RU185694U1 - AUTONOMOUS SELF-CHARGING POWER SUPPLY DEVICE - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована для автономного питания электроприемников электрической энергией. Техническим результатом является многократное увеличение непрерывного времени работы, равного сроку службы аккумуляторов.The utility model relates to the field of electrical engineering and can be used for autonomous power supply of electrical receivers with electric energy. The technical result is a multiple increase in continuous operating time equal to the battery life.

Автономное самозарядное устройство электропитания содержит аккумуляторную батарею, нагрузку. Автономное самозарядное устройство электропитания снабжено аккумуляторными батареями, диодами, катушками индуктивности, конденсаторами, инвертором и переключателями, причем каждые четыре аккумуляторные батареи из восьми соединены последовательно между собой и с одним из двух диодов, образующих общий узел и включенных в разных направлениях, образуя две симметричные ветви, соединенные параллельно между собой и через соединенные последовательно катушку индуктивности и конденсатор, подключены параллельно выходу переменного напряжения инвертора, к которому также параллельно подключены другие катушка индуктивности и конденсатор, соединенные параллельно между собой, ко второму выходу переменного напряжения инвертора подключена нагрузка, один канал постоянного напряжения инвертора соединен с многоканальным переключателем, с которым также соединены все восемь аккумуляторных батарей, второй канал постоянного напряжения инвертора соединен с девятой аккумуляторной батареей, два дополнительных переключателя соединены параллельно катушке индуктивности и конденсатору, соединенным последовательно между собой, два других дополнительных переключателя соединены последовательно катушке индуктивности и конденсатору, соединенным параллельно между собой.

Autonomous self-loading power supply device contains a battery, a load. Autonomous self-loading power supply device is equipped with batteries, diodes, inductors, capacitors, inverter and switches, and each four out of eight batteries are connected in series with each other and with one of two diodes forming a common node and connected in different directions, forming two symmetrical branches connected in parallel to each other and through a series-connected inductor and capacitor connected in parallel to the output of the alternating voltage I have an inverter, to which other inductors and capacitors are also connected in parallel, connected to each other, a load is connected to the second output of the inverter’s AC voltage, one channel of the inverter’s DC voltage is connected to a multi-channel switch, which also connects all eight rechargeable batteries, the second channel is a constant the inverter voltage is connected to the ninth battery, two additional switches are connected in parallel with the inductor and the capacitor y connected in series with each other, two other additional switches are connected in series with the inductor and a capacitor connected in parallel with each other.

Description

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована для автономного питания электроприемников электрической энергией.The utility model relates to the field of electrical engineering and can be used for autonomous power supply of electrical receivers with electric energy.

Известен автономный источник электропитания с функцией подзарядки с переменной схемой включения источников постоянного тока, содержащий источники постоянного тока к которым через диод параллельно подключена активная нагрузка, отличающийся тем, что он снабжен мостовым выпрямителем, согласующим трансформатором, двумя электронными транзисторными ключами с системой управления, диодами и конденсатором, причем вход мостового выпрямителя включен параллельно вторичной обмотке согласующего трансформатора, первичная обмотка которого включена последовательно источникам постоянного тока и нагрузке, вторичная обмотка согласующего трансформатора соединена параллельно входу мостового выпрямителя, выход которого соединен параллельно с конденсатором и через диодную группу и второй электронный транзисторный ключ параллельно источникам постоянного тока, первый электронный транзисторный ключ соединен с плюсом первого и минусом второго источников постоянного тока, диодная группа состоит из четырех диодов, аноды двух из них соединены между собой и плюсом конденсатора, а катоды соединены независимо с плюсами источников постоянного тока, два других диода соединены катодами между собой и через второй электронный ключ с минусом конденсатора, а аноды независимо соединены с минусами источниками постоянного тока, управляющие электроды транзисторных ключей соединены со схемой управления (Автономный источник электропитания с функцией подзарядки с переменной схемой включения источников постоянного тока, патент на полезную модель №103252 от 27.03.2011 г.).A self-contained power supply with a charging function with a variable circuit for switching on direct current sources is known, which contains direct current sources to which an active load is connected through a diode, characterized in that it is equipped with a bridge rectifier, a matching transformer, two electronic transistor switches with a control system, diodes and a capacitor, and the input of the bridge rectifier is connected parallel to the secondary winding of the matching transformer, the primary winding of which is on connected sequentially to the DC sources and the load, the secondary winding of the matching transformer is connected parallel to the input of the bridge rectifier, the output of which is connected in parallel with the capacitor and through the diode group and the second electronic transistor switch parallel to the DC sources, the first electronic transistor switch is connected to the plus of the first and minus of the second sources DC, the diode group consists of four diodes, the anodes of two of them are interconnected with the plus of the capacitor, and The diodes are connected independently to the pluses of the DC sources, the other two diodes are connected by cathodes to each other and through the second electronic key with the minus of the capacitor, and the anodes are independently connected to the minuses of the DC source, the control electrodes of the transistor switches are connected to the control circuit (Autonomous power supply with charging function with a variable circuit for including direct current sources, utility model patent No. 103252 of 03/27/2011).

