Зарядный статический преобразователь

 

Изобретение относится к устройствам распределения электрической , энергии, в частности к зарядным устройствам аккумуляторных батарей. Цель изобретения - повышение КПД. Задакщий и ведомый генераторы (Г) 1 и 2 вырабатывают импульсы сдвинутые между собой по фазе, промежуточные усилители (У) 13 и 14 и усилители 3 и 4 мощности усиливают сигналы в мощном управляемом двухполупериодном выпрямителе 7 и в узле управления У 13. Напряжение аккумуляторной батареи на выходе выпрямителя 7 всегда-выбирают больше напряжения источника питания, при этом ток заряда отсутствует . В процессе заряда за счет увеличе (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СООИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

<5П 4 Н 02 J 7/10; Н 02 М 3/335

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ / ; . К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ фиг/ (21) 391 7540/24-07 (22) 27.06.85 (46) 15.03.87. Бюл. Ф 10 (72) А.М. Беляев, О.М. Репин и Т.Ц. Соломнишвили (53) 621.355.163(088.8) (56) Повьппение эффективности устройств

-преобразовательной техники. Киев, Наукова Думка, 1973, ч.4, с.384.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1046871, кл. Н 02 М 3/335. (54) ЗАРЯДНЫЙ СТАТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к устрой.ствам распределения электрической

„„SU„„>297168 А1 энергии, в частности к зарядным устройствам аккумуляторных батарей.

Цель изобретения — повышение КЦП. Задающий и ведомый генераторы (Г) 1 и 2 вырабатывают импульсы; сдвинутые между собой по фазе. Промежуточные усилители (У) 13 и 14 и усилители 3 и 4 мощности усиливают сигналы в мощном управляемом двухполупериодном выпрямителе 7 и в узле управления У 13.

Напряжение аккумуляторной батареи на выходе выпрямителя 7 всегда выбирают больше напряжения источника питания, при этом ток заряда отсутствует. В процессе заряда за счет увеличеC

1297168 ния напряжения аккумуляторной батареи амплитуда зарядного тока будет уменьшаться на каждой .ступени, а ширина импульса будет увеличиваться до тех . пор, пока сдвиг фаз между сигналами задающего и ведомого Г 1,2 не станет равным нулю, при этом уменьшается величина среднего тока заряда. Ключ 10 должен быть постоянно открыт, чтобы, не прерывать цепь индуктивного тока, протекающего через выпрямитель 7. С .

Изобретение относится к устройствам для преобразования и распределения электрической энергии, в частности к зарядным устройствам аккумуляторных батарей и может быть исполь- 5 зовано в автономных системах электропитания.

Цель из обретения — повьш е ние КПД преобразователя за счет введения прямой зависимости токов управления 10 усилителей мощности и некоммутируемого транзисторного ключа от величины зарядного тока.

На Лиг. 1 представлена схема зарядного статического преобразователя, 15 на фиг.2 — эпюры его сигналов.

Зарядный статической преобразователь (фиг.1) содержит задающий (ЗГ) I и ведомый (ВГ) 2 генераторы,,усилители мощности задающего (УМ ЗГ) 320 и ведомого (УМ ВГ) 4 генераторов соответственно с выходными трансформаторами 5 и 6, мощный управляемый двухполупериодный выпрямитель (УВ) 7, включенный последовательно с первым выводом источника питания и подключенный к последовательно-согласно включенным полуобмоткам 8 и 9 выходных трансформаторов 5 и 6 усилителей

3 и 4 мощности, при этом выход управ- З0 ляемого выпрямителя 7 через некоммутируемый транзисторный ключ 10 с узлом 11 управления (УУ) подключен к выводу аккумуляторной батареи. К эФому же выводу батареи подключен источ- 35 ник 12 опорного напряжения (ИОН), другим выводом подключенный к общей точке питания промежуточного усилителя 13 мощности задающего генератора (ПУМ ЗГ) и промежуточного усилителя 40 ростом напряжения батареи в процессе заряда напряжение на первичных обмотках трансформаторов 15 и 16 будет уменьшаться, что приведет к уменьшению напряжения на выходных обмотках

17,18,20,21 и, таким образом, будет уменьшаться напряжение управления У 3 и 4 ключа 10, а на транзисторах поддерживается оптимальная глубина насы щения в процессе заряда батареи, что повышает КПД преобразователя. 2 ил, !

