SU1309178A1

SU1309178A1 - Electric power supply system

Info

Publication number: SU1309178A1
Application number: SU853972826A
Authority: SU
Inventors: Вячеслав Владимирович Пугачев
Original assignee: Военный Инженерный Краснознаменный Институт Им.А.Ф.Можайского
Priority date: 1985-11-05
Filing date: 1985-11-05
Publication date: 1987-05-07

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в составе электрооборудовани подвижного объекта , включающего аккумул торную батарею (АБ). Цель изобретени - упрощение конструкции и повышение КПД. Выходное напр жение системы регулируетс за счет поочередного подключени вольтодобавоч- ных аккумул торов к пол рно-инвертирую- щему преобразователю напр жени (ПИП) 5, соединенному согласно-последовательно с выходом системы. Управление работой ПИП 5 и коммутатора 6 вольтодобавочных аккумул торов осуществл етс блоком контрол и управлени , реализующим допуско- вой принцип контрол выходного напр жени системы и управление последовательным переключением вольтодобавочных аккумул торов к входу ПИП 5. 1 ил. J i (Л та ОО О со 00The invention relates to electrical engineering and can be used as part of electrical equipment of a moving object, including a battery (AB). The purpose of the invention is to simplify the design and increase efficiency. The output voltage of the system is regulated by alternately connecting the booster batteries to a polar-inverting voltage converter (PIT) 5 connected in series with the output of the system. The operation of the PIT 5 and the switch 6 booster batteries is controlled by the monitoring and control unit, which implements the tolerance principle of controlling the output voltage of the system and controls the successive switching of the booster batteries to the input of the PIT 5. 1 Il. J i (L that OO About with 00

Description

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в составе электрооборудовани подвижного объекта, включающего аккумул торную батарею (АБ).The invention relates to electrical engineering and can be used as part of electrical equipment of a moving object, including a battery (AB).

Цель изобретени - упрондение устройства , повышение КПД и качества питающего нагрузку напр жени .The purpose of the invention is to protect the device, increase the efficiency and quality of the voltage supplying the load.

На чертеже изображена электрическа схема устройства.The drawing shows the electrical circuit of the device.

Система электропитани содержит согласно-последовательное соединение основной секции 1 АБ и вольтодобавочные элементы (ВДЭ) 2-4 с отводами, пол рно- инвертирующие преобразователи (ПИП) 5 коммутатор 6 и блок контрол и управлени . Входы коммутатора 6 св заны с отводами ВДЭ 2-4, а выход подключен к входным зажимам ПИП 5, выходные зажимы которого соединены согласно-последовательно с нагрузкой 7. ПИП 5 состоит из транзистора 8, линейного дроссел 9, коммутирующего диода 10 и конденсатора 11. В состав блока контрол и управлени вход т компараторы 12 и 13 верхнего и нижнего допустимого уровн напр жени опорного источника 14, генератор 15 тактовых импульсов 5, реверсивный счетчик 16 импульсов, дешифратор 17, блок 18 переключений и мультивибратор 19. Сигнальные входы компараторов 12 и 13 св заны с выходом системы электропитани . Их опорные входы подключены к соответствующим выходам высоког.о и низкого уровн напр жени опорного источника 14. Компаратор 12 служит дл фиксации момента достижени напр жени на нагрузке 7 верхнего уровн , а компаратор 13 соответственно - нижнего уровн . Выход компаратора 13 соединен с входом пр мого счета реверсивного счетчика 16, а выход компаратора 12 подключен к входу обратного счета того же счетчика. Генератор 15 тактовь х импульсов соединен с синхронизирующим входом счетчика 16. Дешифратор 17 входами св зан с выходами счетчика 16. Блок 18 переключений выполнен в виде транзисторов 20-22 и обмоток реле 23-25, включенных в коллекторные цепи указанных транзисторов. База-эмиттерные цепи транзисторов 20-22 подключены к выходам дешифратора 17. Замыкающие контакты 26 и размыкающий контакт 27 реле 23, замыкающие контак- гы 28 и размыкающий контакт 29 реле 24, а также замыкающий контакт 30 реле 25 образуют проходные цепи коммутатора 6. Кроме того, замыкающие контакты 31-33, соответствующие реле 23-25, св зывают выход мультивибратора 19 с управл юпл.им входом транзистора 8.The power supply system contains a sequential connection of the main section 1 AB and voltage boosting elements (VDE) 2-4 with taps, field-inverting converters (PID) 5 switch 6 and the control unit. The inputs of the switch 6 are connected to the VDE 2-4 outlets, and the output is connected to the input terminals of the PIP 5, the output terminals of which are connected in series with the load 7. The PIP 5 consists of a transistor 8, a line droplet 9, a switching diode 10 and a capacitor 11. The control and monitoring unit includes the comparators 12 and 13 of the upper and lower permissible voltage levels of the reference source 14, a generator 15 clock pulses 5, a reversible counter 16 pulses, a decoder 17, a switching unit 18 and a multivibrator 19. The signal inputs of the comparators 12 and 13 are connected to the power supply system output. Their reference inputs are connected to the corresponding outputs of the high and low voltage levels of the reference source 14. The comparator 12 is used to fix the moment when the voltage on the upper level load 7 reaches, and the comparator 13, respectively, to the lower level. The output of the comparator 13 is connected to the input of the forward count of the reversible counter 16, and the output of the comparator 12 is connected to the counting input of the same counter. The clock pulse generator 15 is connected to the synchronization input of the counter 16. The decoder 17 inputs is connected to the outputs of the counter 16. Switching unit 18 is made in the form of transistors 20-22 and relay windings 23-25 included in the collector circuits of these transistors. The base-emitter circuits of transistors 20-22 are connected to the outputs of the decoder 17. The closing contacts 26 and the opening contact 27 of the relay 23, the closing contacts 28 and the opening contact 29 of the relay 24, and the closing contact 30 of the relay 25 form the loop-through circuit of the switch 6. Besides In addition, the closing contacts 31-33, corresponding to the relay 23-25, connect the output of the multivibrator 19 to the control input of the transistor 8.

