Устройство заряда накопительного конденсатора


 


Владельцы патента RU 2536704:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" (RU)

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение эффективности заряда. В состав устройства для заряда накопительного конденсатора, содержащего трехфазный источник питания, три токоограничивающе-дозирующих элемента в виде катушек индуктивности, трехфазный мостовой преобразователь в виде автономного инвертора напряжения, накопительный конденсатор, блок управления, трехфазный датчик сетевого напряжения, датчики тока фаз, датчик напряжения емкостного накопителя, блок задания величины напряжения накопителя, блок задания темпа заряда накопителя, введен контроллер тока заряда накопительного конденсатора, блок фазовой синхронизации, фазовый преобразователь напряжения, фазовый преобразователь тока, блок сравнения, при этом к выходам датчика трехфазного напряжения сети подключены входы фазового преобразователя напряжения, выходы которого подключены к входам блока фазовой синхронизации, выход которого подключен к входу фазового преобразователя тока, выход которого подключен к входу блока сравнения, выход которого подключен к входу блока управления, выход датчика напряжения накопителя и выход блока задания величины напряжения накопителя подключены к входу контроллера, выход которого подключен к входу фазового преобразователя тока, выходы датчиков тока фаз подключены к входам блока сравнения. 1 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике, а именно к устройствам заряда накопительных элементов. Устройство может быть использовано в системах электроснабжения промышленных предприятий, где широко используются преобразовательные установки с различными накопительными элементами, которые необходимо заряжать в динамическом режиме.

Известен способ ускоренного заряда аккумуляторных батарей и устройство для его осуществления (патент RU №2218646, д. пр. 28.12.2001), заключающейся в пропускании через аккумуляторную батарею последовательности прямоугольных импульсов тока частотой 10-1000 с постоянной величины напряжения при постепенном уменьшении в ходе заряда амплитуды величины тока до 20% от исходной величины, устройство для ускоренного заряда аккумуляторной батареи состоит из выпрямителя, задающего генератора, компаратора, усилителя импульсов, прецизионного стабилизатора напряжения, амплитудного детектора, повторителя напряжения, источника опорного напряжения, электронного датчика температуры и устройства контроля знака производной dU/dt. При этом отрицательная силовая клемма выпрямителя соединена с общей точкой устройства, один вход стабилизатора напряжения соединен с силовой положительной клеммой выпрямителя, а выход предназначен для подключения положительного полюса батареи, первый вход усилителя импульсов соединен с положительным полюсом батареи, а второй вход соединен с первым выходом задающего генератора, вход амплитудного детектора которого соединен с выходом усилителя импульсов, вход повторителя напряжения соединен с выходом амплитудного детектора, выход компаратора напряжения соединен с входом управления стабилизатора, а первый вход соединен с выходом задающего генератора, первый выход источника опорного напряжения соединен с другим входом стабилизатора, а второй выход соединен со вторым входом компаратора и выходом повторителя напряжения, выход электронного датчика температуры соединен с первым входом источника опорного напряжения; вход устройства контроля знака производной dU/dt соединен с выходом повторителя напряжения, а выход соединен со вторым входом источника опорного напряжения.

Недостатком указанного устройства является отсутствие фазовой синхронизации токов и напряжений при зарядке аккумуляторной батареи.

Известно устройство для заряда емкостного накопителя (патент RU №2231192, д. пр. 14.08.2000), содержащее последовательный резонансный преобразователь напряжения, подключенный к емкостному накопителю, и систему управления, включающую релейный модулятор, выполненный по схеме сдвигового регистра, устройство запуска, выходом подключенное к управляющему входу модулятора, и источник опорного напряжения, выходом подключенный к первому входу сравнения модулятора, второй вход сравнения которого соединен с емкостным накопителем, управляющий выход модулятора подключен к входу преобразователя, а командный выход модулятора соединен с управляющим входом устройства запуска, в заявляемом устройстве для заряда емкостного накопителя новым является то, что управляющий выход модулятора дополнительно соединен с входом сброса устройства запуска. Кроме того, источник опорного напряжения выполнен по схеме, формирующей сигнал на выходе цифроаналогового преобразователя, амплитуда которого определяется кодом числа на его входе.

Недостатком указанного устройства является невозможность его применения в составе силовых преобразователей на базе IGBT транзисторов, работающих в режиме широтно-импульсной модуляции, и отсутствие фазовой синхронизации токов и напряжений при зарядке аккумуляторной батареи.

