УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

Полезная модель относится к области подачи электрической энергии в системах электроснабжения к одному или нескольким потребителям с неравномерным характером потребления электрической энергии во времени и предназначена для выравнивания силовой нагрузки на источник, а также стабилизации режима питания потребителя при флуктуациях режима работы источника питания и подключении/отключении различных потребителей. В частности, предлагаемую полезную модель можно использовать в системах электроснабжения космических летательных аппаратов.
Известно устройство для электропитания одного или нескольких потребителей, содержащее преобразователь входного трехфазного напряжения переменного тока в постоянное стабилизированное напряжение и стабилизатор напряжения питания потребителей и заряда накопителя (патент РФ №2375213, Мкл. B60L 1/00, публ. 10.12.2009 г.).
Недостатком этого технического решения является конструктивная сложность и необходимость использования рассчитанных на максимальное потребление мощности источника питания переменного тока и накопителя.
Наиболее близким по техническому решению и достигаемому результату к предлагаемому устройству является устройство для электропитания, содержащее двунаправленный преобразователь переменного тока в постоянный, переменный вход/выход которого соединен с входом устройства, постоянный вход/выход соединен с накопителем энергии - конденсатором, управляющий вход - с выходом контрольно-измерительного блока (патент РФ №2298867, класс H02J 7/34, публ. 10.05.2007 г.).
Недостатком этого устройства для электропитания является ограничение эффективности работы устройства, накладываемое величиной емкости накопителя энергии - конденсатора.
Технической задачей, на решение которой направлено данное предложение, является повышение эффективности работы устройства при ограниченной емкости накопителя энергии и снижение мощности потребления от источника питания переменного тока.
Для решения этой технической задачи предлагается устройство для электропитания, содержащее двунаправленный преобразователь переменного тока в постоянный, переменный вход/выход которого соединен с силовым входом устройства, постоянный вход/выход двунаправленного преобразователя переменного тока в постоянный соединен с накопителем энергии, управляющий вход двунаправленного преобразователя переменного тока в постоянный соединен с выходом контрольно-измерительного блока, управляемый источник постоянного тока, анализатор источника постоянного тока, анализатор накопителя энергии, анализатор параметров окружающей среды, блок моделирования и по числу потребителей анализаторы потребления, выход источника постоянного тока соединен с постоянным входом/выходом двунаправленного преобразователя переменного тока в постоянный, вход анализатора накопителя энергии подключен к накопителю энергии, вход анализатора источника постоянного тока подключен к источнику постоянного тока, входы анализаторов потребления образуют контрольные входы устройства, выходы анализаторов источника постоянного тока, накопителя энергии, параметров окружающей среды, управляющие входы контрольно-измерительного блока и управляемого источника постоянного тока подключены к соответствующим выходам/входам блока моделирования.
Термин "анализатор" в описании соответствует термину "агент", который используют в зарубежной литературе.
Предлагаемое устройство для электропитания может быть изготовлено на существующем оборудовании на известной элементной базе с использованием известных алгоритмов обработки информации в виде законченного функционального устройства. Других технических решений аналогичного назначения с подобными существенными признаками при проведении поиска по научно-технической литературе и патентной документации заявителем не обнаружено. Предложение не следует явным образом из изученного уровня техники, имеет существенные отличия от рассмотренных аналогов. Поэтому заявитель считает, что предложение по данной заявке соответствует критериям охраноспособности полезной модели «новизна» и «промышленная применимость».
Сущность полезной модели поясняется чертежом. Показан пример выполнения функциональной схемы предлагаемого устройства для электропитания, которое может быть установлено, например, в космических летательных аппаратах.
Данный пример не охватывает все возможные варианты реализации технического решения в соответствии с концепцией предложения.
