Устройство для заряда аккумуляторов

=59 госуддРственный комитет сссРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Пермский вагоноремонтный завод (72) А.П,Абрамов и Л.Н.Тульчинский (53) 621.355.163 (088.8)(56) Беффорд Б. и др. Теория автономных инверторов. - М,: Энергия, 1969, с. 129-140.Ефремов И.С. и др. Теория и расчет электрооборудования подвижного состава городского электрического транспорта. - М.: Высшая школа, 1986, с. 387.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДА АККУМУЛЯТОРОВ(5) Изобретение относится к электротехнической промьппленности и предназначено для питания низковольтныхцепей и подзарядки аккумуляторовтроллейбусов. Цель изобретения - снижение массогабаритных и улучшениеэнергетических показателей зарядногоустройства (ЗУ). Устройство содержит инвертор 1, выполненный по двухячеечной последовательной схеме, атакже трансформаторный узел 14 на,базе трансформаторов 15, 16, 17, 18 с1422302 фчрритовыми сердечниками. Вторичныеобмотки трансформаторов подключены квзводу выпрямителя 33, выполненногопо схеме с нулевым выводом, причемкаждый трансформатор выполнен с двумявторичными обмотками, образующимидве группы последовательна соединеннЮх обмоток. В первом цикле работы ЗУпо первичным обмоткам 19, 20 трансформаторов 15, 16 протекает ток заряда конденсатора 12 инвертора, а попервичным обмоткам 21, 22 трансфорИзобретение относится к устройствам для преобразования электрическойЭнергии и предназначено для использования в качестве источника питаниянизковольтных цепей и подзаряда акку"йуляторов на тех видах электроподвижного состава, где предъявляютсяЭысокие требования к гальваническомуразделению высоковольтных и ниэкоВольтных цепей, например, на троллейбусах.Цель изобретения - снижение массогабаритных, улучшение энергетических показателей устройства и снижениеуровня шума.На чертеже приведена принципиальная схема устройства.Устройство содержит двухячеечный последовательный инвертор 1, выпол- з 0 ненный на вильтровых конденсаторах 2 и 3, коммутирующих реакторах 4-7, , тиристорах 8-11 и коммутирующих конденсаторах 12 и 13.Вход инвертора 1 подключен к ис точнику постоянного напряжения, например, 550 В (контактная сеть троллейбуса), а выход - к входу трансформаторного узла 14, выполненного, в данном случае, на четырех транс форматорах 15-. 18, первичные обмотки 19-22 которых соединены последовательно, начало обмотки 19 трансфор.матора 15 и начало обмотки 22 трансформатора 18 подключены к коммутирующим конденсаторам 12 и 13 (выход инвертора 1), а концы обмоток 20 и 21 трансформаторов 16 и 17 подключе -маторов 17, 18 - ток разряда конденсатора 13 инвертора. На выходе ЗУ токпротекает по вторичным обмоткам 24,26, 28, 30 трансформаторов через вентиль выпрямителя 33, аккумуляторнуюбатарею АБ) 35 и сглаживающий дроссель 34. Во втором - конденсатор 12разряжается, а конденсатор 13 инвертора заряжается 1 ок на выходе ЗУ вданном цикле также заряжает АБ отвторичных обмоток 23, 25, 27, 29трансформаторов. 1 ил. ны к средней точке инвертора 1. Каждый иэ трансформаторов 15-18 содер" жит две вторичные обмотки, соответственно 23 и 24, 25 и 26, 27 и 28,29 и 30, Обмотки 23, 25, 27 н 29 соединены последовательно, образуя первую группу обмотокОбмотки 24, 26,28 и 30 также соединены последовательно и образуют вторую группу. обмоток.Начало обмотки 23 трансформатора15 и конец обмотки 30 трансформатора 18 подключены к катодам вентилей 31 и 32 выпрямителя 33. Начало обмотки 24 трансформатора 15 и конец обмотки 29 трансформатора 18 соединены между собой и через сглаживающий дроссель 34 подключены к положительному выводу аккумуляторной батареи 35.Блок 36 системы управления инвертором 1 содержит узел 37 сравнения, элемент НАСЫЩЕНИЕ 38, защитное устройство 39, потенциальный разделитель 40 и блок 41 задающего генератора и формирователя импульсов управления.Первый вход узла 37 сравнения подключен к зажимам аккумуляторной батареи 35, а второй вход - к источнику эталонного сигнала (не показан), Выход узла 37 сравнения подключен к входу элемента НАСЫЩЕНИЕ 38, выход которого соединен с первым входом защитного устройства 39, второй вход которого через потенциальный разделитель 40 соединен с входными клеммами ннвертора 1 (на стороне высокого напряжения.Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии высокоенапряжение на входе инвертора 1 от 5сутствует, напряжение с зажимов аккумуляторной батареи 35 постунает напервый вход узла 37 сравнения, навыходе которого появляется сигнал,пропорциональный разности между эталонным сигналом и напряжением на аккумуляторной батарее. Этот сигналпоступает на вход элемента НАСЫЩЕНИЕ38, в задачу которого входит ограничение масимальной частоты переключения тиристоров инвертора 1. Вследствие высокой величины коэффициентаусиления узла 37 сравнения на выходеэлемента 38 появляется максимальныйсигнал, который поступает на первый 20вход защитного устройства 39, схемакоторого обеспечивает отсутствие сигнала на выходе при равенстве нулюсигнала на выходе при равенстве нулюсигнала на втором входе. Таким образом, при отсутствии высокого напряжения на входе инвертора 1 и, следовательно, сигнала на выходе потенци- оального разделения 40 сигнал на выходе защитного устройства 39 равен 30нулю, и управляющие импульсы на выходе блока 4 1 отсутствуют.