Устройство для зарядки аккумуляторной батареи подводного объекта



Устройство для зарядки аккумуляторной батареи подводного объекта
Устройство для зарядки аккумуляторной батареи подводного объекта
Устройство для зарядки аккумуляторной батареи подводного объекта
Устройство для зарядки аккумуляторной батареи подводного объекта

Владельцы патента RU 2602078:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) (RU)

Изобретение относится к области электротехники. Устройство для зарядки аккумуляторной батареи размещено в трех конструктивных блоках. В первом блоке, устанавливаемом на судне, находится первый управляемый выпрямитель напряжения. Во втором блоке, выполненном с возможностью погружения под воду, размещены конденсатор, однофазный автономный инвертор напряжения с блоком управления, а также отдельно выполненная первичная обмотка трансформатора. В третьем блоке, устанавливаемом на подводном объекте, расположены отдельно выполненная вторичная обмотка трансформатора, второй выпрямитель, сглаживающий реактор, а также измерительный преобразователь выходного напряжения устройства. В устройство дополнительно введены второй конденсатор, включенный последовательно со вторичной обмоткой трансформатора, третий конденсатор, подключенный к выходным зажимам второго выпрямителя, первый и второй измерительные преобразователи температуры, входы которых связаны с тепловыделяющими элементами автономного инвертора и проводом первичной обмотки трансформатора соответственно, а выходы соединены с входами блока управления автономным инвертором, ключ, соединяющий один из выходов второго выпрямителя и одну из двух выходных клемм устройства, к которым подключена заряжаемая аккумуляторная батарея. Такое выполнение устройства позволило повысить надежность и качество процесса зарядки аккумуляторной батареи подводного объекта от судовой сети переменного тока. 4 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам с использованием полупроводниковых приборов для зарядки от судовой электроэнергетической системы переменного тока электрической аккумуляторной батареи, преимущественно установленной на подводном объекте.

Известно устройство для зарядки аккумуляторной батареи от судовой сети переменного тока, содержащее первый и второй мостовые выпрямители, однофазный автономный инвертор напряжения повышенной частоты, сглаживающий реактор, конденсатор, однофазный трансформатор повышенной частоты и измерительные преобразователи зарядного тока и выходного напряжения устройства [Анисимов Я.Ф., Васильев Е.П. Электромагнитная совместимость полупроводниковых преобразователей и судовых электроустановок. - Л.: Судостроение, 1990. - 264 с., аналог, стр. 53]. Измерительный преобразователь зарядного тока включен между одним из выходных зажимов второго выпрямителя и одним из выходных зажимов устройства, второй выходной зажим второго выпрямителя через сглаживающий реактор подключен ко второму выходному зажиму устройства. Измерительный преобразователь выходного напряжения подключен параллельно обоим выходным зажимам устройства, к которым подключается заряжаемая аккумуляторная батарея. Входы первого мостового выпрямителя соединены с судовой электрической сетью, а к его выходу подключены зажимы конденсатора и входные силовые зажимы однофазного автономного инвертора напряжения повышенной частоты, к выходным зажимам которого подключена первичная обмотка трансформатора повышенной частоты. Вторичная обмотка этого трансформатора подключена к входным зажимам второго мостового выпрямителя. В устройстве выходы измерительных преобразователей зарядного тока и выходного напряжения подключены к управляющим входам блока управления автономным инвертором. Регулирование зарядного тока производится с помощью широтного регулирования прямоугольных импульсов, из которых составлено выходное напряжения инвертора и, следовательно, выходное напряжения второго мостового выпрямителя.

Недостатки этого устройства следующие. Подключение устройства к питающей судовой сети сопровождается броском зарядного тока конденсатора, включенного на выходе первого мостового выпрямителя. Это явление приводит к провалам напряжения в сети, а также перегружает диоды указанного выпрямителя, что может вывести их из строя. Кроме этого, применение такого устройства для зарядки аккумуляторных батарей подводного объекта связано с необходимостью подъема последнего из воды и выполнению определенной последовательности операций для коммутаций цепей заряда.

Известно также устройство для зарядки аккумуляторной батареи подводного объекта от судовой сети переменного тока, наиболее близкое по технической сущности к заявляемому устройству (прототип) [Устройство для зарядки аккумуляторной батареи подводного объекта. Патент РФ 2401496. Авт. Кувшинов Г.Е., Копылов В.В., Наумов Л.А., Филоженко А.Ю., Усольцев В.К. Опубл. 10.10.2010].

