RU2707699C1 - Method for recuperation of electric power and device for its implementation - Google Patents

Method for recuperation of electric power and device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2707699C1
RU2707699C1 RU2019101855A RU2019101855A RU2707699C1 RU 2707699 C1 RU2707699 C1 RU 2707699C1 RU 2019101855 A RU2019101855 A RU 2019101855A RU 2019101855 A RU2019101855 A RU 2019101855A RU 2707699 C1 RU2707699 C1 RU 2707699C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
battery
accumulator
key
inductive
series
Prior art date
Application number
RU2019101855A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Эдвид Иванович Линевич
Андрей Викторович Тимофеев
Original Assignee
Эдвид Иванович Линевич
Андрей Викторович Тимофеев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Эдвид Иванович Линевич, Андрей Викторович Тимофеев filed Critical Эдвид Иванович Линевич
Priority to RU2019101855A priority Critical patent/RU2707699C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2707699C1 publication Critical patent/RU2707699C1/en
Priority to CN202010065712.7A priority patent/CN111864825A/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/53—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of an energy-accumulating element discharged through the load by a switching device controlled by an external signal and not incorporating positive feedback

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to power supply devices for consumers using accumulators, and can be used for power supply of various independent objects. Proposed method consists in recuperation of electric energy in pulsed plant with accumulator power supply and conversion of current pulses from accumulator to magnetic energy, then it is transformed into electric energy to be returned to accumulator. To this end, forced electromagnetic oscillations are excited in the apparatus with frequency which is a multiple of the frequency of current pulses of preset porosity. Pulse unit for method implementation contains inductive and capacitive electric energy accumulators, active load, accumulator and controlled key, connected to circuit, at that, contains circuit of inductively connected inductive accumulator and accumulator connected in parallel to capacitive accumulator, parallel to which key is connected, wherein the active load is introduced in series with the switch, or in series in the circuit of the inductive accumulator with the battery, or in series with the capacitive accumulator.
EFFECT: technical result consists in increase of battery discharge duration in independent installations and simplification of design.
5 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники, а именно к способам электропитания потребителей, использующих аккумуляторы и может быть применено для электроснабжения различных автономных объектов.The invention relates to the field of electrical engineering, and in particular to methods of power supply to consumers using batteries and can be used to power various autonomous objects.

Известен источник питания, содержащий электрохимический источник тока, ключевой элемент с блоком управления и индуктивный накопитель энергии с индуктивностью L, отличающийся тем, что электрохимический источник тока зашунтирован конденсатором емкостью Сш, в качестве электрохимического источника тока взят источник тока с водным раствором электролита, газодиффузионным катодом и эквивалентным внутренним сопротивлением R, определяемым выражением R=(0,09÷0,14)(L/Cш)0,5, при этом соотношение емкостей электрохимического источника тока и шунтирующего конденсатора определяется выражением Сист=(50÷100)Сш, а соотношение емкости шунтирующего конденсатора и индуктивности накопителя энергии определяется выражением LCш=(2/π)2/Т2, где Т - время накопления энергии в индуктивном накопителе.A known power source containing an electrochemical current source, a key element with a control unit and an inductive energy storage device with inductance L, characterized in that the electrochemical current source is shunted by a capacitor C w , a current source with an aqueous electrolyte solution, a gas diffusion cathode is taken as an electrochemical current source and the equivalent internal resistance R, defined by the expression R = (0,09 ÷ 0,14) ( L / C w) 0.5, wherein the ratio of the electrochemical current source capacitances and shunt guide capacitor is given by C ist = (50 ÷ 100) C w and the ratio of capacitance of the shunt capacitor and the energy storage inductance LC given by w = (2 / π) 2 / T 2, where T - time of energy storage in the inductive storage.

Известен способ его эксплуатации, заключающийся в периодическом подключении и отключении электрохимического источника тока с напряжением разомкнутой цепи U и током короткого замыкания I к индуктивному накопительному элементу посредством ключевого элемента, отличающийся тем, что контролируют напряжение и ток нагрузки и при достижении значения тока величины (0,1÷0,2)I отключают электрохимический источник тока от индуктивного накопительного элемента, а при достижении напряжения на электрохимическом источнике тока величины (0,6÷0,8)U вновь подключают электрохимический источник тока к индуктивному накопительному элементу [патент RU2302060].A known method of its operation, which consists in periodically connecting and disconnecting an electrochemical current source with an open circuit voltage U and a short circuit current I to an inductive storage element by means of a key element, characterized in that the voltage and current of the load are monitored and when the current value is reached (0, 1 ÷ 0.2) I disconnect the electrochemical current source from the inductive storage element, and when the voltage at the electrochemical current source reaches a value of (0.6 ÷ 0.8) U again by connect the electrochemical current source to the inductive storage element [patent RU2302060].