Система электропитани работает следующим образом.The power supply system operates as follows.

В исходном состо нии в счетчике 16 записан ноль, обмотки реле 23-25 обесточены , а соответствующие им контактыIn the initial state, the counter 16 records zero, the windings of the relay 23-25 are de-energized, and the corresponding contacts

00

наход тс в положении, изображенной .на чертеже. Генератор 15 тактовых импульсов и мультивибратор 19 вырабатывают последовательность импульсов. При этом питание нагрузки 7 осуществл етс от основной секции 1 АБ по цепи 1-27-29-10- -7-1. При возрастании тока нагрузки 7 или по мере разр да аккумул торов основной секции 1 напр жение на нагрузке 7 снижаетс . По достижении напр жени на нагрузке 7 порога срабатывани компаратора 13 последний вырабатывает сигнал, поступающий на вход пр мого счета счетчика 16. С приходом очередного тактового импульса счетчик 16 измен ет свое состо 5 ние на единицу. Состо нию счетчика 16, при котором в нем записана единица, соответствует сигнал на первом выходе дешифратора 17. Под действием сигнала дешифратора 17 по первому выходу транзистор 22 открываетс и срабатывает ре0 ле 25. Контакты 30 и 31 реле 25 замыкаютс . При этом к входу ПИП 5 через контакты 30, 27 и 29 подключаетс ВДЭ 2. Транзистор 8 под действием сигналов мультивибратора 19 периодическиare in the position shown on the drawing. The generator 15 clock pulses and multivibrator 19 produce a sequence of pulses. In this case, the load 7 is supplied from the main section 1 of the battery across the circuit 1-27-29-10- -7-1. As the load current 7 increases or as the batteries of the main section 1 discharge, the voltage across the load 7 decreases. Upon reaching the voltage 7 at the threshold of operation of the comparator 13, the latter generates a signal arriving at the input of the direct count of the counter 16. With the arrival of the next clock pulse, the counter 16 changes its state 5 by one. The state of counter 16, in which the unit is recorded in it, corresponds to the signal on the first output of the decoder 17. Under the action of the signal from the decoder 17 on the first output, transistor 22 opens and triggers relay 25. Contacts 30 and 31 of relay 25 close. At the same time, the VDE 2 is connected to the input of the PIP 5 via the contacts 30, 27 and 29 under the influence of the signals of the multivibrator 19 periodically

5 подключает ВДЭ 2 к дросселю 9, в магнитном поле которого накапливаетс энерги . При закрытом транзисторе 8 энерги , запасенна в дросселе 9, передаетс в конденсатор 11 через диод 10. Конденсатор 11 зар жаетс до напр жени , величина кото0 рого равна напр жению ВДЭ 2, так как коэффициент заполнени импульсов управлени транзистором 8 равен 0,5.5 connects VDE 2 to choke 9, in which a magnetic field accumulates energy. When the transistor 8 is closed, the energy stored in the choke 9 is transferred to the capacitor 11 through the diode 10. The capacitor 11 is charged to a voltage whose value is equal to the voltage of the VDE 2, since the fill factor of the control pulses of the transistor 8 is 0.5.