Известное устройство состоит из трех конструктивных блоков. В первый конструктивный блок, расположенный на судне, помещен управляемый выпрямитель напряжения, входные клеммы которого соединены с судовой электрической сетью, а выходные - с входными клеммами однофазного автономного инвертора напряжения повышенной частоты, к которым подключен также конденсатор. Управляющий вход инвертора соединен с выходом блока управления инвертором, а выходные зажимы инвертора подключены к зажимам первичной обмотки трансформатора повышенной частоты. Перечисленные узлы, т.е. однофазный автономный инвертор, блок управления инвертором, конденсатор и первичная обмотка трансформатора повышенной частоты размещены во втором конструктивном блоке, который имеет герметичный корпус и может быть опущен на глубину, на которой находится подводный объект, содержащий третий конструктивный блок. В третьем конструктивном блоке находятся вторичная обмотка трансформатора повышенной частоты, второй выпрямитель, сглаживающий реактор, блок управления зарядным током, а также измерительные преобразователи зарядного тока и выходного напряжения, выходы которых соединены с входами блока управления зарядным током. Выходные зажимы вторичной обмотки трансформатора повышенной частоты подключены к входным зажимам второго выпрямителя. Входные зажимы измерительного преобразователя зарядного тока включены между первым выходным зажимом второго выпрямителя и первым из выходных зажимов устройства. Второй выходной зажим второго выпрямителя подключен ко второму выходному зажиму устройства через сглаживающий реактор. К выходным зажимам устройства подключена аккумуляторная батарея, а также входные клеммы измерительного преобразователя выходного напряжения. При совмещении стыковочных поверхностей первичной и вторичной обмоток трансформатора повышенной частоты происходит передача электрической энергии за счет магнитной связи между этими обмотками. Эффективность передачи энергии будет тем больше, чем меньше расстояние между стыковочными поверхностями и чем точнее совпадают оси обмоток.

Регулирование зарядного тока обеспечивается каналом беспроводной обратной связи. Этот канал образован передатчиком, расположенным в третьем конструктивном блоке, и приемником, который размещен во втором конструктивном блоке. Вход передатчика соединен с выходом блока управления зарядным током, а выход приемника подключен на вход блока управления автономным инвертором. Информация от передатчика к приемнику передается с помощью какого-либо поля: электромагнитного или ультразвукового.

Известное устройство имеет следующие недостатки. Для заряда аккумуляторной батареи подводного объекта, расположенного на глубине, должна выполняться дистанционная стыковка второго и третьего конструктивных блоков, необходимая для осуществления процесса заряда, при этом возможно неточное совмещение стыковочных поверхностей первичной и вторичной обмоток трансформатора повышенной частоты. При поддержании неизменного значения тока зарядки аккумуляторной батареи увеличение расстояния между обмотками трансформатора или смещение осей обмоток относительно друг друга приведет к увеличению намагничивающего тока первичной обмотки и, соответственно, к увеличению выходного тока автономного инвертора. Это приведет к повышенной токовой нагрузке на силовые ключи инвертора и на провод первичной обмотки трансформатора, и, соответственно, к увеличенному нагреву этих элементов, что снизит надежность работы устройства и может вызвать выход его из строя. Кроме этого, выполнение трансформатора повышенной частоты с разделенными обмотками приводит к пониженному значению коэффициента магнитной связи между обмотками, следствием чего является увеличенный ток намагничивания и повышенный нагрев силовых ключей инвертора и провода первичной обмотки трансформатора, что снижает надежность устройства.

Второй недостаток устройства связан с использованием беспроводного канала обратной связи для обеспечения регулирования зарядного тока аккумуляторной батареи. Антенные элементы приемника и передатчика приводятся в согласованное положение с минимальным расстоянием между ними только в процессе зарядки батареи. Остальное время функционирования подводного объекта происходит при разобщении второго и третьего конструктивных блоков. Нахождение их под водой обычно сопровождается осаждением на них морских организмов. При переходе к очередному процессу зарядки батареи инородные вещества, находящиеся на пути передачи информации между передатчиком и приемником, могут нарушить качество связи, что приведет к сбоям в регулировании зарядного тока. Это обстоятельство также снижает надежность работы устройства.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение надежности работы устройства для зарядки аккумуляторной батареи подводного объекта от судовой сети переменного тока.

Поставленная задача достигается тем, что в устройство для зарядки аккумуляторной батареи подводного объекта, содержащее первый управляемый и второй неуправляемый выпрямители, сглаживающий реактор, конденсатор, однофазный автономный инвертор повышенной частоты с блоком управления этим инвертором, отдельно выполненные первичную и вторичную обмотки трансформатора повышенной частоты и измерительный преобразователь выходного напряжения, при этом входы первого выпрямителя соединены с судовой электрической сетью, выходные зажимы этого выпрямителя соединены с зажимами конденсатора и входными силовыми зажимами автономного инвертора напряжения повышенной частоты, к выходным зажимам которого подключена первичная обмотка трансформатора повышенной частоты, первый вывод вторичной обмотки этого трансформатора подключен к первому входному зажиму второго выпрямителя, первый выходной зажим этого выпрямителя соединен с первым зажимом измерительного преобразователя выходного напряжения и с первой из двух выходных клемм устройства, второй выходной зажим второго выпрямителя через сглаживающий реактор соединен со второй клеммой измерительного преобразователя выходного напряжения, причем элементы устройства размещены в трех конструктивных блоках, где в первом конструктивном блоке, устанавливаемом на судне, находится управляемый выпрямитель напряжения, во втором конструктивном блоке, выполненном с возможностью погружения под воду, помещены конденсатор, однофазный автономный инвертор напряжения повышенной частоты с блоком управления инвертором и первичная обмотка трансформатора повышенной частоты, в третьем конструктивном блоке, устанавливаемом на подводном объекте, расположены вторичная обмотка трансформатора повышенной частоты, второй выпрямитель, сглаживающий реактор и измерительный преобразователь выходного напряжения устройства, отличающееся тем, что в устройство дополнительно введены второй конденсатор, подключенный между вторым выводом вторичной обмотки трансформатора повышенной частоты и вторым входным зажимом второго выпрямителя, третий конденсатор, подключенный к выходным зажимам второго выпрямителя, первый и второй измерительные преобразователи температуры, входы которых связаны с тепловыделяющими элементами автономного инвертора и проводом первичной обмотки трансформатора повышенной частоты соответственно, а выходы измерительных преобразователей температуры соединены с входами блока управления автономным инвертором, ключ, соединяющий вторую клемму измерительного преобразователя выходного напряжения и второй выходной вывод устройства, заряжаемая аккумуляторная батарея подключена между первым и вторым выходными выводами устройства, выход измерительного преобразователя выходного напряжения соединен с управляющим входом ключа, причем первый и второй измерительные преобразователи температуры размещены во втором конструктивном блоке, а второй и третий конденсаторы, а также ключ размещены в третьем конструктивном блоке.

