Устройство для заряда и разряда аккумуляторной батареи

 

Использование: в автономных системах электроснабжения, содержащих источники ограниченной мощности и аккумуляторные батареи (АБ). Сущность изобретения: устройство содержит соединенные по схеме моста первый и второй блоки управляемых ключей и первый и второй блоки диодов. Третий блок диодов включен в одну диагональ моста, во вторую диагональ которого включен источник ограниченной мощности. Первый и второй блоки управляемых ключей включены параллельно друг другу в первое смежное плечо моста, во второе плечо которого включен переключатель. Устройство работает в трех режимах: источник питает нагрузку и заряжает батарею; нагрузка питается от АБ; нагрузка питается только от источника ограниченной мощности. 1 ил. ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л Н 02 J 7/34

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАтЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (Р й

iQQ Ю О (21) 4886959/07 (22) 04.12,90 (46) 30.01,93. Бюл. N 4 (72) М.А.Антипов, А.В.Гаев, Н.И.Олейник и

И.П, Шведюк (56) Коробан Н.Т, Исследование и разработка автономных систем электроснабжения с безмашинным первичным источником электроэнергии. Труды Московского энергетического института, вып. 258, 1975. с, 16, рис, 4.

Коссов О.А. Усилители мощности на транзисторах в режиме переключений. M.;

Энергия, 1971, с, 343, рис. 12.29, а.

Авторское свидетельство СССР

¹ 774466881144, кл. Н 02 J 7/34,,1980, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДА И РАЗРЯ4А АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ

Изобретение относится к области автономных систем электроснабжения, содержащих источники ограниченной мощности и аккумуляторные батареи (АБ), и может быть использовано при разработке зарядно-разрядных устройств.

Известно зарядно-разрядное устройство, содержащее аккумуляторную батарею, источник ограниченной мощности, управляемые ключи, коммутирующие диоды и дроссели фильтра.

Недостатком устройства являются большие пульсации напряжения на выходе источника ограниченной мощности.

Известно также устройство для заряда и разряда АБ, которое подключено к соединенным параллельно источнику ограничен„„. Ж „„1791899 А1 (57) Использование: в автономных системах электроснабжения, содержащих источники ограниченной мощности и аккумуляторные батареи (АБ). Сущность изобретения; устройство содержит соединенные по схеме моста первый и второй блоки управляемых ключей и первый и второй блоки диодов, Третий блок диодов включен в одну диагональ моста, во вторую диагональ которого включен источник ограниченной мощности.

Первый в горой блîKИ управляемыx ключей включены параллельно друг другу в первое смежное лечо мос-а, во второе liëå о которого включен переключатель. Устройство работает в трех режимах; источник питает нагрузку и заряжает батарею; нагрузка питается от АБ. нагрузка питается только от источн ка ограниченной мощности. 1 ил. ной мощности и нагрузке и содержит два блока управляемых ключей, два блока коммутирующих диодов, дроссели фильтра и блок управления.

Недостаток устройства — низкая эксплуатационная надежность, так как отказ любого элемента зарядной или разрядной частей приводит к отказу всего устройства в целом.

Наиболее близким к изобретению является устройство для заряда и разряда аккумуляторной батареи автономной системы электроснабжения с источником ограниченной мощности, содержащее соединенные в схему моста первый и второй блоки управляемых ключей и первый и второй блоки диодов, блок управления, выходы которого соединены с входами первого и второго бло1791899

