Система заряда

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам заряда аккумуляторных батарей (АБ), и может быть использовано для ускорения заряда никелькадмиевых герметичных батарей преимущественно большой емкости. Цель - ускорение процесса и увеличение срока службы АБ. Она достигается использованием для регулирования зарядного тока по экспоненциальному закону управляемого тиристорного выпрямителя с цифровой системой управления, содержащей блок микропрограммного управления и цифровое фазосдвигающее устройство. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (19) (1И (5l) 5 Н 02 Л 7/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

AQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (2! ) 4424304/24-07 (22) 12.05.88 (46) 07.01.90. Бюл, Р (72) В.Ф.Красноперов, И.А.Корнеев, Д.С.Шимук и А.Н.Ковтун (53) 62!.355.163(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1128333, кл, Н 02 J 7/02.

Авторское свидетельство СССР

0 898553, кл. Н 02 J 7/02, 1979.

Патент CIIIA !11 4179648, кл. Н 02 3 7/04, 1979.

Справочник по преобразовательной технике./Под ред. И.М.Чиженко. — Киев: Техника, 1978, с. 447.

Зорохович А.F.. и др. Устройство для заряда и разряда аккумуляторных батарей. Y.: Энергия, 1975, с. 138, рис. 5-1.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам заряда аккумуляторных батарей, и может быть использовано для ускоренного заряда никель-кадмиевых герметичных аккумуляторных батарей преимущественно большой емкости.

Целью изобретения является ускорение процесса и увеличение срока службы аккумуляторной батареи.

На чертеже изображена структурная схема системы заряда.

Система содержит аккумуляторную батарею (АБ) 1, источник 2 зарядного тока (ИЗТ), цифровую систему 3 управления (ЦСУ), которая состоит из блока 4 микропрограммного управления

2 (54) СИСТЕМА ЗАРЯДА (57)..Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам заряда аккумуляторных батарей (AS), и может быть использовано для ускорения заряда никель-кадмиевых герметичных батарей преимущественно большой емкости. Цель — ускорение процесса и увеличение срока службы АБ, Она достигается использованием для регулирования зарядного тока по экспоненциальному закону управляемого тиристорного выпрямителя с цифровой системой управления, содержащей блок мик-. ропрограммного управления и цифровое фаэосдвигающее устройство. 1 ил, (БМпУ) и цифрового фазосдвигающего устройства (ЦФСУ) 5. БМпУ 4 снабжен пусковым входом б, а также содержит

RS-триггер 7, инвертор 8, логический элемент 2И 9, генератор 10 импульсов (ГИ), таймер 1.1, программный счетчик (ПС) 12, блок 13 задержки (БЗ) и постоянное. запоминающее устройство (ПЗУ) 14. Кроме того, БМпУ 4 содержит информационные выходы 15, выход 16 генератора и выход 17 разрешения записи. Г ЬСУ 5 содержит буферный регистр (БР) 18, реверсивный счетчик (РС) 19, распределитель 20 импульсов (РИ), RS-триггер 21, нуль-орган (НО)

22 и логический элемент 2И-НЕ 23, 1534630

ИЗТ 2 выходами подключен непосредственно к АБ I, а входами — к соответствующим выходам ЦСУ 3. Причем пусковой вход 6 БМпУ 4 объединен по входу с иннертором 8, выход которого подается на вход обнуления ПС 12, и с S-входом RS-триггера 7, прямой выход которого связан с одним из нходон логического элемента 2И 9, второй вход которого подключен к выходу

ГИ 10, а выход соединен с выходом 16 генератора БМпУ 4 и нходом таймера

Il, выход которого соединен с выходом

17 разрешения записи, информационные выходы ПС 12 подключены к адресным входам ПЗУ 14, N информационных выхо" дов которого связаны с одноименными выходами 15 БИпУ 4, а (Я+1)-й выход соединен с R-входом RS-триггера 7.

Информационные входы и вход разрешения записи БР 18 соединены с одноименными входами РС 19, выход обнуления которого объединен с собственным входом разрешения записи, входом

РИ 20, выходы которого являются выходами ЦСУ 3, и R-входом RS-триггера

21, S-вход которого снязан с выходом

НО 22, а прямой выход — с одним из входон логического элемента 2И-НЕ 23, второй вход которого подключен к выходу l6 генератора БМпУ 4, а выход— к вычитающему входу РС 19. При этом информационные выходы 15, выходы генератора 16 и разрешения записи 17

Бэппу 4 связаны с одноименными входами ЦФСУ 5.

Система заряда работает следующим образом.

В исходном состоянии АБ 1 подключена к выходным клеммам ИЗТ 2 и пол.ностью разряжена. Состояние элементов ПСУ 3 может быть любым. Пля запуска устройства на пусковой вход 6

ЦСУ 3 подается импульс низкого уров- ня, который, поступая через инвертор 8 на вход обнуления ПС 12, устанавливает его в нулевое состояние.

