Устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗлРЯДА АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ АСИММЕТРИЧНЫМ ТОКОМ, содержащее вьшрямитель со сглаживающим дросселем на выходе и тиристорно-дроссельно-конденсаторный узел разряда с тиристорно-дроссельной цепью перезаряда конденсатора , подключенный между его обкладкой и выходным зажимом устройства, о тличающееся тем, что, с целью расширения регулировочных возможностей и повьппения эффективности процесса заряда, последовательно с конденсатором включен дополнительный источник переменного напряжения. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве дополнительного источника переменного напряжения использована вторичная обмотка трансформатора выпрямителя. 2y&2S /w ИЗ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ1УБЛИК

0% (11) L

З1 Р Н 02 J 7/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, М ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3595231/24-07 (22) 26.05.83 (46) 15.08.84. Бюл. 9 30 (72) В.Н.Филатов .(71) Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт силовой полупроводниковой техники завода ™Электровыпрямитель" (53) 621.355. 163(088.8) (56) 1. Зорохович А.Е. и др. Устройства для заряда и разряда аккумуляторных батарей. M., "Энергия", 1975.

2. Филатов В.Н. Устройства заряда аккумуляторных батарей асимметричным током. НТ.ЭП, сер. "Преобразовательная техника". 1978, N - 8, с. 12-15.

3. Авторское свидетельство СССР

9 457976, кл. G 05 F 1/12, 1972. (54)(57) i. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДА

АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ ACHMMETPH×ÍÛÈ

ТОКОМ, содержащее выпрямитель со сглаживающим дросселем на выходе и тиристорно-дроссельно-конденсаторный узел разряда с тиристорно-дроссельной цепью переэаряда конденсатора, подключенный между его обкладкой и выходным зажимом устройства, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения регулировочных возможностей и повышения эффективности-процесса заряда, последовательно с конденсатором включен дополнительный источник переменного напряжения.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что в качестве дополнительного источника переменного напряжения использована вторичная обмотка трансформатора выпрямителя.

1108562

Изобретение относится к электротехнике и может найти практическое применение в устройствах для заряда аккумуляторных батарей асимметричным о током, Известны устройства для заряда аккумуляторных батарей асимметричным током, которые содержат зарядный выпрямитель на основе согласующего трансформатора, вентильного блока и сглаживающего реактора и тиристорно10 дроссельно-конденсаторный узел разряда с цепью перезаряда конденсатора.

Различные их .модификации отличаются структурой выпрямителя, узла разряда, IS цепи перезаряда и их внешними связями С11 и Е23, чен узел разряда, состоящий из последовательно соединенных тиристоров, дросселя и конденсатора, с вентильно-. дроссельной цепью перезаряда. В зави25 симости от конкретных требований по параметрам разрядных деполярнзующих импульсов тока вентильно-дроссельная перезарядная цепочка может быть подключена к разрядному конденсатору параллельио либо непосредственно, либо

30 через какую-нибудь цепь всего устройства. Выпрямитель со сглаживающим L реактором обеспечивает заряд аккуму ляторной батареи постоянным током, . на который периодически накладывают35 ся разрядные деполяризующие импульсы длительности и большой амплитуды, формируемые путем разряда аккумуляторной батареи через разрядные тиристор и дроссель,на конденсатор, обрат-40 ный нерезаряд которого обеспечивается вентильно-дроссельной цепью перезаряда. Изменяя глубину перезаряда конденсатора, можно обеспечить требуемую амплитуду деполяризующих импуль- ц сов тока.

Недостатком этих устройств является отсутствие возможности плавного регулирования параметров разрядных деполяризующих импульсов в процессе заряда, что, соответственно, ведет к снижению эффективности процесса заряда.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током, содержащее выпрямитель со сглаживающим дросселем на выходе, Наиболее простыми являются устройства, содер.кащие собственно-зарядный выпрямитель, на выходе котороге подклю- 20 узел разряда из последовательно соединенных между собой тиристора, дросселя и конденсатора, с цепью его перезаряда, состоящей из последовательно соепиненных тиристора и дросселя, подключенной между обкладкой конденсатора со стороны разрядного тиристора и выходным зажимом устройства (3 .