Если ток нагрузки 7 уменьшаетс , то напр жение на ней повышаетс до уровн порога срабатывани компаратора 12, иIf the load current 7 decreases, the voltage across it rises to the level of the threshold of operation of the comparator 12, and

5 на вход обратного счета счетчика поступает сигнал, который с приходом очередного тактового импульса, возвращает счетчик 16 в исходное (нулевое) состо ние. При этом сигнал на первом выходе дешифратора 17 пропадает, транзистор 225, a signal arrives at the input of the counting counter, which, with the arrival of the next clock pulse, returns the counter 16 to the initial (zero) state. The signal at the first output of the decoder 17 disappears, the transistor 22

закрываетс , а обмотка реле 25 обесточиваетс . Контакты реле 25 занимают положение , показанное на чертеже. При этом ПИП 5 из работы вЕ 1ключаетс , а питание нагрузки 7 осуществл етс по цепи closes and the winding of the relay 25 de-energizes. The contacts of the relay 25 occupy the position shown in the drawing. In this case, the PIU 5 from operation inE 1 is turned off, and the load 7 is supplied through the circuit

5 2-27-29-10-7-1. Напр жение нагрузки 7 снижаетс до величины напр жени основной секции 1.5 2-27-29-10-7-1. The load voltage 7 is reduced to the value of the voltage of the main section 1.

Если после первого срабатывани компаратора 13 следует его повторное срабатыва0 ние, то состо ние счетчика 16 увеличиваетс на единицу и равно двум. Такому состо нию счетчика 16 соответствует сигнал на втором выходе дешифратора 17 (сигнал на первом выходе дешифратора 17 пропадает). При этом открываетс транзистор 21, а тран5 зистор 22 закрываетс . Одновре.менно осуществл етс размыкание контактов 30 и 31 реле 25 и контакта 29 реле 24, а также замыкание контактов 28 и 32 реле 24. ВхолIf, after the first actuation of the comparator 13, it is repeated, the state of the counter 16 is increased by one and is equal to two. This state of counter 16 corresponds to the signal at the second output of the decoder 17 (the signal at the first output of the decoder 17 disappears). This opens the transistor 21, and the transistor 22 closes. Simultaneously, the opening of the contacts 30 and 31 of the relay 25 and the contact 29 of the relay 24, as well as the closure of the contacts 28 and 32 of the relay 24, is carried out.

ПИП 5 подключаетс к выводам ВДЭ 3. При этом работа ПИП 5 осуществл етс аналогично. Когда транзистор 8 открыт, напр жение нагрузки 7 складываетс из напр жений основной секции 1 АБ, ВДЭ 2 и 3 и конденсатора 11. При закрытом транзисторе 8 напр жение нагрузки ,7 равно сумме напр жений основной секции 1 АБ и ВДЭ 2, так как питание нагрузки 7 в этом случае осуществл етс по цепи 1 -2-28- 10-7- 1. Следовательно, средний уровень напр жени нагрузки 7 еще по- выщаетс на величину, равную напр жению ВДЭ 3. В зависимости от дальнейшего изменени уровн напр жени на10The UIP 5 is connected to the PSTR 3. The operation of the UIP 5 is carried out similarly. When transistor 8 is open, the load voltage 7 consists of the voltages of the main section 1 AB, VDE 2 and 3 and the capacitor 11. With the transistor 8 closed, the load voltage, 7, is equal to the sum of the voltages of the main section 1 AB and VDE 2, as the power load 7 in this case is carried out along the chain 1 -2-28-10-7-7. Consequently, the average level of the load voltage 7 is still increased by an amount equal to the voltage of the VDE 3. Depending on further changes in the voltage level on 10

также отображает последовательность срабатывани компараторов 12 и 13, и вырабатывает управл ющий сигнал дл коммутатора 6 с помощью блока 18 переключений в соответствии с текущим уровнем напр жени нагрузки 7.also displays the sequence of operation of the comparators 12 and 13, and generates a control signal for the switch 6 using the switching unit 18 in accordance with the current level of the load voltage 7.

Таким образом, блок контрол и управлени реализует допусковый принцип контрол и управлени уровнем напр жени нагрузки 7. Следует отметить, что при различных уровн х нагрузки 7 качество питающего напр жени не выходит за границы установленного допуска, так как амплитуда пульсации напр жени нагрузки во всех режимах работы системы не превыщает вегрузки 7 происходит срабатывание компара- 15 личины напр жени одного ВДЭ. Это соз- тора 13 или компаратора 12. Если ера-дает благопри тные услови дл работы нагрузкиThus, the monitoring and control unit implements the tolerance principle of monitoring and controlling the voltage level of load 7. It should be noted that at different load levels 7, the quality of the supply voltage does not go beyond the set tolerance, since the amplitude of the load voltage ripple in all modes the system does not exceed the load of 7; the comparator is triggered by 15 of the voltage of one VDE. This is a composer 13 or comparator 12. If the era-gives favorable conditions for the work load