Этот же импульс, поступая на S-вход

RS-триггера 7, "станавливает его в прямое состояние, разрешая тем самым поступление импульсов с ГИ 10 через логический элемент 2И 9 на вход таймера 11 и выход 16 генератора БМпУ 4.

Под действием импульсов ГИ 10 таймер 11 через равные промежутки времени, длительность которых определяется предварительной настройкой тай-

55 мера 11, вырабатывает прямоугольные. импульсы, поступающие на счетнь|й вход ПС 12. При поступлении первого импульса на счетный вход ПС 12 на выходе последнего устанавливается код

1 (в двоичной .истеме счисления), который поступает на адресные входы

ПЗУ 14, н котором хранится программа закона изменения зарядного тока, представляющая собой последовательность двоичных кодов, записанных в соответствующие ячейки ПЗУ 14. По адресу 1 из первой ячейки ПЗУ 14 считывается первый двоичный код, который через информационные выходы

15 БМпУ 4 поступает на соответствующие входы ЦФСУ 5, которое преобразует его н фазовый сдвиг угла отпирания тиристоров ИЗТ 2, Импульс таймера 11 поступает также на БЗ 13, который задерживает его на время ь определяющееся временем задержки импульса при прохождении через ПС 12 и временем считынания кода из ПЗУ 14.

На выходе БЗ 13 импульс поянляется после установки на выходе ПЗУ 14 двоичного кода и разрешает запись его в

ЦФСУ 5. Через интервал времени на выходе таймера 11 появляется следующий импульс, который увеличивает состояние ПС 12, на единицу, что принодит к считыванию из ПЗУ 14 очередного двоичного кода, которыи импульсом разрешения записи с выхода БЗ 13 записывается в ЦФСУ 5. Таким образом, БИпу 4 работает до выборки из ПЗУ 14

Х двоичных кодов, при этом содержимое ПС 12 изменяется в пределах 0—

Х за счет выработки таймером 11 Х импульсов под действием ГИ 10. При этом

N разрядов ПЗУ 14 образуют N информационнь1х выходов 15 БМпУ 4, а (N+

+1)-й разряд первых Х ячеек ПЗУ 14 содержит значение единицы, соответствующее высокому уровню напряжения.

При поступлении с выхода таймера 11 (Х+1)-ro импульса на выходе ПС 12 . образуется двоичный код (Х+1), что соответствует выборке из ПЗУ 14 содержимого ячейки с адресом Х+1, которым является двоичный код, в (11+

+l)-м разряде которого записано значение нуля, что соответствует низкому уровню напряжения, которое, поступая на К-вход RS-триггера 7, перебрасывает его в инверсное состояние, чем прекращается поступление импульсов ГИ 10 на вход таймера 11 и

/Ь

С с — Х

2 (Х = 1,2,3. ° ° )5

15 выход 16 генератора БМпУ 4. Заряд окончен.

Таким образом, БМпУ 4 осуществляет программу реализации соответствующего закона изменения зарядного то ка путем последовательной выборки двоичных кодов, записанных в ячейках.

ПЗУ 14. Двоичные коды в ЦФСУ 5 преобразуются в фазовый сдвиг импульсов отпирания тиристоров ИЗТ 2, благодаря чему на выходе последнего устанавлива ется значение зарядного тока, пропорциональное величине двоичного кода.

При этом можно использовать различные схемы ЦФСУ.

ЦФСУ 5 работает следующим образом.

Двоичный код с информационных выходов 15 БМпУ 4 поступает на информационные входы БР 18 и по импульсу разрешения записи с выхода БЗ 13 записывается в него. НО 22 вырабать|вает импульсы в точках естественной коммутации тиристоров, в которых начинается отсчет величины фазового сдвига угла отпирания тиристоров ИЗТ 2 ° Импульс с HO 22, поступая на Я-вход

RS-триггера 21, перебрасывает его в единичное состояние, разрешая тем самым прохождение импульсов ГИ 10 через вход генератора ЦФСУ 5 и логический элемент 2И-НЕ 23 на выход вычитания PC 19. Если PC 19 до этого находился не в нулевом состоянии, то после установления его в нуль, им-. пульс с выхода обнуления запишет в

PC 19 значение двоичного кода, находящегося в БР 18, и перебросит триггер 21 в инверсное состояние, что приведет к запрещению подачи импуль сов ГИ 10 на вычитающий вход РС 19.