Известный автономный источник электропитания является наиболее близким к данной полезной модели. Недостатком этого автономного источника электропитания является недостаточный режим заряда источников постоянного тока.A well-known stand-alone power supply is closest to this utility model. The disadvantage of this autonomous power source is the insufficient charge mode of the DC sources.

Техническим результатом полезной модели является многократное увеличение непрерывного времени работы, равного сроку службы аккумуляторов.The technical result of the utility model is a multiple increase in continuous operating time equal to the battery life.

Указанный технический результат достигается тем, что в автономном самозарядном устройстве электропитания, содержащем аккумуляторную батарею, нагрузку, согласно полезной модели, автономное самозарядное устройство электропитания снабжено аккумуляторными батареями, диодами, катушками индуктивности, конденсаторами, инвертором и переключателями, причем каждые четыре аккумуляторные батареи из восьми соединены последовательно между собой и с одним из двух диодов, образующих общий узел и включенных в разных направлениях, образуя две симметричные ветви, соединенные параллельно между собой и через соединенные последовательно, катушку индуктивности и конденсатор, подключены параллельно выходу переменного напряжения инвертора, к которому также параллельно подключены другие катушка индуктивности и конденсатор, соединенные параллельно между собой, ко второму выходу переменного напряжения инвертора подключена нагрузка, один канал постоянного напряжения инвертора соединен с многоканальным переключателем, с которым также соединены все восемь аккумуляторных батарей, второй канал постоянного напряжения инвертора, соединен с девятой аккумуляторной батареей, два дополнительных переключателя соединены параллельно катушке индуктивности и конденсатору, соединенным последовательно между собой, два других дополнительных переключателя соединены последовательно катушке индуктивности и конденсатору, соединенным параллельно между собой.The specified technical result is achieved by the fact that in a stand-alone self-loading power supply device containing a battery, the load, according to a utility model, a stand-alone self-loading power supply device is equipped with batteries, diodes, inductors, capacitors, inverter and switches, and each four out of eight batteries are connected in series with each other and with one of two diodes forming a common node and connected in different directions, forming two sym ternary branches connected in parallel between each other and through connected in series, the inductor and capacitor are connected in parallel to the inverter AC output, to which other inductors and capacitors are also connected in parallel, the load is connected to the second inverter AC output, one the inverter DC voltage channel is connected to a multi-channel switch, to which all eight rechargeable batteries are also connected, second Channel DC voltage of the inverter is connected to the ninth battery pack, the two additional switches connected in parallel inductor and capacitor connected in series with each other, the other two additional switches connected in series an inductor and a capacitor connected in parallel with each other.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема автономного самозарядного устройства электропитания.In FIG. 1 is a circuit diagram of an autonomous self-loading power supply device.

На фиг.2 представлены временные диаграммы напряжения и токов.Figure 2 presents the timing diagrams of voltage and currents.