Выпрямитель со сглаживающим дросселем обеспечивает заряд аккумуляторной батареи сглаженным постоянным током повышенной плотности. По достижении аккумуляторной батареей требуемого уровня заряда, включают узел разряда, который начинает формировать разрядные деполяризующие импульсы путем разряда аккумуляторной батареи через тиристор и дроссель на конденсатор: Обратный перезаряд конденсатора осуществляется через тиристорно-дроссельную цепь перезаряда.

Недостатком известного устройства является отсутствие возможностей регулирования параметров разрядных деполяризующих импульсов в процессе заряда, что ограничивает эффектив-. ность заряда батареи.

Цель изобретения — повышение эффективности процесса заряда и расширение регулировочных возможностей устройства.

Указанная цель достигается тем, (что в устройстве, содержащем выпря митель со сглаживающим дросселем на выходе и тиристорно-дроссельно-конденсаторный узел разряда с тиристорнодроссельной цепью переэаряда конденсатора, подключенный между его обкладкой и выходным зажимом устройства, последовательно с конденсатором включен дополнительный источник переменного напряжения.

При этом в качестве дополнительного источника переменного напряжения может быть использована вторичная обмотка трансформатора выпрямителя.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема предлагаемого устройства, на фиг. 2. - диаграмма напряжений элементов схемы, на фиг. 3 " вариант схемы.

Устройство содержит трансформатор 1, тиристоры 2-9, дроссели 10-12, конденсатор 13, источник 14 и работает на аккумуляторную батарею 15.

Трехфазный трансформатор 1 с тиристорами 2-7 образуют собственно1108562

ЗО

35 тиристора в момент амплитудного отри.4

45 денсатором 13, источником 14 и батаI рей 15, протекает разрядно-деполяри50 зующий импульс тока малой длительнос55 зарядный выпрямитель со сглаживающим1 дросселем 10 на выходе. Параллельно выходным зажимам устройства.подключен узел разряда, образованный после довательно между собой соединенными тиристором 8, дросселем 11, конденсатором 13 и вспомогательным источником 14 переменного напряжения. Перезарядная цепочка образована последовательно соединенными тиристором 9 и дросселем 12 и подключена между одним из выходных зажимов устройства и обкладкой конденсатора 13 со стороны разрядного тиристора 8.

Устройство работает следующим образом, При подаче на вход устройства (фиг. 1) сетевого напряжения его система автоматического управления (не показана) начинает формировать управляющие импульсы для тиристоров выпрямителя 2-7. По зарядной цепи и через аккумуляторную батарею 15 начи нает протекать постоянный ток повышенной плотности, сглаженный до требуемого уровня дросселем 10. По достижении аккумуляторной батареей 15 требуемого уровня заряда, устройство начинает формировать периодически с требуемой частотой разряднодеполяризующие импульсы тока малой" длительности и регулируемой амнлитуды путем разряда аккумуляторной батареи 15 на конденсатор 13. Поскольку разрядный конденсатор в начальный момент разряжен до нулевого значения напряжения, система автоматического управления устройством вьщает первый управляющий импульс для разрядного цательного значения напряжения вспомогательного источника 14 переменного напряжения. Подсуммой амплитудного значения напряжения источника 14 и напряжения на клеммах аккумуляторной батареи 15 в разрядной цепи, образованной последовательно соединенньяи тиристором 8, дросселем 11, конти по форме близкий к синусоидальной.

Параметры его определяются суммарной ЗДС контура и параметрами R, Ь, С всего разрядного контура.

После окончания процесса заряда конденсатора 14 и перехода полуволны разрядного импульса тока через нуле5

20 все значение, тиристор 8 запирается под разностью напряжения заряда конденсатора 13 и суммарного напряжения источника 14 и батареи 15.

Обратный переэаряд конденсатора 13 осуществляется следующей подачей управляющего импульса на перезарядный тиристор 9, который формируется в момент положительного значения напряжения вспомогательного источника t4 переменного напряжения. При отпирании перезарядного тиристора 9 происходит разряд конденсатора 13 на аккумуляторную батарею 15 (а не наоборот, как при формировании деполяризующего импульса тока) под разностью напряжений суммарного конденсатора 13 с источником 14 и батареи 15. По контуру, образованному последовательно соединенными: источником 14, конденсатором 13, дросселем 12, тиристором 9 н батареей 15, протекает перезарядный импульс тока конденсатора 13 являющийся зарядным для аккумуляторной батареи 15.