Выполнение функциональной задачи «повышение надежности устройства для зарядки аккумуляторной батареи подводного объекта от судовой сети переменного тока» обеспечивается следующими отличительными признаками предлагаемого решения.

Первый признак - «…в устройство для зарядки аккумуляторной батареи подводного объекта… введены второй конденсатор, подключенный между вторым выводом вторичной обмотки трансформатора повышенной частоты и вторым входным зажимом второго выпрямителя, третий конденсатор, подключенный к выходным зажимам второго выпрямителя, … ключ, соединяющий вторую клемму измерительного преобразователя напряжения и второй выходной вывод устройства, … выход измерительного преобразователя выходного напряжения соединен с управляющим входом ключа, а второй и третий конденсаторы, а также ключ размещены в третьем конструктивном блоке» - обеспечивает поддержание тока зарядки аккумуляторной батареи в требуемом диапазоне за счет проявления резонансных явлений в цепи из последовательно включенных вторичной обмотки трансформатора повышенной частоты и второго конденсатора без использования обратной связи по току зарядки, а обратная связь по выходному напряжению устройства используется в виде непосредственной электрической связи, воздействующей на ключ, которым выполняется отключение батареи от зарядного устройства при достижении напряжения на ее клеммах заданного значения, что исключает использование недостоверной информации о значениях этих сигналов.

Кроме этого, происходит деформация как внешней характеристики UЗАР.(IЗАР.), так и характеристики I1(IЗАР.), где UЗАР., IЗАР., I1 - напряжение на выходе второго выпрямителя, ток зарядки батареи и ток первичной обмотки трансформатора повышенной частоты (выходной ток инвертора) соответственно. В результате при одном и том же напряжении UЗАР. увеличивается ток зарядки IЗАР. при одновременном снижении выходного тока инвертора I1. В конечном итоге уменьшаются тепловые нагрузки на силовые ключи инвертора и провод первичной обмотки трансформатора повышенной частоты, что повышает надежность работы устройства при уменьшении времени зарядки аккумуляторной батареи, т.е. повышается качество процесса зарядки.

Второй признак - «… в устройство для зарядки аккумуляторной батареи подводного объекта … введены … первый и второй измерительные преобразователи температуры, входы которых связаны с тепловыделяющими элементами автономного инвертора и проводом первичной обмотки трансформатора повышенной частоты соответственно, а выходы измерительных преобразователей температуры соединены с входами блока управления автономным инвертором, … причем первый и второй измерительные преобразователи температуры размещены во втором конструктивном блоке, выполненном с возможностью погружения под воду» - обеспечивает ограничение температуры нагрева силовых ключей автономного инвертора и провода первичной обмотки трансформатора повышенной частоты допустимым значением за счет уменьшения коэффициента заполнения выходных импульсов автономного инвертора и, следовательно, уменьшения тока в его выходной цепи, что приводит к повышению надежности работы устройства.

Технический результат, который достигается при решении поставленной задачи, выражается в следующем. Отличительные признаки предлагаемого решения обеспечивают надежную работу устройства в процессе зарядки аккумуляторной батареи подводного объекта с ограничением тепловых нагрузок критичных элементов устройства допустимыми значениями при уменьшении времени зарядки. Кроме того, отличительные признаки исключают использование недостоверной информации о значениях регулируемых величин, что повышает качество и надежность процесса зарядки аккумуляторной батареи подводного объекта.

На основании изложенного можно заключить, что совокупность существенных признаков заявленного изобретения имеет причинно-следственную связь с достигнутым техническим результатом, т.е. благодаря данной совокупности существенных признаков изобретения стало возможным решение поставленной задачи. Следовательно, заявленное изобретение является новым, обладает изобретательским уровнем и пригодно для использования.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для зарядки аккумуляторной батареи подводного объекта; на фиг. 2 приведены внешние характеристики UЗАР.(IЗАР.) канала бесконтактной передачи электроэнергии, на фиг. 3 приведены зависимости I1(IЗАР.) выходного тока автономного инвертора от тока зарядки, на фиг. 4 показаны внешние характеристики UЗАР.(IЗАР.) при изменении коэффициента заполнения D управляющих импульсов автономного инвертора.

