[1]Международная патентная классификация (МПК):
[2]1. H02H3 - Схемы защиты, осуществляющие автоматическое отключение и непосредственно реагирующие на недопустимое отклонение от нормальных электрических рабочих параметров с последующим восстановлением соединения или без такового
[3]2. H02J1 - Схемы главных и распределительных сетей постоянного тока
[5]Изобретение относится к устройствам распределения постоянного тока, выполняющим коммутацию источников и нагрузок и реагирующих на недопустимое отклонение от нормальных электрических рабочих параметров.
[6]Изобретение может быть использовано в системах электроснабжения подвижных автономных объектов.
[8]Известна система распределения электроэнергии на постоянном токе от шин общего источника (Патент RU №2201645), содержащая коммутаторы и линию электропередачи, состоящую из прямого и обратного проводов, коммутаторы, установленные на шинах общего источника, выполнены в виде статического преобразователя напряжение-ток, а коммутаторы, установленные на концах линий электропередачи, выполнены в виде статического преобразователя ток-напряжение, представляющего собой параллельный транзисторный ключ, к которому подключен широтно-импульсный модулятор с конденсаторным фильтром на выходе, при этом между транзисторным ключом и конденсаторным фильтром подсоединен диод в прямом направлении для исключения обратной реакции по напряжению в линию питания от потребителя электроэнергии. Недостатками данной системы являются:
[9]- она не может обеспечить достаточно надежное и бесперебойное электропитание потребителей, так как работает только от одной питающей сети;
[10]- в схеме не предусмотрены автоматы защиты;
[11]- не предусмотрен контроль параметров среды, в которой функционируют коммутационные элементы (например, температуры, влажности, радиации).
[12]Наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату патент на электрическое распределительное устройство (RU №2451375), принятое за прототип, состоящее из корпуса, выполненного с наличием лицевой и задней съемных панелей. На лицевой панели при помощи кронштейна установлен блок автоматов защиты силовых цепей, прибор контроля напряжения, коммутационные аппараты, контрольно-индикационный блок в виде комплекта световых индикаторов, электрически связанных с первым блоком электроэлементов. На задней панели с внутренней стороны на втулках из диэлектрического материала параллельно друг другу установлены две плоские шины «+» и «-», между которыми на кронштейне размещен блок контакторов. Плоская шина «+» связана с контакторами шинами J-образной формы. С наружной стороны на задней панели установлен блок питания выносных приборов со вторым блоком электроэлементов, размещенный в корпусе с развитой теплообменной поверхностью. Монтажные зоны для присоединения кабелей с соответствующей арматурой расположены на противоположных стенках корпуса устройства.
[13]Недостатками прототипа являются:
[14]- конструктивная сложность электрического распределительного устройства и сложность при обслуживании и эксплуатации;
[15]- сравнительно низкое качество электропитания из-за наличия электромеханических контакторов;
[16]- автоматы защиты срабатывают только от превышения тока нагрузки (другие параметры рабочей среды не учитываются).
[17]Раскрытие изобретения
[18]Задачей заявляемого изобретения является расширение функциональных возможностей и области применения устройства путем обеспечения управления коммутацией нескольких независимых каналов генерирования и совокупности потребителей, с реализацией централизованного контроля параметров электропитания и цифрового управления коммутацией в целях защиты потребителей электроэнергии от выхода параметров источников питания за назначаемые пределы и контроля температуры электронного ключа.
[19]Описание изобретения к патенту
[20]Технический результат заявляемого изобретения выражается в расширении функциональных возможностей и области применения распределительного устройства путем обеспечения возможности управления коммутацией нескольких независимых источников постоянного тока и совокупности потребителей, с контролем параметров электропитания и параметров среды, в которой функционируют коммутационные элементы (например, температуры электронного ключа), обеспечивая многокритериальную защиту потребителей электроэнергии.
[21]Краткое описание чертежей
[22]На фиг.1 представлена схема интеллектуального распределительного устройства (ИРУ), на фиг.2 - схема коммутационного элемента.
[23]Осуществление изобретения
[24]Интеллектуальное распределительное устройство связано с каналами генерирования электрической энергии, которые подключены к входам 1, 2, 3, 4. Первичные коммутационные элементы 5, 6, 7, 8 получают команды управления с помощью мультиплексной информационной шины 9 и соединяют входы 1, 2, 3, 4 с шиной питания 10.
[25]Устройство управления 11 связано как с бортовой информационной управляющей системой автономного подвижного объекта через порт 12, так и с каждым из коммутационных элементов через мультиплексную шину информационную 9. Вторичные коммутационные элементы 13, 14, 15, 16, 17 получают команды управления с помощью мультиплексной информационной шины 9 и соединяют шину питания 10 с выходами нагрузки 18, 19, 20, 21, 22.
[26]Первичные коммутационные элементы и вторичные коммутационные элементы имеют унифицированную конструкцию, различающуюся мощностью электронного ключа.
[27]Коммутационный элемент содержит датчик напряжения 23, датчик тока 24, микроконтроллер 25, электронный ключ 26 и датчик параметров внешней среды (например, температуры) 27, установленный на корпусе электронного ключа 26.
[28]Микроконтроллер 25 хранит в своей памяти информацию о конфигурации, содержащую адрес на мультиплексной шине, предельные электрические параметры электронного ключа, контрольные значения напряжений, токов, параметров внешней среды, и о порядке операций коммутационного элемента.
[30]Работа ИРУ начинается с поступления от бортовой информационной управляющей системы на порт 12 разовой команды включения. Устройство управления через мультиплексную шину производит опрос первичных коммутационных элементов (5, 6, 7, 8) с целью определения их состояния и параметров канала генерирования. По результатам опроса формируется ответ в бортовую информационную управляющую систему о готовности ИРУ к работе или о его отказе.
[31]В соответствии с информацией о правилах использования каналов генерирования, хранящейся в памяти устройства управления, производится включение одного из исправных первичных коммутационных элементов 5, 6, 7, 8.
[32]С целью обновления информации о рабочих параметрах устройство управления 11 производит постоянный опрос через мультиплексную шину информационную 9 первичных 5, 6, 7, 8 и вторичных 13, 14, 15, 16, 17 коммутационных элементов с сохранением результатов в своей памяти.
[33]Подключение и отключение выходов нагрузок к шине питания 10 производится с помощью вторичных коммутационных элементов 13, 14, 15, 16, 17 в соответствии с информацией о правилах питания нагрузок, хранящейся в памяти устройства управления.
[34]При выходе напряжения в канале генерирования, увеличении протекающего тока через электронный ключ или выходе параметров внешней среды за рамки контрольных значений микроконтроллер первичного коммутационного элемента выключает электронный ключ 26 и подготавливает сигнал об изменении состояния канала генерирования.
[35]Устройство управления 11, получив при выполнении опроса первичных коммутационных элементов 5, 6, 7, 8 информацию о выключении одного из каналов генерирования, производит анализ наличия исправных каналов генерирования и первичных коммутационных элементов и согласно правилам использования каналов генерирования отправляет команду на включение другого исправного первичного коммутационного элемента и сохраняет информацию об отказе в своей памяти.
[36]При выходе напряжения на шине питания 10, увеличении протекающего тока нагрузки выше контрольного значения или выходе параметров внешней среды за рамки контрольных значений микроконтроллер вторичного коммутационного элемента выключает электронный ключ и формирует сигнал об изменении состояния питания нагрузок.