Недостатком известного способа и устройства на его основе является то, что при каждом размыкании ключевого элемента, энергия экстратока размыкания, возникающего в индуктивном накопителе, не возвращается обратно в аккумулятор.A disadvantage of the known method and device based on it is that with each opening of the key element, the energy of the overcurrent of the opening that occurs in the inductive storage does not return to the battery.

Известен способ генерации энергии в индуктивном накопителе энергии и ее вывода в нагрузку, согласно которому через последовательно включенные индуктивный накопитель энергии, первичный источник питания и коммутатор электрической цепи пропускают ток накачки индуктивного накопителя энергии и после достижения током накачки заданного значения размыкают общую цепь коммутатором, а энергию импульса экстратока размыкания выводят в нагрузку, отличающийся тем, что для увеличения отношения энергии импульса экстратока размыкания к энергии тока накачки первичным источником питания выполняют электрическую цепь, содержащую активное сопротивление и индуктивность накопителя с такими значениями номиналов, при которых длительность импульса тока накачки меньше постоянной времени индуктивного накопителя на заданную величину [патент RU2558693].A known method of generating energy in an inductive energy storage device and its output to a load, according to which through a series-connected inductive energy storage device, a primary power source and an electrical circuit switch, the pump current of the inductive energy storage is passed through and after the pump current reaches the set value, the common circuit is disconnected by the switch, and the energy the extra-current pulse of the breaking current is output to the load, characterized in that, to increase the ratio of the energy of the extra-current pulse of the breaking current to the energy and the primary power source is pumped with an electric circuit containing the drive resistance and inductance with such values of values that the pulse duration of the pump current is less than the inductive drive time constant by a predetermined value [patent RU2558693].

В известном способе генерации энергии в индуктивном накопителе также, как и в приведённом выше аналоге, отсутствует возможность её рекуперации в аккумулятор.In the known method of generating energy in an inductive storage device as well as in the above analogue, there is no possibility of its recovery in the battery.

Известен способ заряда аккумуляторов асимметричным током от источника переменного тока с синусоидальной формой напряжения, при котором формируют постоянную составляющую зарядного тока в виде однополярных импульсов на частоте источника или двухкратной ей за счет выпрямления напряжения упомянутого источника, переменную составляющую тока путем поддержания вынужденных колебаний зарядно-разрядного тока аккумуляторов с одновременным ограничением его величины, при этом в тактах ограничения величины импульсов зарядного тока получают зарядную электромагнитную энергию, которую и используют для создания вынужденных колебаний зарядно-разрядного тока, а асимметричный ток получают суммированием постоянной и переменной составляющих одинаковой частоты непосредственно в цепи заряда аккумуляторов, отличающийся тем, что трансформируют часть упомянутой зарядной электромагнитной энергии и используют полученную энергию для поддержания вынужденных колебаний.There is a method of charging batteries with an asymmetric current from an alternating current source with a sinusoidal voltage shape, at which a constant component of the charging current is formed in the form of unipolar pulses at the source frequency or doubled to it by rectifying the voltage of the mentioned source, an alternating current component by maintaining forced oscillations of the charge-discharge current batteries with a simultaneous limitation of its value, while in cycles of limiting the magnitude of the pulses of the charging current are obtained in-line electromagnetic energy, which is used to create forced oscillations of the charge-discharge current, and the asymmetric current is obtained by summing the constant and variable components of the same frequency directly in the battery charge circuit, characterized in that they transform part of the said charging electromagnetic energy and use the received energy to maintain the forced fluctuations.

