RU2006131C1 - Dc power supply for load - Google Patents

Abstract

FIELD: off-line power supply systems. SUBSTANCE: power supply has two or more chemical current sources decoupled through semiconductor valves connected to positive terminal of load, controlled semiconductor elements, diodes, pulse transformers. Two controlled semiconductor elements in the form of transistors, two diodes, and pulse transformer per each pair of interconnected chemical current sources are connected into three-terminal LTD circuit. EFFECT: provision for equalizing residual capacitance of power sources running in parallel during discharge due to redistribution of LTD energies of two adjacent chemical current sources by means of three-terminal circuit. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к автономным системам электроснабжения постоянным током, в которых в качестве источников используются химические источники тока (ХИТ). The invention relates to electrical engineering, in particular to autonomous DC power supply systems, in which chemical current sources (HIT) are used as sources.

Известно устройство для питания нагрузки постоянным током, содержащее источник переменного тока, однофазный трансформатор, вторичная обмотка которого через двухполупериодный выпрямитель соединена с двумя параллельно включенными аккумуляторными батареями (АБ). АБ через полупроводниковые ключи подсоединены параллельно нагрузке. A device is known for supplying a load with direct current, comprising an alternating current source, a single-phase transformer, the secondary winding of which is connected through two half-wave rectifiers to two parallel-connected rechargeable batteries (AB). AB through semiconductor switches are connected in parallel with the load.

Недостатком данного устройства являются низкие энергетические показатели, обусловленные различным запасом остаточной емкости АБ. The disadvantage of this device is the low energy performance due to different reserves of residual capacity of the battery.

Известно устройство для питания нагрузки содержащее две АБ, подключенные через полностью управляемые тиристоры параллельно нагрузке, два трансформатора, первичные обмотки которых включены в цепи АБ, а вторичные обмотки шунтированы последовательным соединением диода и конденсатора, одной обкладкой связанного с выводом батареи. Генератор импульсов подключен к счетному входу триггера, прямой и инверсный выходы которого соединены с управляющими входами тиристоров. Между второй обкладкой упомянутых конденсаторов и выводами противоположной полярности первой и второй батарей включены два дополнительных тиристора. Первый элемент задержки выходом соединен с управляющим входом дополнительного тиристора, связанного с первой АБ, а входом подключен к инверсному выходу триггера. Второй элемент задержки входом соединен с прямым выходом триггера, а выходом связан с управляющим входом дополнительного тиристора, подключенного к второй АБ. A device for supplying a load is known, which contains two batteries connected via a fully controlled thyristor in parallel with the load, two transformers, the primary windings of which are included in the battery circuit, and the secondary windings are shunted by the serial connection of the diode and capacitor, one lining connected to the battery terminal. The pulse generator is connected to the counting input of the trigger, the direct and inverse outputs of which are connected to the control inputs of the thyristors. Between the second plate of the mentioned capacitors and the terminals of opposite polarity of the first and second batteries, two additional thyristors are included. The first delay element is connected to the control input of an additional thyristor connected to the first battery, and the input is connected to the inverse output of the trigger. The second delay element by the input is connected to the direct output of the trigger, and the output is connected to the control input of the additional thyristor connected to the second battery.

Недостатками данного устройства являются низкие энергетические показатели, обусловленные различным запасом остаточной емкости АБ. The disadvantages of this device are low energy performance due to the different reserve of residual capacity of the battery.

Наиболее близким к заявляемому устройству по технической сущности является устройство для питания нагрузки постоянным током, содержащее два или более ХИТ, развязанных между собой посредством полупроводниковых вентилей, подключенных к положительной клемме нагрузки, управляемые полупроводниковые элементы, диоды, импульсные трансформаторы, блоки управления, по числу ХИТ, выходами связанные с управляемыми полупроводниковыми элементами. Первичные обмотки трансформаторов включены в цепи ХИТ, а вторичные обмотки подсоединены параллельно этим источникам через диоды. Последовательно с вторичными обмотками соединены конденсаторы, а параллельно последовательным соединениям указанных обмоток с конденсаторами включены дополнительно диоды. Данное устройство обладает улучшенными удельными электрическими характеристиками за счет оптимальных параметров деполяризованных импульсов и частичной стабилизации разрядного напряжения ХИТ. Closest to the claimed device in technical essence is a device for supplying a load with direct current, containing two or more chit, isolated between each other through semiconductor valves connected to the positive terminal of the load, controlled semiconductor elements, diodes, pulse transformers, control units, according to the number of chit outputs associated with controlled semiconductor elements. The primary windings of the transformers are included in the HIT circuit, and the secondary windings are connected in parallel to these sources through diodes. In series with the secondary windings, capacitors are connected, and in parallel with the serial connections of these windings with capacitors, additional diodes are included. This device has improved specific electrical characteristics due to the optimal parameters of depolarized pulses and partial stabilization of the discharge voltage of the HIT.

