Шаров Игорь Михайлович - студент, кафедра радиоэлектронных систем и комплексов Института радиоэлектроники и информатики.
119454, Москва, пр-т Вернадского, д. 78.
Igor M. Sharov - Student, Department of Radio Electronic Systems and Complexes, Institute of Radio Electronics and Informatics, MIREA - Russian Technological University.
78, Vernadskogo pr., Moscow, 119454.
Демин Олег Александрович - студент, кафедра радиоэлектронных систем и комплексов Института радиоэлектроники и информатики.
119454, Москва, пр-т Вернадского, д. 78.
Oleg A. Demin - Student, Department of Radio Electronic Systems and Complexes, Institute of Radio Electronics and Informatics, MIREA - Russian Technological University.
78, Vernadskogo pr., Moscow, 119454.
Судаков Александр Анатольевич - ассистент, кафедра радиоэлектронных систем и комплексов Института радиоэлектроники и информатики.
119454, Москва, пр-т Вернадского, д. 78.
SPIN-код РИНЦ 4225-2792
Alexander A. Sudakov - Assistant, Department of Radio Electronic Systems and Complexes, Institute of Radio Electronics and Informatics, MIREA - Russian Technological University.
78, Vernadskogo pr., Moscow, 119454.
RSCI SPIN-code 4225-2792
Ярлыков Алексей Дмитриевич - ассистент, кафедра радиоволновых процессов и технологий Института радиоэлектроники и информатики.
119454, Москва, пр-т Вернадского, д. 78.
Scopus Author ID 57290652000, SPIN-код РИНЦ 3450-1587
Alexey D. Yarlykov - Assistant, Department of Radio Wave Processes and Technologies, Institute of Radio Electronics and Informatics, MIREA - Russian Technological University.
78, Vernadskogo pr., Moscow, 119454.
Scopus Author ID 57290652000, RSCI SPIN-code 3450-1587
Цели. От эффективности и стабильности систем электропитания зависит время бесперебойной работы конечных потребителей. Такие системы должны иметь возможность распределения и накопления энергии от возобновляемых источников с различными параметрами и конфигурациями. Развитие источников возобновляемой энергии постоянно увеличивает требования к системам вторичного электропитания. Целями работы являются разработка научно-обоснованных технических решений и создание эффективной системы бесперебойного вторичного питания в низковольтных сетях постоянного тока.
Методы. Использованы современные схемотехнические решения для выполнения импульсных преобразований с высокой эффективностью. Для реализации системы контроля параметров применен гибкий программно-аппаратный комплекс.
Результаты. Разработана система бесперебойного питания для низковольтных сетей постоянного тока. Приведено описание работы блоков системы и расчеты основных элементов, в т.ч. и силовых. С применением современной элементной базы собран прототип системы, проведена настройка и измерение ее параметров. За счет представленных решений достигается универсальность комплекса по диапазону входных и выходных напряжений. Интегрирована поддержка современного протокола быстрой зарядки Power Delivery. Примененный контроллер зарядки Li+ аккумуляторов позволяет изменять количество заряжаемых ячеек и регулировать токи и напряжения заряда аккумуляторной батареи (АКБ). Блок мониторинга и управления отслеживает текущие параметры сети и управляет автоматикой системы. Использование микроконтроллера в качестве управляющего устройства дает возможность изменения параметров управления без конструктивных изменений благодаря редактированию программного обеспечения. Для безопасности функционирования системы применено двукратное резервирование модуля контроля параметров встроенной аккумуляторной батареи. Поддержка стандартизированного протокола обмена данными по шине I2C с отдельной шиной питания позволяет подключать любые необходимые датчики для отслеживания параметров системы. При необходимости могут быть добавлены сторонние устройства повышенной мощности, управляемые сигналом широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Приведен рекомендуемый производителями профиль заряда Li+ АКБ.
Выводы. Спроектированная система позволяет обеспечивать стабильное электропитание потребителей с энергопотреблением до 40 Вт в течение времени не менее 45 мин. Автоматика демонстрирует безотказное функционирование.
Objectives. Due to the continuous rapid development of renewable energy sources, requirements for secondary power supply systems keep increasing from year to year. Productive uptime for end users is dependent on the efficiency and stability of the power supply system. Such systems should be able to distribute and store energy from renewable sources having various parameters and configurations. Therefore, the present work is aimed at developing technical solutions for efficient uninterruptible secondary power supply systems in low voltage DC networks.
Methods. Advanced circuitry solutions are used for performing pulse conversions with high efficiency. The flexible hardware-software system is used for implementing the parameter control system.
Results. An uninterruptible power supply for low-voltage DC networks is developed. The description of subsystems and calculations for all main elements including the power ones are given. Using a contemporary component base, the system prototype is assembled, configured, and measured by parameters. The presented solutions allow achieving the universality of the system in terms of the input and output voltage range. Support for the fast-charging Power Delivery protocol is integrated. As well as regulating the battery charging current and voltage, the Li+ battery charging controller permits changes in the number of chargeable cells. The monitoring and control unit monitors network parameters and controls the system automation. Using a microcontroller as the control device, it is possible to easily change control parameters by changing software settings. Dual redundancy of the module monitoring the built-in battery parameters is used to ensure the reliability and safety of system functioning. Support for the standardized I2C communication protocol with a separate power bus allows any necessary sensors to be connected for monitoring system parameters. External high-power devices controlled by a PWM signal may be added, if required. In the paper, the Li+ battery charging profile recommended by the manufacturer is provided.
Conclusions. The designed system provides stable power supply to end users at a power consumption up to 40 W for at least 45 min. The automation demonstrates reliable operation.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.