. Зарядное устройство состоит из инвертора, выполненного по двухтактной схеме на транзисторах 5 и 6 (фиг.2) и трансформаторе 7 ° Базы транзисторов 5 и 6 связаны с блоком управления, содержащим генератор 8 тактовых импульсов, широтно-импульсный модулятор 9, формирователь 10 управляющего напряжения, имеющий входы для подключения датчиков напряжения U основного источника, напряжения U g, тока Х и температуры 0 щ аккумуляторной батареи и логический элемент НЕ 11.

Зарядное устройство 2 включается в бортовую сеть. постоянного тока летательного аппарата между положительным выводом аккумуляторной батареи 3, служащей резерв.ным бортовым источником постоянного тока, и шиной 4 постоянного тока, к которой подключены приемники постоянного тока. Эта шина связана с положительным выводом генератора 1 постоянного тока, являющегося основным бортовым источником постоянного тока. Концы первичной обмотки трансформатора 7 зарядного устройства соединены с коллекторами транзисторов 5 и 6, а ее средняя точка — с положительным выводом основного бортового источника 1 постоянного тока. Эмиттеры этих транзисторов. связаны с .отрицательными выводамй основного бортового источника 1 постоянного тока и аккумуляторной батареи 3.

Вторичная обмотка трансформатора

1201957

5

35 одним концом связана с положительным выводом основного бортового источника 1 постоянного тока, а другим — с положительным выводом аккумуляторной батареи 3. Генератор 8 тактовых импульсов блока управления связан с первым входом широтно-импульсного модулятора 9, с вторым входом которого связан выход формирователя 10 управляющего напряжения, имеющего входы для подключения датчиков напряжения Ut основного источника 1 постоянного тока, напряжения Up,, тока Х и температуры Одб аккуму

6 ляторной батареи. Выход широтноимпульсного модулятора 9 связан с базой транзистора 5 и входом логического элемента НЕ 11, выход которого связан с базой транзистора 8.

Все элементы системы управления могут быть выполнены на серийных микросхемах. Так, широтно-импульсный модулятор может быть выполнен на основе интегральной микросхемы таймера типа КР100 6ВИ1, генератор тактовых импульсов и логический элемент НŠ— на основе микросхем серии К155, формирователь управляющего напряжения — на основе микросхем операционных усилителей типа

К140УД8. С целью уменьшения массы и габаритов трансформатора 7 рабочая частота инвертора зарядного устройства, задаваемая генератором 8 тактовых импульсов, выбирается равной 20...30 кГц.

Предлагаемая система работает следующим образом.

Генератор 8 тактовых импульсов вырабатывает короткие импульсы напряжения Ur g с периодом Т (фиг.3), которые, поступая в широтно-импульсный модулятор 9, определяют период создаваемых им промодулированных по длительности t импульсов напряжения Ug, . Модуляция осуществляется посредством управляющего напряжения U>, вырабатываемого формирователем 10 управляющего напряжения в соответствии с заданным законом управления на основании поступающей с датчиков информации о напряжении UA, токе Iàå и температуре В аккумуляторной батареи.

Импульсы напряжения U, длительностью t поступают на базу транзисто9 ра 5 и вход логического элемента

1201

1О

20

30

40

При изменении коэффициента q заполнения импульсов изменяется не только величина тока I, протекающего через батарею, но и его напряжение, В частности, для случая К=1 ток Х аккумуляторной батареи можно изменять от (2Пс-13р „//R д, U c R д6 при q 1 (режим з аряда) до U р 1 /R 46 При q 0 .(Режим pR3P