Недостатком данного устройства являются его низкие энергетические показатели, что обусловлено неравномерным запасом остаточной емкости источников вследствие различного энергопотребления от каждого из ХИТ из-за неравенства их внутренних сопротивлений или параметров разрядных цепей, а также из-за технологического разброса их конструктивных параметров. Отмеченный недостаток не может быть устранен ни режимными средствами, ни за счет усложнения аппаратурной реализации, в частности для проведения поэлементного контроля. Неравномерность отдачи емкости ХИТ ограничивает глубину разряда для исключения переполюсовки элементов, и, кроме того, уменьшает срок эксплуатации ХИТ и устройстве в целом. The disadvantage of this device is its low energy performance, which is due to the uneven supply of residual capacity of the sources due to different energy consumption from each of the HIT due to the inequality of their internal resistances or parameters of the discharge circuits, as well as due to the technological spread of their design parameters. The noted drawback cannot be eliminated either by sensitive means or by complicating the hardware implementation, in particular for conducting elementwise control. The unevenness of the return of the HIT capacitance limits the depth of the discharge to exclude the polarity reversal of the elements, and, in addition, reduces the life of the HIT and the device as a whole.

Цель изобретения - повышение энергетических и эксплуатационных показателей путем выравнивания остаточных емкостей источников. The purpose of the invention is the improvement of energy and performance by leveling the residual capacities of the sources.

Это достигается тем, что в устройстве для питания нагрузки постоянным током, содержащем два или более ХИТ, развязанных между собой посредством полупроводниковых вентилей и подключенных к положительной клемме нагрузки, управляемые полупроводниковые элементы, диоды, импульсные трансформаторы, блоки управления по числу ХИТ, выходами связанные с управляемыми полупроводниковыми элементами, два управляемые полупроводниковые элемента, выполненных в виде транзисторов, два диода и импульсный трансформатор соединены друг с другом на схеме LDT-трехполюсника, подключенного к каждой паре соединенных друг с другом ХИТ. При этом первый полюс трехполюсника образован точкой соединения эмиттера первого транзистора и катода первого диода и подключен к положительной клемме одного ХИТ. Второй полюс образован точкой соединения эмиттера второго транзистора и катода второго диода и подключен к положительной клемме другого ХИТ. Третий полюс образован точкой соединения первых диодов обмоток импульсного трансформатора и подключен к отрицательной клемме нагрузки. Коллектор первого транзистора соединен с анодом первого диода и подключен к второму выводу первой обмотки трансформатора. Коллектор второго транзистора соединен с анодом второго диода и подключен к второму выводу второй обмотки трансформатора. Каждый ХИТ связан с отрицательной клеммой нагрузки через датчик тока (ДТ). Блок управления (БУ) выполнен в виде совокупности элемента сравнения (ЭС) порогового элемента (ПЭ), анализатора знака (АЗ), широтно-импульсного модулятора (ШИМ) и двух электронных ключей (ЭК). Входы БУ, соединенные с выходами ДТ, включенных в цепи двух смежных ХИТ, образованы входами ЭС, выход которого подключен к входам ПЭ и АЗ. Выход ПЭ подключен к входу ШИМ, первый выход которого соединен с первыми входами первого и второго ЭК, а второй выход которого образует третий выход БУ. Первый и второй выходы АЗ соединены соответственно с вторыми входами первого и второго ЭК, при этом выходы ЭК образуют соответственно первый и второй выходы БУ. This is achieved by the fact that in the device for supplying the load with direct current, containing two or more chit, isolated from each other by means of semiconductor valves and connected to the positive terminal of the load, controlled semiconductor elements, diodes, pulse transformers, control units according to the number of chit, outputs associated with controlled by semiconductor elements, two controlled semiconductor elements made in the form of transistors, two diodes and a pulse transformer are connected to each other in an LDT- circuit rehpolyusnika connected to each pair of interconnected HIT. In this case, the first pole of the three-terminal network is formed by the connection point of the emitter of the first transistor and the cathode of the first diode and is connected to the positive terminal of one HIT. The second pole is formed by the connection point of the emitter of the second transistor and the cathode of the second diode and is connected to the positive terminal of another HIT. The third pole is formed by the connection point of the first diodes of the pulse transformer windings and is connected to the negative terminal of the load. The collector of the first transistor is connected to the anode of the first diode and is connected to the second terminal of the first winding of the transformer. The collector of the second transistor is connected to the anode of the second diode and is connected to the second terminal of the second winding of the transformer. Each HIT is connected to the negative terminal of the load through a current sensor (DT). The control unit (BU) is made in the form of a combination of a comparison element (ES) of a threshold element (PE), a sign analyzer (AZ), a pulse-width modulator (PWM), and two electronic keys (EC). The inputs of the control unit connected to the outputs of the DT included in the circuit of two adjacent HIT are formed by the inputs of the ES, the output of which is connected to the inputs of PE and AZ. The PE output is connected to the PWM input, the first output of which is connected to the first inputs of the first and second EC, and the second output of which forms the third output of the control unit. The first and second outputs of the AZ are connected respectively to the second inputs of the first and second EC, while the outputs of the EC form, respectively, the first and second outputs of the control unit.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема силовой части предлагаемого устройства с тремя ХИТ; на фиг. 2 - вольт-амперная характеристика ХИТ. In FIG. 1 shows a schematic electrical diagram of the power part of the proposed device with three HIT; in FIG. 2 - current-voltage characteristic of HIT.