Известна система заряда аккумуляторной батареи асимметричным током, содержащая положительный и отрицательный выходные выводы для подключения заряжаемой аккумуляторной батареи, два входных вывода для соединения с выводами источника электрической энергии переменного тока, выпрямитель переменного тока, например, управляемый мостовой, отрицательная выходная клемма которого соединена с отрицательным выходным выводом, а также зарядно-разрядные двухобмоточный дроссель-трансформатор и конденсатор, одна обкладка которого подключена к положительному выходному выводу непосредственно, а другая через одну обмотку зарядно-разрядного дросселя-трансформатора к отрицательному выходному выводу, отличающаяся тем, что другая обмотка зарядно-разрядного дросселя-трансформатора включена между положительным выходным выводом системы и положительной выходной клеммой выпрямителя, при этом упомянутые обмотки соединены через зарядно-разрядный конденсатор последовательно-встречно [ патент RU2091953].A known system for charging a battery with an asymmetric current, comprising positive and negative output terminals for connecting a rechargeable battery, two input terminals for connecting to the terminals of an AC electric power source, an AC rectifier, for example, controlled by a bridge, whose negative output terminal is connected to a negative output output, as well as charge-discharge double-winding inductor-transformer and capacitor, one lining of which is connected to to the output terminal directly, and the other through one winding of the charge-discharge inductor-transformer to a negative output output, characterized in that the other winding of the charge-discharge inductor-transformer is connected between the positive output terminal of the system and the positive output terminal of the rectifier, while the said windings are connected through the charge-discharge capacitor in series-counter [patent RU2091953].

Недостатками изобретения по патенту RU2091953 является то, что потребитель привязан к источнику переменного тока, кроме того, ему требуются выпрямитель и трансформатор.The disadvantages of the invention according to patent RU2091953 is that the consumer is tied to an AC source, in addition, he needs a rectifier and a transformer.

Известен способ рекуперации электрической энергии в импульсных установках, заключающийся в преобразовании магнитной энергии электрического тока, полученной в результате преобразования энергии заряженного емкостного накопителя в магнитную энергию электрического тока, в энергию емкостного накопителя, отличающийся тем, что в течение одного цикла работы импульсной установки преобразование энергии емкостного накопителя в магнитную энергию электрического тока и наоборот производится дважды, причем на первом этапе энергия емкостного накопителя преобразуется в магнитную энергию тока в активно-индуктивной нагрузке с последующей рекуперацией энергии в емкостный накопитель, на втором этапе энергия емкостного накопителя преобразуется в магнитную энергию тока в катушке индуктивности с последующей рекуперацией энергии в емкостный накопитель.A known method for the recovery of electrical energy in pulse installations, which consists in converting the magnetic energy of electric current obtained by converting the energy of a charged capacitive storage into magnetic energy of electric current, into the energy of a capacitive storage, characterized in that during one cycle of operation of the pulse installation, the conversion of capacitive energy drive into the magnetic energy of an electric current and vice versa is produced twice, and in the first stage, the energy of capacitive storage ring is converted into the magnetic energy of the current in the resistive-inductive load with subsequent recovery of energy in the capacitive storage device in the second stage the energy storage capacitor is converted into magnetic energy in the inductor current with the subsequent recovery of energy in the capacitive storage device.

Известно устройство, реализующее указанный способ, содержащее подключаемый к зарядному устройству емкостный накопитель энергии, параллельно которому подключены последовательно соединенные активно-индуктивная нагрузка и первый ключ, отличающееся тем, что в него введена цепь из последовательно соединенных катушки индуктивности и второго ключа, которая подключена параллельно емкостному накопителю энергии, при этом первый вывод емкостного накопителя энергии, первый вывод активно-индуктивной нагрузки и первый вывод катушки индуктивности соединены между собой и подключаются к положительному выводу зарядного устройства, второй вывод активно-индуктивной нагрузки подключен к аноду первого ключа, второй вывод катушки индуктивности подключен к катоду второго ключа, второй вывод емкостного накопителя энергии, катод первого ключа и анод второго ключа соединены между собой и подключаются к отрицательному выводу зарядного устройства [патент RU2351064].A device is known that implements the indicated method, comprising a capacitive energy storage device connected to a charging device, in parallel with which a series-connected active-inductive load and a first switch are connected, characterized in that a circuit of series-connected inductors and a second switch which is connected in parallel with the capacitive one is introduced into it energy storage, the first output of the capacitive energy storage, the first output of the active-inductive load and the first output of the coil inductively These are interconnected and connected to the positive terminal of the charger, the second terminal of the active inductive load is connected to the anode of the first key, the second terminal of the inductor is connected to the cathode of the second switch, the second terminal of the capacitive energy storage, the cathode of the first switch and the anode of the second switch are connected and connected to the negative terminal of the charger [patent RU2351064].

Наиболее близким аналогом предлагаемому изобретению является патент RU2351064.The closest analogue of the invention is patent RU2351064.

