Устройство для питания нагрузки

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 19) (1 91896 00 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Чиженко И,М. и др, Основательной техники, М.: ВысшаАвторское свидетельствоМ 877706, кл. Н 02 ) 7/00, 19Авторское свидетельствоМ 1256636, кл. Н 02 ) 7/00, 1 НАГРУЗКИ лектропитах батарей, оочередном батарей на роизводитнсаторного евую схему аботе батат конденсавы преобразоя школа, 1974,СССР ССР5. Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам электропитания, включающим в качестве первичного источника электроэнергии аккумуляторные батареи (АБ),Известно устройство для питания нагрузки, содержащее две АБ, подключенные через полностью управляемые тиристоры к выходным зажимам, два трансформатора, первичные обмотки которых включены в цепи Аб, а вторичные обмотки шунтированы последовательным соединением диода и конденсатора, одной обкладкой связанного с выводом батареи, в цепь которой включена первичная обмотка, генератор импульсов, выходом подключенный к счетному входу триггера, прямой и инвесрный выходы которого соединены с управляющими входамй тиристоров, два дог олнительных тиристора, включенные между второй обкладко 4 упомянутых конденсаторов и выводами противоположной полярности первой и второй АБ и два элемента задержки. Пер(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИ 57) Использовачие: системы э ния на основе аккумуляторны Сушность изобретения; при и разряде двух аккумуляторных общую нагрузку одновременно ся заряд промежуточного конд накопителя энергии через нул выпрямления, Во время пауз в рей производится их подзаряд о торного накопителя, 1 ил,вый элемент задержки выходом соединен с управляющим входом дополнительного тиристора, связанного с первой АБ, а входом подключен к инверсному выходу триггера, Второй элемент задержки входом соединен с прямым выходом триггера, а входом связан с управляющим входом дополнительного тиристора, подключенного к второй АБ, Известное устройство обеспечивает питание нагрузки постоянным током путем поочередного подключения к ней одной из двух АБ, В паузах между разрядами АБ подзаряжаются (деполяризуются) импульсом тока, обеспечивающим повышение отдачи батареи по энергии. Формирование деполяризующего импульса осуществляется за счет энергии АБ,Однако это устройство имеет следующие недостатки. Трансформаторы используются в устройстве в качестве промежуточных накопителей энергии, так как заряд конденсаторов производится в момент отключения АБ от нагрузки за счет энергии трансформато 17918965 10 15 20 25 30 35 40 45 50 ров, что обусловливает их большую массу и габариты, существенно влияет на удельные энергетические показатели устройства, Кроме того, накопление энергии за счет тока в первичных обмотках трансформаторов затрудняет выключение полностью управляемых тиристоров и требует избыточной энергии в цепях управления и выбора тиристоров повышенного типоразмера, Поэтому эффект, связанный с деполяризацией АБ при разряде, снижается вследствие низких удельных энергетических показателей элементов автоматики. Включение накопителя энергии(трансформатора) последовательно с нагрузкой обусловливает низкое качество питающего нагрузку напряжения. Таким образом, недостатками устройства являются низкие удельные энергетические показатели и низкое качество питающего нагрузку напряжения.Цель изобретения - устранение отмеченных недостатков, а именно: повышенле удельных энергетических показателей и качества питающего напряжения,Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для питания нагрузки вторичные обмотки трансформаторов выполнены с отводами от части витков, причем последовательное соединение конденсаторов и диодов шунтирует связанные с отводами части вторичных обмоток, вторые выводы которых через дополнительные диоды подкл ючен ы к общим точкам упомянутых конденсаторов и диодов, Отличительные признаки п редложен ного устройства обеспечивают передачу разрядной импульсной энергии АБ в накопительные конденсаторы в момент подключения нагрузки к АБ, когда она имеет повышенное напряжение и снижают долю передаваемой энергии трансформаоров при отключении АБ от нагрузки. Снижение накопительных функций трансформаторов обеспечивает повышение удельных энергетических показателей устройства и повышение качества напряжения нагрузки.