Предлагаемое устройство содержит химические источники 1-3 тока, подключенные параллельно нагрузке 4, управляемые полупроводниковые элементы 5 и 6, диоды 7 и 8, импульсный трансформатор 9. Два элемента 5 и 6, выполненные в виде транзисторов, два диода 7 и 8 и импульсный трансформатор 9 соединены друг с другом по схеме LDT-трехполюсника 10, подключенного к каждой паре соединенных друг с другом ХИТ 1 и 2 (2 и 3, 3 и 1). Первый полюс трехполюсника образован точкой соединения эмиттера первого транзистора 5 и катода первого диода 7 и подключен к положительной клемме первого входящего в пару ХИТ. Второй полюс образован точкой соединения эмиттера второго транзистора 6 и катода второго диода 8 и подключен к положительной клемме входящего в пару ХИТ. Третий полюс образован точкой соединения первых выводов обмоток импульсного трансформатора 9 и подключен к отрицательной клемме нагрузки. Коллектор первого транзистора 5 соединен с анодом первого диода 7 и подключен к второму выводу первой обмотки трансформатора 9. Коллектор второго транзистора 6 соединен с анодом второго диода 8 и подключен к второму выводу второй обмотки трансформатора 9. Между отрицательными клеммами каждого ХИТ 1-3 и отрицательной клеммой устройства включены ДТ 12-14. Выходы ДТ 12 и 13 (13 и 14; 12 и 14), включенных в цепи каждой пары соединенных друг с другом ХИТ 1 и 2 (2 и 3; 1 и 3), подсоединены к входам ЭС 15, выход которого подключен к входам ПЭ 16 и АЗ 17, состоящего, например из компаратора и схемы НЕ. Выход ПЭ 16 подключен к входу ШИМ 18, выход которого через первый ЭК 19 соединен с эмиттер-базовой цепью транзистора 5, а через второй ЭК 20 - с эмиттер-базовой цепью транзистора 6. Первый выход АЗ 17 подключен к управляющему входу первого ЗК 19, второй выход АЗ 17 подсоединен к управляющему входу второго ЗК 20. ЭС 15, ПЭ 16, АЗ 17, ШИМ 187, ЭК 19 и 20 образуют БУ 21 (22 и 23). Между положительной клеммой каждого ХИТ 1-3 и положительной клеммой устройства включены развязывающие диоды 24 -26. Импульсный трансформатор 9 выполнен таким образом, что первый вывод первой обмотки является ее концом, а первый вывод второй обмотки - ее началом. The proposed device contains chemical sources of 1-3 currents connected in parallel to the load 4, controlled semiconductor elements 5 and 6, diodes 7 and 8, a pulse transformer 9. Two elements 5 and 6, made in the form of transistors, two diodes 7 and 8 and a pulse transformer 9 are connected to each other according to the scheme of the LDT three-terminal 10 connected to each pair of HIT 1 and 2 connected to each other (2 and 3, 3 and 1). The first pole of the three-terminal network is formed by the connection point of the emitter of the first transistor 5 and the cathode of the first diode 7 and is connected to the positive terminal of the first HIT coupled. The second pole is formed by the connection point of the emitter of the second transistor 6 and the cathode of the second diode 8 and is connected to the positive terminal of the HIT couple. The third pole is formed by the connection point of the first terminals of the windings of the pulse transformer 9 and is connected to the negative terminal of the load. The collector of the first transistor 5 is connected to the anode of the first diode 7 and connected to the second terminal of the first winding of the transformer 9. The collector of the second transistor 6 is connected to the anode of the second diode 8 and connected to the second terminal of the second winding of the transformer 9. Between the negative terminals of each HIT 1-3 and the negative The device terminal included DT 12-14. The outputs of DT 12 and 13 (13 and 14; 12 and 14) included in the circuit of each pair of connected HIT 1 and 2 (2 and 3; 1 and 3) are connected to the inputs of ES 15, the output of which is connected to the inputs of PE 16 and AZ 17, consisting, for example, of a comparator and a circuit NOT. The output of PE 16 is connected to the input of the PWM 18, the output of which through the first EC 19 is connected to the emitter-base circuit of the transistor 5, and through the second EC 20 to the emitter-base circuit of the transistor 6. The first output of the AZ 17 is connected to the control input of the first ZK 19, the second output of the AZ 17 is connected to the control input of the second ZK 20. ES 15, PE 16, AZ 17, PWM 187, EC 19 and 20 form BU 21 (22 and 23). Decoupling diodes 24-26 are connected between the positive terminal of each HIT 1-3 and the positive terminal of the device. Pulse transformer 9 is designed so that the first output of the first winding is its end, and the first output of the second winding is its beginning.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Пусть в исходном состоянии ХИТ 1 разряжен в большей степени чем ХИТ 3, а ХИТ 3 разряжен в большей степени чем ХИТ 2, их вольт-амперные характеристики представлены кривыми на фиг. 2. В зависимости от величины тока нагрузки I_н напряжение на нагрузке U_н изменяется так, как изображено на фиг. 2 для двух различных токов I_н1<I_н2. В каждом конкретном случае нагрузку питает (разряжаясь) наиболее заряженные ХИТ. Так для первого случая при небольшом токопотреблении ток нагрузки I_н1определяется следующим выражением:
I_н1= I₁ ³+I₁ ², (1) где I₁ ³ - ток разряда ХИТ 3 при U_н= U_н1;
I₁ ² - ток разряда ХИТ 2 при U_н= U_н1.Suppose that, in the initial state, CIT 1 is discharged to a greater extent than ChIT 3, and ChIT 3 is discharged to a greater extent than ChIT 2, their current-voltage characteristics are represented by the curves in FIG. 2. Depending on the magnitude of the load current I _{n, the} voltage across the load U _n changes as shown in FIG. 2 for two different currents I _n1 <I _n2 . In each case, the load is fed (discharged) by the most charged HITs. So for the first case with a small current consumption, the load current I _n1 is determined by the following expression:
I _n1 = I ₁ ³ + I ₁ ² , (1) where I ₁ ³ is the discharge current of HIT 3 at U _n = U _n1 ;
I ₁ ² - discharge current HIT 2 at U _n = U _n1 .

