Устройство для питания нагрузки

 

ОП ИСАНИЕ изоьаитиния

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социапистическит

Республик пи 7О5601 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 03.10.77 (21) 2533659/24-07 (51) М. Кл. с присоединением заявки №вЂ”

Н 02 J 7/34

Гкударстееннь1й немнтет

СССР

l30 делам нзабретеннй н етнрытнй (23) Приоритет—

Опубликовано 25.12.79. Бюллетень № 4?

Дата опубликования описания 26,!2.79 (53) УДК 621.355. .1 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. Г.---Николаев и Г. Б. Стега нов (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ НАГРУЗКИ

Изобретение относится к системам питания нагрузки объекта как подвижного,, так и стационарного постоянным током от двухсекционной аккумуляторной батареи (АБ) и выпрямителя с источником переменного тока, осуществляющих заряд АБ асиммет- ричным током (AT).

Известны устройства для питания нагрузки постоянным током, содержащие двухсекционную аккумуляторную батарею с выходными зажимами для подключения трех групп потребителей. Батарея заряжается от трехфазного источника переменного тока через мостовой выпрямитель, обмотки источника соединены звездой с нейтралью, которая через диод подключена к средней трчке АБ (1).

Поляризаци1 электрохимической системы аккумуляторов при протекании через нее постоянного тока выну ждает осуществлят1 их заряд со сравнительно низкой плотностью тока, среднее значение которого не превышает величины тока пяти-шести часового режима заряда, в результате чего скорость пере. дачи энергии источника в батарею, оцени2 ваемая величиной зарядной мощности, имеет невысокие значения.

Большую скорость заряда обеспечивает устройство, содержащее два вентиля и два конденсатора, формирующее чередующиеся разнополярные импульсы тока, постоянная составляющая которого обеспечивает заряда АБ,а переменная — деполяризацию их электрохимической системы (2) .

Известное устройство принципиально мо10 жет осуществлять заряд и двухсекционной

АБ при поочередном заряде каждой ее секции,однако оно при этом усложнится.

Известно устройство для заряда двухсекционной АБ асимметричным током, снаб15 женное тремя выходными зажимами для подключения трех групп потребителей и содержащее источник переменного тока с двумя выходными зажимами, три конденсатора, два из которых соединены в рекуперационную емкостную ячейку последовательно включенную параллельно АБ, а третий конденсатор одной своей обкладкой соединен с выводом средней точки АБ и другой обкладкой — с одним выходным зажимом ис705801

19

26 лей II — 12 за

35 о

iS

$$ з точника, другой зажим которого подключен к средней ночке емкостцой ячейки. Параллельно АБ включена также вентильная ячейка выпрямителя, образованная двумя соединенными послсдовательно-согласно тиристорами, каждый из которых шуптирован конденсатором емкостной ячейки.

В состав устройства, кроме того, входит блок контроля напряжения батареи и управления тиристорами 13).

Это устройство обеспечивает формирование импульсов асимметричного тока, позволяющих осуществить ускоренную передачу энергии в ЛБ, Конденсаторы, шунтируя вентили выпрямителя, уменьшают величину зарядного тока АБ, т. е. приводят к недоиспользованию мощности источника. В случае питания нагрузки от этого выпрямителя, почти вся энергия в нагрузку передается через ЛБ, так как выпрямитель на своих выходах имеет напряжение, меньшее чем напряжение ЛБ.

Это, вызывая дополнительные потери на внут ре«»ем сопротивлении АБ, также ухудшает удельные энергетические показатели устройства в целом. Протекание через все три конденсатора переменного тока не позволяет,применять электролитические конденсаторы, в результате чего конденсаторы имеют .завышенные вес и габариты.

Целью изобретения является улучшение удельных энергетических показателей устройства.

Для этого в известном устройстве средняя точка вентильной ячейки соединена с одним выходным зажимом источника переменного тока. Такое соединение вентелей и конденсаторов, разделяя цели канализации постоянной и переменной составляющих асимметричного тока, устраняет. шунтирование тиристоров рекуперационными конденсаторами и обеспечивает независймую передачу энергии источника и в нагрузку, и в

ЛБ, т. е. часть энергии источника передается в нагрузку, минуя АБ, через конденса горы емкостной ячейки, разгружающие АБ при питании нагрузки от выпрямителя. При этом через конденсаторы его емкостной ячейки протекает лишь знакопостоянный ток с малой амплитудой переменной составляющей, что позволяет в качестве этих конденсаторов использовать электролитические конденсаторы, имеющие высокие удельные показатели. Такое подключение тиристоров, кроме того, позволяет уменьшить емкость его третьего конденсатора, который в одном полупериоде изменения тока источника, заряжаясь, запасает энергию подза ряда одной .секции АБ, а в другом полупериоде, вначале разряжается, а затем лерезаряжается. отдавая при этом запасенную в своем иоле энергию второй секции AFi. Так как через этот конденсатор протскает лишь переменная составляющая ЛТ (зцачсние ко торой обычно не превьцпает 5- 8®тока заряда), его емкость соответственно уменьшается в 12,5---20 раз по сравнению с емкостью рекуперационного конденсатора в прототипе.

11а чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства.

Устройство содержит ЛБ I, секции 2 и 3 которой соединены последовательно-согласно. К выходным зажимам ЛБ подключены группы потребителей-сопротивления 4-Б.