За счет того, что индуктивность перезарядного дросселя 12 берется примерно на порядок больше индуктивности разрядного дросселя 12, перезарядный импульс тока имеет в 3-5 раз большую длительность и, соответственно, меньшую амплитуду относительно разрядного импульса тока.

После перезаряда конденсатора 13 до напряжения отрицательной полярности и перехода перезарядного импульса тока через нулевое значение, перезарядный тиристор 9 запирается и к нему прикладывается обратновосстанавливающее напряжение, обусловленное разностью суммарного напряжения конденсатора 13, батареи 15 и вспомогательного источника 14. При этом цикл формирования разрядно-перезарядных импульсов заканчивается, и устройство готово к формированию очередного разрядно-деполяризующего импульса тока.

Вследствие того, что в цепи конденсатора 13 включен вспомогательный источник 14 переменного напряжения, обеспечена возможность плавного фазоимпульсного регулирования моментов включения разрядного и перезарядного тиристоров 8 и 9 относительно переменного напряжения вспомогательного источника 14, что позволяет регулировать суммарную ЭДС, действующую как

1108562 в разрядном, так и переэарядном контурах, а также регулировать амплитуду разрядного и перезарядного импульсов тока s широком диапазоне. При этом максимально возможная частота формирования разрядно-деполяризующих импульсов тока определяется частотой напряжения вспомогательного источника и может регулировать — изменяться дискретно в сторону уменьшения, крат- 10 но этой частоте.

Дополнительным преимуществом предлагаемого устройства является возможность возвращения эйергии разряда батареи 15 на конденсатор 13 обрат- 15 но в батарею в виде энергии переза" рядного импульса. Без вспомогательного источника это устройство является неработоспособным, так как нечем компенсировать потери энергии в раэ- 20 рядном и переэарядном контурах.

На фиг. 2 показаны диаграммы напряжений батареи 15, источника 14 и конденсатора 15. Варьируя моментами фазового включения разрядного и е- 25 резарядного тиристоров, можно регулировать суммарные ЭДС, действующие в цепях разрядного и перезарядного контуров.

На фиг. 2о показана форма pe- gp эультирующего асимметричного зарядно.

ro тока в цепи аккумуляторной бата- рея 15. Видно, что положительные зарядные импульсы тока представляют собой сумму основного тока выпрямителя и перезарядных импульсов тока, а от" рицательно деполяризующие импульсыразность разрядных импульсов тока и основного зарядного тока. Возможны различные модификации предлагаемого 40 устройства, включающие в себя различные схемы собственно зарядных выпрямителей, совмещение функций (полное или частичное) сглаживание разрядного и перезарядного дросселей, использо- 4> ванне в качестве индуктивностей раэрядного и перезарядного дросселей нндуктивности токопроводящего к батарее кабеля, применение переключающих тирнсторов для обеспечения бестоковой паузы в момент формирования разрядных импульсов тока и т.д.

В любом из этих случаев применение вспомогательного источника переменного напряжения в тиристорно-дроссельно-конденсаторном узле разряда позволяет существенно расширить регулировочные и функциональные возможности устройства и реализовать с их помощью более эффективные режимы заряда аккумуляторной батареи.

В качестве вспомогательного источника переменного напряжения может быть использована вторичная или добавочная обмотка согласующего трансформатора выпрямителя.

На фиг. 3 приведен один из возможных вариантов устройства, где трансформатор 1 с тиристорами 2-7 собраны по кольцевой схеме выпрямления, что позволяет испольэовать одну из его вторичных фазных обмоток в качестве вспомогательного источника 14. Сглаживак1ций дроссель 10 используется одновременно и в качестве перезарядного дросселя 12, для чего перезарядный тиристор 9 подключен к его отпайке, а в качестве разрядного дросселя 11 использована индуктивность токоподводящих проводов аккумуляторной батареи 15 (длина которых может достигать 100 и более метров).

Применение предлагаемого устройства предпочтительно для заряда низковольтных аккумуляторных батарей. Его можно применять в процессах гальваники и электролиза с использованием асимметричного тока, где применение известных зарядных устройств было практически невозМожно из-за низкой собственной ЭДС злектролизных и гальванических ванн.

1108562

Составитель В.Оглоблев

Техред Т.Иаточка Корректор В.Синицкая

Редактор С.Лисина

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä, ул.Проектная, 4

Заказ 5880/41 Тираж 614 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5