Устройство для заряда аккумуляторной батареи
Союз Советских
Социалистических
Республик
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 18.11.76 (21) 2420920/24-07 (51) М. Кл
Н 02 3 7/10 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет
Государственный комитет
СССР оо делам изобретений н открытий
Опубликовано05.04.79.Бюллетень ¹ 13 (53) УДК 62 1.355. . 164(088.8) Дата опубликования описания 09.04.79 (72) Авторы изобретения
Г. С. Лутовинов, М. К. Семков, С. М. Колоколкин, А. В. Наталкин, A. М. Колоколкин, А. А. Салютин (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДА АККУМУЛЯТОРНОЙ
БАТАРЕИ
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах, предназначенных для заряда и разряда аккумуляторных батарей асимметричным током, с рекуперанией энергии разряда и импульсов разрядного тока в питающую устройство сеть.
Известно устройство для заряда аккумуляторной батареи, содержащее управляемый выпрямитель, систему управления выпрямителем с задатчиком тока на входе, инвертор, вход которого соединен с выходом выпрямителя через сглаживающий реактор, генератор прямоугольных импульсов и датчик тока, включенный на входе выпрямителя, причем выход датчика тока соединен со входом генератора, один и второй выходы которого соединены с задатчиком тока на входе системы управления выпрямителем, управляющие входы вентилей инвертора связаны со вторым выходом генератора импульсов, а выходная диагональ инвертора
20 соединена с клеммами для подключения аккумуляторной батареи (1).
Недостатком известного устройства является сложность, малая надежность и низкий КПД.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее управляемый выпрямитель, систему управления выпрямителем с задатчиком тока на входе, инвертор, вход которого соединен с выходом выпрямителя через сглаживающий реактор, генератор прямоугольных импульсов, узел управляемой задержки и датчик тока, включенный на входе выпрямителя, причем выход датчика тока соединен со входом генератора прямох гольных импульсов, выход которого связан с задатчиком тока на входе системы управления выпрямителем, а узел управляемой задержки включен между выходом генератора и управляющими входами вентилей инвертора, выход которого соединен с клеммами для подключения аккумуляторной батареи (2) .
Недостатком такого устройства также является сложность, малая надежность и низкий КПД, что связано со сложностью такого элемента как генератор прямоугольных импульсов и большим количеством связей между различными узлами устройства, а также значительное время заряда акку656154
55 муляторной батареи, что объясняется большой длительностью переходных режимов цикла заряд-разряд.
Целью изобретения является упрощение устройства, повышение надежности и
КПД, сокращение времени заряда аккумуляторной батареи.
Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее управляемый выпрямитель, систему управления выпрямителем с задатчиком тока на входе, инвертор, 10 вход которого соединен с выходом выпрямителя через сглаживающий реактор, генератор прямоуIoJIbHhlx импульсов, узел управления задержки и датчик тока, включенный на входе выпрямителя, причем выход дат15 чика тока соединен со входом генератора прямоугольных импульсов, выход которого связан с задатчиком тока на входе системы управления выпрямителем, а узел управляемой задержки вк.почен между выходом Ieнератора и управляющими входами венти- 20 лей инвертора, выход которого соединен с клеммами для подключения аккумуляторной батареи, введен узел блокировки импульсов управления выпрямителем, генератор выполнен по схеме одновибратора, а выход его соединен со входом узла блокировки им25 пульсов управления выпрямителем. С целью регулирования и стабилизации импульсов разрядного тока аккумуляторной батареи в устройство дополнительно введен датчик тока разряда, выход которого соединен со зО входом узла управляемой задержки. Кроме того, с целью повышения коммутационной устойчивости инвертора и уменьшения автоколебаний, другой вход одновибратора связан с системой управления выпрямителем.
На фиг. 1 приведена принципиальная схе- ма предлагаемого устройства; на фиг. 2— диаграмма его работы.
Устройство содержит управляемый выпрямитель 1, систему управления 2 выпрямителем с задатчиком тока 3 на входе.
Выпрямитель 1 через сглаживающий реактор 4 подключен к инвертору 5, который выполнен по мостовой схеме на двух неуправляемых 6, 7 и двух управляемых 8, 9 вентилях. В диагональ инвертора включена аккумуляторная батарея 10. Дроссели 11, 12 ограничивают скорость нарастания тока через вентили.