ЛБ заряжается от источника 7 переменного тока (например, трехфазного трансформатора, вторичные обмотки которого соединены последовательно, причем две обмотки коны последовательно, причем две обмотки включены между собой согласно и встречно по отношению к третьей обмотке) постоянной составляющей асимметричцого тока, формирование которого осуществляется с помощью конденсаторов 8 — 10 и вентиКонденсаторы 8 и 9 соединены последовательно в емкостную ячейку, включенную параллельно ЛБ, конденсатор 1О одной своей обкладкой соединен с выводом средней точки АБ, другой обкладкой — с одним выходным зажимом источника, другой зажим которого подключен к средней точке емкостной ячейки. Управляемые вентили-тиристоры I I12 соединены последовательно-согласно и образуют вентильную ячейку выпрямителя, также включенную параллельно АБ, а ее средняя точка соединена с одним выходным зажимом источника.

Контроль напряжения секций АБ и управление работой тиристоров осуществляет. блок 13, . который может быть выполнен по любой известной схеме.

Этот блок, осуществляя фазовое регулирование тиристорами, обеспечивает регулирование среднего значения постоянной составляюще"; при снятии сигналов блока со входов тиристоров последние закрываются и .заряд Ab прекращается.

Устройство работает следующим образом.

Если тиристоры I I и 12 заперты, то в полупериоде изменения тока источника, когда напряжение на средней точке емкостной ячейки положительно относительно средней точки вентильной ячейки (будем считать этот полупериод нечетным), конденсатор 9 подзаряжается, секция 3 Ab подзаряжается, а конденсатор 10 запасает энергию ее подзаряда. 8 следующем (четном) полулериоде. энергия, запасенная конденсатором 10, черс.з секцHlo 2

ЛБ передается в конденсатор 8; секция 2 при этом подзаряжается, а конденсатор !0

70560! формула изобретения

PJo

ЦН ИИ ПИ Заказ 8040/60 Тираж 857 Поднисйое

Филиал ППП с Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 заряжается протиноположнОЙ ПОляpllOcTbfo (персзаряжа TcH), запасая в своем поле энергшо импульса подзаряда секции 2 АБ, которую он в очередном нечетном полупериоде отдает секции 3 АБ. Ilàëåå процессы повторяются циклически. а через секции АБ протекают чередующиеся импульсы тока, осуществляющие ее подзаряд и подзаряд соответственно.

При подаче от блока !3 импульсов на тиристоры 11 — 12 (соответственно в четные и нечетные полупериоды) конденсаторы 8 — 9 )0 подзаряжаются от источника 7 непосредственно, а энергия источника, кроме того, передается в Ab и в нагрузку 4,5 и 6. Так, в четном полупериоде через открытый тиристор ll подзаряжается конденсатор 8 и ток источника, подзаряжая секции 2, 3 АБ (при отключенных сопротивлениях нагрузки, либо в случае, когда ток в нагрузке меньше .тока, потребляемого от источника), подзаряжает конденсатор 9 емкостной ячейкой. В нечетном полупериоде через тирис-. тор 12 подзаряжается конденсатор 8 и осуществляется заряд АБ. Таким образом, через АЬ протекают импульсы зарядного тока, канализируемые через тиристоры, а также импульсы переменного тока, ограниченного сопротивлением конденсатора !О, сочетание которых формирует асимметричный ток в секциях АБ.

Если ток, протекающий через сопротивления 4 — Б, превьпцает ток, потребляемый от источника, заряд АБ не производится. АБ подзаряжается, а переменная составляющая ее тока, осуществляя деполяризацию, уменьшает внутренее сопротивление АБ.

При несимметричной нагрузке может быть осуществлен ввод дополнительной цепи подзаряда одной секции АБ, например, путем соединения через вентиль (например,симмистор) средней точки АБ со средней точкой емкостной ячейки.

В связи с тем, что через конденсатор 10 протекает лишь переменная составляющая

46 тока, емкость этого конденсатора меньше, чем в прототипе, в 12,5 — 20 раз, соответственно уменьшается и его вес. Разделение цепей канализации постояшн)й и переменной составляющих тока улучшает использование мощности источника, а в качестве конденсаторов 8 — 9 емкостной ячейки могут быть использованы электролитическис конденсаторы, которые обеспечивают передачу энергии в нагрузку, минуя АБ, что, в свою очередь, позволяет снизить потери в АБ.

Все это обеспечивает улучшение удельных энергетических показателей устройства в целом.

Устройство для питания нагрузки, содержащее двухсекционную аккумуляторную батарею с выводом средней точки, источник переменного тока с двумя выходными зажимами, три конденсатора, два из которых соединены последовательно и образуют емкостную ячейку, включенную параллельно батарее, а третий конденсатор одной своей обкладкой соединен с выводом средней точки батареи, другой обкладкой — с одним выходным зажимом источника переменного тока, другой зажим которого подключен к средней точке емкостной ячейки, вентильную ячейку выпрямителя, образованную двумя соединенными последовательно — согласно тиристорами, .включенными параллельно батарее, и блок контроля напряжения батареи и управления тиристорами, отличающееся тем, что, с целью улучшения удельных энергетических показателей, средняя точка вентильной ячейки соединена с одним выходным зажимом источника переменного тока:

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

458923, кл. Н 02 J 7/34, 1975.

2. Авторское свидетельство по заявке

241139, кл. H 02 J 7/10, 1976.

3. Авторское свидетельство СССР

5?0151, кл. Н 02 J 7/10, 05.02.76.