У него можно указать следующие недостатки:He can indicate the following disadvantages:

во-первых, известный способ предусматривает однополярные импульсы тока в катушках индуктивности. В мощных установках применяют катушки с ферромагнитными сердечниками. Под действием однополярных импульсов тока, сердечник всегда намагничивается, что приводит к снижению эффективности установки. С этой проблемой, в частности, борются посредством введения немагнитного зазора в сердечнике, но расплачиваться приходится увеличением массы катушки с сердечником;firstly, the known method provides for unipolar current pulses in the inductors. In powerful installations, coils with ferromagnetic cores are used. Under the influence of unipolar current pulses, the core is always magnetized, which reduces the efficiency of the installation. In particular, they struggle with this problem by introducing a nonmagnetic gap in the core, but they have to pay with an increase in the mass of the core coil;

во-вторых, схема в известном патенте усложнена элементами, в том числе - за счет введения второй индуктивности, а это дополнительное увеличение массы. Например, в летательных аппаратах с электроприводом конструкторы борются за каждый грамм снижения массы;secondly, the circuit in the known patent is complicated by elements, including through the introduction of a second inductance, and this is an additional increase in mass. For example, in electric powered aircraft, designers are fighting for every gram of weight reduction;

в-третьих, в известном патенте рекуперация осуществляется лишь между двумя цепями с индуктивными накопителями и одним емкостным накопителем, аккумулятор только расходует энергию на заряд накопителей. thirdly, in the well-known patent, the recovery is carried out only between two circuits with inductive drives and one capacitive drive, the battery only consumes energy to charge the drives.

В предлагаемом изобретении устранены перечисленные недостатки.In the invention, the listed disadvantages are eliminated.

Задачей предлагаемого изобретения является увеличение длительности разряда аккумулятора в автономных установках и упрощение конструкции.The task of the invention is to increase the duration of the battery discharge in stand-alone installations and simplify the design.

Предлагаемое изобретение обеспечивает технический результат, заключающийся в использовании рекуперации энергии за счёт части реактивной энергии, которую генерирует индуктивный накопитель и которую преобразуют сначала в электрическую энергию ёмкостного накопителя, а уже из него - возвращают в аккумулятор, в целом, повышая эффективность автономной установки.The present invention provides a technical result, which consists in the use of energy recovery due to the part of the reactive energy that the inductive storage generates and which is first converted to the electrical energy of the capacitive storage, and already from it is returned to the battery, in general, increasing the efficiency of the stand-alone installation.

Технический результат достигается в предлагаемом способе рекуперации электрической энергии в импульсной установке с питанием от аккумулятора, при котором преобразуют энергию импульсов тока из аккумулятора в реактивную энергию индуктивного накопителя, которую затем преобразуют в электрическую энергию ёмкостного накопителя, из которого её возвращают в аккумулятор, при этом циклической подачей питания из аккумулятора в импульсную установку, в ней возбуждают вынужденные электромагнитные колебания с частотой, кратной частоте импульсов тока из аккумулятора, причем длительность подключения аккумулятора осуществляют с продолжительностью не более четверти периода вынужденных электромагнитных колебаний, которую задают величиной скважности импульсов тока из аккумулятора ключом, при этом ёмкость ёмкостного накопителя выбирают такой величины, чтобы в каждом упомянутом цикле амплитуда напряжения на нём превышала напряжение аккумулятора.The technical result is achieved in the proposed method for the recovery of electric energy in a pulse installation powered by a battery, in which the energy of current pulses is converted from the battery into the reactive energy of the inductive storage, which is then converted into electrical energy of the capacitive storage from which it is returned to the battery, while by supplying power from the battery to the pulse installation, it stimulates forced electromagnetic oscillations with a frequency that is a multiple of the pulse frequency current from the battery, and the duration of connecting the battery is carried out with a duration of not more than a quarter of the period of forced electromagnetic oscillations, which is set by the duty cycle of the current pulses from the battery with the key, while the capacity of the capacitive storage is chosen such that in each cycle the voltage amplitude exceeds the battery voltage .

При этом циклическую подачу питания из аккумулятора в импульсную установку задают равной или близкой к резонансной частоте электромагнитных колебаний в импульсной установке.In this case, the cyclic power supply from the battery to the pulse installation is set equal to or close to the resonant frequency of electromagnetic waves in the pulse installation.

В этом случае получают наибольший эффект от рекуперации.In this case, get the greatest effect from the recovery.