ЦФСУ 5 переходит в ждущий режим. Если PC 19 в нулевом состоянии, то двоичный код запишется в него сразу по появлении на выходах БР 18. Далее очередной импульс с НО 22 вновь разрешит поступление импульсов ГИ 10 на вычитающий. вход PC 19, что означает начало формирования фазового сдвига угла отпирания тиристоров. При обнулении PC 19 с его выхода обнуления вновь выдается импульс, который разрешает запись кода из БР 18 в PC

19 и прекращает поступление импульсов на вход вычитания. Кроме того, поступая на вход РИ 20, формирует импульсы отпирания соответствующей

Ф группы тиристоров, сдвинутых относительно точки естественной коммутации

° I

6 на величину фазового сдвига, пропорционального величине двоичного кода, При этом на выходе ИЗТ 2 устанавливается определенное значение зарядного тока, которое поддерживается

5 в течение времени . При поступлении на входы ЦФСУ 5 очередного двоичного кода последний указанным образом за пишется в БР 18, что приведет к. установлению на выходе ИЗТ 2 нового значения зарядного тока. В ПЗУ 14

БМпУ 4 двоичные коды имеют такие значения, что при последовательной выборке их из ПЗУ 14 на выходе ИЗТ

2 значение зарядного тока уменьшается по экспоненциальному закону.

Таким образом, закон изменения зарядного тока полностью определяется про20 граммой, записанной в ПЗУ 14, Величина интервала времени о, формируемого таймером 11 и ПЗУ 14, зависит от желаемой степени точности реализации экспоненциальной кривой.

25 Для программирования ПЗУ 14 необходимо предварительно рассчитать значения двоичных кодов о, соответствующих величинам угла отпирания тиристоров . Из анализа работы тиристорного выпрямителя на противо-ЭДС получено выражение для расчета зависимос- ти угла. отпирания тиристоров оС от требуемого закона изменения зарядного тока.

35 cf (t) =cossL+koL+b; с=2 sine+28 case; ксоз 8

II

b sin 0 — (- +9) cos 9

40 где f (t) - функция во времени, выражающая требуемый закон изменения зарядного тока, например, е

Еаь

45 g =arcos - - — угол отсечки;

Еял

Едб — ЭДС аккумуляторной батареи;

Е „„ — амплитуда ЭДС вторичной об50 мотки трансформатора тиристорного выпрямителя.

Уравнение (1) нужно решать для Х значений зарядного тока в моменты времени, соответствующие выражению

При этом получают значение угла М.

Для получения требуемых данных для

1534630 записи в ПЗУ 14 необходимо каждое значение et с учетом коэффициента пропорциональности d представить в двоичной системе счисления. При этом

f ru

Д Ий

mfc

Где Е„„f

Щ частота ГИ 10; частота питающей сети; 10 количество пульсаций выпрямленного напряжения ИЗТ 2.

Тогда

Таким образом, предлагаемая система позволяет осуществить заряд АБ уменьшающимся по экспоненте током, 30 что ускоряет процесс заряда при условии увеличения срока службы никелькадмиевых герметичных АБ.

Формула изобретения

Система заряда, содержащая аккумуляторную батарею, источник зарядного тока, выполненный в виде управляемого тиристорного выпрямителя, и 40 устройство управления выпрямителем, =de.

Полученные значения двоичных кодов Ы,< нужно записать в соответствующие ячейки ПЗУ 14 с адресами Х. Например, значение Ы, полученное при

X l, нужно записать в ячейку ПЗУ 14 с адресом 1, при Х 2 — s ячейку с адресом 2 и т.д., при Х Х - в ячейку с адресом Х. Причем в (8+1)-м разряде этих ячеек должно быть записано значение единицы, а в ячейке с адресом

Х+1 — значение нуля. отличающаяся тем, что, с .целью ускорения процесса и увеличения срока службы аккумуляторной батареи, устройство управления содержит блок микропрограммного управления и цифровое фазосдвигающее устройство, выходы которого подключены к управляющим электродам тиристоров источника зарядного тока, а информационные входы, вход генератора и разрешения записи связаны с одноименными выходами блока микропрограммного управления, при этом блок микропрограммного управления содержит RS-триггер, инвертор, логический элемент 2И, генератор импульсов, таймер, программный счетчик, блок задержки и постоянное запоминающее устройство, причем пусковой вход блока объединен по входу с инвертором, выход которого подается на вход обнуления программного счетчика„ и 8-входом RS-триггера, прямой выход которого связан с одним иэ входов логического элемента

2И, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а выход соединен с выходом генератора блока микропрограммного управления и входом таймера, выход которого подается на счетный вход блока задержки, выход которого соединен с выходом разрешения записи блока микропрограммного управления, информационные выходы программного счетчика подключены к адресным входам постоянного запоминающего устройства, N информационных выходов которого связаны с одноименными выходами блока микропрограммного управления, а (Я+1)-й выход соединен с R-входом Rs-триггера.

Составитель И.Найдина

Редактор И.Шулла Техред Л.Сердюкова Корректор Т,Палий

Заказ 51 Тираж 417 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул. Гагарина, 101