35

55 ков управляемых ключей, переключатель, дроссель, датчик тока и датчик напряжения, выходы которых соединены с входами соответственно переключателя и блока управления, Недостатком этого устройства является наличие в нем переключателя с двумя замыкающими и двумя размыкающими контактами. При этом в режиме заряда АБ используются два последовательно включенных размыкающих контакта, а в режиме разряда АБ — два последовательно включенных замыкающих контакта, т,е. s каждом режиме включены два контакта и соединены они в цепи тока последовательно. Это приводит к снижению надежности устройства, Цель иэ >бре1-: ния — повышение надежности путем упрощения.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для заряда и разряда АБ дополнительно снабжено третьим и четвертым блоками диодов, причем третий блок диодов включен в одну диагональ моста, во вторую диагональ которого подключен источник ограниченной мощности, последовательно соединенный с включенным в обратном направлении четвертым блоком диодов, первый и второй блоки управляемых ключей включены параллельно друг другу в первое смежное плечо моста, во второе плечо которого включен первый контакт переключателя, между первым смежным плечом моста и первым блоком диодов включен датчик тока, а первый и зторой блоки диодов соединены между собой разными электродами, причем между общими точками соединения второго блока диодов с одной стороны с первым блоком диодов и с другой стороны с первым кон актом переключателя включены последовательно соединенные дроссель и аккумулятор батарея, а четвертый блок диодов зашунтирован ВТо рым контактом переключателя.

На чертеже представлена схема предложенного устройства для заряда аккумуляторной батареи.

Устройство дпя заряда и разряда аккумуляторной батареи 1 автономной системы электроснабжения с источником 2 ограниченной мощности содержит соединенные в схему моста первый 3 и второй 4 блоки управляемых ключей и первый 5 и второй 6 блоки диодов, блок 7 управления, выполненный в виде широтно-импульсных модуляторов 8, 9 и ключей 10 и 11, переключатель

12 с первым контактом 13, дроссель !4, датчик 15, датчик 16 напряжения, нагрузку 17, конденсатор 18. Дополнительно устройство снабжено третьим 19 и четвертым 20 блоками диодов, причем третий 19 блок диода включен в одну диагональ моста, во вторую диагональ которого включен источник 2 ограниченной мощности, последовательно соединенный с включенным в обратном направлении четвертым 20 блоком диодов.

Параллельно источнику 2 ограниченной мощности включены нагрузка 17 и датчик 16 напряжения. Первый 3 и второй 4 блоки управляемых ключей включены параллельно друг другу в первое смежное плечо моста, во второе плечо которого включен первый контакт 13 переключателя 12, Между первым смежным плечом моста и первым 5 блоком диодов включен датчик 15 тока, выход которого соединен с входом переключателя

12. Первый 5 и второй 6 блоки диодов соединены между собой разными электродами, причем между общими точками соединения второго 6 блока диодов с одной стороны с первым 5 блоком диодов и с другой стороны с первым контактом 13 переключателя 12 включены последовательно соединенные дроссели 14 и аккумуляторная батарея 1.

Выход датчика 16 напряжения соединен с входами блока 7 управления, выходы которого в свою очередь подключены к цепям управления первого 3 и второго 4 блоков управляемых ключей. Четвертый 20 блок управления зашунтирован вторым контактом

21 переключателя 12.

Устройство в зависимости от величины текущей мощности нагрузки и степени заряженности аккумуляторной батареи может работать в следующих режимах, Мощность нагрузки меньше номинальной мощности источника, при этом избыток мощности источника поступает в АБ (режим

А), Мощность нагрузки больше номинальной мощности источника, при этом недостающая мощность обеспечиваешься аккумуляторной батареей (режим Б);

Мощность нагрузки равна номинальной мощности источника, нагоузка при этом получает питание только от источника (режим В), Устройство работает следующим образом.

В режиме А по сигналу в блок 7 управления, например, на ключ 10 подается сигнал с выхода датчика 16 напряжения в широтно-импульсный модулятор, который формирует сигналы управления для первого

3 блока управляемых ключей. При этом датчик 15 тока не запитан, первый контакт 13 переключателя 12 разомкнут, à его второй контакт 21 замкнут. При замкнутом состоянии ключей блока 3 создается цепь тока: положительная шина системы электроснаб1791899

55 жения, замкнутый контакт 21, ключи блока

3, третий 19 блок диодов, дроссель 14, аккумуляторная батарея 1, отрицательная шина системы. Дроссель 14 накапливает энергию. B момент размыкания ключей блока 3 модулятором 8 накопленная в дросселе 14 энергия поступает в АБ 1 через второй блок

6 диодов. Очередное открытие ключей блока 3 приводит к повторению рассмотренных процессов.