При этом устройство импульсной установки для осуществления способа, содержит индуктивный и ёмкостной накопители электрической энергии, активную нагрузку, аккумулятор и управляемый ключ, соединённые в схему, при этом управляемый ключ предназначен для выдачи в схему импульсов тока из аккумулятора заданной длительности и частоты, причем устройство содержит цепь из последовательно соединенных индуктивного накопителя и аккумулятора, параллельно которой подключен ёмкостной накопитель, параллельно которым подключен управляемый ключ, при этом активная нагрузка введена последовательно с ключом или последовательно в цепь индуктивного накопителя с аккумулятором, или последовательно с ёмкостным накопителем.Moreover, the device of the pulse installation for implementing the method comprises inductive and capacitive storage of electric energy, an active load, a battery and a controlled key connected to the circuit, while the controlled key is designed to provide current pulses to the circuit from the battery of a given duration and frequency, the device comprising a chain of series-connected inductive storage and battery, in parallel with which a capacitive storage is connected, in parallel with which a controlled key is connected, at In this case, the active load is introduced in series with the key or in series with the inductive storage circuit with the battery, or in series with the capacitive storage.

При этом в качестве ёмкостного накопителя используется конденсатор, а в качестве индуктивного накопителя используется дроссель или обмотка электродвигателя.In this case, a capacitor is used as a capacitive storage, and a choke or motor winding is used as an inductive storage.

При этом последовательно с аккумулятором введен второй ключ, предназначенный для размыкания при длительном простое устройства.In this case, a second key is introduced in series with the battery, which is designed to open during prolonged shutdown of the device.

В данном устройстве, если оно длительно не эксплуатируется, размыкание второго ключа позволяет уменьшить утечку энергии аккумулятора через изоляцию монтажа.In this device, if it is not used for a long time, opening the second key can reduce battery energy leakage through the insulation of the installation.

Изобретение поясняется фигурами 1 – 3. На фиг. 1 изображена электрическая схема импульсной установки. На фиг. 2 изображена схема измерений электрических сигналов в импульсной установке двухканальным осциллографом. На фиг. 3 изображены синхронизированные между собой графики электрических сигналов.The invention is illustrated by figures 1 to 3. In FIG. 1 shows an electrical diagram of a pulse installation. In FIG. 2 shows a diagram of the measurement of electrical signals in a pulse installation with a two-channel oscilloscope. In FIG. 3 shows synchronized graphs of electrical signals.

Введены следующие обозначения. Ак - аккумулятор, L - индуктивный накопитель, С - ёмкостной накопитель, R - активная нагрузка, RИ - измерительный резистор, К1 - управляемый ключ, К2 - ключ, предназначенный для выключения установки. Поз. 1 обозначен двухканальный осциллограф. Треугольными стрелками показаны направления токов: IП - из аккумулятора, IЗ - в аккумулятор. Фигурными стрелками показаны точки подключения щупов осциллографа в схеме импульсной установки. На графиках, фиг.3 обозначены: Х - горизонтальная ось развёртки осциллографа, её вертикальное положение соответствует нулевому значению ординат; UК1 - график напряжения на клеммах ключа К1; IП - ток из аккумулятора; IЗ - ток в аккумулятор; Т - период частоты замыканий ключа К1; t - длительность замкнутого состояния ключа К1.The following notation is introduced. Ak is a battery, L is an inductive storage, C is a capacitive storage, R is an active load, R And is a measuring resistor, K1 is a controlled key, K2 is a key designed to turn off the unit. Pos. 1 indicates a two-channel oscilloscope. Triangular arrows show the directions of currents: I P - from the battery, I Z - to the battery. Curly arrows show the connection points of the oscilloscope probes in a pulse setup. On the graphs, figure 3 marked: X is the horizontal axis of the sweep of the oscilloscope, its vertical position corresponds to the zero ordinate; U K1 - voltage graph at the terminals of the key K1; I P - current from the battery; I З - current to the battery; T is the period of the frequency of closures of the key K1; t is the duration of the closed state of the key K1.