На чертеже показана схема предлагаемого устройства,Устройство для питания нагрузки содержит АБ 1, 2, полностью управляемые тиристоры 3, 4, трансформаторы 5, б, конденсаторы 7, 8, диоды 9 - 12, дополнительные тиристоры 13, 14, генератор импульсовв 15, триггер 16 и элементы задержки 17, 18. АБ 1, 2 через первичные обмотки 19, 20 трансформаторов 5, б и полностью управляемые тиристоры 3, 4 подключены к нагрузке 21, Вторичные обмотки, 22, 23 снабжены отводами 24, 25. Части вторичных обмоток, связанные с отводами 24, 25, шунтированы последовательным соединением конденсаторов 7, 8 диодов 9, 10. Второй вывод вторичных обмоток 22, 23 через диоды 11, 12 подключен к общей точке конден. саторов 7, 8 и диодов 9, 10. Дополнительные ти ристоры 1 3, 14 шунтируют посл еда вател ь. ное соединение АБ 1, 2 и конденсаторов 7, 8. Генератор импульсов 15 выходом связан со счетным входом триггера 16, прямой и инверсный выходы которого соединены с управляющими входами тиристоров 3, 4. Элемент задержки 17 входом подключен к инверсному выходу триггера 16, а выходом связан с управляющим входом тиристора 13. Элемент задержки 18 входом соединен с прямым выходом триггера 16, а выходом подключен к управляющему входу тиристора 14, Элементы 17, 18 служат для задержки подачи сигналов на управляющие входы тиристоров 13, 14. Они могут быть выполнены в виде каскадныхС-звеньев, конечное из которых является согласующим трансформатором, обеспечивающим гальваническую развязку цепей уп равления тиристо ров, Под действием сигналов генератора импульсов 15 на прямом и инверсном выходах триггера 16 поочередно вырабатываются сигналы управления тиристорами 3, 4,Устройство работает следующим образом,Интервал времени, в течение которого сигнал управления действует на прямом или инверсном выходах триггера 16, будем называть тактом, В первом и последующих нечетных тактах сигнал управления вы рабатывается на прямом выходе тригера 16. Под действием сигнала управления тири- стор 3 открывается и подключает АБ 1 к нагрузке 21. Ток нагрузки протекает по цепи 1-19-3-21 - 1. Во вторичной обмотке 22 трансформатора 5 наводится ЭДС, заряжающая конденсатор 7 по цепл 22 - 11-7 - 24- 22, Кроме того, в электромагнитном поле трансформатора 5 запасается некоторая энергия, пропорциональная квадрату мгновенного значения тока нагрузки 21. В момент включения тиристора 3 от нагрузки 21 отключается АБ 2, так как сигнал с прямого выхода триггера 16 запирает тиристр 4. При уменьшении тока обмотки 20 на выводах вторичной обмотки 23 наводится ЭДС за счет энергии, запасенной в магнитном поле трансформатора б в предьгдущем (четном) такте, которая через диод 10 прикладывается к конденсатору 8 и дозаряжает его до расчетного уровня напряжения по цепи 2310-825-23, Параме 1 ры трансформаторов5, б (соотношение числа витков обмоток) выбираются таким образом, чтобы напряжение конденсаторов 7, 8 не менее, чем вдвоепревышало напряжение АБ 1, 2,По окончании времени задержки сигнала управления элементов 18 он подается на вход тиристора 14. Тиристр 14 открывается и подключает конденсатор 8 к АБ 2, Через АБ 2 протекает подзарядный импульс тока, При снижении напряжения конденсатора 8 до уровня напряжения АБ 2 тиристр 14 самостоятельно выключается, С поступлением очередного импульса с генератора 15 триггер 16 изменяет состояние и сигнал управления вырабатывается на инверсном его выходе. Этому моменту соответствует начало второго (четного) такта работы. Под действием сигнала управления тиристр 4 подключает АБ 2 к нагрузке 21. Ток нагрузки протекает по цепи 2 - 20 - 4 - 21 - 2. Во вторичной обмотке 23 трансформатора 6 наводится ЭДС,заряжающая частична конденсатоо 8 по цепи 23-10 - 25 - 23. Одновременно в электромагнитном поле трансформатора 6 запасается другая часть энергии для