Устройство для заряда аккумуляторной батареи

р 650159 Союз Советских Социалистических Республик61) Дополнительное к авт. свид-ву22) Заявлено 05,11.76 (21) 2419360/24-0 1) М Кл 2Н 023 7/02 Н 01 М 10/4 исоединением за Государственный комитет(45) Дата опубликования описания 28.02.79 СССРпа делам изобретен 53) УДК 621 355 16(71) Заявите 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДА АККУМУЛЯТОРНО БАТАРЕИИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах, предназначенных для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током и разряда ее с рекуперацией в сеть.Известно устройство для заряда аккумуляторной батареи, содержащее два управляемых выпрямителя, соединенных последовательно, реле, через контакты которого и резонансную цепочку аккумуляторная батарея подключена к выходу выпрямителей 11Недостатками известного устройства является его сложность и малая надежность, так как для рекуперации энергии разряда аккумуляторной батареи в сеть и ее заряда она подключается к выпрямителям через механические контакты.Известно также устройство, содержащее управляемый выпрямитель, систему управления выпрямителем с задатчиком тока на входе, инвертор, вход которого связан с выходом выпрямителя через сглаживающий реактор. Аккумуляторная батарея в этом устройстве включена на входе инвертора В известном устройстве управляемый выпрямитель работает в прерывистом или непрерывном режиме, а инвертор в прерывистом режиме с большой скважностью. Инвертор нагружен на балластное сопротивление, или через дополнительный выпрямитель непосредственно на выход управляемого выпрямителя. Указанное устройство по зволяет осуществлять заряд аккумуляторной батареи асимметричным током с рекуперацией энергии разряда на выход управляемого выпрямителя.Недостатками известного устройства яв ляется сложность схемы инвертора, так какон содержит дополнительный выпрямитель, его низкий КПД, что связано с невозможностью возврата энергии разряда в питающую устройство сеть.15 Целью изобретения является упрощение иповышение КПД устройства. Указанная цель достигается тем, что в устройство введены генератор прямоугольных импульсов и датчик тока, включенный на входе выпрямителя, причем выход датчика тока связан с входом генератора прямоугольных импульсов, один выход которого соединен с задатчиком тока на входе системы управления выпрямителем, инвертор выполнен по мостовой схеме на двух неуправляемых и двух управляемых вентилях, управляющие входы которых связаны с другим выходом генератора прямоугольных импульсов, а выходная диагональ инверторасоединена с клеммами для подключения аккумуляторной батареи.При этом, с целью независимого регулирования тока разряда, друтой выход генератора прямоугольных импульсов связан с задатчиком тока системы управления выпрямителем.Кроме того, с целью улучшения динамических характеристик, вход системы управления дополнительно соединен с датчиком тока непосредственно, а со входом инвертора через датчик напряжения с целью обеспечения разряда аккумуляторной батареи постоянным током с рекуперацией энергии разряда в сеть для питания, между другим выходом генератора прямоугольных импульсов и управляющими входами вентилей инвертора включен формирователь импульсов, а этот выход генератора шунтирован ключом.На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, блок-схема; на фиг. 2 - диаграмма его работы.Устройство содержит управляемый выпрямитель 1, систему управления выпрямителем 2 с задатчиком тока 3 на входе, Выход выпрямителя через сглаживающий реактор 4 подключен к входу инвертора 5.Инвертор выполнен по мостовой схеме на двух неуправляемых 6, 7 и двух управляемых 8, 9 вентилях.Аккумуляторная батарея 10 включена вдиагональ моста инвертора. Дроссели 11, 12 служат для уменьшения скорости нарастания тока через вентили инвертора. Управляющие входы вентилей 8, 9 через формировател" импульсов 13 связаны со вторым выходом 14 генератора прямоугольных импульсов 15, первый выход которого 16 соединен с задатчиком тока 3.С выхода датчика тока 17 сигнал поступает на вход генератора прямоутольных импульсов 15 и вход систем управления выпрямителем 18, который через датчик напряжения 19 соединен со входом инвертора.Выход 14 генератора прямоугольных импульсов 15 связан также с задатчиком тока 3 и ключом 20.Устройство работает следующим образом.При подаче питающих напряжений сигнал на выходах 14 и 16 генератора прямоугольных импульсов 15 отсутствует (см, фиг, 2 а и 2 б), вентили 8, 9 закрыты и ток выпрямителя 1, величина которого определяется уставкои задатчика тока (см. фиг. 2 г), через вентили 6, 7 поступает в аккумуляторную батарею 10, заряжая ее (см. фиг. 2 ж). В момент времени 1 ь определяемый частотой генератора 15 с выхода 14 генератора на управляющие входы вентилей 8, 9 поступают импульсы управления, включающие их. При этом вентили 6, 7 закрываются (так как к ним прикладывается запирающее напряжение аккумуляторной батареи), а ток выпрямителя 1 начинает протекать через от 1 О 15 20 25 30 35 4 О 45 50 55 60 65 крывшисся вентили 8, 9 и аккумуляторную батарею 10, разряжая ее.Поскольку в момент времени 1 ь после включения вентилей 8, 9 инвертора к напряжению на выходе выпрямителя 1 (см. фиг, 2 е) добавляется напряжение аккумуляторной батареи, то ток в сглаживающем рсакторе 4 (см. фиг. 2 д) начинает возрастать. Система управления 2 изменяет напряжение на выходе выпрямителя 1 таким образом, чтобы ток через сглаживающий реактор 4 оставался постоянным.