Управляющие входы вентилей 8, 9 связаны через формирователь импульсов 13 с выходом 14 генератора 15, выполненного
IIo схеме одновиоратора.
На вход 6 системы управления 2 постут ают сигналы обратных связей по току с датчика тока 17 и по напряжению на входе инвертора с датчика напряжения 18.
Вход генератора 15 связан с датчиком тока
i7, а выход 14 с задатчиком тока 3 на входе системы управления 2 и входом узла блокировки 19 импульсов управления выпрямителем.
Между выходом 14 генератора 15 и формирователем импульсов 13 включен узел управляемой задержки 20, регулирующий вход которого соединен с датчиком тока разряда 21 аккумуляторной батареи.
Устройство работает следующим образом.
При включении питающих напряжений на выходе 4 (рис. 2 a) генератора 15 формируется сигнал, при котором импульсы управления на вентилях 8, 9 инвертора отсутствуют, узел блокировки 19 выключен, и ток на выходе выпрямителя 1 (рис. 2,д), величина которого определяется уставкой задатчика тока 3 (рис. 2,г) протекает через вентили 6, 7 инвертора 5 и аккумуляторную батарею 10, заряжая ее (рис. 2,и).
Сигналы с датчика тока 17 и датчика напряжения 18 обеспечивают режим стабилиза ци и тока на выходе вы прям и тел я 1.
В момент времени 1, определяемый IIoстоянной времени генератора 15, на его выходе 14 формируется сигнал (рис. 2,а), который включает узел блокировки 19 (снимаются импульсы управления с вентилей выпрямителя 1), увеличивает уставку задатчика тока 3 (рис. 2,r) и подает на управляющие входы вентилей 8, 9 инвертора через узел задержки 20 управляющие импульсы (рис. 2,б), включающие их (время запаздывания задержки равно нулю). При этом напряжение на выходе выпрямителя 1 (рис. 2,ж) начинает уменьшаться, отслеживая одну из фазных синусоид питаюгцего выпрямитель 1 напряжения, ток выпрямителя 1 начинает протекать через вентили 8, 9 и аккумуляторную батарею 10, разряжая ее (рис. 2,и) (время запаздывания задержки равно нулю) . При напряжении на выходе выпрямителя 1 больше (по абсолютной величине) напряжения аккумуляторной батареи 10, ток на выходе выпрямителя начинает уменьшаться и в момент времени
t становится равным нулю. По сигналу
«нуль тока» с датчика тока 17 (см. рис. 2,д) генератор 15 вновь переводится в состояние, при котором узел блокировки 19 включен (подаются импульсы управления на выпрямитель 1), уставка задатчика тока 3 становится исходной, а импульсы управления с вентилей 8, 9 снимаются.
При этом выпрямитель 1 открывается с максимальным выходным напряжением, что обеспечивает быстрое нарастание зарядного тока аккумуляторной батареи до тока, определяемого уставкой задатчика тока 3. Это объясняется тем, что за время разрядного импульса тока аккумуляторной батареи (с до 1„.) система управления 2 выпрямителем, вследствие увеличения сигнала на выходе задатчика тока 3, переходит на аботу с минимальным (практически нуле656154!
Фо!).1)ила изобретения
О вым) углом управления (рис. 2, е, где приведена диаграмма «аналога» выходного напряжения Выпрямителя 1) . При необходимости минимальный угол управления выпрямителем 1 можно регулировать.
Цикл работы устройства повторяется, причем длительность цикла можно регулировать в широких пределах, изменяя постоянную времени генератора 15.
Регулировка длительности разрядного импульса тока через аккумуляторную батарею осуществляется изменением времени запаздывания узла управляемой задержки 20.
При включении узла задержки 20 по сигналу с выхода генератора 15 импульсы управления на управляющие входы вентилей 8, 9 поступают через время г (рис. 2,в) после поступления соответствующего сигнала с выхода 14 генератора 15 (рис. 2.а), поэтому ток на выходе выпрямителя уменьшается, и В момент времени tz, когда подаются импульсы управления»а вентили 8, 9, разряд аккумуляторной батареи начинается при меньшем уровне тока (см. рис. 2,к, где показана диаграмма тока через аккумуляторную батарею при времени запаздывания узла у»равляемой задержки, не равном нулю).