Известно зарядно-разрядное устройство (патент RU №2165669, д. пр. 21.12.1999), содержащее первый и второй конденсаторы фильтра, первый и второй транзисторы и диоды, сток и катод первых из которых подсоединены к первому выводу первого конденсатора фильтра, их исток и анод соединены с первым выводом дросселя и стоком и катодом вторых транзистора и диода, исток и анод которых подсоединены ко вторым выводам первого и второго конденсаторов фильтра и общему проводу схемы, выполнено на МДП-транзисторах, при этом в устройство введены дополнительные транзистор и диод, исток и катод которых подключены ко второму выводу дросселя, сток дополнительного транзистора соединен с первым выводом второго конденсатора фильтра, а анод дополнительного диода подключен к общему проводу схемы, причем выводы первого конденсатора фильтра предназначены для подключения аккумуляторной батареи, а выводы второго конденсатора фильтра - для подключения источника питания и нагрузки.

Недостатком указанного устройства является невозможность его применения в составе силовых преобразователей на базе IGBT транзисторов, работающих в режиме широтно-импульсной модуляции, и отсутствие фазовой синхронизации токов и напряжений при зарядке аккумуляторной батареи.

Известно устройство для заряда накопительного конденсатора (патент RU №2279748, д. пр. 09.03.2005), принятое за прототип, в котором токоограничивающе-дозирующие элементы выполнены в виде катушек индуктивности, мостовой преобразователь выполнен в виде автономного инвертора напряжения на запираемых ключах, к выходам трехфазного источника питания дополнительно подключены входы трехфазного датчика сетевого напряжения, выходы которого подключены к одним входам блока управления, входы трехфазного мостового преобразователя дополнительно соединены с входами датчиков тока фаз, выходы которых соединены с другими входами блока управления, к выходу трехфазного мостового преобразователя подключен датчик напряжения емкостного накопителя, выход которого соединен с другим входом блока управления, к другому входу блока управления подключен выход блока задания величины напряжения накопителя, еще к одному входу блока управления подключен выход блока задания темпа заряда накопителя.

Недостатком прототипа является невозможность фазовой синхронизации токов и напряжений при заряде конденсатора от электрической сети с гармоническими искажениями формы кривых и несимметрией тока и напряжения.

Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности заряда накопительного конденсатора при резкопеременном характере преобразовательной нагрузки за счет использования фазовой синхронизации и фазовых преобразований.

Технический результат изобретения достигается тем, что в состав устройства для заряда накопительного конденсатора, содержащем трехфазный источник питания, три токоограничивающе-дозирующих элемента в виде катушек индуктивности, трехфазный мостовой преобразователь в виде автономного инвертора напряжения на запираемых ключах, накопительный конденсатор, блок управления, трехфазный датчик сетевого напряжения, датчики тока фаз, датчик напряжения емкостного накопителя, блок задания величины напряжения накопителя, блок задания темпа заряда накопителя, введен контроллер тока заряда накопительного конденсатора, блок фазовой синхронизации, фазовый преобразователь напряжения, фазовый преобразователь тока, блок сравнения, при этом к выходам датчика трехфазного напряжения сети подключены входы фазового преобразователя напряжения, выходы которого подключены к входам блока фазовой синхронизации, выход которого подключен к входу фазового преобразователя тока, выход которого подключен к входу блока сравнения, выход которого подключен к входу блока управления, выход датчика напряжения накопителя и выход блока задания величины напряжения накопителя подключены к входу контроллера тока заряда накопительного конденсатора, выход которого подключен к входу фазового преобразователя тока, выходы датчиков тока фаз подключены к входам блока сравнения.

