Результат интеллектуальной деятельности: АВТОНОМНАЯ СИСТЕМА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автономных системах электроснабжения космических аппаратов.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для регулирования постоянного напряжения [1], принятое за прототип.

Устройство для регулирования постоянного напряжения содержит n источников питания, каждый из которых через соответствующий регулятор подключен к выходным выводам, и n блоков управления, выход каждого из которых соединен с управляющим входом регулирующего органа соответствующего регулятора, а вход через соответствующий блок суммирования подключен к датчику тока этого регулятора и датчику выходного напряжения, каждый регулятор устройства снабжен датчиком выходного напряжения, а все блоки суммирования выполнены с n входами, каждый из которых соединен с выходом всех датчиков выходного напряжения. Блок суммирования каждого регулятора выполнен в виде двух суммирующих усилителей, вход второго из которых соединен с датчиком тока данного регулятора и выходом первого усилителя.

Недостатками такого устройства являются:
- невозможность обеспечения параллельной работы регуляторов при обрыве любой одной из связей выхода одного любого из n датчиков напряжения со входом одного любого из n блоков суммирования, т.к. при этом через суммирующие усилители вводятся неодинаковые сигналы с выходов соответствующих усилителей, задающие различные уставки для токов регуляторов;
- невозможность замены отказавшего регулятора в работающем устройстве, из-за нарушения связей между регуляторами, вследствие чего происходит сбой в параллельной работе регуляторов;
- невозможность изменения установленной мощности работающего устройства путем отключения либо подключения части регуляторов из общего количества n регуляторов также по причине нарушения взаимных связей регуляторов и нарушения их параллельной работы.

Задачей, на решение которой направлено создание заявляемого изобретения, является повышение надежности и расширение функциональных возможностей системы электропитания путем обеспечения возможности замены неисправных регуляторов или источников, либо изменения установленной мощности работающей системы электропитания.

Задача решается тем, что в автономной системе электропитания, содержащей n источников питания, подключенных через соответствующий регулятор к выходным выводам, причем каждый регулятор содержит блок управления, выход которого соединен с управляющим входом регулирующего органа соответствующего регулятора, а вход через соответствующий блок суммирования с n входами подключен к датчику тока этого регулятора и датчику выходного напряжения, которым снабжен каждый регулятор; каждый регулятор снабжен двумя разъемными соединителями с n контактами, причем каждый из n входов блока суммирования связан с одноименными контактами обоих разъемных соединителей, выход датчика выходного напряжения связан в каждом регуляторе со входом блока суммирования одноименным для всех блоков суммирования, регуляторы связаны через разъемные соединители по кольцу таким образом, что контакты ответной части первого разъемного соединителя каждого регулятора связаны n кабелями с контактами ответной части второго разъемного соединителя предыдущего регулятора, а контакты ответной части второго разъемного соединителя каждого регулятора связаны n кабелями с контактами ответной части первого разъемного соединителя последующего регулятора, причем контакты ответных частей первого и второго разъемных соединителей соседних регуляторов соединены между собой со смещением на один контакт, а все n кабелей выполнены одинаково.

На чертеже представлена структурная схема автономной системы электропитания, содержащей три источника питания и три регулятора.

Устройство содержит три источника питания 1, 2, 3 (например, аккумуляторные батареи), каждый из которых через один из регуляторов 4, 5 и 6 подключен к нагрузке 7, а также выходные выводы 8 и 9. Каждый регулятор 4, 5 и 6 содержит регулирующий орган 10, включенный через датчик тока 11 между соответствующим источником питания и нагрузкой 7, блок управления 12, выход которого соединен с управляющим входом регулирующего органа 10, а его вход через блок суммирования 13 соединен с датчиком тока 11, датчиком выходного напряжения 14 данного регулятора и датчиком выходного напряжения 14 двух других регуляторов через контакты 24, 25 первого разъемного соединителя 26 и второго разъемного соединителя 27. Блок суммирования 13 каждого регулятора 4, 5 и 6 выполнен в виде двух усилителей 15 и 16, вход второго усилителя (16) соединен с датчиком тока 11 данного регулятора и выходом первого усилителя 15 через блок ограничения 22 выходного сигнала усилителя 15. Первый усилитель 15 имеет четыре входа 17, 18, 19, 20. Вход 17 соединен с выходом датчика выходного напряжения 14 данного регулятора и с контактами 23 первого и второго разъемных соединителей 26, 27. Входы 18 и 19 соединены соответственно с контактами 24 и 25 первого и второго разъемных соединителей 26, 27. Вход 20 соединен с источником смещення 21.