Так как длительность времени запаздывания задержки 20 регулируется величиной импульсов тока разряда (например, средним значением этого тока), то возможна не только регулировка, но и стабилизация среднего значения импульсов разрядного тока аккумуляторной батареи за счет изменения промежутка времени между чоментом снятия управляющих импульсов с выпрямителя (tl ) и моментом подачи управляюгцих импульсов на вентили 8, 9 инвертора (1г), т. е. за счет изменения времени запаздывания задержки 20.
Для уменьшения низкочастотных колебаний, вызыванных биением разности частоты импульсов на выходе генераторами частотыы пульсаций напряжения на выходе выпрямителя 1 работа генератора 15 синхронизируется с работой системы управления 2 выпрямите.1ем 1.
Как видно из диаграмм на рис. 2,а,е, генератор 15 изме»яет свое состояние си»хрОннО с очередной коммута?,ией в выпрямителе 1, причем узел блокировки сничяет импульсы управления с Выпрямите1я раньше начала коммутации.
Си»хронизация генератора !5, кроче того, позволяет значительно уменьшить амплитуду импульса разрядного тока через аккумуляторную батарею, что повышает коммутационную устойчивость инвертора и КПД, так как разряд аккумуляторной батареи происходит в основном (зависит от начального угла управления) при отрицательном напря15
30 женин на выходе выпрямителя, т. е. с реКУПЕРЯЦИЕй ЭНЕРГИИ РаЗРЯДа В ПитаЮЩУЮ устройство сеть.
Испытания данного устройства показали его высокую надежность и КПД, а также стабильность зарядного и разрядного импульса тока аккумуляторной батареи. Частота цикла заряд-разряд может составлять
25 Гц и более (например, при !2-фазном выпрямителе 1), при эточ разряд»роисход IT с pcvl ïcp3» ll 911 энер ll ll В питя 1Оц? чю сеть.
Повышение частоты цикла заряд-разряд позволяет сократить время заряда аккумуляторной батареи при сохранении высокого КПД, простоты и надежности устройства.
1. Устройство для заряда аккумуляторной батареи, содержашее управляемый выпрямитель. систему управления выпрямителеч с задатчиком тока на входе, инвертор, вход которого соединен с выходом выпрямителя через сглаживающий реактор, генератор прямоуго lbHhlx им»ульсов, узел управляемой задержки и датчик тока, включенный на Входе выпрямителя, причем выход датчика тока соединен со входом генератора прямоугольных импульсов, Выход которого связа» с задатчнком тока ня
Входе системы "??равлегпlя Выпрях)ителем, 3 узсл управляемой задержки Включен межДХ Bhl OËO. I D. BBP3TOP3 И ЧП!)3)1,1HK)ГЦИМИ входами вентилей и»вертора, выход которого соединен с клеммами для подключения аккумуляторной батареи, от.)инаюи<ееея тем. что, с целью упрощения устройства, »OBhIL1lL »I)3 В3 1,PiKHOCTIi И КПД ll CO! 2. Устройство по и. 1. отличаюи,ееся Tt ì, vTo с целью регулирования и стаб»лиза»ии ичп\,IhcoB p33pHäíoÃL) тока яккчмч,1ято?)Иой батареи, В усTройство,дополнптсльно Ввсдсч? дBT Illк ток3 разряда, Выход кОToрого cое:)инеи с входом узла управляемой задержки. 3. Устройство»о и. 1. От.)инаюи1ееея теч, 1To с целью IloBhl»IEния коммутационной устойчивости и»верторя и уменьшения Явтоколебаний, другой вход одновибратора связан с систе ?1)Й правления выпрямитсЛЕ 1. Источники информации. принятые во внимание при экспертизе 656154 / 2 3 Фиг 2 Составитель И. Найдина Редактор В. Фельдман Техред О. Луговая Корректор Л. Веселовская Заказ 1541/44 Тираж 856 Подписное ЫНИИПИ Государственного комитета С СР по делам изобретений и открытий !! 3035, Москва, Ж-35, Раушская и а 6., д. 4/5 Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 1. Заявка № 2419360, кл. Н 02 3 7/10, 05.11.76, по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства. 2. Заявка № 2433308, кл. Н 02 3 7/10, 15.11.76, по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства.