Для ХИТ 1 ток разряда I₁ ¹ равен нулю, поскольку разделительный диод 26 закрыт, так как напряжение ХИТ 2, равное по величине напряжению ХИТ 3, превышает напряжение на ХИТ 1. Учитывая, что АБ как и источник постоянного тока имеет минимальное внутренне сопротивление из используемых на практике, разряд АБ производится, как правило токами значительной величины, тем более в тех случаях, когда ХИТ соединены параллельно. Работа нескольких ХИТ, соединенных параллельно для малых величин тока, как правило, не используется.For HIT 1, the discharge current I ₁ ¹ is zero, since the isolation diode 26 is closed, since the HIT 2 voltage, equal in value to the HIT 3 voltage, exceeds the voltage at HIT 1. Given that the battery, like the DC source, has a minimum internal resistance of used in practice, the discharge of the battery is produced, as a rule, by currents of significant magnitude, especially in those cases when the chit are connected in parallel. The operation of several CTs connected in parallel for small currents is usually not used.

Во втором случае при большем токе нагрузки I_н2 выражение (1) имеет следующий вид:
I_н2= I₂ ¹+I₂ ²+I₂ ^3, где I₂ ¹ - ток разряда ХИТ 1 при U_н= U_н2;
I₂ ² - ток разряда ХИТ 2 при U_н= U_н2;
I₂ ³ - ток разряда ХИТ 3 при U_н= U_н2.In the second case, with a larger load current I _n2, expression (1) has the following form:
I _n2 = I ₂ ¹ + I ₂ ² + I ₂ ^3, where I ₂ ¹ is the discharge current of HIT 1 at U _n = U _n2;
I ₂ ² is the discharge current of HIT 2 at U _n = U _n2 ;
I ₂ ³ is the discharge current of HIT 3 at U _n = U _n2 .

Работа устройства при I_н= I_н2. Сигнал, пропорциональный значению тока ХИТ 1, поступает в ЭС 15, БУ 21 и 23, сигнал, пропорциональный значению тока ХИТ 2, с ДТ 13 в ЭС 15, БУ 21 и 22, а сигнал, пропорциональный значению тока ХИТ 3, - с ДТ 14 в ЗС 15, БУ 22 и 23.The operation of the device with I _n = I _n2 . A signal proportional to the current value of HIT 1 enters ES 15, BU 21 and 23, a signal proportional to the value of current HIT 2 from DT 13 to ES 15, BU 21 and 22, and a signal proportional to the current value of HIT 3 comes from DT 14 in AP 15, BU 22 and 23.