- 14 мощности ведомого генератора (ПУМ ВГ), подключенных входами к соответствующим генераторам. Промежуточные усилители 13 и 14 мощности выполнены на транзисторах, работающих в ключевом режиме и нагруженных на трансформаторы 15 и 16, вторичные обмотки 17 и 18 которых подключены к входам соответствующих усилителей

3 и 4 мощности. База некоммутируемого транзисторного ключа через ограничительный резистор 19 подключена к узлу 11 управления, выполненному в виде маломощного управляемого двухполупериодного выпрямителя, который подключен к согласно включенным дополнительным вторичным полуобмоткам

20 и 21 трансформаторов 15 и 16 промежуточных усилителей 13 и 14 мощ— ности. Средняя точка соединения полуобмоток 20 и 21 подключена к выходу мощного управляемого выпрямителя 7.

Вторая общая точка питания промежуточных усилителей 13 и 14 мощности подключена к:второму выводу аккумуляторной батареи. Сюда же подключены второй вывод источника питания, вто— рые выводы питания генераторов 1 и 2 и усилителей 3 и 4 мощности.

Первые выводы питания задающего генератора 1 и усилителей 3 и 4 мощ- ности подключены к первому выводу источника питания. Первый вывод ведомого генератора 2 подключен к выводу напряжения обратной связи. Источник

12 опорного напряжения выполнен в виде двухполупериодного управляемого транзисторного выпрямителя, силовые

22 и управляющие 23 трансформаторные

12971б8 полуобмотки которого в каждом плече являются дополнительными вторичными обмотками трансформатора любого из усилителей 3 и 4 мощности.

Зарядный статический преобразователь работает следующим образом.

Задающий 1 и ведомый 2 генераторы вырабатывают импульсы, сдвинутые между собой по фазе, зависящей от величины напряжения обратной связи, т.е. 10 в преобразователе используется известный частотно-фазовый метод регулирования. Промежуточные усилители 13 и 14 мощности, усилители 3 и 4 мощности последовательно усиливают сиг — 15 налы генераторов и в мощном управляе— мом двухполупериодном выпрямителе 7 и в маломощном управляемом выпрямителе узла 11 управления происходит сложение их сигналов. 20

На фиг.2а и в приведены сигналы генераторов 1 и 2 и усилителей 3 и 4 мощности каналов задающего и ведомого генераторов. Между собой уровни амплитуды их сигналов могут быть различными но совпадающими по фазе в каждом из каналов. Сдвиг фаз между сигналами каждого из каналов меняется с течением Времени (Времена з

1 мере заряда аккумуляторнои батареи.

На фиг.26 и r приведены сигналы промежуточных усилителей 13 и 14 мощности. По мере заряда аккумуляторной батареи амплитуда их сигналов уменьша35 ется.

Так как напряжение аккумуляторной батареи, например серебряно-кадмиевой, в отсутствие импульса вольтодобавки, формируемого на выходе управ-

40 ляемого выпрямителя 7, всегда выбирается больше напряжения источника питания, то управляемый выпрямитель