На фиг. 1 представлен основной вариант схемы импульсной установки. Она выполнена в виде трёх параллельных цепей: первая цепь состоит из последовательно соединённых аккумулятора Ак , индуктивного накопителя L и ключа К2; второй цепью является ёмкостной накопитель С ; третья цепь состоит из последовательно соединённых активной нагрузки R и управляемого ключа К1. Схема управления ключа К1 условно не показана. Активная нагрузка R может быть, в том числе, включена последовательно с ёмкостным накопителем С или последовательно с индуктивным накопителем L, возможна и одновременная комбинация включенных нагрузок.In FIG. 1 shows the main version of the pulse installation circuit. It is made in the form of three parallel circuits: the first circuit consists of a series-connected battery Ak, an inductive storage L and a key K2; the second circuit is capacitive storage C; the third circuit consists of a series-connected active load R and a controlled key K1. The key control circuit K1 is not shown conditionally. The active load R can be, inter alia, connected in series with the capacitive storage C or in series with the inductive storage L, a simultaneous combination of the included loads is also possible.

Работает импульсная установка следующим образом. В исходном положении ключ К1 разомкнут, ключ К2 замкнут и остается в таком положении в течение всего времени работы установки. В результате, ёмкостной накопитель С заряжен до величины напряжения, равного напряжению на клеммах аккумулятора Ак. Включают управляемый ключ К1, который начинает циклически, с заданными периодом Т и скважностью замыкаться. В данном случае длительность замкнутого состояния равна t. В течение этого времени ток IП с плюсовой клеммы аккумулятора Ак , через индуктивный накопитель L , нагрузку R , замкнутые контакты ключа К1, замкнутый ключ К2 поступает на минусовую клемму аккумулятора. В индуктивном накопителе L энергия W тока IП преобразуется в магнитную энергию:The pulse installation works as follows. In the initial position, the key K1 is open, the key K2 is closed and remains in this position for the entire duration of the installation. As a result, the capacitive storage device C is charged up to a voltage value equal to the voltage at the battery terminals Ak. Turn on a controlled key K1, which begins cyclically, with a given period T and duty cycle. In this case, the duration of the closed state is t. During this time, the current I P from the positive terminal of the battery Ak, through the inductive drive L, the load R, the closed contacts of the key K1, the closed key K2 enters the negative terminal of the battery. In the inductive drive L, the energy W of the current I П is converted into magnetic energy:

W = L * (IП)2/2. (1)W = L * (I R) 2/2. (one)

В момент размыкания ключа К1, индуктивный накопитель L генерирует ЭДС которая значительно превышает напряжение аккумулятора Ак. Длительность размыкания является внутренним свойством ключа. У современных полупроводниковых ключей она в тысячи раз меньше длительности периода рабочего диапазона частоты. Так как цепь с ключом К1 разомкнута, то ток IП вынужден течь через ёмкостной накопитель С , заряжая его и, соответственно, уменьшаясь по величине. Для изменяющегося тока ёмкость С становится проводящей. На фиг.3 заряд ёмкостного накопителя заканчивается в момент пересечения графика тока IП с осью Х. Чтобы ёмкостной накопитель С стал разряжаться на аккумулятор Ак, напряжение на нём должно превышать напряжение аккумулятора. Для выполнения этого условия, выбирают необходимую величину электрической ёмкости накопителя из выражения:At the moment of opening the key K1, the inductive drive L generates an EMF that significantly exceeds the battery voltage Ak. Opening duration is an internal property of the key. With modern semiconductor switches, it is thousands of times less than the length of the period of the working frequency range. Since the circuit with the key K1 is open, the current I P is forced to flow through the capacitive storage C, charging it and, accordingly, decreasing in value. For a changing current, capacitance C becomes conductive. In Fig. 3, the charge of the capacitive storage device ends at the moment of the intersection of the current graph I P with the X axis. For the capacitive storage C to be discharged to the battery Ak, the voltage on it must exceed the battery voltage. To fulfill this condition, select the required value of the electrical capacity of the drive from the expression:

Uc = √[(2W + C *U2)/С] > U, (2)Uc = √ [(2W + C * U 2 ) / С]> U, (2)

где Uc - напряжение заряженной ёмкости, W – энергия индуктивного накопителя, С - электрическая ёмкость ёмкостного накопителя, U - напряжение аккумулятора.where Uc is the voltage of the charged capacity, W is the energy of the inductive storage, C is the electric capacity of the capacitive storage, U is the voltage of the battery.