Устройство для зарядки аккумуляторной батареи 1 подводного объекта 2 от расположенной на судне 3 судовой сети 4 переменного тока состоит из первого 5, второго 6 и третьего 7 конструктивных блоков и кабеля 8, соединяющего блоки 5 и 6. Первый конструктивный блок 5 расположен на судне 3. Второй конструктивный блок 6 помещен в герметичный корпус и может быть опущен на глубину, на которой находится подводный объект 2, содержащий третий конструктивный блок 7. В первый конструктивный блок 5 помещен управляемый выпрямитель 9 напряжения, входные зажимы 10 которого соединены с судовой электрической сетью 4, а выходные зажимы 11 выпрямителя 9 посредством кабеля 8 подключены к входным зажимам 12 однофазного автономного инвертора 13 напряжения повышенной частоты. Инвертор 13 вместе с конденсатором 14, подключенным к зажимам 12, размещены во втором конструктивном блоке 6. Выходные зажимы инвертора 13 подключены к зажимам 15 первичной обмотки 16 трансформатора повышенной частоты. Первичная обмотка 16 трансформатора повышенной частоты находится во втором конструктивном блоке 6, а вторичная обмотка 17 трансформатора повышенной частоты - в третьем конструктивном блоке 7. Когда контактирующие поверхности первичной 16 и вторичной 17 обмоток трансформатора повышенной частоты находятся на малом расстоянии друг от друга, а расстояние между осями этих обмоток также достаточно мало, через трансформатор выполняется передача электрической энергии за счет электромагнитной связи между обмотками. При этом эффективность передачи будет тем больше, чем точнее обмотки позиционируются между собой.

Выходной зажим 18 вторичной обмотки трансформатора повышенной частоты через конденсатор 19 соединен с первым входом выпрямителя 21, а выходной зажим 20 вторичной обмотки этого трансформатора соединен со вторым входом выпрямителя 21. Выходная клемма 22 выпрямителя 21 через сглаживающий реактор 23 соединена с входной клеммой 24 ключа 25, выходная клемма 26 которого является одной из двух выходных клемм устройства. Вторая выходная клемма 27 выпрямителя 21 является второй выходной клеммой устройства. К выводам 22 и 27 выпрямителя 21 подсоединен конденсатор 28, а между клеммами 24 и 27 подсоединен измерительный преобразователь 29 выходного напряжения, выход которого связан с управляющим входом ключа 25. К выходным клеммам 26 и 27 устройства подключена заряжаемая аккумуляторная батарея 1, расположенная на подводном объекте 2, при этом выпрямитель 21, сглаживающий реактор 23, ключ 25, измерительный преобразователь 29 выходного напряжения, а также конденсаторы 19 и 28 помещены в третий конструктивный блок 7.

Входы первого 30 и второго 31 измерительных преобразователей температуры, размещенных во втором конструктивном блоке 6, связаны с тепловыделяющими элементами автономного инвертора 13 и первичной обмотки 16 трансформатора повышенной частоты соответственно, а их выходы подключены на первый и второй входы блока 32 управления автономным инвертором. Выход блока 32, который также помещен во второй конструктивный блок 6, соединен с управляющим входом автономного инвертора 13.

Устройство для зарядки аккумуляторной батареи подводного объекта работает следующим образом.

Перед началом процесса зарядки контактирующие поверхности первичной 16 и вторичной 17 обмоток трансформатора повышенной частоты должны быть приведены в соприкосновение по возможности с минимальным зазором и минимальным смещением осей обмоток относительно друг друга. При подключении управляемого выпрямителя 9 к судовой сети 4 переменного тока, например, с помощью находящегося в распределительном щите этой сети автоматического выключателя максимальная скорость изменения среднего значения выпрямленного напряжения на выходе управляемого выпрямителя 9 ограничена, заданное ограничение указанной скорости обеспечивается алгоритмом работы входящего в его состав устройства управления. Заряд конденсатора 14 при этом выполняется с ограничением зарядного тока на допустимом уровне. Напряжение на конденсаторе 14 является напряжением питания автономного инвертора 13. Автономный инвертор 13 работает в автогенераторном режиме, параметры которого определяются блоком управления 32. Переменное напряжение с выхода автономного инвертора 13 через зажимы 15 поступает на первичную обмотку 16 трансформатора повышенной частоты, что приводит к возникновению процесса передачи электрической энергии в третий конструктивный блок 7. Коэффициент заполнения импульсов управления автономным инвертором 13 с выхода блока 32 близок к единице (из полного интервала управления 180 электрических градусов исключается некоторая малая величина «мертвого времени»), при этом эффективность передачи энергии равна максимально возможной для конкретного взаимного расположения первичной и вторичной обмоток трансформатора повышенной частоты.

Индуктивность вторичной обмотки 17 трансформатора и емкость последовательно подключенного конденсатора 19 образуют резонансную цепь, которая определяет характеристики канала бесконтактной передачи электроэнергии. Полученная резонансная цепь характеризуется частотами резонанса токов ω1P на входе трансформатора и резонанса напряжений ω2P на выходе трансформатора при коротком замыкании на его вторичной стороне

, ,

где L2 - собственная индуктивность вторичной обмотки 17 трансформатора, С - емкость последовательного конденсатора 19, k - коэффициент взаимной индукции между обмотками 16 и 17 трансформатора.

Выбирая частоту коммутации автономного инвертора в определенных пределах, но меньше частоты ω2P резонанса напряжений на выходе трансформатора, можно получить характеристики UЗАР.(IЗАР.) канала бесконтактной передачи электроэнергии, как показано на фиг. 2, где приведены результаты измерений в натурном эксперименте на макете устройства. На фиг. 2 кривая 1 показывает связь между напряжением UЗАР. на выходе второго выпрямителя 21 и током IЗАР. нагрузки для заявляемого устройства. Для сравнения на фиг. 2 приведена внешняя характеристика 1, снятая для тех же условий эксперимента, но при исключении из схемы конденсатора 19, т.е. для устройства-прототипа.

