Устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током

 

(n) 989674

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистическик республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 24. 08. 81 (21) 3334797/24-07 с присоединением заявки М (И1М. Кд;з Н 02 7 7/10

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Р31 УДК621. 355. 163 (088.8) Опубликовано 1591.83. Бктллетень Мо 2

Дата опубликования описания 150133 (72) Автор изобретения

В.Н.Филатов

Научно-исследовательский, проектно-конс .и технологический институт силовой и по у техники при заводе Электровыпрямитель (71) Заявитель

oN (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДА АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ

АСИММЕТРИЧНЫМ ТОКОМ

Изобретение относится к электро-. технике и может найти применение в устройствах заряда аккумуляторных батарей асимметричным током. 5

Известны устройства для заряда аккумуляторных батарей асимметричным током которые содержат однофазный зарядный выпрямитель, например, на основе согласующего трансформато- 1(т ра и ввнтильного моста, и узел разряда, содержащий- в общем случае после" довательно соединенные тнристор, дрос. сель и конденсатор с цепью его перезаряда. Различные их модификации от-личаются структурой узла разряда с цепью перезаряда конденсатора и его внешними связями с зарядным выпрямителем (1) и (2) ..

Известно устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током, содержащее однофаэный зарядный выпрямитель и теристорно-дроссельно-конденсаторный узел разряда с конденсатором, шунтированным диодом и вынесенным в общую эарядно-разрядную цепь (3) .

Зарядный выпрямитель, работая беэ сглаживающего дросселя на противоЭДС аккумуляторной батареи, обеспечивает протекание через нее импульсного тока частотой 100 Гц, в паузах между импульсами которого узел разряда обеспечивает формирование разрядных деполяриэирующих импульсов тока путем разряда аккумуляторной батареи иа конденсатор через разрядные дроссель и тиристор. Установка конденсатрра, шунтированного диодом, в общую эарядно-разрядную цепь обеспечивает рекуперацию энергии его заряда обратно. в аккумуляторную батарею и Фиксацию напряжения на нвм на нулевом уровне, Недостатком устройства являкРгся пониженный КПД и повышенная установленная мощность вентильного оборудования, что-обусловлено установкой s зарядную цепь дополнительного диода, расчитанного на полый зарядный ток, а также отсутствие регулировочньвс воэможностей.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности является устройство для заряда аккумуляторной батареи асиьяиетричным током, содержащее зарядный источник пульсирующего тока и узел разряда на основе тиристорного ключа, соединенного катодом с одной выходной клеммой устройства, и.конденсатора, одна обкладка которого подключена к другой выходной клем74

3 . У89б ме устройства, зарядный и переэарядный тиристоры. Эарядный источник пульсирующего тока Формирует импульсы тока частотой 100 Гц, в паузах между которыми узел разряда обеспечивает формирование разрядных деполяриэирую- 5 щих импульсов тока (4).

Недостатками такого устройства являются повышенная сложность исполнения, пониженный КПД и высокая установленная мощность вентильного оборудования.

Цель изобретения - повышение КПД заряда и снижение установленной мощности вентильного оборудования.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве содержащем разрядный источник пульсирующего тока и узел разряда на основе тиристорного ключа, соединенного катодом с одной выходной клеммой устройства, и конденсатора, одна обкладка которого подключена к другой выходной клемме устройства, зарядный источник пульсирующего тока выполнен на основе трансформатора со средним выводом вторичной обмотки, подключенным к од-25 ной выходной клемме устройства, и тиристорногo моста, к входу которого подключены крайние выводы вторичной обмотки трансформатора, а в выходную диагональ моста включен конденсатор Зо так, что другая его. обкладка соединена с анодом тиристорного ключа через дополнительный дроссель,причем тиристоры в смежных плечах моста соединены встречно-последовательно. 35

На Фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 а,. б и вдиаграммы, характеризующие его работу.

Устройство содержит трансформатор

1, тиристоры 2-6, дроссель 7, конден-40 сатор 8 и работает на аккумуляторной . батарее 9. Тиристоры 2-5 образуют вентильный мост, подключенный входной диагональю к концам вторичной обмотки трансформатора 1, а выходной диагональю к обкладкам конденсатора

8 узла разряда, состоящего из последовательно соединенных между собой тиристора б, дросселя 7, конденсатоph 8 и подключенного к выходным зажимам устройства и аккумуляторной батарее 9. Средний вывод трансформатора 1 подключен к выходному зажиму устройства со .стороны, противоположной конденсатору 8.

Устройство работает следующим об- .55 разом.

При подаче на вход трансформатора

1 сетевого напряжения на концах его вторичной обмотки формируется согла-, сованное пониженное напряжение, вы- 60 прямляемое с помощью тиристоров 2 и 3 по двухфазной двухполупериодной нулевой схеме выпрямления.

Под разностью выпрямленного пульсирующего напряжения и противоЭДС .ак« 65 кумуляторной батареи 9 в последней протекает импульсный зарядный частотой 100 Гц.

В паузах между зарядными импульсами тока формируют разрядные деполяриэирующие импульсы тока путем подачи управляющих импульсов на разрядный тиристор б. При его отпирании происходит колебательный процесс разряда аккумуляторной батареи 9 через дроссель 7 на конденсатор 8 с.формированием в разрядной цепи деполяризирующего импульса полусинусоидальной

Формы.. После перехода разрядного импульса через нулевое значение и перезаряда конденсатора до напряжения противоположной полярности происходит запирание тиристора б с приложением к нему обратного восстанавливающего напряжения, равного разности напряжений на обкладках конденсатора 8 и ЭДС аккумуляторной батареи 9.