На фиг. 2 показана схема измерения рабочих параметров экспериментальной импульсной установки. Использованы следующие значения элементов: напряжение аккумулятора U = 107 вольт, индуктивность L = 1,57 генри, ёмкость С = 1 мкф, сопротивление Rи = 0,1 ом,In FIG. 2 shows a diagram of measuring the operating parameters of an experimental pulse installation. The following element values were used: battery voltage U = 107 volts, inductance L = 1.57 henry, capacitance C = 1 μF, resistance Rи = 0.1 ohm,

активная мощность потребляемая нагрузкой R равна 30 Вт, частота замыканий ключа К1 равна 4000 гц , скважность равна 5. Результат измерений показывает, что 85% энергии затраченного тока возвращается в аккумулятор. Экспериментальные графики изменения тока и напряжения показаны на фиг. 3.the active power consumed by the load R is 30 W, the key closure frequency K1 is 4000 Hz, the duty cycle is 5. The measurement result shows that 85% of the energy consumed by the current is returned to the battery. Experimental graphs of current and voltage changes are shown in FIG. 3.

Claims (5)

1. Способ рекуперации электрической энергии в импульсной установке с питанием от аккумулятора, при котором преобразуют энергию импульсов тока из аккумулятора в реактивную энергию индуктивного накопителя, которую затем преобразуют в электрическую энергию ёмкостного накопителя, из которого её возвращают в аккумулятор, отличающийся тем, что циклической подачей питания из аккумулятора в импульсную установку в ней возбуждают вынужденные электромагнитные колебания с частотой, кратной частоте импульсов тока из аккумулятора, причем длительность импульсов тока из аккумулятора создают не более четверти периода вынужденных электромагнитных колебаний, которую задают величиной скважности импульсов ключом, при этом ёмкость ёмкостного накопителя выбирают такой величины, чтобы в каждом упомянутом цикле амплитуда напряжения на нём превышала напряжение аккумулятора.1. A method of recovering electrical energy in a pulsed installation powered by a battery, in which the energy of the current pulses is converted from the battery into the reactive energy of the inductive storage, which is then converted into the electrical energy of a capacitive storage, from which it is returned to the battery, characterized in that by cyclic supply The power supply from the battery to the pulse installation in it induces forced electromagnetic waves with a frequency that is a multiple of the frequency of current pulses from the battery, and the capacity of the current pulses from the battery is created by no more than a quarter of the period of forced electromagnetic oscillations, which is set by the pulse duty cycle with the key, and the capacity of the capacitive storage is chosen such that in each cycle the voltage amplitude exceeds the battery voltage. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что частоту импульсов тока из аккумулятора задают равной или близкой к резонансной частоте электромагнитных колебаний в импульсной установке.2. The method according to p. 1, characterized in that the frequency of the current pulses from the battery is set equal to or close to the resonant frequency of electromagnetic waves in a pulse installation. 3. Устройство импульсной установки для осуществления способа по п. 1, содержащее индуктивный и ёмкостной накопители электрической энергии, активную нагрузку, аккумулятор и управляемый ключ, соединённые в схему, при этом ключ предназначен для выдачи в схему импульсов тока из аккумулятора заданной длительности и частоты, отличающееся тем, что содержит цепь из последовательно соединенных индуктивного накопителя и аккумулятора, параллельно которой подключен ёмкостной накопитель, параллельно которым подключен ключ, при этом активная нагрузка введена последовательно с ключом, или последовательно в цепь индуктивного накопителя с аккумулятором, или последовательно с ёмкостным накопителем.3. The device of the pulse installation for implementing the method according to claim 1, comprising inductive and capacitive electric energy storage devices, an active load, a battery and a controlled key connected to the circuit, the key being used to output current pulses from the accumulator of a given duration and frequency to the circuit, characterized in that it contains a circuit of series-connected inductive storage and battery, parallel to which is connected a capacitive storage, parallel to which a key is connected, while the active load It is inserted in series with a key, or in series with an inductive storage circuit with a battery, or in series with a capacitive storage. 4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что в качестве ёмкостного накопителя используется конденсатор, а в качестве индуктивного накопителя используется дроссель или обмотка электродвигателя.4. The device according to p. 3, characterized in that a capacitor is used as a capacitive storage, and an inductor or motor winding is used as an inductive storage. 5. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что последовательно с аккумулятором введён второй ключ, предназначенный для размыкания при длительном простое устройства.5. The device according to p. 3, characterized in that a second key is inserted in series with the battery, designed to open when the device is idle for a long time.
RU2019101855A 2019-01-24 2019-01-24 Method for recuperation of electric power and device for its implementation RU2707699C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019101855A RU2707699C1 (en) 2019-01-24 2019-01-24 Method for recuperation of electric power and device for its implementation
CN202010065712.7A CN111864825A (en) 2019-01-24 2020-01-20 Method and device for recovering electrical energy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019101855A RU2707699C1 (en) 2019-01-24 2019-01-24 Method for recuperation of electric power and device for its implementation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2707699C1 true RU2707699C1 (en) 2019-11-28