Условия эксперимента следующие:

- индуктивность первичной обмотки L1=54,16 мкГн;

- индуктивность первичной обмотки L1=50,25 мкГн;

- взаимная индуктивность М=25,9 мкГн;

- емкость конденсатора С=2 мкФ,

- напряжение питания инвертора U1=50 В,

- частота коммутации инвертора

На фиг. 3 приведены характеристики, показывающие зависимость выходного тока инвертора I1 от тока нагрузки IЗАР для указанных условий эксперимента, при этом кривая 1 относится к заявляемому устройству, а кривая 2 соответствует устройству-прототипу.

Если задаться определенным значением напряжения заряжаемой аккумуляторной батареи, то по графикам, приведенным на фиг. 2 можно определить значения токов зарядки IЗАР.1 и IЗАР.2, для которых по графикам I1(IЗAP.), приведенным на фиг. 3, можно найти соответствующие значения выходного тока I1.1 инвертора для заявляемого устройства и выходного тока инвертора I1.2 для устройства-прототипа.

Так, например, если принять напряжение заряжаемой аккумуляторной батареи UAБ=10 В, то из фиг. 2 следует IЗAP.1=11,3 A, IЗAP.2=4 А. При этом из фиг. 3 следует, что соответствующие значения выходного тока инвертора I1.1=5,3 А, I1.2=10,2 А. Таким образом, эксперимент наглядно показывает преимущества заявляемого устройства: указанные деформации характеристик устройства-прототипа приводят к увеличению тока зарядки и, соответственно, уменьшению времени зарядки аккумуляторной батареи при меньшем значении выходного тока инвертора, чему сопутствует уменьшение нагрева силовых ключей инвертора и провода первичной обмотки трансформатора при одновременном повышении эффективности работы устройства.

Выходной ток автономного инвертора 13 и, следовательно, ток первичной обмотки 16 трансформатора повышенной частоты можно представить геометрической суммой двух составляющих - реактивной и активной. Активная составляющая тока определяется активными потерями в трансформаторе и током нагрузки вторичной обмотки 17, который является также активным. Реактивная составляющая выходного тока инвертора, в определенной мере компенсируемая емкостью конденсатора 19, представляет собой ток намагничивания трансформатора и определяется коэффициентом магнитной связи между обмотками 16 и 17, который, в свою очередь, определяет эффективность передачи энергии через трансформатор. При прочих равных условиях ток намагничивания будет тем больше, чем меньше коэффициент магнитной связи. Уменьшение последнего будет происходить при неточном совмещении контактирующих поверхностей первичной 16 и вторичной 17 обмоток трансформатора. Сопутствующее этому фактору увеличение тока намагничивания трансформатора может привести к повышенному нагреву силовых элементов автономного инвертора 13, что снижает его надежность. Увеличение температуры провода первичной обмотки 16 может также вызвать нарушение изоляции и выход трансформатора из строя. Кроме этого, к повышению тепловых нагрузок на инвертор и на трансформатор может также приводить ухудшение условий их охлаждения, например повышение температуры забортной воды в месте расположения второго конструктивного блока 6, в состав которого входят эти устройства. Измерение температуры силовых коммутирующих элементов инвертора 13 и провода обмотки 16 выполняют измерительные преобразователи температуры 30 и 31, входы которых связаны с тепловыделяющими элементами автономного инвертора 13 и первичной обмотки 16 трансформатора повышенной частоты соответственно, а их выходы подключены на первый и второй входы блока 32 управления автономным инвертором. Алгоритм работы блока 32 обеспечивает изменение коэффициента заполнения D импульсов управления автономным инвертором 13 таким образом, чтобы уменьшить ток инвертора и ограничить нагрев указанных тепловыделяющих элементов на допустимом уровне. При этом под коэффициентом заполнения D здесь понимается отношение длительности импульса управления к периоду повторения. Поскольку при таком регулировании амплитуда импульсов на выходе вторичной обмотки 17 остается постоянной, а изменяется только их длительность, то при холостом ходе (при нулевом зарядном токе IЗАР) выпрямленное выпрямителем 21 и сглаженное третьим конденсатором 28 среднее значение напряжения UЗАР.0 будет практически также неизменным. Иначе, внешние характеристики UЗАР(IЗАР) канала бесконтактной передачи электроэнергии будут иметь вид, как показано на фиг. 4, где кривая 1 соответствует максимальному коэффициенту заполнения D1 импульсов на выходе блока 32 управления автономным инвертором 13, а кривая 2 - уменьшенному коэффициенту заполнения D2<D1. Значение тока зарядки определяется пересечением линии UАБ, соответствующей напряжению заряжаемой аккумуляторной батареи, с внешней характеристикой UЗАР.(IЗАР.) канала передачи электроэнергии, т.е. уменьшение коэффициента заполнения импульсов на выходе инвертора приведет к уменьшению зарядного тока по отношению к номинальному значению IЗАР.1=IНОМ, что увеличит время заряда. Но поскольку превышение напряжения ΔU=UЗАР.0-UАБ сохраняется, то, соответственно, сохраняется возможность полного заряда аккумуляторной батареи при ограничении тепловых нагрузок на силовые элементы допустимым уровнем и сглаженной формой тока зарядки за счет влияния индуктивности 23.