7 в этот момент времени заперт разни— цей напряжений аккумуляторной батареи и источника питания и ток заряда отсутствует. Ток заряда протекает только в моменты времени, когда присутствует импульс вольтодобавки (фиг.2е и ж). Внутреннее сопротивление аккумуляторной батареи практически стабильно на каждой ступени заряда, поэтому и величина тока в импульсе постоянна, постоянным в импульсе будет и ток базы транзисторного ключа 10, Но в процессе заряда за счет увели1 чения напряжения аккумуляторной батареи амплитуда. импульса зарядного тока будет уменьшаться на каждой ступени заряда, а ширина импульса заряда с каждой ступенью будет увеличиваться таким образом, что средняя величина тока заряда будет практически постоянной до тех пор, пока сдвиг фаз между игналами задающего 1 и ведомого 2 генераторов не станет равным нулю, что происходит при равенстве импульсного напряжения вольтодобавки и напряжения батареи. При этом происходит резкое уменьшение величины среднего тока заряда (фиг.2ж).

Некоммутируемый транзисторный ключ

10 во время работы зарядного преобразователя на активно-индуктивную нагрузку, которой является аккумуляторная батарея, должен быть постоянно открыт, чтобы не прерывать цепь индуктивного тока, протекающего через управляемый выпрямитель 7, что обеспечивается постоянным смещением (фиг.2д), создаваемым за счет .выпрям-. ления маломощным управляемым выпрямителем узла 11 управления разницы прямоугольных напряжений разной амплитуды на вторичных обмотках 20 и 21. !

С ростом напряжения батареи в процессе заряда напряжение на первичных обмотках трансформаторов 15 и 16 будет уменьшаться что будет приводить к уменьшению напряжения на выходных обмотках 17 18 20 21 этих трансформаторов и, следовательно, будет уменьшаться напряжение управления усилителей 3 и 4 мощности и некоммутируемого транзисторного ключа 10, т.е. осуществляется зависимость токов управления Усилителей 3 и 4 мощности и транзисторного ключа 10 от величины зарядного тока в импульсе, а в транзисторах поддерживается оптимальная глубина насыщения в процессе заряда батареи, что повышает КПД преобразователя.

Формула и з о б р е т е н и я

Зарядный статический преобразователь, содержащий задающий и ведомый генераторы, усилители мощности задающего и ведомого генераторов с выходными трансформаторами, мощный управляемый двухполупериодный выпрямитель, включенный последовательно с источником питания и подключенный к включенным последовательно-согласно вторичным полуообмоткам укаэанных выходных трансформаторов, при этом выход упф иг.2

Составитель М. Веденеев

Техред А.Кравчук Корректор С.Черни

Редактор А. Лежннна

Заказ 790/58 Тираж 619 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 12971 равляемого выпрямителя через некоммутируемый транзисторный ключ с узлом управления подключен к отрицательному выходному выводу, причем узел управления выполнен в виде маломощного двухполупериодного управляемого выпрямителя, подключенного к включенным последовательно-согласно обмоткам трансформаторов, средняя точка которых подключена к выводу мощного вы- 10 прямителя, а выход через ограничительный резистор — к базе транзистора некоммутируембго ключа, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения КПД, в зарядный статический 15 преобразователь введены промежуточные усилители мощности задающего и ведомого генераторов, подключенные входами к соответствующим генераторам и выполненные на транзисторах, работаю- gp щих в ключевом режиме и нагруженных на трансформаторы, вторичные обмотки которых являются обмотками управления соответствующих угнлите тей мощности, я нх дополните tbHblp, Вторичныс обмотки являются обмотками трансформаторов узла управления, а также источник опорного напряжения, имеющий величину напряжения выше напряжения аккумуляторной батареи и встречную с ней полярность, подключенный одним выводом к отрицательному выходному выводу, другим выводом подключенный к общей точке питания промежуточных усилителей мощности, а другая общая точка питания промежуточных усилителей мощности подключена к положительному выходному выводу батареи, причем источник опорного напряжения выполнен в виде двухполупериодного управляемого транзисторного выпрямителя, силовые и управляющие трансфорМаторные полуобмотки которого в кажцом плече являются дополнительнымн вторичными обмотками трансформатора любого из усилителей мощности.