Автономное самозарядное устройство электропитания содержит аккумуляторные батареи 1 - 9, (фиг. 1), диоды 10, 11, катушки индуктивности 12, 13, конденсаторы 14, 15, инвертор 16, многоканальный переключатель 17, дополнительные переключатели 18-21 и нагрузку 22, причем каждые четыре аккумуляторные батареи из восьми 1-8, соединены последовательно между собой и с одним из двух диодов 10, 11, образующих общий узел и включенных в разных направлениях, образуя две симметричные ветви, соединенные параллельно между собой и через соединенные последовательно, катушку индуктивности 12 и конденсатор 14, подключены параллельно выходу переменного напряжения инвертора 16, к которому также параллельно подключены другие катушка индуктивности 13 и конденсатор 15, соединенные параллельно между собой, ко второму выходу переменного напряжения инвертора 16 подключена нагрузка 22, один канал постоянного напряжения инвертора 16 соединен с многоканальным переключателем 17, с которым также соединены все восемь аккумуляторных батарей 1-8, второй канал постоянного напряжения инвертора 16, соединен с девятой аккумуляторной батареей 9, два дополнительных переключателя 21, 20 соединены параллельно катушке индуктивности 12 и конденсатору 14, соединенным последовательно между собой, два других дополнительных переключателя 19, 18 соединены последовательно катушке индуктивности 13 и конденсатору 15, соединенным параллельно между собой.Autonomous self-loading power supply device contains batteries 1 to 9, (Fig. 1), diodes 10, 11, inductors 12, 13, capacitors 14, 15, inverter 16, multi-channel switch 17, additional switches 18-21 and load 22, and every four rechargeable batteries of eight 1-8 are connected in series with each other and with one of two diodes 10, 11, forming a common node and connected in different directions, forming two symmetrical branches connected in parallel with each other and through a series connected ind the inductance 12 and the capacitor 14 are connected in parallel with the alternating voltage output of the inverter 16, to which other inductors 13 and the capacitor 15 are also connected in parallel, the load 22 is connected to the second alternating voltage output of the inverter 16, one channel of the inverter 16 is connected with a multi-channel switch 17, to which all eight rechargeable batteries 1-8 are also connected, the second DC channel of the inverter 16 is connected to the ninth battery eey 9, two additional switches 21, 20 are connected in parallel inductor 12 and capacitor 14 connected in series with each other, the other two additional switches 19, 18 are connected in series inductor 13 and capacitor 15 connected in parallel with each other.

Автономное самозарядное устройство электропитания работает следующим образом. Многоканальный переключатель 17 поочередно подключает один из двух каналов постоянного напряжения инвертора к каждой из восьми аккумуляторных батарей 1-8 с равным интервалом времени. В результате чего, появляется постоянное напряжение на втором канале постоянного напряжения и переменное напряжение на одном из выходов переменного напряжения инвертора 16, тем самым питая нагрузку 22 и заряжая аккумуляторную батарею 9. После работы всех восьми аккумуляторных батарей 1-8, канал постоянного напряжения инвертора 16, подключенный к переключателю 17 отключается. Включается канал постоянного напряжения инвертора 16, подключенный к аккумуляторной батарее 9, и канал переменного напряжения подключенный через катушку индуктивности 12, конденсатор 14 и диоды 10, 11 к аккумуляторным батареям 1-8. Дополнительными переключателями 20, 21 выводится из схемы один из реактивных элементов, с помощью дополнительных переключателей 18, 19 вводится в схему один из реактивных элементов, противоположный по характеру предыдущему реактивному элементу. Если последовательно соединенный элемент - конденсатор 14, то параллельно соединенный элемент - катушка индуктивности 13. В результате чего, в цепи, состоящей из конденсатора 14, диодов 10, 11 и аккумуляторных батарей 1-8 протекает переменный электрический ток, имеющий малую активную составляющую и большую реактивную составляющую емкостного характера за счет конденсатора 14. Малая активная составляющая достигается тем, что каждые четыре из восьми аккумуляторных батарей включены последовательно в одну из ветвей, в которой протекает выпрямленный диодом однополупериодный ток, причем в одной ветви - ток из положительных, а в другой - из отрицательных полупериодов. В результате такой схемы включения, действующее значение тока каждой ветви равно эквиваленту постоянного тока заряда аккумуляторов при значительном снижении потребления активной мощности. Катушка индуктивности 13 компенсирует реактивную мощность емкостного характера. В этом режиме аккумуляторные батареи 1-8 - заряжаются током, равным току их разряда, поэтому время заряда равно времени работы одного из восьми аккумуляторов. После заряда аккумуляторных батарей, рабочий цикл повторяется.Autonomous self-loading power supply device operates as follows. The multi-channel switch 17 alternately connects one of the two channels of the DC voltage of the inverter to each of the eight batteries 1-8 with an equal time interval. As a result, a constant voltage appears on the second channel of the constant voltage and an alternating voltage on one of the outputs of the alternating voltage of the inverter 16, thereby supplying the load 22 and charging the battery 9. After the operation of all eight batteries 1-8, the constant voltage channel of the inverter 16 connected to switch 17 is turned off. The DC voltage channel of the inverter 16 is connected, connected to the battery 9, and the AC voltage channel connected through an inductor 12, a capacitor 14 and diodes 10, 11 to the batteries 1-8. By additional switches 20, 21, one of the reactive elements is derived from the circuit, using additional switches 18, 19 one of the reactive elements is introduced into the circuit, which is opposite in character to the previous reactive element. If the series-connected element is a capacitor 14, then the parallel-connected element is an inductor 13. As a result, an alternating electric current flows with a small active component and a large one in the circuit consisting of a capacitor 14, diodes 10, 11 and batteries 1-8 a reactive component of a capacitive nature due to the capacitor 14. A small active component is achieved by the fact that every four out of eight rechargeable batteries are connected in series in one of the branches in which the rectified flows diode current half-wave, in which one branch - the current from the positive and in the other - of the negative half-cycles. As a result of such a switching circuit, the effective value of the current of each branch is equal to the equivalent of the direct current of the battery charge with a significant decrease in the consumption of active power. Inductor 13 compensates for reactive power of a capacitive nature. In this mode, the batteries 1-8 - are charged with a current equal to the current of their discharge, so the charge time is equal to the operating time of one of the eight batteries. After charging the batteries, the duty cycle is repeated.