При появлении на входе инвертора 1высокого напряжения коэффициент передачи защитного устройства 39 за счетналичия в его схеме апериодическогозвена о постоянной времени порядка0,1 с плавно изменяется от нуля доединицы, обеспечивая появление управляющих импульсов на выходе блока 41 40и плавное нарастание частоты их следования.Основной рабочий режим устройствадля заряда аккумуляторов осуществляется в два такта,В первый такт подаются управляющие импульсы на тиристоры 8 и 10 инвертора 1. При этом происходит заряд конденсатора 12 по цепи: положитель ная входная клемма инвертора 1, реактор 4, тиристор 8, конденсатор 12, первичные обмотки 19.и 20 трансформаторов 15 и 16, средняя точка инвертора 1.55Одновременно происходит разряд конденсатора 13 через обмотки 21 и 22 трансформаторов 17 и 18, реактор б и тиристор.10. Токи заряда конденсатора 12 и разряда конденсатора 13 Формируют импульсы напряжения на вторичных обмотках 23-30 трансформаторов 15-18 с положительной полярностью на началахобмоток. Ток заряда аккумуляторной,батареи 35 в данном случае протекаетпо цепи: начало обмотки 24, дроссель34, акумуляторная батарея 35, вентиль32, конец обмотки 30, т,е. по обмоткам 24, 26, 28 и 30 трансформаторов15-18.Во второй такт импульсы управления поступают на тиристоры 9 и 11инвертора 1. При этом происходит раз".ряд конденсатора 12 через тиристор 9,реактор 5 и первичные обмотки 19 и20 трансформаторов 15 и 16. Одновре.менно происходит заряд конденсатора13 через первичные обмотки 21 и 22трансформаторов 17 и 18, тиристор 11и реактор 7 от источника напряжениямежду средней точкой и отрицательнойвходной клеммой инвертора 1. При этомна вторичных обмотках 23-30 трансформаторов 15-18 формируются импульсы напряжения, полярность которыхобеспечивает протекание тока на выходе устройства по цепи: вторичныеобмотки 23, 25, 27, 29 трансформаторов 15-18, дроссель 34, аккумуляторная батарея 35, вентиль 31 выпрямителя 33,Как видно из рассмотрения основно"го рабочего цикла устройства, энергетические процессы в схеме трансфор"маторного узла 14, связанные с пере"магничиванием сердечников трансформаторов 15-18, идентичны процессам,протекающим при работе группы последовательно соединенных трансформаторов, содержащих по одной вторичнойобмотке и подключенных к входу выпрямителя, выполненного по мостовойсхеме.Таким образом, выполнение транс"форматоров с двумя вторичными обмотками.позволяет реализовать в устройстве предпочтительную, по сравнениюс мостовой схемой, с точки зренияколичества вентилей, схему выпрямителя с нулевым выводом при работеданного выпрямителя от группы последовательно соединенных трансформаторов.Выполнение инвертора устройствапо двухячеечной последовательной схеме с нагрузкой, требуемый импеданс1422302 Составитель И.НайдинаТехред Л. Олийнык Редактор О.Головач Корректор М.Лемчик Заказ 4436/52 Тираж 650 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Иосква, Ж, Раушская наб д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г, ужгород, ул. Проектная, 4 которой достигается групповым послеу дойательным включением трансфармато- роВ, обеспечивает уровень переменного потенциала на корпусе устройства5 не более 20 В относительно корпуса троллейбуса, что не оказывает отрицательного влияния на безопасность экСплуатации.Повьппение рабочей частоты инвер тора до 5-6 кГц позволяет снизить вес устройства.Кроме тогопоследовательная схе-ма инвертора с естественной коммутациЕй тиристоров существенно повьппа ет надежность устройства в условиях наг 1 ичия частых режимов потери и восстановления высокого напряжения на 1,вхаде инвертора, что также является специФичным для троллейбуса (раз . рьаы контактных проводов на пересе.чениях, секционные переключения, отпадание штанг и т.д.). формула изобретения 25 Устройство для заряда аккумуляторов, содержащее инвертор, выход которого через трансформаторный узел, выпрямитель, выполненный по схеме с 30 нулевым выводом, и сглажинающий дроссель подключен к аккумуляторной батарее, с т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью снижения веса, габаритон, уровня шума и улучгпения энергетических показателей устройства,иггвертор выполнен по двухячеечной последовательной схеме, трансформаторный узел выполнен в виде группы2 п (и = 1,2,3) последовательносоединенных трансформаторов на ферритовых сердечниках, причем каждыйтрансформатор содержит две вторичныеобмотки, образующие две группы последовательно соединенных обмоток, ячейки инвертора соединены последовательно, их общая точка подключена к средней точке цепи, образованной последовательно соединенными первичнымиобмотками трансформаторов, началопервой и конец второй групп вторичныхобмоток трансформаторон подключенысоответственно к катодам первого ивторого вентилей выпрямителя, конецпервой группы вторичньж обмоток трансформаторов соединен с началом второйи через сглажинающий дроссель подключен к положительному выводу аккумуляторной батареи, отрицательный выводкоторой подключен к анодам вентилейныпрямителя,