55

НЕ 11. Этот элемент инвертирует их, превращая в импульсы напряжения Us

Б2 длительностью Т-t, которые поступают на базу транзистора 6. Напряжения Us, Us осуществляют поочеБ2 редно отпирание транзисторов 5 и 6, в результате чего к полуобмоткам первичной обмотки трансформатора 7 поочередно прикладывается напряжение Uc= 27 В основного бортового источника 1 постоянного тока. При е этом на вторичной обмотке трансформатора 7 находятся разнополярные импульсы напряжения U, причем длительность t положительных импульсов в общем случае не равна длительности Т-t отрицательных импульсов. Амплитуда U этих имз „, пульсов связана с напряжением Uc основного бортового источника пос- тоянного тока и коэффициентом К трансформации трансформатора соотношением U =U /К, Среднее значе у, с ние U>< определяется коэффициентом — С /Т заполнения импульсов в виг -1 де U > = K Uc, Оно положительно

Ugy 0 при q 1/2, отрицательно Ь.1у 0 при qc.1/2 и равно нулю U =0 при

1/2. Среднее значение UA наД6 пряжения аккумуляторной батареи равно сумме средних значений напряжения U,основного бортового источника постоянного тока и напряжения

U> зарядного устройства, т.е.

2п-1

И„, — (1+ — — ) ° V, . При q - 1 это напряжение максимально, при q-+0 оно минимально, а при q = 1/2 равно . напряжению У основного бортового источника постоянного тока UA =Uc.

При коэффициенте трансформации К>1 напряжение UA6 аккумуляторной бата-. реи может быть как меньше, так и больше напряжения U .основного борс тового источника постоянного тока.

В частности, при К=1 его можно изменять от 0 до 2U ..

957 4 да), при «1 = Up, /2U этот ток становится равным нулю,где U напряжение разомкнутой цепи батареи;

R 4 — внутреннее сопротивление батареи, Таким образом, изменение коэффициента q заполнения импульсов позволяет плавно регулировать величину и направление тока " аккуму46 ляторной батареи, переводя ее из режима заряда в режим разряда и наоборот, Требуемые пределы регулирования величины тока 24 обес46 печиваются соответствующим выбором коэффициента К трансформации трансформатора. Необходимый закон управления зарядом аккумуляторной батареи, например ступенчатый заряд, реализуется формирователем 10 управляющего напряжения. Он вырабатывает управляющее напряжение U являющееся заданной функцией поступающих с датчиков значений напряжения

У постоянного тока напряжения U

Ф 46 ° тока ? д 6 и температуры 8 46 аккумуляторной батареи 3. Это напряжение с помощью широтно-импульсного моду-. лятора 9 управляет длительностью положительных и Т-t отрицательных импульсов напряжения U за3 рядного устройства 2 и тем самым его средним значением U>, что позволяет регулировать величину и направление тока аккумуляторной батареи, Это дает возможность применять ускоренные методы заряда асимметричным и реверсивным током, а также снижать ток Тд до нуля при достижении аккумуляторной батареей состояния полной заряженности, При выходе из строя основного бортового источника 1 постоянного тока шина 4 постоянного тока запиты-, вается от аккумуляторной батареи 3.

Перерыва питания приемников при этом не происходит, так как аккумуляторная батарея 3 связана с шиной 4 постоянного тока через вторич. ную обмотку трансформатора 7, свободно пропускающую ток в обоих направлениях. В аварийном режиме напряжение U>> зарядного устройства складывается с напряжением UA акАБ кумуляторной батареи, дополняя его до величины, равной номинальному значению Uc=27B напряженияна шине.

Для выполнения этого условия среднее значение U напряжения

201957 э«с е873

«,гэ

Составитель И,Найдина

Редактор А.Лежнина Техред М.Лароцай Корректор И.Зрдейи

Заказ 8099/55 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 1 зарядного устройства должно быть отрицательным, т.e„ U ><0, что имеет место при коэффициенте заполнения импульсов qc.1/2.

Предлагаемое устройство позволяет осуществить полную зарядку аккумуляторов на борту летательного аппарата и обеспечивает непрерывное питание жизненно важных приемников в аварийном режиме без ивменения, величины питающего напряжения, а также увеличивает срок службы бортовых аккумуляторных батарей. Это увеличивает надежность аварийной системы электроснабжения летательных аппаратов.