Предлагаемое устройство поясняется чертежом, представленным на фиг.1, где показана структура устройства. На фиг.1: 1 - трехфазный источник питания; 2, 3, 4 - выходы трехфазного источника питания; 5 - трехфазный датчик сетевого напряжения; 6 - блок управления; 7, 8, 9 - фазные индукторы, выполняющие функцию токоограничивающе-дозирующих элементов; 10, 11, 12 - датчики тока фаз; 13 - трехфазный мостовой преобразователь; 14 - накопительный конденсатор; 15 - датчик напряжения емкостного накопителя; 16 - блок задания величины напряжения накопителя; 17 - блок задания темпа заряда накопительного конденсатора; 18 - контроллер тока заряда накопительного конденсатора; 19 - фазовый преобразователь напряжения; 20 - блок фазовой синхронизации; 21 - фазовый преобразователь тока; 22 - блок сравнения.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. К выходам 2, 3, 4 трехфазного источника питания 1 подключены входы токоограничивающе-дозирующих элементов в виде индукторов 7, 8, 9, к выходам которых присоединены входы трехфазного мостового преобразователя 13, к выходу которого подключен накопительный конденсатор 14, к которому присоединен вход датчика напряжения емкостного накопителя 15, выход этого датчика подключен к входу контроллера тока заряда накопительного конденсатора 18, к входу которого также подключен выход блока задания величины напряжения накопителя 16, выход контроллера тока заряда накопительного конденсатора 18 подключен к входу фазового преобразователя тока 21, выход которого подключен к входу блока сравнения 22, выход которого соединен с входом блока управления 6, к входу которого также подключены выходы трехфазного датчика сетевого напряжения 5, датчика напряжения емкостного накопителя, датчиков тока фаз 10, 11, 12, входы которых подключены к выходам токоограничивающе-дозирующих элементов в виде индукторов 7, 8, 9, входы трехфазного датчика сетевого напряжения 5 соединены с выходами 2, 3, 4 трехфазного источник питания 1, выходы трехфазного датчика сетевого напряжения 5 подключены к входам фазового преобразователя напряжения 19, выходы которого соединены с входами блока фазовой синхронизации 20.

В условиях наличия нелинейной преобразовательной нагрузки, которая создает гармонические искажения формы кривых тока и напряжения, а также несимметрии трехфазной сети, необходимо осуществлять фазовую синхронизацию при заряде накопительных емкостных элементов. В составе современных преобразовательных устройств, таких как активные фильтры, активные выпрямители, динамические компенсаторы искажения напряжения, присутствуют накопительные элементы в виде конденсаторов, которые в процессе функционирования необходимо заряжать. За счет наличия фазовой синхронизации появляется возможность в любой момент времени подключать преобразовательное устройство к трехфазной сети и заряжать его накопительный конденсатор без нарушения синхронизации между фазами токов и напряжений сети и устройства, если последнее является управляемым источником тока или напряжения, как, например, параллельный активный фильтр или динамический компенсатор искажений напряжения. При подключении к искаженной и несимметричной трехфазной сети управляемого источника тока и напряжения с емкостным накопительным элементом фазовая синхронизация токов и напряжений также позволяет осуществлять двусторонний поток энергии при заряде и разряде накопительного конденсатора без риска возникновения резонансных явлений.

Задание по току заряда накопительного конденсатора в предложенном устройстве формируется путем сравнения величин заданного и фактического напряжения конденсатора посредством контроллера тока заряда накопительного конденсатора и блока сравнения и последующей синхронизации полученного задания с питающей сетью за счет блоков фазовой синхронизации и фазовых преобразователей тока и напряжения. Предложенное устройство наиболее целесообразно и эффективно использовать в составе параллельных активных фильтров и динамических компенсаторов искажений напряжения.

Таким образом, совместное использование контроллера тока заряда накопительного конденсатора, блока фазовой синхронизации, фазовых преобразователей тока и напряжения, блока сравнения позволяет повысить эффективность заряда накопительного конденсатора при ненадлежащем уровне качества электрической энергии питающей сети.

Аппаратная реализация предлагаемого устройства может быть осуществлена с помощью существующих силовых электротехнических, электронных и микропроцессорных устройств при надлежащем выборе и настройке соответствующих параметров.

Устройство для заряда накопительного конденсатора, содержащее трехфазный источник питания, три токоограничивающе-дозирующих элемента в виде катушек индуктивности, трехфазный мостовой преобразователь в виде автономного инвертора напряжения на запираемых ключах, накопительный конденсатор, блок управления, трехфазный датчик сетевого напряжения, датчики тока фаз, датчик напряжения емкостного накопителя, блок задания величины напряжения накопителя, блок задания темпа заряда накопителя, отличающееся тем, что оно снабжено контроллером тока заряда накопительного конденсатора, блоком фазовой синхронизации, фазовым преобразователем напряжения, фазовым преобразователем тока, блоком сравнения, при этом к выходам датчика трехфазного напряжения сети подключены входы фазового преобразователя напряжения, выходы которого подключены к входам блока фазовой синхронизации, выход которого подключен к входу фазового преобразователя тока, выход которого подключен к входу блока сравнения, выход которого подключен к входу блока управления, выход датчика напряжения накопителя и выход блока задания величины напряжения накопителя подключены к входу контроллера тока заряда накопительного конденсатора, выход которого подключен к входу фазового преобразователя тока, выходы датчиков тока фаз подключены к входам блока сравнения.