В режиме Б происходит разряд аккумуляторной батареи 1 за счет работы второго блока управляемых ключей. Когда при разряде АБ 1 ток начинает протекать через датчик 15 тока, срабатывает переключатель

12, замыкая свой первый контакт 13 и размыкая второй контакт 21, При замкнутом состоянии ключей блока 4 создается цепь тока: плюс АБ 1, дроссель 14, первый 5 блок диодов, датчик 15, второй 4 блок управляемых ключей, замкнутый контакт 13, минус

АБ 1. Дроссель 14 накапливает энергию. В момент размыкания ключей блока 4 модулятором 9 накопленная в дросселе 14 энергия и энергия от АБ 1 поступает в нагрузку 17, Ток при этом протекает по цепи: плюс АБ 1, дроссель 14, первый 5 блок диодов, датчик

15 тока, четвертый 20 блок диодов, нагрузка

17, минус АБ 1. Очередное открытие транзисторов 4 вновь приводит к накоплению энергии в дросселе 14 и т.д. Управление вторым 4 блоком управляемых ключей осуществляется блоком 7 управления по сигналам датчика 16 напряжения, В режиме В ключи 10, 11 и ключи 3 и 4 постоянно разомкнуты и питание нагрузки

17 осуществляется непосредственно только от источника 2 ограниченной мощности.

Так как первый 3 и второй 4 блоки управляемых ключей соединены параллельно, работать они могут поочередно либо одновременно. В случае поочередной работы при выходе одного из блоков из строя второй блок может его заменить. При этом изменяется соответствующим образом работа блока 7 управления, Таким образом. из рассмотренного выше порядка работы предлагаемого устройства видно, что в нем для протекания тока используется лишь один контакт переключателя как в режиме разряда, так и в режиме заряда АБ.

В предлагаемом устройстве при заряде

АБ используется структура преобразователя понижающего типа, а при разряде АБ— структура преобразователя повышающего типа. Однако, очевидно. что легко реализовать для заряда АБ структуру преобразователя повышающего типа, а при разряде

АБ — понижающего типа. Для этого дроссель подключается непосредственно к шине источника ограниченной мощности и соответствующим образом изменяется подключение электродов блоков диодов и управляемых ключей при сохранении в представленном выше виде структуры моста.

Формула изобретения

Устройство для заряда и разряда аккумуляторной батареи автономной системы электроснабжения с источником ограниченной мощности, содержащее соединенные в схему моста первый и второй блоки управляемых ключей и первый и второй блоки диодов, блок управления, выходы которого соединены с входами первого и второго блоков управляемых ключей, переключатель, дроссель, датчлк тока и датчик напряжения, выхо,,ы ко:-орь х соедлнены с входами с00Тветственно перекл.очателя и блока управления, а —. л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности путем упрощения, оно дополнительно снабжено третьим и четвертым блоками диодов, причем третий блок диодов включен в одну диагональ моста, в другую диагональ которого подключен источник ограниченной мощности, последовательно соединенный с включенным в обратном направлении четвертым блоком диодов, первый и второй блоки управляемых ключей включены параллельно друг другу в первое смежное плечо моста, во второе плечо которого включен первый контакт переключателя, между первым смежным плечом моста и первым блоком диодов включен датчик тока, а первый и второй блоки диодов соединены между собой разными электродами, причем между точкой их соединения и первым контактом переключателя включены последовательно соединенные дроссель и аккумуляторная батарея, а четвертый блок диодов зашунтирован вторым контактом переключателя.

1791899

45

Составитель М. Антипов

Техред М,Моргентал Корректор А. Мотыль

Редактор

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

Заказ 156 Тираж Подписное

ВНИИПИ

ИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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