Family

ID=68836246

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019101855A RU2707699C1 (en) 2019-01-24 2019-01-24 Method for recuperation of electric power and device for its implementation

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN111864825A (en)
RU (1) RU2707699C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2000458C1 (en) * 1990-10-29 1993-09-07 Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации Apparatus for washing gas-air flow duct of engine
US6546287B1 (en) * 1999-10-08 2003-04-08 Purdue Research Foundation Controlled-power defibrillator and method of defibrillation
RU106236U1 (en) * 2010-12-03 2011-07-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) ELECTRICITY RECOVERY DEVICE
RU2557805C1 (en) * 2014-01-09 2015-07-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" (ТГУ) Pulse inductive dynamic drive

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2228338A1 (en) * 1973-05-04 1974-11-29 Thomson Brandt Television receiver power supply - provides stable DC power at varying AC VOLTAGE INPUT LEVELS
DE19548003A1 (en) * 1995-12-21 1997-06-26 Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh Circuit arrangement for generating pulse voltage sequences, in particular for the operation of dielectrically impeded discharges
AU757429B2 (en) * 1998-09-29 2003-02-20 Siemens Aktiengesellschaft Pulse generator for generating a voltage pulse and corresponding method
GB2467551B (en) * 2009-02-05 2011-05-18 Restech Ltd Electromagnetic field energy recycling
JP5591810B2 (en) * 2008-10-01 2014-09-17 レステック リミテッド Circuit and method for coupling electrical energy to a resonant inductive load
CN102301577B (en) * 2009-01-29 2014-10-01 布鲁萨电子公司 Converter for single-phase and three-phase operation, d.c. voltage supply and battery charger
CN103560307B (en) * 2013-11-26 2017-02-08 山东威能环保电源科技股份有限公司 Oscillating type rapid battery pack heating circuit and method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2000458C1 (en) * 1990-10-29 1993-09-07 Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации Apparatus for washing gas-air flow duct of engine
US6546287B1 (en) * 1999-10-08 2003-04-08 Purdue Research Foundation Controlled-power defibrillator and method of defibrillation
RU106236U1 (en) * 2010-12-03 2011-07-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) ELECTRICITY RECOVERY DEVICE
RU2557805C1 (en) * 2014-01-09 2015-07-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" (ТГУ) Pulse inductive dynamic drive

Also Published As

Publication number Publication date
CN111864825A (en) 2020-10-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105471289A (en) Single-stage PFC converter and charging device of electric automobile with same
CN206908518U (en) Superposing type electric field induction electricity getting device
CN108808875A (en) A method of being suitable for constant current, constant pressure wireless charging system and the wireless charging of battery behavior
RU2707699C1 (en) Method for recuperation of electric power and device for its implementation
EP2808975A1 (en) Inductive power transmission device
CN105119515B (en) Power supply and the method for controlling power supply
RU2449458C1 (en) Device for connecting stand-alone voltage inverter to direct current voltage source
RU2372706C1 (en) Device for connection of controlled voltage rectifier to source of ac voltage
RU2670102C2 (en) Method of low voltage accumulator electric power supply and device for its implementation
RU2558693C2 (en) Power generation method and inductance oscillator for its implementation
RU2558681C1 (en) Independent voltage inverter to supply load through transformer with low coupling coefficient between its windings
CN206389301U (en) A kind of fast control power-supply system
RU2232408C1 (en) Apparatus for charging of storage unit of supply circuit for seismic source electromagnetic drive
RU2305888C1 (en) Pulse load power supply
RU2521613C1 (en) Device for connecting controlled voltage inverter to direct current voltage source
RU2261521C2 (en) Electrical energy generating unit
RU2441733C1 (en) Thyristor transformer for arc welding
CN212063519U (en) Combined switch electric field induction electricity-taking device
RU2700277C2 (en) Method for autonomous load power supply and device for implementation thereof
RU2549164C2 (en) Storage capacitor charge arrangement
RU2091953C1 (en) Process of charge of storage cells with asymmetric current and system for its implementation
RU2386203C1 (en) Rectifying plant
RU2624822C2 (en) Method of electric power supply and device for its implementation
CN207368725U (en) A kind of silicon commutation charger peculiar to vessel
RU89786U1 (en) DC TO DC CONVERTER WITH MAGNETIC-LINKED INDUCTIONS