 

Похожие патенты:

Бортовое зарядное устройство для высоковольтной батареи электрических накопителей энергии относится к электротехнике и может быть использовано для подзаряда батарей электрических накопителей энергии различной природы на транспорте и в энергетике.

Область использования: при разработке высококачественных зарядных устройств и источников питания с гальванической развязкой выходного напряжения. Сущность изобретения: за счет введения в устройство третьего реле 21, сетевого активного фильтра 22 и двух групп вторичных обмоток у трансформаторно-выпрямительного каскада 7 в устройстве обеспечивается технический результат - расширение функциональных свойств благодаря возможности использования его как для заряда тяговой аккумуляторной батареи, так и для питания двенадцативольтового электрооборудования электромобиля (фары, стеклоочиститель и т.п.) и подзарядки автомобильной (12 В) аккумуляторной батареи, а также повышение энергетических показателей за счет потребления электрической энергии из сети с коэффициентом мощности, близким к единице.

Иерархическая система управления батареей электрических накопителей энергии относится к области электротехники и может быть использована при создании высоковольтных батарей электрических накопителей энергии для нужд транспорта и энергетики.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при создании высоковольтных батарей электрических накопителей энергии для нужд транспорта и энергетики.

Изобретение относится к области систем электропитания и касается емкостных накопителей электрической энергии. Устройство содержит двухполярный источник питания постоянного напряжения, входные зажимы катушек индуктивности объединены в общую точку на общем проводе источника питания, диоды запираемых ключей мостового преобразователя соединены в одной линии катодами, а в другой линии анодами и подключены к накопительным конденсаторам с возможностью отключения от коллекторов и эмиттеров запираемых ключей посредством выключателей между указанными линиями подключения цепей коллекторов и эмиттеров транзисторных запираемых ключей, и подключения, соответственно, к положительному и отрицательному зажимам источника питания.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в народном хозяйстве для питания автономных объектов от батарейной системы, состоящей из последовательного соединения аккумуляторов (элементов).

Изобретение относится к электротехнике, к системам оперативного постоянного тока подстанций и электростанций, а именно к способам организации стабилизированного питания постоянным током и системам для его осуществления.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к способам разряда ЭХИТ. .

Изобретение относится к способу и устройству управления свинцовой батареей. .

Изобретение относится к области электротехники. Устройство для зарядки аккумуляторной батареи размещено в трех конструктивных блоках. В первом блоке, устанавливаемом на судне, находится управляемый выпрямитель напряжения. Во втором блоке, выполненном с возможностью погружения под воду, помещены конденсатор, однофазный автономный инвертор напряжения с блоком управления, а также отдельно выполненная первичная обмотка трансформатора, причем первый и второй конструктивные блоки соединяются кабелем. В третьем блоке, устанавливаемом на подводном объекте, расположены отдельно выполненная вторичная обмотка трансформатора, выпрямитель, сглаживающий реактор, измерительные преобразователи зарядного тока и выходного напряжения устройства, блок управления зарядным током. В устройство дополнительно введены первый и второй измерительные преобразователи температуры, установленные во второй блок. Входы преобразователей связаны с тепловыделяющими элементами автономного инвертора и проводом первичной обмотки трансформатора, а их выходы соединены с входами блока управления автономным инвертором. Кроме этого введены регулятор тока заряда, управляющий вход которого соединен с выходом блока управления зарядным током, а также второй конденсатор, подключенный к входным зажимам регулятора тока заряда и к выходным клеммам второго выпрямителя. Блок управления зарядным током включен в разрыв проводов, подсоединенных к выходным клеммам второго выпрямителя. Регулятор тока заряда и второй конденсатор установлены в третий конструктивный блок. Такое выполнение устройства позволило получить технический результат - повысить надежность процесса зарядки аккумуляторной батареи подводного объекта от судовой сети переменного тока. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке высокочастотных источников питания с гальванической развязкой выходного напряжения для транспортных средств с комбинированными энергоустановками. Технический результат заключается в повышении энергетических показателей и расширении функциональных свойств устройства. Для этого заявленное устройство содержит источник питания собственных нужд, подключенный к бортовой двенадцативольтовой аккумуляторной батарее, полумостовой транзисторный преобразователь, токоограничивающий резистор, датчик тока, трансформаторно-выпрямительный каскад, входной фильтр, выходной фильтр, первый и второй усилители мощности для управления транзисторами полумостового транзисторного преобразователя, регулятор напряжения, компаратор, RS-триггер и триггер со счетным входом, первое и второе реле, датчик наличия напряжения на положительной входной клемме полумостового транзисторного преобразователя, первый и второй логические элементы 4ИЛИ-НЕ, в устройство также введены генератор прямоугольных импульсов, а источник питания содержит понижающий ШИМ-регулятор, образованный последовательно соединенными дросселем и полевым транзистором, и третий усилитель мощности, подключенный к затвору полевого транзистора, при этом второй выход регулятора напряжения через индикатор подключен к плюсовой клемме бортовой двенадцативольтовой аккумуляторной батареи. 1 ил.

