Устройство для заряда аккумуляторов

 

Изобретение относится к электротехнической прокьпапенности и предназначено для питания низковольтных цепей и подзарядки аккумуляторов троллейбусов. Цель изобретения - снижение массогабаритных и улучшение энергетических показателей зарядного устройства (ЗУ). Устройство содержит инвертор 1, выполненный по двухячеечной последовательной схеме, а также трансформаторный узел 14 на .базе , трансформаторов 15, 16, 17, 18 с

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИНЕСНИХ

РЕСГ1УБЛИН

091 (И) и> 4 Ь» 02 Л 7/00

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4190364/24-07 (22} 02.02,87 (46) 07,09.88. Бил. Р 33 (71) Пермский вагоноремонтный завод (72) А.П.Абрамов и Л.Н.Тульчинский (53) 621.355.163 (088.8) (56) Беффорд Б. и др. Теория автономных инверторов. — М,: Энергия, 1969, с. 129-140.

Ефремов И.С. и др. Теория и расчет электрооборудования подвижного состава городского электрического транспорта. — N.: Высшая школа, 1986 с. 387. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯД@ АККУМУЛЯТОРОВ (57) Изобретение относится к электротехнической промьппленности и предназначено для питания низковольтных цепей и подзарядки аккумуляторов троллейбусов. Цель изобретения — снижение массогабаритных и улучшение энергетических показателей зарядного устройства (ЗУ). Устройство содержит инвертор 1, выполненный по двухячеечной последовательной схеме, а также трансформаторный узел 14 на .6азе трансформаторов 15, 16, 17, 18 с

1422302 фчрритавыми сердечниками. Вторичные обмотки трансформаторов подключены к

t взводу выпрямителя 33, выполненного по схеме с нулевым выводом, причем каждый трансформатор выполнен с двумя вторичными обмотками, образующими две группы последовательна соединенных обмоток. В первом цикле работы ЗУ по первичным обмоткам 19, 20 трансформаторов 15, 16 протекает так заряда конденсатора 12 инвертора, а по первичным обмоткам 21, 22 трансфорИзобретение относится к устройствам для преобразования электрической

Энергии и предназначено для использования в качестве источника питания низковольтных цепей и подзаряда акку" муляторов на тех видах электраподвижного состава, где предъявляются

Высокие требования к гальваническому разделению высоковольтных и низковольтных цепей, например, на троллейбусах.

Цель изобретения - снижение массогабаритных, улучшение энергетических показателей устройства и снижение уровня шума.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства.

Устройство содержит двухячеечный последовательный инвертор 1, выпал- з0 ненный на вильтровых конденсаторах

2 и 3, коммутирующих реакторах 4-7, . тиристорах 8-11 и коммутирующих конденсаторах 12 и 13.

Вход инвертора 1 подключен к ис- 25 точнику постоянного напряжения, например, 550 В (контактная сеть троллейбуса), а выход — к входу трансформаторного узла 14, выполненного, в данном случае, на четырех транс- 30 форматорах 15-. 18, первичные обмотки

19-22 которых соединены последовательно, начало обмотки 19 трансфор.матора 15 и начало обмотки 22 трансформатора 18 подключены к коммутирующим конденсаторам 12 и 13 (выхад инвертора 1), а концы обмоток 20 и

21 трансформаторов 16 и 17 падключе.— маторав 17, 18 — ток разряда конденсатора 13 инвертара. На выходе ЗУ так протекает па вторичным обмоткам 24, 26, 28, 30 трансформаторов через вентиль выпрямителя ЗЗ, аккумуляторную батарею (АБ) 35 и сглаживающий драссель 34. Во втором — конденсатор 12 разряжается, а конденсатор 13 инвертора заряжается.. 1ок на выходе ЗУ в данном цикле также заряжает АБ ат вторичных обмоток 23, 25, 27, 29 трансформаторов. 1 ил. ны к средней точке инвертара 1. Каждый иэ трансформаторов 15-18 содержит две вторичные обмотки, соответственна 23 и 24, 25 и 26, 27 и 28, 29 н 30. Обмотки 23, 25, 27 н 29 соединены последовательно, образуя первую группу обмоток ° Обмотки 24, 26, 28 и 30 также соединены последователь на и образуют вторую группу. обмоток.

Начало обмотки 23 трансформатора

15 и конец обмотки 30 трансформатора 18 подключены к катодам вентилей

31 и 32 выпрямителя 33. Начало обмотки 24 трансформатора 15 и конец обмотки 29 трансФорматора 18 соединены между собой и через сглаживающий дроссель 34 подключены к положительному выводу аккумуляторной батареи 35.

Блок 36 системы управления инвертором 1 содержит узел 37 сравнения, элемент НАСЫЩЕНИЕ 38, защитное устройство 39, потенциальный разделитель 40 и блок 41 задающего генератора и формирователя импульсов управления.

Первый вход узла 37 сравнения подключен к зажимам аккумуляторной батареи 35, а второй вход — к источнику эталонного сигнала (не показе.н). Выход узла 37 сравнения подключен к входу элемента НАСЫЩЕНИЕ

38, выход которого соединен с первым входом защитного устройства 39, второй вход которого через потенциальный разделитель 40 соединен с входными клеммами ннвертара 1 (на стороне высокого напряжения).