В момент времени 1 ь определяемый скважностью выходных импульсов генератора 15, управляющие импульсы с вентилей 8, 9 инвертора снимаются, а с выхода 16 (см, фиг. 2 б) генератора 15 на задатчик тока 3 поступает сигнал, который переводит выпрямитель 1 в инверторный режим с максимальным углом управления.Ток на выходе выпрямителя спадает до нуля, и по сигналу с датчика тока 17 (нуль тока) (см. фиг. 2 в) генератор импульсов 15 переводится в исходное состояние: управляющие импульсы на вентилях 8, 9 отсутствуют, а на выходе задатчика тока 3 устанавливается сигнал, определяющий величину тока заряда аккумуляторной батареи.Напряжение на выходе выпрямителя 1 становится положительным, а установившийся ток протекает через вентили 6, 7 и аккумуляторную батарею, заряжая ее. Через время (Т), определяющее период повторения импульсов на выходах генератора 15, цикл работы устройства повторяется: включаются вилли 8, 9 инвсртора, а ток на выходе выпрямителя начинает разряжать аккумуляторную батарею 10. Поскольку напряжение на выходе выпрямителя становится отрицательным (имеется ввиду его среднее значение), а ток не изменяет своего направления, то разряд аккумуляторной батареи происходит с рекуперацией энергии разряда в питающую устройство сеть. При этом выпрямитель 1 работает в режиме ведомого сетью инвертора.При необходимости величина тока разряда может быть выбрана не равной величине тока заряда, Для этого с выхода 14 генератора 15 воздействуют на задатчик тока 3, изменяя его уставку (сигнал на выходе) соответствующим образом.Для улучшения динамических характеристик устройства в переходных режимах (уменьшения перерегулирования) на вход 18 системы управления выпрямителем 2введены отрицательная обратная связь по току на выходе выпрямителя (он равен току на входе), а также положительная обратная связь по напряжешпо на входе инвертора. Полярность напряжения на выходе датчика напряжения 19 изменяется в зависимости от режима работы устройства, При зарядке аккумуляторной батареи сигнал на выходе датчика 19 положительный, а при разрядке(вентили 8, 9 открыты) - отрицательный, что уменьшает перерегулирования в устройстве за счет повышения быстродействия системы регулирования.Для обеспечения работы устройства в режиме разряда аккумуляторной батареи постоянным током с рекуперацией энергии разряда в питающую устройство сеть между выходом 14 генератора 15 и управляющими входами вентилей 8, 9 включен формирователь импульсов 13, а выход 14 генератора 15 шунтирован ключом 20. При этом величина тока разряда определяется сигналом на выходе задатчика тока 3.Таким образом, данное устройство обеспечивает следующие режимы работы:заряд аккумуляторной батареи постоянным током (при нулевой частоте генератора 15);заряд аккумуляторной батареи асимметричным током с раздельной регулировкой величины тока заряда и тока разряда, а также частоты и скважности цикла заряд - разряд;разряд аккумуляторной батареи постоянным током с рекуперацией энергии разряда в питающую устройство сеть.Простота силовой схемы инвертора предопределила простоту всего устройства и его высокий КПД, так как мощность теряется только в подводящих проводах и открытых вентилях выпрямителя и инвертора (при токе до 20 А теряется около 100 Вт). формул а изобретенияУстройство для заряда аккумуляторной батареи, содержащее управляемый выпрямитель, систему управления выпрямителем с задатчиком тока на входе, инвертор, вход которого связан с выходом выпрямителя через сглаживающий реактор, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью упрощения и повышения КПД, в устройство введены генераторпрямоугольных импульсов и датчик тока,включенный на входе выпрямителя, причем5 выход датчика тока связан со входом генератора прямоугольных импульсов, один выход которого соединен с задатчиком тока навходе системы управления выпрямителем,инвертор выполнен по мостовой схеме на10 двух неуправляемых и двух управляемыхвентилях, управляющие входы которых связаны с другим выходом генератора прямоугольных импульсов, а выходная диагональинвертора соединена с клеммами для под 15 ключения аккумуляторной батареи.2. Устройство по п. 1, отличающеесятем, что, с целью независимого регулирования тока разряда, другой выход генераторапрямоугольных импульсов связан с задатчи 20 ком тока системы управления выпрямителем.3. Устройство по п. 1, отличающеесятем, что, с целью улучшения динамическиххарактеристик, вход системы управления25 дополнительно соединен с датчиком токанепосредственно, а с входом инвертора через датчик напряжения.4. Устройство по п. 1, о тл и ч а ю ще е с ятем, что, с целью обеспечения разряда ак 30 кумуляторной батареи постоянным током срекуперацией энергии разряда в питающуюсеть, между другим выходом генераторапрямоугольных импульсов и управляющимивходами вентилей инвертора включен фор 35 мирователь импульсов, а этот выход генератора шунтирован ключом.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР40 М 316139, кл. Н 021 7/10, 1970.2, Авторское свидетельство СССР431588, кл. Н 01 М 10/4, 1972,Редактор Ю. Челюканов Заказ 2716/15 Изд.160 Тираж 865 НПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретен 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 ипография, пр. Сапунова,Составитель И. НайдиТехред А, Камышников Подписнооткрытий