Устройство для заряда аккумуляторной батареи

 

ОПИСАН И Е

H3O6PETEHHQ ii 650 l59

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05.11.76 (21) 2419360/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (43) Опубликовано 28.02.79. Бюллетень № 8 (45) Дата опубликования описания 28.02.79 (51) М. Кл.

Н 02J 7/02

Н 01М 10/44

Государственный комитет

СССР па делам изобретений и открытий (53) УДК 621.355.163 (088.8) (72) Авторы изобретения

Г. С. Лутовинов, М. К. Семков, С. М. Колоколкин, А. В. Наталкин, А. М. Колоколкин и А. А. Салютин (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДА АККУМУЛЯТОРНОЙ

БАТАРЕИ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах, предназначенных для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током и разряда ее с рекуперацией в сеть.

Известно устройство для заряда аккумуляторной батареи, содержащее два управляемых выпрямителя, соединенных последовательно, реле, через контакты которого и резонансную цепочку аккумуляторная батарея подключена к выходу выпрямителей (11.

Недостатками известного устройства является его сложность и малая надежность, так как для рекуперации энергии разряда аккумуляторной батареи в сеть и ее заряда она подключается к выпрямителям через механические контакты.

Известно также устройство, содержащее управляемый выпрямитель, систему управления выпрямителем с задатчиком тока на входе, инвертор, вход которого связан с выходом выпрямителя через сглаживающий реактор. Аккумуляторная батарея в этом устройстве включена на входе инвертора (2).

Б известном устройстве управляемый выпрямитель работает в прерывистом или непрерывном режиме, а инвертор в прерывистом режиме с большой скважностью. Инвертор нагружен на балластное сопротивление, или через дополнительный выпрямитель непосредственно на выход управляемого выпрямителя. Указанное устройство позволяет осуществлять заряд аккумуляторной батареи-асимметричным током с рекуперацией энергии разряда на выход управляемого выпрямителя.

Недостатками известного устройства яв10 ляется сложность схемы инвертора, так как он содержит дополнительный выпрямитель, его низкий КПД, что связано с невозможностью возврата энергии разряда в питающую устройство сеть.

15 Целью изобретения является упрощение и повышение КПД устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройство введены генератор прямоуголь20 ных импульсов и датчик тока, включенный на входе выпрямителя, причем выход датчика тока связан с входом генератора прямоугольных импульсов, один выход которого соединен с задатчиком тока на входе

25 системы управления выпрямителем, инвертор выполнен по мостовой схеме на двух неуправляемых и двух управляемых вентилях, управляющие входы которых связаны с другим выходом генератора прямоугольных им30 пульсов, а выходная диагональ инвертора

650159

10 !

65 соединена с клеммами для подключения аккумуляторной батареи.

При этом, с целью независимого регулирования тока разряда, другой выход генератора прямоугольных импульсов связан с задатчиком тока системы управления выпрямителем.

Кроме того, с целью улучшения динамических характеристик, вход системы управления дополнительно соединен с датчиком тока непосредственно, а со входом инвертора через датчик напряжения с целью обеспечения разряда аккумуляторной батареи постоянным током с рекуперацией энергии разряда в сеть для питания, между другим выходом генератора прямоугольных импульсов и управляющими входами вентилей инвертора включен формирователь импульсов, а этот выход генератора шунтирован ключом.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, блок-схема; на фиг. 2 — диаграмма его работы.

Устройство содержит управляемый выпрямитель 1, систему управления выпрямителем 2 с задатчиком тока 3 на входе. Выход выпрямителя через сглаживающий реактор 4 подключен к входу инвертора 5.

Инвертор выполнен по мостовой схеме на двух неуправляемых 6, 7 и двух управляемых 8, 9 вентилях.

Аккумуляторная батарея 10 включена в диагональ моста инвертора. Дроссели 11, 12 служат для уменьшения скорости нарастания тока через вентили инвертора. Управляющие входы вентилей 8, 9 через формировател импульсов 13 связаны со вторым выходом 14 генератора прямоугольных импульсов 15, первый выход которого 16 соединен с задатчиком тока 3.

С выхода датчика тока 17 сигнал поступает на вход генератора прямоугольных импульсов 15 и вход систем управления выпрямителем 18, который через датчик напряжения 19 соединен со входом инвертора.

Выход 14 генератора прямоугольных импульсов 15 связан также с задатчиком тока

3 и ключом 20.

Устройство работает следующим образом.

При подаче питающих напряжений сигнал на выходах 14 и 16 генератора прямоугольных импульсов 15 отсутствует (см. фиг, 2а и

2б), вентили 8, 9 закрыты и ток выпрямителя 1, величина которого определяется уставкои задатчика тока (см. фиг. 2г), через вентили 6, 7 поступает в аккумуляторную батарею 10, заряжая ее (см. фиг. 2ж). В момент времени tI, определяемый частотой генератора 15 с выхода 14 генератора на управляющие входы вентилей 8, 9 поступают импульсы управления, включающие их.

При этом вентили 6, 7 закрываются (так как к ним прикладывается запирающее напряжение аккумуляторной батареи), а ток выпрямителя 1 начинает протекать через открывшисся вентили 8, 9 и аккумуляторную батарею 10, разря>кая ее.