1422302

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии высокое напряжение на входе инвертора 1 от5 сутствует, напряжение с зажимов аккумуляторной батареи 35 постунает на первый вход узла 37 сравнения, на выходе которого появляется сигнал, пропорциональный разности между эта- 10 лонным сигналом и напряжением на аккумуляторной батарее. Этот сигнал поступает на вход элемента НАСЫЩЕНИЕ

38, в задачу которого входит ограничение масимальной частоты переклю- 15 чения тиристоров инвертора 1. Вследствие высокой величины коэффициента усиления узла 37 сравнения на выходе элемента 38 появляется максимальный сигнал, который поступает на первый 20 вход защитного устройства 39, схема которого обеспечивает отсутствие сигнала на выходе при. равенстве нулю сигнала на выходе при равенстве нулю сигнала на втором входе. Таким образом, при отсутствии высокого напряжения на входе инвертора 1 и, следовательно, сигнала на выходе потенци- о ального разделения 40 сигнал на выходе защитного устройства 39 равен 30 нулю, и управляющие импульсы на выходе блока 4 1 отсутствуют.

При появлении на входе иннертора 1 высокого напряжения коэффициент передачи защитного устроиства 39 за счет наличия в его схеме апериодического звена о постоянной времени порядка

0 1 с плавно изменяется от нуля до

4 единицы, обеспечивая появление управляющих импульсов на выходе блока 41 40 и плавное нарастание частоты их следования.

Основной рабочий режим устройства для заряда аккумуляторов осуществляется в два такта. 45

В первый такт подаются управляющие импульсы на тиристоры 8 и 10 инвертора 1. При этом происходит заряд конденсатора 12 по цепи: положитель- 50 ная входная клемма инвертора 1, реактор 4, тиристор 8, конденсатор 12, первичные обмотки 19 и 20 трансформаторов 15 и 16, средняя точка инвертора 1.

Одновременно происходит разряд конденсатора 13 через обмотки 21 и 22 трансформаторов 17 и 18, реактор б и тиристор.10.

Токи заряда конденсатора 12 и разряда конденсатора 13 формируют импульсы напряжения на вторичных обмотках 23-30 трансформаторов 15-18 с положительной полярностью на началах обмоток. Ток заряда аккумуляторной ,батареи 35 в данном случае протекает по цепи: начало обмотки 24, дроссель

34, акумуляторная батарея 35, вентиль

32, конец обмотки 30, т.е. по обмоткам 24, 26, 28 и 30 трансформаторов

15-18.

Во второй такт импульсы управления поступают на тиристоры 9 и 11 инвертора 1. При этом происходит pas-. ряд конденсатора 12 через тиристор 9, реактор 5 и первичные обмотки 19 и

20 трансформаторов 15 и 16. Одновре.менно происходит заряд конденсатора

13 через первичные обмотки 21 и 22 трансформаторов 17 и 18, тиристор 11 и реактор 7 от источника напряжения между средней точкой и отрицательной входной клеммой инвертора 1. При этом на вторичных обмотках 23-30 трансформаторов 15-18 формируются импульсы напряжения, полярность которых обеспечивает протекание тока на выходе устройства по цепи: вторичные обмотки 23, 25, 27, 29 трансформаторов 15-18, дроссель 34, аккумуляторная батарея 35, вентиль 31 выпрямителя 33, Как видно из рассмотрения основно" го рабочего цикла устройства, энергетические процессы в схеме трансфор" маторного узла 14, связанные с пере" магничиванием сердечников трансформаторов 15-18, идентичны процессам, протекающим при работе группы последовательно соединенных трансформаторон, содержащих по одной вторичной обмотке и подключенных к входу выпрямителя, выполненного по мостовой схеме.

Таким образом, выполнение транс" форматоров с двумя вторичными обмотками.позволяет реализовать в устройстве предпочтительную, IIo сравнению с мостовой схемой, с точки зрения количества вентилей, схему выпрямителя с нулевым выводом при работе данного выпрямителя от группы последовательно соединенных трансформаторов.

Выполнение инвертора устройстна по двухячеечной последовательной схеме с нагрузкой, требуемый импеданс

1422302

Составитель И.Найдина

Техред Л. Олийнык

Редактор О.Головач

Корректор M.Ëåì÷÷ê

Заказ 4436/52

Тираж 650

Подписное

ВНИИПИ Гбсударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 которой достигается групповым послеI доВательным включением -трансфарматороВ, обеспечивает уровень переменного потенциала на корпусе устройства

5 не более 20 В относительно корпуса троллейбуса, что не оказывает отрицательного влияния на безопасность эксплуатации. Повьппение рабочей частоты инвер- 10 тора до 5-6 кГц позволяет снизить вес устройства.

Кроме того, .последовательная схема инвертора с естественной коммутацией тиристоров существенно повьппа- . 1Б ет надежность устройства в условиях наличия частых режимов потери и восстановления высокого напряжения на

1,входе инвертора, что также является специфичным для троллейбуса (раз- 20 . рывы контактных проводов на пересе.чениях, секционные переключения, отпадание штанг и т.д.).

Формула из обретения 25

Устройство для заряда аккумуляторов, содержащее инвертор, выход которого через трансформаторный узел, выпрямитель, выполненный по схеме с 30 нулевым выводом, и сглажинающий дроссель подключен к аккумуляторной батарее, с т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения веса, габаритон, уровня шума и улучшения энергетических показателей устройства, инвертор выполнен по двухячеечной последовательной схеме, трансформаторный узел выполнен в виде группы

2п (п = 1,2,3...) последовательно соединенных трансформаторов на ферритовых сердечниках, причем каждый трансформатор содержит две вторичные обмотки, образующие две группы последовательно соединенных обмоток, ячейки инвертора соединены последовательно, их общая точка подключена к средней точке цепи, образонанной последовательно соединенными первичными обмотками трансформаторов, начало первой и конец второй групп вторичных обмоток трансформаторов подключены соответственно к катодам первого и второго вентилей выпрямителя, конец первой группы вторичных обмоток трансформаторов соединен с началом второй и через сглажинающий дроссель подключен к положительному выводу аккумуляторной батареи, отрицательный вывод которой подключен к анодам вентилей ныпрямителя,