ботает компаратор 12, то система питани возвращаетс в предыдущее состо ние, т.е. в состо ние, при котором в счетчике 16 записана единица. Если сработает компаратор 13, состо ние счетчика увеличиваетс на единицу и становитс равным трем. При этом сигнал на втором выходе дешифратора 17 пропадает, а на третьем выходе по вл етс . Обмотка реле 24 обесточиваетс , а обмотка реле 23 подключаетс к источнику через открывшийс транзистор 20. Контакты 28 и 32 реле 24 и контакт 27 реле 23 размыкаютс , а контакты 26 и 33 реле 23 и контакт 29 реле 24 замыкаютс . Вход ПИП 5 подключаетс К ВДЭ 4.Comparator 12 is used, the power system returns to the previous state, i.e. to the state where one is recorded in the counter 16. If the comparator 13 is triggered, the state of the counter is increased by one and becomes three. In this case, the signal at the second output of the decoder 17 disappears, and it appears at the third output. The winding of the relay 24 is de-energized, and the winding of the relay 23 is connected to the source through the opened transistor 20. Contacts 28 and 32 of the relay 24 and contact 27 of the relay 23 are opened, and contacts 26 and 33 of the relay 23 and contact 29 of the relay 24 are closed. Input PIP 5 is connected to VDE 4.

2020

2525

7 в широком диапазоне потребл емых мощностей и особенно по мере возрастани тока нагрузки. Упрощение конструкции предлагаемой системы питани достигаетс по сравнению с известной за счет использовани одного ПИП, поочередно с подключаемого к ВДЭ АБ и исключени группы шунтирующих выходные зажимы ПИП диодов.7 in a wide range of power consumption, and especially as the load current increases. Simplification of the design of the proposed power supply system is achieved in comparison with the known one by using one PIP, alternately with the AB connected to the RDE and excluding the group of shunting output terminals of the PIP diodes.

Claims

Invention Formula

A power supply system containing a battery in the form of a serial connection of the main section and booster cells with an open transistor 8, the voltage is 30 dy, the polar-inverting conversion load 7 is equal to the sum of the voltages of the main section 1 AB, VDE 2-4 and capacitor 11 When the transistor is closed, the load voltage 7 is composed of the voltages of the main section 1 and the VDE 2. And 3, as it is fed through a circuit 1-2-3-26 -10-7-1. Consequently, the average load voltage is further increased by the value of the voltage VDE 4. It follows from the above that the system control and control unit controls the achievement of the load 7 at the upper or lower permissible level with the help of comparators 12 and 13, registers the fact that the voltage limit has reached as a change to the unit of the number recorded in counter 16, the value of which

a capacitor filter, the output terminals of which are connected in series with the output of the system, and the control and monitoring unit, connected to the load, and connected to the control input of the polar-inverting converter, characterized in that In order to simplify the design, increase the efficiency and quality of the supply voltage, it is equipped with a switch, the inputs of which are connected to the tapping of the booster elements, the output is connected to the input terminals of the polar-inverting converter, and the control unit It has a second control output, the control input of the switch is coupled to the second output of the control unit and the control.

40

0

also displays the sequence of operation of the comparators 12 and 13, and generates a control signal for the switch 6 using the switching unit 18 in accordance with the current level of the load voltage 7.

Thus, the monitoring and control unit implements the tolerance principle of monitoring and controlling the voltage level of load 7. It should be noted that at different load levels 7, the quality of the supply voltage does not go beyond the set tolerance, since the amplitude of the load voltage ripple in all modes system operation does not exceed the magnitude of the voltage of a single VDE. This creates favorable working conditions for the load.

0

five

7 in a wide range of power consumption, and especially as the load current increases. Simplification of the design of the proposed power supply system is achieved in comparison with the known one by using one PIP, alternately with the AB connected to the RDE and excluding the group of shunting output terminals of the PIP diodes.

Invention Formula

A power supply system containing a battery in the form of a serial connection of the main section and boost cells with taps, a polar-inverting converter with a capacitor filter, the output terminals of which are connected in series with the system output, and the control and management unit connected to load, and the output associated with the control input of the polar-inverting converter, characterized in that, in order to simplify the design, to increase the efficiency and quality of power its voltage, it is equipped with a switch, the inputs of which are connected to the tapping of the booster elements, the output is connected to the input terminals of the polar-inverting converter, and the control and monitoring unit has a second output, and the control input of the switch is connected to the second output of the control unit management