Контакты ответных частей первого и второго разъемных соединителей 26, 27 регуляторов 4, 5, 6 соединены между собой со смещением на один контакт следующим образом: контакты 23, 24, 25 ответной части второго разъемного соединителя 27 первого регулятора 4 соединены соответственно с контактами 24, 25, 23 ответной части первого разъемного соединителя 26 второго регулятора 5; контакты 23, 24, 25 ответной части второго разъемного соединителя 27 второго регулятора 5 соединены соответственно с контактами 24, 25, 23 ответной части первого разъемного соединителя 26 третьего регулятора 6; контакты 23, 24, 25 ответной части второго разъемного соединителя 27 третьего регулятора 6 соединены соответственно с контактами 24, 25, 23 ответной части первого разъемного соединителя 26 первого регулятора 4.

Устройство работает следующим образом.

Регуляторы 4, 5, 6 связаны между собой через разъемные соединители 26, 27 по кольцу: второй соединитель 27 первого регулятора 4 соединен с первым соединителем 26 второго регулятора 5, второй соединитель 27 второго регулятора 5 соединен с первым соединителем 26 третьего регулятора 6, второй соединитель 27 третьего регулятора 6 соединен с первым соединителем 26 первого регулятора 4. В результате соединения контактов ответных частей разъемных соединителей 26, 27 регуляторов 4, 5, 6 со смещением на один контакт в кабелях связи между регуляторами 4, 5, 6 образуются три кольца, с каждым из которых соединяется выход датчика выходного напряжения 14 одного из регуляторов, вход 17 блока суммирования 13 этого регулятора и один из входов блока суммирования 13 в других регуляторах. Например, для датчика выходного напряжения 14 первого регулятора 4 кольцо связи образуется по цепи: выход датчика выходного напряжения 14 - вход 17 блока суммирования 13 регулятора 4, контакт 23 второго соединителя 27 регулятора 4 - контакт 24 первого соединителя 26 второго регулятора 5, вход 18 блока суммирования 13 регулятора 5 - контакт 24 второго соединителя 27 регулятора 5 - контакт 25 первого соединителя 26 третьего регулятора 6, вход 19 блока суммирования 13 регулятора 6 - контакт 25 второго соединителя 27 третьего регулятора 6 - контакт 23 первого соединителя 26 первого регулятора 4 - выход датчика выходного напряжения 14 регулятора 4, вход 17 блока суммирования 13 регулятора 4. Кольцо замкнуто. Количество колец связи в кабелях равно количеству регуляторов: n-регуляторов, n-колец связи и, при этом, все n кабелей выполнены одинаково. Такое соединение между собой регуляторов 4, 5, 6 обеспечивает наличие на входах блоков суммирования 13 всех регуляторов одних и тех же сигналов, что задает одинаковые уставки для токов регуляторов 4, 5, 6 и этим обеспечивается параллельная работа регуляторов 4, 5, 6.

Предположим, оборвалась связь, например, между контактом 23 второго соединителя 27 первого регулятора 4 и контактом 24 первого соединителя 26 второго регулятора 5. Тогда сигнал с выхода датчика выходного напряжения 14 первого регулятора 4 приходит на вход 18 блока суммирования 13 второго регулятора 5 по цепи: контакт 23 первого соединителя 26 первого регулятора 4 - контакт 25 второго соединителя 27 третьего регулятора 6 - контакт 25 первого соединителя 26 третьего регулятора 6 - контакт 24 второго соединителя 27 второго регулятора 5 - вход 18 блока суммирования 13 второго регулятора 5. При этом на входах блоков суммирования 13 всех регуляторов оказываются одни и те же сигналы, параллельная работа регуляторов не нарушается. Связь датчика выходного напряжения 14 в каждом регуляторе 4, 5, 6 с одноименным входом 17 блока суммирования 13 и по кольцу с одним из входов блоков суммирования 13 других регуляторов позволяет в любом месте разомкнуть кольца, например, при замене отказавшего регулятора, при этом на входах блоков суммирования 13 работающих регуляторов будут присутствовать одни и те же сигналы: (n-1) - сигнал при отключении регулятора и n-сигналов - при включении исправного регулятора.

Применение описанного устройства в автономных системах электропитания расширяет их функциональные возможности и повышает их надежность. В настоящее время на предприятии ФНПЦ ЗАО НПК(О) "Энергия" предлагаемое устройство внедрено в производство в составе выпускаемой продукции. Испытания и эксплуатация у потребителей подтвердили ее высокую надежность.

Источники информации
1. Авт. св. СССР 970346, кл. G 05 F 1/64, Н 02 Р 13/16, БИ 40 от 30.10.82 г. (прототип).