заряда конденсатора 8, пропорциональная квадрату мгновенного значения тока нагрузки 21, В момент появления сигнала на инверсном выходе триггера 16 тиристор 3 запирается и отключает АБ 1 от нагрузки 21, При уменьшении тока обмотки 19 на вторичной обмотке 22 наводится ЭДС, которая дозаояжэет конденсатор 7 до расчетного уровня напряжения по цепи 229 - 7 - 24 - 22. Спустя время задержки элемент 17 подает сигнал упоавления на вход тиристора 13, который открывается и подключает конденсатор 7 к АБ 1, Через АБ 1 протекает подзарядный импульс тока, При выравнивании напряжения конденсатора 7 и АБ 1 тиристор 13 самостоятельно закрывается, С поступлением очередного сигнала генератора 15 на вход триггера 16 его состояние изменяется и начинается третий такт. Далее работа устройства повторяетсяВ предлагаемом устройстве заряд конденсаторов 7, 8 осуществляется как при подключении АБ 1, 2 к нагрузке 21, так и при ее отключении, Вследствие изменения накопительного режима использования трансформаторов 5. 6 их массо-габаритные характеристики уменьшаются, Улучшаются условия выключения полностью управляемых тиристоров 3, 4, что снижает их массу и затраты энергии на выключение. Кроме того, ослабление накопительных функций трансформаторов 5, б повышает качество напряжения на нагрузке 21 за счет исключения высоковольтных всплесков напряжения. Подзаряд АБ перед подключением к нагрузке повышает ее разрядное напряжение, а следовательно, и напряжение нагрузки, и имеет место более полная передача г 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 энергии батареи в нагрузку, Отмеченные особе н наст и обусловливают павы шение удельных энергетических показателей устройства за счет более полного проявления эффекта динамического разряда АБ (снижения массы и габаритов элементов автоматики) и повышение качества напряжения,Устройство имеет лучшие удельные энергетические показатели и повышенное качество питающего напряжения. Указанные преимущества достигнуты благораря более полному использованию трансформаторов и снижению их функций как накопителей энергии, включенных последовательно с нагрузкой, При частоте переключения тиристоров 30 - 40 Гц масса трансформаторов снижена примерно на 207.-, а амплитуда всплесков напряжения уменьшена е 2,5-3 раза.Поеимущес веннэя область исользавания изобретения - системы электропитания автономных объектов.Фармла изабре. ения Устройство для питания нарузки, содержащее две аккумуляторные батареи, подключеннье через полностью управляемые тиристорь к выходным зажимам, деа транссЬорматора, первичные обмотки которыхх екл ю-ен ы е цепи а кк муля 1 ср 1 ь. х батарей, з етазичные обмотки шун 1 ироеаны последователь не м соединением диода и конденсатааа, ОДНОЙ обкладкой связанного с выводом батареи, в цепь которой включена первичная обмотка трансформатора, генератор импульсов, выходом подключенный к счетному входу триггера, прямой и инверсный выходы которого соединены с управляющими входами тиристоров. два дополнительных тиристора, включеннье между второй обкладкой упомянутых конденсаторов и выводами противоположной полярности первой и второй батарей, и два элемента задержки, причем первый элемегп задержки выходом соединен с управляющим входом дополнительного тиристора, связанного с первой батареей, а входом подключен к инверсному вьходу триггера, второй элемент задержки входам соединен с прямым выходом триггера, а выходом связан с управляющим входом дополнительного тиристора, подключенного к второй аккумуляторной батарее, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения удельных энергетических показателей, вторичные обмотки трансформаторов выполнены с отводами от части витков и введень дополчительнье диоды, образующие совместно с диодноконденсаторными цепями нулевые схемы выпрямления,1791896 орректор А, Мотыл едактор роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1 каз 156 ВНИИ оставитель В. Пугачевехред М.Моргентал Тираж Подписноеосударственного комитета по изобретениям и открытиям при 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5