По мере заряда напряжение аккумуляторной батареи увеличивается и при достижении заданного значения осуществляется ее отключение посредством размыкания ключа 25 за счет воздействия сигнала управления с выхода измерительного преобразователя выходного напряжения 29.

Устройство для зарядки аккумуляторной батареи подводного объекта, содержащее первый управляемый и второй неуправляемый выпрямители, сглаживающий реактор, конденсатор, однофазный автономный инвертор повышенной частоты с блоком управления этим инвертором, отдельно выполненные первичную и вторичную обмотки трансформатора повышенной частоты и измерительный преобразователь выходного напряжения, при этом входы первого выпрямителя соединены с судовой электрической сетью, выходные зажимы этого выпрямителя соединены с зажимами конденсатора и входными силовыми зажимами автономного инвертора напряжения повышенной частоты, к выходным зажимам которого подключена первичная обмотка трансформатора повышенной частоты, первый вывод вторичной обмотки этого трансформатора подключен к первому входному зажиму второго выпрямителя, первый выходной зажим этого выпрямителя соединен с первым зажимом измерительного преобразователя напряжения и с первой из двух выходных клемм устройства, второй выходной зажим второго выпрямителя через сглаживающий реактор соединен со второй клеммой измерительного преобразователя выходного напряжения, причем элементы устройства размещены в трех конструктивных блоках, где в первом конструктивном блоке, устанавливаемом на судне, находится управляемый выпрямитель напряжения, во втором конструктивном блоке, выполненном с возможностью погружения под воду, помещены конденсатор, однофазный автономный инвертор напряжения повышенной частоты с блоком управления инвертором и первичная обмотка трансформатора повышенной частоты, в третьем конструктивном блоке, устанавливаемом на подводном объекте, расположены вторичная обмотка трансформатора повышенной частоты, второй выпрямитель, сглаживающий реактор и измерительный преобразователь выходного напряжения устройства, отличающееся тем, что в устройство дополнительно введены второй конденсатор, подключенный между вторым выводом вторичной обмотки трансформатора повышенной частоты и вторым входным зажимом второго выпрямителя, третий конденсатор, подключенный к выходным зажимам второго выпрямителя, первый и второй измерительные преобразователи температуры, входы которых связаны с тепловыделяющими элементами автономного инвертора и проводом первичной обмотки трансформатора повышенной частоты соответственно, а выходы измерительных преобразователей температуры соединены с входами блока управления автономным инвертором, ключ, соединяющий вторую клемму измерительного преобразователя напряжения и второй выходной вывод устройства, при этом заряжаемая аккумуляторная батарея подключена между первым и вторым выходными выводами устройства, выход измерительного преобразователя выходного напряжения соединен с управляющим входом ключа, причем первый и второй измерительные преобразователи температуры размещены во втором конструктивном блоке, а второй и третий конденсаторы, а также ключ размещены в третьем конструктивном блоке.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам беспроводного заряда аккумуляторов мобильных устройств. Технический результат - обеспечение определения положения мобильного устройства на зарядной поверхности.

Изобретение относится к зарядным устройствам батареи автотранспортного средства на электрической тяге. Технический результат - повышение степени управляемости зарядного устройства.

Изобретение относится к электрическим тяговым системам транспортных средств с питанием от собственных источников энергоснабжения. Электромобиль содержит тяговый электродвигатель, тиристорные вентили, потенциометрический пульт управления, карданный вал, мост с дифференциальным механизмом, полуоси, колеса, рулевое управление и тормоза.

Использование: в области электротехники. Технический результат - обеспечение времени зарядки в пределах цикла движения по замкнутой траектории для множества автоматически управляемых транспортных средств.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использована в батареях электрических накопителей энергии различного типа. Технический результат - повышение эффективности выполнения традиционных функций по мониторингу, балансировке и защите, обеспечение требуемых для надежной эксплуатации батареи температурных и помехоустойчивых условий ее работы.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для зарядки аккумуляторов. Технический результат - упрощение системы зарядки с обеспечением одинаковой и стабильной зарядки элементов батареи.

Использование: в области индуктивной передачи энергии. Технический результат - обеспечение быстрой активизации передатчика, находящегося в режиме ожидания, посредством приемника.

Изобретение относится к электротехнике. Универсальный источник беспроводного питания содержит несколько беспроводных передатчиков энергии и сетевой адаптер, включающий схему источника питания и корпус, который разделен на две секции, соединенные вместе при помощи поворотного шарнира; каждая из указанных секций включает по меньшей мере один из указанных нескольких беспроводных передатчиков энергии; указанные две секции можно поворачивать в разные положения, чтобы изменить положение и ориентацию указанных нескольких беспроводных передатчиков энергии.