Изобретение относится к зарядке транспортного средства. Система зарядки транспортного средства содержит зарядное устройство; устройство ввода для указания планируемого времени для окончания зарядки и контроллер управления зарядным устройством. Причем контроллер выполняет первую зарядную операцию управления с использованием целевого значения, которое ниже, чем заданное состояние полного заряда, до тех пор, пока состояние заряда не достигнет упомянутого целевого значения. Также контроллер может останавливать зарядку устройства накопления энергии и повторно запускать зарядку упомянутого устройства. Контроллер изменяет упомянутое целевое значение в соответствии с извлеченным значением упомянутого состояния заряда в момент времени, когда движение упомянутого транспортного средства завершено. Повышается способность приведения в движение транспортного средства. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к блоку аккумуляторной батареи для присоединения к электрическому инструменту. Техническим результатом является предоставление пользователю функции определения и отображения отклонения от нормы аккумуляторной батареи. Предложен блок аккумуляторной батареи, содержащий элемент отображения, устройство детектирования оставшейся емкости, устройство управления отображением оставшейся емкостью, устройство детектирования отклонения от нормы и устройство управления отображением отклонения от нормы. Устройство детектирования оставшейся емкости детектирует оставшуюся емкость аккумуляторной батареи. Устройство управления отображением оставшейся емкости отображает оставшуюся емкость, детектированную устройством детектирования оставшейся емкости, управляя состоянием свечения элемента отображения. Устройство детектирования отклонения от нормы детектирует отклонение от нормы аккумуляторной батареи. Устройство управления отображением отклонения от нормы отображает отклонение от нормы аккумуляторной батареи, детектированное устройством детектирования отклонения от нормы, управляя состоянием свечения элемента отображения в состояние отображения отклонения от нормы, которое отлично от состояния отображения оставшейся емкости, управляемого устройством управления отображением оставшейся емкости. 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к схемам зарядки батарей электрических транспортных средств. Бортовое зарядное устройство содержит силовой преобразователь напряжения, два последовательно соединенных конденсатора, первичный выпрямитель с входным фильтром и высокочастотный трансформатор. Первичный выпрямитель плюсовой выходной клеммой подключен к первому выводу дросселя, а входными клеммами - к сетевому шнуру. Преобразователь состоит из трех фазных коммутаторов, причем второй выход преобразователя подключен ко второй клемме электромашины через нормально замкнутый контакт контактора и к первому выводу первичной обмотки высокочастотного трансформатора через нормально разомкнутый контакт контактора. Второй вывод первичной обмотки трансформатора подключен к общей точке конденсаторов. Вывод дросселя через нормально разомкнутый контакт подключен к третьему выходу преобразователя, который через нормально замкнутый контакт подключен к третьей клемме электромашины. Технический результат изобретения заключается в повышении тока заряда тяговой аккумуляторной батареи. 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в приводных системах электрических транспортных средств. Техническим результатом является возможность осуществления в сочетании с электромотором выборочного управления скоростью и восстановления заряда аккумулятора в соответствии с выходными параметрами мотора. Аккумулятор переменной конфигурации содержит по меньшей мере один блок соединенных последовательно аккумуляторных элементов, каждый из которых имеет положительный и отрицательный полюсы. Полюсы соединены посредством переключателей с соответствующими выходными соединениями. Включение набора переключателей с процессорным управлением изменяет конфигурацию по меньшей мере нескольких аккумуляторных элементов на конфигурацию, в которой напряжение подают на выходные соединения. Выходное напряжение аккумулятора может изменяться от 0 В до максимального напряжения, производимого последовательно соединенными аккумуляторными элементами. Альтернативная конфигурация переключателей разделяет группы последовательно соединенных аккумуляторных элементов на отдельные аккумуляторные блоки, которые позволяют создавать другие конфигурации аккумуляторных элементов. Управление рабочим циклом переключателей позволяет реализовать промежуточное управление выходным напряжением при уменьшенных переходных процессах при переключении. 2 н. и 33 з.п. ф-лы, 26 ил.
Наверх