В БУ 21 сигнал Δ I₂ ¹= I₂ ²-I₂ ¹ с выхода ЭС 15 подается на входы ПЭ 16 и АЗ 17. На выходе АЗ 17 формируется сигнал, обеспечивающий открытое состояние ЭК 19 и закрытое ЭК 20. В ПЭ 16 сигнал Δ I₂ ¹, уровень которого пропорционален разности токов ХИТ 2 и 1, сравнивается с установкой Δ I₃. Величина установки задается в зависимости от условий эксплуатации ХИТ.In BU 21, the signal Δ I ₂ ¹ = I ₂ ² -I ₂ ¹ from the output of ES 15 is fed to the inputs of PE 16 and AZ 17. At the output of AZ 17, a signal is generated that provides the open state of EC 19 and closed EC 20. In PE 16, the signal Δ I ₂ ¹ , the level of which is proportional to the difference between the currents of the HIT 2 and 1, is compared with the setting Δ I ₃ . The installation value is set depending on the operating conditions of the HIT.

Δ I₂ ¹> Δ I₃ БУ 2, что свидетельствует о необходимости выравнивания остаточной емкости источников (это реализовано для сбережения энергетического ресурса источников и эксплуатационного ресурса элементов преобразовательной части), сигнал с выхода ПЭ 16 поступает в ШИМ 18. На выходе ШИМ 18 формируется модулированный сигнал. Под действием импульсов этого сигнала через ЭК 19 периодически открывается первый транзистор 5. Длительность импульсов ШИМ 18 пропорциональна уровню его входного сигнала. Открытое состояние транзистора 5 обеспечивает накопление электромагнитной энергии импульсным трансформатором 9 от более заряженного, например, ХИТ 2 по цепи: "плюс" ХИТ 2 - эмиттер-коллекторный переход транзистора 5 - первая обмотка трансформатора 9 - ДТ 12 - "минус" ХИТ 2. По окончании действия импульса с выхода ШИМ 18 транзистор закрывается, полярность напряжения на второй обмотке трансформатора 9 изменяется на противоположную и открывается диод 8. Накопленная ранее в трансформаторе 9 электромагнитная энергия по цепи: вторая обмотка трансформатора 9 - диод 8 - ХИТ 1 - ДТ 12 - вторая обмотка трансформатора 9 поступает в ХИТ 1, подзаряжая его. Диод 7 при этом закрыт напряжением обратной полярности, создаваемым на первой обмотке трансформатора 9. При протекании всех описанных процессов транзистор 6 находится в закрытом состоянии из-за отсутствия сигнала на выходе первого ЗК 20. Через определенное число тактов работы устройства емкости ХИТ 1 и 2 и соответственно отдаваемые ими токи сравниваются. В БУ 22 сигнал ΔI₂ ²= I₂ ³-I₂ ² с выхода ЭС 15 подается на входы ПЭ 16 и АЗ 17. На выходе АЗ 17 формируется сигнал, обеспечивающий открытое состояние ЭК 20 и закрытое ЭК 19. В ПЭ 10 сигнал ΔI₂ ² сравнивается с установкой I3. Полагаем, что Δ I₂ ²< Δ I₃ (для второго случая), следовательно, необходимости выравнивания остаточной емкости ХИТ 2 по отношению с ХИТ 3 нет, и на выходе ПЭ 16 отсутствует сигнал включения ШИМ 18. Работа БУ 23 для второго рассматриваемого случая I_н= I_н2 аналогична работе БУ 22, т. е. необходимости выравнивания остаточной емкости ХИТ 1 по отношению ХИТ 3 нет. В случае, если самым разряженным оказывается ХИТ 2, а ХИТ 1 самым разряженным (ток ХИТ 2 меньше тока ХИТ 1), процессы в БУ 21 протекают аналогично. На выходе ПЭ 16 формируется сигнал, уровень которого пропорционален разности токов ХИТ 1 и 2, и поступает в ШИМ 18. На выходах АЗ 17 формируется сигнал, обеспечивающий открытое состояние первого ЭК 20 и закрытое состояние второго ЭК 19. Импульсы с выхода ШИМ 18 через открытый ЭК 20 периодически открывают второй транзистор 56. В результате накапливается электромагнитная энергия импульсным трансформатором 9 от более заряженного ХИТ 1 по цепи: "плюс" ХИТ 1 - эмиттер-коллекторный переход транзистора 6 - вторая обмотка трансформатора 9 - ДТ 11 - "минус" ХИТ 1. В интервалах между импульсами с выхода ШИМ 18 транзистор 6 закрывается, полярность напряжений на выходах обмоток трансформатора 9 изменяется на противоположную и открывается диод 7. Накопленная ранее в трансформаторе 9 электромагнитная энергия по цепи: первая обмотка трансформатора 9 - диоды 7 - ХИТ 2 - ДТ 13 - первая обмотка трансформатора 9 поступает в ХИТ 2, подзаряжая его. Диод 9 при этом закрыт напряжением обратной полярности, создаваемым на второй обмотке трансформатора 9.