Изобретение относится к технологии передачи энергии. Предоставлены способ обнаружения приемника (214) передатчиком и передатчик для обнаружения приемника.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам управления аккумуляторными батареями. Технический результат - улучшение параметров батареи путем регулирования емкости элементов батареи. Заявлено устройство управления аккумуляторной батареей, которое отличается использованием разрядки для регулирования емкости элементов, которые формируют биполярную аккумуляторную батарею, и вычислением значения увеличения напряжения оставшихся элементов, которые не разряжены для регулирования емкости, если один или более элементов из всех элементов, которые формируют биполярную аккумуляторную батарею, разряжаются для регулирования емкости в устройстве управления аккумуляторной батареей, которое управляет разбросом напряжения или разбросом емкости между элементами, которые формируют биполярную аккумуляторную батарею, и установкой общего значения разрядки, когда предусмотрена разрядка для регулирования емкости, на основе результата вычисления значения увеличения напряжения.

Изобретение относится к устройству (1) для отслеживания и/или балансирования ультраконденсатора (3) и/или блока (4), содержащего соединенные последовательно ультраконденсаторы (3). Техническим результатом является увеличение срока службы любого отдельного конденсатора до срока, который не короче срока службы других конденсаторов в блоке, имеющих более длительный срок службы. Упомянутый технический результат достигается тем, что предлагается электронная схема, которая позволяет осуществлять протоколы конца заряда с обеспечением возможности управления напряжением на выводах каждого из ультраконденсаторов и с учетом параметров конкретного ультраконденсатора, а не на основе увеличения и уменьшения нагрузки по напряжению ультраконденсаторов посредством преобразователя. Заявленное устройство содержит электронную схему (2), содержащую цифровые средства управления, например микроконтроллер (5), исполняющий программу, реализующую отслеживание и балансирование ультраконденсатора (3) и/или блока (4). Измеряют относительные емкости конденсаторов и полученные данные используют для определения момента времени, подходящего для управляемого разряда отдельных конденсаторов. Также используются данные о температуре для определения момента времени, подходящего для управляемого разряда отдельных конденсаторов. 4 н. и 17 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области источников питания, в частности к батарее, способу и системе защиты батареи для мобильных телефонов. Предложена батарея для электронного устройства, которая содержит: перезаряжаемый источник питания и микросхему батареи, причем перезаряжаемый источник питания выполнен с возможностью подачи питания на электронное оборудование, и микросхема батареи выполнена с возможностью обнаруживать, начал ли перезаряжаемый источник питания подавать питание на электронное оборудование, и если результатом обнаружения является то, что перезаряжаемый источник питания начал подавать питание на электронное оборудование, то посылать индивидуально настроенный сигнал в электронное оборудование через предварительно определенный передающий контакт. Индивидуально настроенный сигнал используется электронным оборудованием для распознавания, является ли индивидуально настроенный сигнал корректным; и если индивидуально настроенный сигнал является некорректным, то выполняют управление по отключению питания, подаваемого посредством батареи. Тем самым решаются проблемы связанные с тем, что поддельные батареи могут привести к негативным последствиям на предшествующем уровне техники, и достигаются эффекты продолжения подачи питания от батареи только тогда, когда используемая батарея гарантированно является оригинальной батареей, удовлетворяющей требованиям, улучшающей безопасность батарей и электронного оборудования. 4 н. и 7 з.п. ф-лы, 8 ил.

Использование – в области электротехники. Технический результат – повышение эффективности индуктивной передачи мощности. Система и способ для зарядки по меньшей мере одного целевого устройства (29), имеющего вторичную катушку (27), выполненную с возможностью размещения в зарядном вместилище (25), имеющем первичную катушку (23), соединенную с источником электрической энергии, при этом вторичная катушка целевого устройства не находится в точном совмещении с первичной катушкой, когда целевое устройство размещено во вместилище. Множество управляющих катушек (22-22) расположено вокруг первичной катушки. Схема управления (24) меняет шаблон фаз магнитного поля управляющих катушек относительно фазы магнитного поля первичной катушки в выбранной последовательности до тех пор, пока не определится максимальный перенос мощности между первичной катушкой и вторичной катушкой. Зарядка целевого устройства продолжается при шаблоне фаз управляющих катушек с максимальной передачей мощности. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 7 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение точности позиционирования мобильного устройства на базовой станции. Устройство передатчика (1) мощности для индуктивной подачи мощности в мобильное устройство содержит держатель (3) и компоновку (11) катушек. Держатель (3) имеет углубление (5), ограниченное двумя стенками (7a, 7b), обеспечивающими лицевые поверхности (9a, 9b), причем углубление сконфигурировано для приема мобильного устройства между этими лицевыми поверхностями. Компоновка (11) катушек имеет два катушечных блока (13a, 13b) передатчика, причем один из этих катушечных блоков скомпонован в одну из упомянутых стенок, и другой из этих катушечных блоков передатчика скомпонован в другой из упомянутых стенок, и причем каждый из катушечных блоков сконфигурирован для индуктивного соединения с катушечным блоком приемника мобильного устройства, когда вставлен в углубление держателя. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к зарядке аккумуляторов электротранспортного средства. Система для обмена энергией с электротранспортным средством содержит станцию обмена энергией, порты для обмена энергией и данными с транспортным средством, порты для обмена данными с устройством обработки данных. Устройство обработки данных содержит порты для обмена данными со станцией обмена энергией. Станция обмена энергией выполнена с возможностью предоставлять информацию о транспортном средстве, подключенном к порту для обмена энергией, в устройство обработки данных. Система для обмена энергией с электротранспортным средством дополнительно включает в себя станцию хранения электроэнергии, которая включает в себя соединенные между собой литий-ионные накопители. Станция хранения электроэнергии размещена внутри единого контейнера, который дополнительно снабжен системами климат-контроля, пожаротушения, освещения и сигнализации доступа. Устройство обработки данных дополнительно включает в себя модуль управления, который управляет передачей электроэнергии между внутренними потребителями системы и циклами заряда/разряда в соответствие с состоянием батарей и заданным расписанием. Технический результат заключается в повышении надежности станции зарядки электротранспортных средств. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат – обеспечение возможности зарядки нескольких мобильных устройств с ограничением доступа к ним. Зарядная станция содержит интерфейс зарядки для обеспечения тока для аккумулятора указанного по меньшей мере одного мобильного терминала, запирающий механизм, конфигурированный для запирания съемным образом указанного по меньшей мере одного мобильного терминала в местоположении зарядки на зарядной станции, средства (130) ввода/вывода (I/O), конфигурированные для получения ввода, содержащего информацию высвобождения, с целью высвободить указанный по меньшей мере один мобильный терминал из местоположения зарядки в зарядной станции, и блок обработки, конфигурированный для проверки, соответствует ли введенная информация высвобождения информации санкционированного высвобождения, доступной для зарядной станции, и, если проверка показывает, что введенная информация высвобождения соответствует информации санкционированного высвобождения, для передачи сигнала высвобождения запирающему механизму с целью высвобождения запирания указанного по меньшей мере одного мобильного терминала (140) с зарядной станции (100). Кроме того, изобретение относится к зарядной системе для обеспечения зарядки по меньшей мере одного мобильного терминала. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 9 ил.