Поскольку в момент времени tI после вкл!оченпя вентилей 8, 9 инвертора к напри>кению на выходе выпрямителя 1 (см. фиг. 2е) добавляется напряжение аккумуляторной батареи, то ток в сглаживающем рсакторе 4 (см. фиг. 2д) начинает возрастать. Система управления 2 изменяет напряжение на выходе выпрямителя 1 таким образом, чтобы ток через сглаживающий реактор 4 оставался постоянным.

B момент времени t>, определяемый скважностью выходных импульсов генератора 15, управляющие импульсы с вентилей

8, 9 инвертора снимаются, а с выхода 16 (см, фиг. 2б) генератора 15 на задатчик то«а 3 поступает сигнал, который переводит выпрямитель 1 в инверторный режим с максимальным углом управления.

Ток на выходе выпрямителя спадает до нуля, и по сигналу с датчика тока 17 (нуль тока) (см. фиг. 2в) генератор импульсов 15 переводится в исходное состояние: управляющие импульсы на вентилях 8, 9 отсутствуют, а на выходе задатчика тока 3 устанавливается сигнал, определяющий величину тока заряда аккумуляторной батареи.

Напряжение на выходе выпрямителя 1 становится положительным, а установившийся ток протекает через вентили 6, 7 и аккумуляторную батарею, заряжая ее. Через время (Т), определяющее период повторения импульсов на выходах генератора 15, цикл работы устройства повторяется: включаются «сптили 8, 9 инвсртора, а ток на выходе выпрямителя начинает разряжать аккумуляторную батарею 10. Поскольку напряжение на выходе выпрямителя становится отрицательным (имеется ввиду его среднее значение), а ток не изменяет своего направления, то разряд аккумуляторной батареи происходит с рекуперацией энергии разряда в питающую устройство сеть. При этом выпрямитель 1 работает в режиме ведомого сетью инвертора.

При необходимости величина тока разряда может быть выбрана не равной величине тока заряда. Для этого с выхода 14 генератора 15 воздействуют на задатчик тока 3, изменяя его уставку (сигнал на выходе) соответствующим образом.

Для улучшения динамических характеристик устройства в переходных режимах (уменьшения перерегулирования) на вход

18 системы управления выпрямителем 2 введены отрицательная обратная связь по току на выходе выпрямителя (он равен току на входе), а также положительная обратная связь по напряжешпо на ьходе инвертора.

Полярность напряжения на выходе датчика напряжения 19 изменяется в зависимости от режима работы устройства. При зарядке аккумуляторной батареи сигнал на выходе датчика 19 положительный, а при разрядке

650159 (вентили 8, 9 открыты) — отрицательный, что уменьшает перерегулирования в устройстве за счет повышения быстродействия системы регулирования.

Для обеспечения работы устройства в режиме разряда аккумуляторной батареи постоянным током с рекуперацией энергии разряда в питающую устройство сеть между выходом 14 генератора 15 и управляющими входами вентилей 8, 9 включен формирователь импульсов 13, а выход 14 генератора 15 шунтирован ключом 20. При этом величина тока разряда определяется сигналом на выходе задатчика тока 3.

Таким образом, данное устройство обеспечивает следующие режимы работы: заряд аккумуляторной батареи постоянным током (при нулевой частоте генератора 15); заряд аккумуляторной батареи асимметричным током с раздельной регулировкой величины тока заряда и тока разряда, а также частоты и скважности цикла заряд— разряд; разряд аккумуляторной батареи постоянным током с рекуперацией энергии разряда в питающую устройство сеть.

Простота силовой схемы инвертора предопределила простоту всего устройства и его высокий КПД, так как мощность теряется только в подводящих проводах и открытых вентилях выпрямителя и инвертора (при токе до 20 А теряется около 100 Вт).

Формула изобретения

Устройство для заряда аккумуляторной батареи, содержащее управляемый выпрямитель, систему управления выпрямителем с задатчиком тока на входе, инвертор, вход которого связан с выходом выпрямителя через сглаживающий реактор, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью упрощения и повышения КПД, в устройство введены генератор прямоугольных импульсов и датчик тока, включенный на входе выпрямителя, причем выход датчика тока связан со входом генератора прямоугольных импульсов, один выход которого соединен с задатчиком тока на входе системы управления выпрямителем, инвертор выполнен по мостовой схеме на

Ip двух неуправляемых и двух управляемых вентилях, управляющие входы которых связаны с другим выходом генератора прямоугольных импульсов, а выходная диагональ инвертора соединена с клеммами для под)5 ключения аккумуляторной батареи.

2. Устройство по п. 1, отлич а ющееся тем, что, с целью независимого регулирования тока разряда, другой выход генератора прямоугольных импульсов связан с задатчи2О ком тока системы управления выпрямителем.

3. Устройство по п. 1, отл и ч а ю щееся тем, что, с целью улучшения динамических характеристик, вход системы управления

25 дополнительно соединен с датчиком тока непосредственно, а с входом инвертора через датчик напряжения.

4. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения разряда ак30 кумуляторной батареи постоянным током с рекуперацией энергии разряда в питающую сеть, между другим выходом генератора прямоугольных импульсов и управляющими входами вентилей инвертора включен фор35 мирователь импульсов, а этот выход генератора шунтирован ключом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

40 М 316139, кл. Н 021 7/10, 1970.

2. Авторско" свидетельство СССР № 431588, кл. Н ОIМ 10/4, 1972.

650159 (Рик7

Рае 2

Редактор Ю. Челюканов

Заказ 2716/15 Изд. № 160 Тираж 865 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, K-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель И. Найдина

Техред А. Камышникова

Корректоры: Е. Хмелева и О. Тюрина