Δ I ₂ ¹ > Δ I ₃ BU 2, which indicates the need to equalize the residual capacity of the sources (this is implemented to save the energy resource of the sources and the operational resource of the elements of the converter part), the signal from the output of PE 16 goes to PWM 18. At the output of PWM 18 is formed modulated signal. Under the influence of pulses of this signal through EC 19, the first transistor 5 periodically opens. The pulse width of the PWM 18 is proportional to the level of its input signal. The open state of transistor 5 provides the accumulation of electromagnetic energy by a pulse transformer 9 from a more charged one, for example, HIT 2 along the circuit: "plus" HIT 2 - emitter-collector junction of transistor 5 - first winding of transformer 9 - DT 12 - "minus" HIT 2. By after the end of the pulse from the PWM output 18, the transistor closes, the polarity of the voltage on the second winding of the transformer 9 changes to the opposite and the diode opens 8. The electromagnetic energy accumulated earlier in the transformer 9 through the circuit: the second winding of the transformer Ora 9 - diode 8 - HIT 1 - DT 12 - the second winding of the transformer 9 enters the HIT 1, recharging it. In this case, the diode 7 is closed by a voltage of reverse polarity generated on the first winding of the transformer 9. When all the processes described above occur, the transistor 6 is in the closed state due to the absence of a signal at the output of the first ZK 20. After a certain number of clock cycles of the device’s capacitance HIT 1 and 2 accordingly, the currents given by them are compared. In BU 22, the signal ΔI ₂ ² = I ₂ ³ -I ₂ ² from the output of ES 15 is fed to the inputs of PE 16 and AZ 17. At the output of AZ 17, a signal is generated that provides the open state of EC 20 and closed EC 19. In PE 10, the signal ΔI ₂ ² compared to setting I3. We assume that Δ I ₂ ² <Δ I ₃ (for the second case), therefore, there is no need to equalize the residual capacitance of HIT 2 with HIT 3, and at the output of PE 16 there is no switching signal PWM 18. Operation of control unit 23 for the second case under consideration I _n = I _{n2 is} similar to the operation of BU 22, i.e., there is no need to equalize the residual capacity of HIT 1 with respect to HIT 3. In the event that the most discharged one is HIT 2, and the HIT 1 is the most discharged (the current of HIT 2 is less than the current of HIT 1), the processes in BU 21 proceed similarly. A signal is generated at the output of PE 16, the level of which is proportional to the difference between the currents of the HIT 1 and 2, and is fed to PWM 18. At the outputs of the AZ 17, a signal is generated that provides the open state of the first EC 20 and the closed state of the second EC 19. Pulses from the output of the PWM 18 through the open EC 20 periodically open the second transistor 56. As a result, electromagnetic energy is accumulated by a pulse transformer 9 from a more charged HIT 1 along the circuit: "plus" HIT 1 - emitter-collector junction of transistor 6 - second winding of transformer 9 - DT 11 - "minus" HIT 1 . In and in the intervals between pulses from the output of the PWM 18, the transistor 6 closes, the polarity of the voltages at the outputs of the windings of the transformer 9 is reversed and the diode 7 opens. The electromagnetic energy accumulated earlier in the transformer 9 is in the circuit: the first winding of the transformer 9 - diodes 7 - HIT 2 - DT 13 - the first winding of the transformer 9 enters the HIT 2, recharging it. The diode 9 is closed by a voltage of reverse polarity created on the second winding of the transformer 9.