На схеме обозначены: двунаправленный преобразователь 1 переменного тока в постоянный, переменный вход/выход которого соединен с силовым входом 2 устройства, постоянный вход/выход соединен с накопителем 3 энергии, управляющий вход двунаправленного преобразователя 1 переменного тока в постоянный соединен с выходом контрольно-измерительного блока 4, управляющий вход которого подключен к одному выходу блока 5 моделирования, другой выход которого подключен к управляющему входу управляемого источника 6 постоянного тока, анализатор 7 накопителя 3 энергии и анализатор 8 управляемого источника 6 постоянного тока, анализатор 9 параметров окружающей среды, и анализаторы 10 потребления по числу потребителей 11. В качестве накопителя 3 энергии может быть конденсатор или аккумулятор. На схеме обозначен также источник 12 переменного тока.
Устройство работает следующим образом. Потребители 11 и источник 12 переменного тока подключают к предлагаемому устройству. Напряжение от источника 12 питания переменного тока поступает к потребителям 11 электрической энергии и через двунаправленный преобразователь 1 переменного тока в постоянный, в накопитель энергии 3. При этом электрическая энергия управляемого источника 6 постоянного тока может поступать как для заряда накопителя 3 энергии, так и через двунаправленный преобразователь 1 к потребителям 11 электрической энергии: в случае повышения нагрузки выше максимального установленного значения энергия накопителя 3 энергии и управляемого источника 6 постоянного тока через двунаправленный преобразователь 1 поступает к потребителям 11 электрической энергии. При снижении нагрузки ниже минимального установленного значения энергия от источника 12 питания через двунаправленный преобразователь 1 и от управляемого источника 6 постоянного тока осуществляет заряд накопителя 3 энергии.
Анализаторы 10 потребления осуществляют сбор информации от потребителей 11 электрической энергии, ее обработку и прогнозирование нагрузки в краткосрочной и долгосрочной перспективе; анализатор 7 накопителя 3 энергии производит сбор информации о режиме работы накопителя 3 энергии, ее обработку и оценку доступного объема электрической энергии, которую возможно накопить или отдать потребителям 11 в краткосрочной и долгосрочной перспективе; анализатор 8 управляемого источника 6 постоянного тока осуществляет сбор информации о вырабатываемой электрической энергии; анализатор 9 параметров окружающей среды производит сбор информации о внешней окружающей среде, ее обработку и прогнозирование в краткосрочной и долгосрочной перспективе; блок 5 моделирования осуществляет сбор информации от анализатора 7 накопителя 3 энергии, анализатора 8 управляемого источника 6 постоянного тока, анализатора 9 параметров окружающей среды и анализаторов 10 потребления по числу потребителей 11, ее обработку и моделирование графика генерации и потребления электрической энергии в краткосрочной и долгосрочной перспективе, согласно накопленным знаниям в период функционирования устройства, и формирует управляющие сигналы для контрольно-измерительного блока 4 и управляемого источника 6 постоянного тока.
Анализатор 10 потребления конструктивно и функционально наиболее близок к датчику тока. Однако он осуществляет съем информации не только о текущем значении тока, но также и о времени суток, дне недели, месяце, обрабатывает ее и выдает информацию о возможных потенциальных значениях текущего тока нагрузки в краткосрочной и долгосрочной перспективе. Анализатор 10 потребления может иметь различную схемотехническую реализацию. Блок 5 моделирования реализует, например, следующий алгоритм: получение информации от анализаторов, которые определяют множество объектов (x). Признаковым описанием объектов x являются вектора (), образующие исходную матрицу, с помощью которой посредством известных методов обучения на основе произвольной выборки эмпирических данных (матрицы векторов объектов F и векторов ответов y1…yi), согласно накопленным знаниям в период функционирования устройства находят решение по формированию выходных сигналов при минимизации мощности потребления от источника 12 питания переменного тока.
Заявителем изготовлены и успешно испытаны опытные образцы предлагаемого устройства для электропитания.
Использование предлагаемого технического решения обеспечивает повышение эффективности работы устройства при ограниченной емкости накопителя энергии и снижение мощности потребления от источника питания переменного тока.