Временные диаграммы, изображенные на фиг. 2, показывают напряжение и токи в общей цепи и ветвях схемы.The timing diagrams shown in FIG. 2, show the voltage and currents in the common circuit and branches of the circuit.

Claims (1)

Автономное самозарядное устройство электропитания, содержащее аккумуляторную батарею, нагрузку, отличающееся тем, что автономное самозарядное устройство электропитания снабжено аккумуляторными батареями, диодами, катушками индуктивности, конденсаторами, инвертором и переключателями, причем каждые четыре аккумуляторные батареи из восьми соединены последовательно между собой и с одним из двух диодов, образующих общий узел и включенных в разных направлениях, образуя две симметричные ветви, соединенные параллельно между собой и через соединенные последовательно катушку индуктивности и конденсатор, подключены параллельно выходу переменного напряжения инвертора, к которому также параллельно подключены другие катушка индуктивности и конденсатор, соединенные параллельно между собой, ко второму выходу переменного напряжения инвертора подключена нагрузка, один канал постоянного напряжения инвертора соединен с многоканальным переключателем, с которым также соединены все восемь аккумуляторных батарей, второй канал постоянного напряжения инвертора соединен с девятой аккумуляторной батареей, два дополнительных переключателя соединены параллельно катушке индуктивности и конденсатору, соединенным последовательно между собой, два других дополнительных переключателя соединены последовательно катушке индуктивности и конденсатору, соединенным параллельно между собой.A stand-alone self-loading power supply device comprising a battery, a load, characterized in that the stand-alone self-loading power supply device is provided with batteries, diodes, inductors, capacitors, an inverter and switches, each four out of eight batteries being connected in series with each other and with one of two diodes forming a common node and connected in different directions, forming two symmetrical branches connected in parallel with each other and through the inductance coil and capacitor connected in series are connected in parallel to the inverter AC output, to which other inductors and capacitors are also connected in parallel, the load is connected to the second inverter AC output, one inverter DC channel is connected to a multi-channel switch, with which also connects all eight batteries, the second channel of the DC voltage of the inverter is connected to the ninth battery, two additional switches connected in parallel inductor and capacitor connected in series with each other, the other two additional switches connected in series an inductor and a capacitor connected in parallel with each other.

Images