Обратный переэаряд конденсатора 8 обеспечивается зарядным током выпрямителя при поочередном отпирании тиристоров 4 и 5. В этом случае образуется второй двухфазный двухполупе.риодный выпрямитель, работающий уже на разность напряжений аккумуляторной батареи 9 и конденсатора 8.

Фазовое регулирование угла включения тиристоров 2 и 3 обеспечивает регулирование зарядных импульсов тока, а тиристоров 4 и 5 - регулирование величины напряжения перезаряда . конденсатора 8 и, соответственно, величины разрядных деполяризирующих импульсов тока.

На фиг. 2 а приведены формы выпрямленного напряжения с частотой пульсации 100 Гц и противоЭДС аккумулятор" ной батареи., На фиг. 2 б показана форма результирующего асимметричного тока в цепи аккумуляторной батареи 9. При неработающем узле формирования разрядных импульсов тока 6, 7 и 8 через батарею 9 протекают положительные импульсы тока 1, обусловленные работой тиристоров 2 и 3. При работающем уз.ле разряда появляются деполяриэирую"@ щие импульсы тока 1 б, а положительные импульсы тока увеличиваются на величину рекуперируемого через тиристоры 4 и 5 в батарею 9 тока переэаряда конденсатора 3.

На фиг. 2 в показана Форма напряжения на конденсаторе 8. Амплитуды отрицательной и положительной полуволн напряжения определяются углом фазового включения .тиристоров 4 и 5, от которого зависит величина суммарного мгновенного значения напряжения контура переэаряда конденсатора 8.

Фазовое управление тиристоров 2 и 3 и 4 и 5 может быть одноканальным иа основе RC-пилы со стабилитронами.. 989674

В частном случае вместо тиристоров

2 и 3 могут быть установлены диоды. (Это упрощает устройство и обеспечи» вает самоснижвние зарядных импульсов тока по марв заряда аккумуляторов.

В качестве дросселя 7 может быть использована индуктивность разрядного контура аккумуляторной батареи и соединительного кабеля.

В случае необходимости реализации двухступенчатого режима заряда с пос- 1О тоянным сглаженным током на первой ступени заряда (применительно к свинцово-кислотным аккумуляторам) последовательно в зарядную цепь может быть включен сглаживающий дроссель с шунти.15 рующим ключевым элементом.

Благодаря изменению внутренних схемных связей асимметричным током достигнуто значительное упрощение устройства и повышениа КНД за счет 20 однократного пропускания зарядного, разрядного и переразрядного тока только через один тиристор .(или диод) с сохранением регулировки и режиуа рекуперации в аккумуляторную батарею 25 энергии, эапасаемой в разрядном конденсаторе. Соответственно снижается и установленная мощность вентильного оборудования.

Особенно аффективна предлагаемая 3О схема для заряда аккумуляторных батарей с напряжением менее 100 В (6, 12, 24, 28, 40, 70 В) применяемых на автотранспорте, электрокарах и электропогрузчиках, когда падание напряжв- 35 ния в вентилях (1,5"2 В) соизмеримо с выходным напряжением зарядных устройств.

Например, при использовании ее в бытовых зарядных устройствахдля заря- 4О да стартерных аккумуляторных батарей напряжением в б и 12 В (тип ВА3-6 (12-б-У 4)) предлагаемая схема поэволит снизить электрические потери примерно в дза раза.

Формула изобретения

Устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током, содержащее зарядный источник пульсирующего тока и узел разряда на основе тиристорного ключа, соединенного катодом с одной выходной клеммой устройства, и конденсатора, одна обкладка которого подключена к другой выходной клемме устройства, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения КПД заряда н снижения уста новленной мощности вентильного оборудования, зарядный источник пульсирующего тока выполнен на основе тран" сформатора со средним выводом вторичной обмотки, подключенным к одной выходной клемме устройства, и тирис" торного моста, к входу которого".под" ключены крайние выводы вторичной об)мотки трансформатора, а в выходную диагональ моста включен конденсатор так, что другая вго обкладка соединена с анодом тиристорного ключа че рез вновь введенный дроссель, причем тиристоры в смежных плечах Моста соединены встречно-последовательно. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Зорохович A.E. и др. Устройства для заряда и разряда аккумуляторных батарей. И., Энергия ., 1975, с. 203.

2. Фидатов В.Н. Устройства для за" ряда аккумуляторных батарей ассимнетричным током.- Электротехн.пром-сть.

Сер. Преобраэоват. Техника ., 1967, вып. 8 (103) р с. 12. . 3. Авторское свидетельство СССР

Ю 463176,.кл, Н 02 Х 7/10, 1975.

4. Авторское свидетельство СССР

Ю 799078, кл. Н 02 X 7/10, 1979..989674

Составитель В.Оглоблев

Редактор Л.Веселовская Техред С.Мигунова

Корректор М.1Лароши

Подписное

Филиал ППП Патент „ г.ужгород, ул.Проектная, 4

Заказ 11143/74 Тираж 615 вНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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