БУ 22 и 23, АЗ 17 формируют сигнал, обеспечивающий открытое состояние ЭК 19 и закрытое ЭК 20. Через определенное число тактов работы устройства емкости ХИТ 1 и 2 и соответственно отдаваемые ими токи сравниваются. Работа устройства для первого случая при I_н= I_н1аналогично, однако, так как
Δ I₁ ¹< Δ I₃ , Δ I₁ ²< Δ I₃ и Δ I₁ ³< Δ I₃
(см. фиг. 2), то соответственно БУ 21-23 ШИМ 18 не будут работать. Выравнивание емкостей ХИТ осуществляется за счет того, что нагрузка питается только от ХИТ 2 и 3, обеспечивая тем самым выравнивание емкостей ХИТ 2- 3 и 1.BU 22 and 23, AZ 17 form a signal that provides the open state of the EC 19 and the closed EC 20. After a certain number of clock cycles of the device capacity HIT 1 and 2 and, accordingly, the currents given by them are compared. The operation of the device for the first case with I _n = I _{n1 is} similar, however, since
Δ I ₁ ¹ <Δ I ₃ , Δ I ₁ ² <Δ I ₃ and Δ I ₁ ³ <Δ I ₃
(see Fig. 2), then, respectively, BU 21-23 PWM 18 will not work. The equalization of the capacitance of the HIT is carried out due to the fact that the load is powered only by the HIT 2 and 3, thereby ensuring the alignment of the capacitance of the HIT 2-3 and 1.

В случае различной разряженности ХИТ 2 и 3, ХИТ 3 и 1 устройство работает аналогично с использованием LDT-трехполюсника 11, БУ 22 и 23, ДТ 13, 14 и 12, 14. Поскольку устройство обеспечивает одинаковую остаточную емкость каждой из пар соединенных друг с другом ХИТ 1 и 2, 2 и 3 и 1, то обеспечивается одинаковая остаточная емкость всех ХИТ, т. е. 1 и 2, 2 и 3, 1 и 3. ЭС 15 может быть выполнен на основе операционного усилителя, работающего в режиме вычитания выходных сигналов. ПЭ 16, предназначенный для сбережения ресурсов источника и обеспечивающий это за счет подзаряда более разряженного ХИТ от менее разряженного из двух смежных или двух крайних источников при достижении уровня разности их разрядных токов заданной предельной величины, может быть реализован на основе известного компаратора. In the case of different discharges of chit 2 and 3, chit 3 and 1, the device works similarly using the LDT three-terminal 11, БУ 22 and 23, ДТ 13, 14 and 12, 14. Since the device provides the same residual capacity of each of the pairs connected to each other HIT 1 and 2, 2 and 3 and 1, then the same residual capacity of all HIT is ensured, that is, 1 and 2, 2 and 3, 1 and 3. ES 15 can be performed on the basis of an operational amplifier operating in the subtraction mode of the output signals. PE 16, designed to conserve source resources and ensuring this by recharging a more discharged CIT from a less discharged one from two adjacent or two extreme sources, when the difference in their discharge currents reaches a predetermined limit value, can be implemented based on the known comparator.

Положительный эффект, обусловленный отличительными признаками изобретения, заключается в повышении энергетических показателей ХИТ и устройства в целом путем выравнивания остаточной емкости параллельно работающих источников при разряде. При этом компенсируется технологический разброс конструктивных параметров источников или их комплектующих элементов (масса активных веществ электродов и т. п. ), а также различия параметров разрядных цепей. За счет выравнивания остаточной емкости обеспечивается возможность увеличения эксплуатационного разряда, так как переполюсовка источников исключается, если источники имеют законченное конструктивное исполнение (например, отдельный аккумулятор), или является маловероятной при исполнении источников в виде сборок из элементов (например, батареи последовательно соединенных аккумуляторов). По этой же причине предлагаемое устройство имеет лучшие эксплуатационные показатели, в частности срок эксплуатации. Кроме того, применение предлагаемого устройства позволяет увеличить глубину разряда применяемых АБ и обеспечить косвенный выигрыш в весовых характеристиках автономной системы электроснабжения постоянным током. The positive effect due to the distinguishing features of the invention is to increase the energy performance of the HIT and the device as a whole by equalizing the residual capacity of the parallel sources during discharge. In this case, the technological variation in the design parameters of the sources or their component elements (mass of active substances of the electrodes, etc.), as well as differences in the parameters of the discharge circuits, are compensated. By equalizing the residual capacity, it is possible to increase the operational discharge, since the polarity reversal of the sources is excluded if the sources have a finished design (for example, a separate battery), or is unlikely when the sources are made in the form of assemblies of elements (for example, batteries of series-connected batteries). For the same reason, the proposed device has the best performance indicators, in particular the service life. In addition, the use of the proposed device allows to increase the depth of discharge of the used batteries and provide an indirect gain in the weight characteristics of an autonomous DC power supply system.

(56) Авторское свидетельство СССР N 690589, кл. H 02 J 7/34, 1979. (56) Copyright certificate of the USSR N 690589, cl. H 02 J 7/34, 1979.

Авторское свидетельство СССР N 1256636, кл H 02 J 7/00, 1986. USSR author's certificate N 1256636, class H 02 J 7/00, 1986.

Авторское свидетельство СССР N 877706, кл. H 02 J 7/00, 1981. USSR author's certificate N 877706, cl. H 02 J 7/00, 1981.