Использование – в области электротехники. Технический результат - упрощение процесса монтажа устройства на провод ВЛ, а также обеспечение возможности передвижения вдоль него. Согласно изобретению устройство для зарядки аккумулятора от провода воздушных линий электропередач содержит: каркас, на котором установлен включающий в себя по меньшей мере четыре воздушных пропеллера летательный аппарат вертолетного типа; систему привода, выполненную в виде роликов; систему управления и устройство отбора мощности от провода воздушных линий электропередач. Устройство отбора мощности содержит по меньшей мере два стальных магнитопроводящих полукольца с обмотками, закрепленных на отдельных пластинах, которые выполнены с возможностью прохождения между ними провода воздушных линий электропередач, сочленены между собой пружиной и соединены с каркасом шарнирами для обеспечения возможности смыкания и размыкания пластин между собой таким образом, чтобы магнитопроводящие полукольца с обмотками могли образовывать замкнутый контур. При этом пластины с противоположной от шарниров стороны выполнены со скошенным наружу внутренним краем, а выводы обмоток подключены через стабилизатор напряжения и токовый выпрямитель к аккумулятору, также установленному на каркасе. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

Использование – в области электротехники. Технический результат – обеспечение эффективного регулирования электрической сети. Согласно способу избирательной модуляции в электрической сети от резервной системы аккумуляторных батарей аккумуляторные батареи используют в качестве источника бесперебойного питания (UPS). Часть емкости аккумуляторных батарей используют для услуг регулирования электрической сети, при этом поддерживают резерв емкости аккумуляторной батареи для обеспечения электропитания UPS, если необходимо. Преимуществом является то, что батарейная установка контролируется эффективнее, поскольку она регулярно заряжается и разряжается. 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

Использование – в области электротехники. Технический результат – повышение КПД при бесконтактной передаче мощности. Согласно изобретению бесконтактное устройство (10) передачи электрической энергии включает в себя электронный блок (250) управления, приспособленный для выполнения: i) первого управления для доведения передаваемой электрической энергии до целевой электрической энергии путем корректировки режима выходного напряжения инвертора (220), ii) второго управления для управления током включения, представляющим собой выходной ток инвертора (220), путем корректировки задающей частоты, причем выходной ток представляет собой выходной ток в то время, когда выходное напряжение возрастает, и iii) корректировки режима и задающей частоты таким образом, что ток, подаваемый из инвертора (220) в блок (240) передачи электрической энергии, уменьшается в диапазоне, в котором ток включения равен предельной величине или меньше нее, в то время как осуществляется первое управление. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к электрическим тяговым системам транспортных средств с питанием от собственных источников энергоснабжения. Электромобиль содержит тяговый электродвигатель, тиристорные вентили, потенциометрический пульт управления, карданный вал, мост с дифференциальным механизмом, полуоси, колеса, рулевое управление и тормоза. Электромобиль снабжен аккумуляторами с зарядным устройством от электрической сети переменного тока, которое содержит трансформатор и транзисторные диоды. Заряженные блоки конденсаторов большой емкости постоянно соединены с транзисторными диодами и с аккумуляторами. Контактный переключатель с автоматическим пультом управления частоты вращения тягового электродвигателя переменного тока соединен с аккумулятором с автономным инвертором напряжения (АИН), с системой управления АИН. АИН соединен с тяговым асинхронным электродвигателем переменного тока. Обмотки статора асинхронного электродвигателя соединены с блоками конденсаторов напряжений для накопления электрической энергии. Вал тягового асинхронного электродвигателя приводит во вращение колеса электромобиля через элементы трансмиссии. Технический результат заключается в повышении экологичности и надежности электромобиля. 2 ил.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2016-11-10 2016-11-09T21:56:10
Наверх