Справочник по преобразовательной технике. Под ред. И. М. Чиженко, Техника, 1978, с. 219, рис. 5.10. Handbook of conversion technology. Ed. I.M. Chizhenko, Technique, 1978, p. 219, fig. 5.10.

Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры Справочник Г. С. Пайвельт и др. Под ред. Г. С. Пайвельта. М. : Радио и связь, 1985, с. 317-318, рис. 8.10.  Power Supplies of Radio-Electronic Equipment Handbook G. S. Payvelt et al. Ed. G. S. Payvelta. M.: Radio and Communications, 1985, p. 317-318, fig. 8.10.

Claims (2)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ НАГРУЗКИ ПОСТОЯННЫМ ТОКОМ, содержащее два или более химических источников тока, развязанных между собой посредством полупроводниковых вентилей, подключенных к положительной клемме нагрузки, управляемые полупроводниковые элементы, диоды, импульсные трансформаторы, блоки управления по числу химических источников тока, выходами связанные с управляемыми полупроводниковыми элементами, отличающееся тем, что, с целью повышения энергетических и эксплуатационных показателей путем выравнивания остаточной емкости источников, два управляемых полупроводниковых элемента, выполненных в виде транзисторов, два диода и импульсный трансформатор соединены друг с другом по схеме LDT-трехполюсника, подключенного к каждой паре соединенных друг с другом химических источников тока, при этом первый полюс трехполюсника образован точкой соединения эмиттера первого транзистора и катода первого диода и подключен к положительной клемме одного химического источника тока, второй полюс образован точкой соединения эмиттера второго транзистора и катода второго диода и подключен к положительной клемме другого химического источника тока, третий полюс образован точкой соединения первых выводов обмоток импульсного трансформатора и подключен к отрицательной клемме нагрузки, причем коллектор первого транзистора соединен с анодом первого диода и подключен к второму выводу первой обмотки трансформатора, коллектор второго транзистора соединен с анодом второго диода и подключен к второму выводу второй обмотки трансформатора, а каждый химический источник тока связан с отрицательной клеммой нагрузки через датчик тока. 1. A DC CIRCUIT LOADING DEVICE, containing two or more chemical current sources, separated by semiconductor valves connected to the positive load terminal, controlled semiconductor elements, diodes, pulse transformers, control units according to the number of chemical current sources, outputs connected with controlled semiconductor elements, characterized in that, in order to improve energy and operational performance by leveling the residual capacity and points, two controllable semiconductor elements made in the form of transistors, two diodes and a pulse transformer are connected to each other according to the LDT three-terminal circuit connected to each pair of chemical current sources connected to each other, while the first pole of the three-terminal is formed by the connection point of the emitter of the first transistor and the cathode of the first diode and is connected to the positive terminal of one chemical current source, the second pole is formed by the connection point of the emitter of the second transistor and the cathode of the second diode and connected to the positive terminal of another chemical current source, the third pole is formed by the connection point of the first terminals of the pulse transformer windings and connected to the negative terminal of the load, the collector of the first transistor connected to the anode of the first diode and connected to the second terminal of the first winding of the transformer, the collector of the second transistor connected to the anode the second diode and is connected to the second terminal of the second winding of the transformer, and each chemical current source is connected to the negative terminal of the load through current sensor. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок управления выполнен в виде совокупности элемента сравнения, порогового элемента, анализатора знака, широтно-импульсного модулятора и двух электронных ключей, при этом входы блока управления, соединенные с выходами датчиков тока, включенных в цепи двух смежных химических источников тока, образованы входами элемента сравнения, выход которого подключен к входам порогового элемента и анализатора знака, выход порогового элемента подключен к входу широтно-импульсного модулятора, первый выход которого соединен с первыми входами первого и второго электронных ключей, а его второй выход образует третий выход блока управления, первый и второй выходы анализатора знака соединены соответственно с вторыми входами первого и второго электронных ключей, при этом выходы электронных ключей образуют соответственно первый и второй выходы блока управления.  2. The device according to p. 1, characterized in that the control unit is made in the form of a combination of a comparison element, a threshold element, a sign analyzer, a pulse-width modulator and two electronic keys, while the inputs of the control unit connected to the outputs of the current sensors included in circuit of two adjacent chemical current sources, formed by the inputs of the comparison element, the output of which is connected to the inputs of the threshold element and the sign analyzer, the output of the threshold element is connected to the input of a pulse-width modulator, the first output to which is connected to the first inputs of the first and second electronic keys, and its second output forms the third output of the control unit, the first and second outputs of the sign analyzer are connected respectively to the second inputs of the first and second electronic keys, while the outputs of the electronic keys form respectively the first and second outputs of the block management.

Images