Устройство для заряда аккумуляторной батареи

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕ 656154ИЗОБРЕТЕН ИЯ(23) Приоритет тет осударстаеннын нСССРпо делам нзобретн открытнй Опубликовано 05.04.79,Бюлл Дата опубликования описани 3) УДК 621,3 . 164(088.8 9.04.7 Авторыизобретен и Г. С. Лутовинов, М. К. Семков, С. М. Колоколкин, А. В, Наталкин, А. М, Колоколкин, А. А. Салютин 1) Заявитель РОЙСТ(54 гЯ ЗАРЯ АТАРЕИ АККУМУЛЯТОРНОИ Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах, предназначенных для заряда и разряда аккумуляторных батарей асимметричным током, с рекуперанией энергии разряда и импульсов разрядного тока в питающую устройство сеть.Известно устройство для заряда аккумуляторной батареи, содержащее управляемый выпрямитель, систему управления выпрямителем с задатчиком тока на входе, инвертор, вход которого соединен с выходомвыпрямителя через сглаживающий реактор, генератор прямоугольных импульсов и датчик тока, включенный на входе выпрямителя, причем выход датчика тока соединен со входом генератора, один и второй выходы которого соединены с задатчиком тока на входе системы управления выпрямителем, управляющие входы вентилей инвертора связаны со вторым выходом генератора импульсов, а выходная диагональ инвертора20 соединена с клеммами для подключения аккумуляторной батареи .Недостатком известного устройства является сложность, малая надежность и низкий КПД. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее управляемый выпрямитель, систему управления выпрямителем с задатчиком тока на входе, инвертор, вход которого соединен с выходом выпрямителя через сглаживающий реактор, генератор прямоугольных импульсов, узел управляемой задержки и датчик тока, включенный на входе выпрямителя, причем выход датчика тока соединен со входом генератора прямох гольных импульсов, выход которого связан с задатчиком тока на входе системы управления выпрямителем, а узел управляемой задержки включен между выходом генератора и управляющими входами вентилей инвертора, выход которого соединен с клеммами для подключения аккумуляторной батареи (2. Недостатком такого устроиства также является сложность, малая надежность и низкий КПД, что связано со сложностью такого элемента как генератор прямоугольных импульсов и большим количеством связей между различными узлами устройства, а также значительное время заряда акку656154 55 муляторной батареи, что объясняется большой длительностью переходных режимов цикла заряд-разряд.Целью изобретения является упрощение устройства, повышение надежности и КПД, сокращение времени заряда аккумуляторной батареи.Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее управляемый выпрямитель, систему управления выпрямителем с задатчиком тока на входе, инвертор, 10 вход которого соединен с выходом выпрямителя через сглаживающий реактор, генератор прямоугольных импульсов, узел управления задержки и датчик тока, включенный на входе выпрямителя, причем выход дат 15 чика тока соединен со входом генератора прямоугольных импульсов, выход которого связан с задатчиком тока на входе системы управления выпрямителем, а узел управляемой задержки включен между выходом генератора и управляюцими входами венти лей инвертора, выход которого соединен с клеммами для подключения аккумуляторной батареи, введен узел блокировки импульсов управления выпрямителем, генератор выполнен по схеме одновиоратора, а выход его соединен со входом узла блокировки им 25 пульсов управления выпрямителем. С целью регулирования и стабилизации импульсов разрядного тока аккумуляторной батареи в устройство дополнительно введен датчик тока разряда, выход которого соединен со ЗО входом узла управляемой задержки. Кроме того, с целью повышения коммутационной устойчивости инвертора и уменьшения авто- колебаний, другой вход одновибратора связан с системой управления выпрямителем.На фиг. 1 приведена принципиальная схе-ма предлагаемого устройства; на фиг. 2 - диаграмма его работы.Устройство содержит управляемый выпрямитель 1, систему управления 2 выпрямителем с задатчиком тока 3 на входе. Выпрямитель 1 через сглаживающий реактор 4 подключен к инвертору 5, который выполнен по мостовой схсмс на двух неуправляемых 6, 7 и двух управляемых 8, 9 вентилях. В диагональ инвертора включена 45 аккумуляторная батарея 10. Дроссели 11, 12 ограничивают скорость нарастания тока через вентили. Управляющие входы вентилей 8, 9 связаны через формирователь импульсов 13 с выходом 14 генератора 15, выполненного по схеме одновиоратора.На вход 6 системы управления 2 постухпают сигналы обратных связей по току с датчика тока 17 и по напряжению на входе инвертора с датчика напряжения 18. Вход генератора 15 связан с датчиком тока 17, а выход 14 с задатчиком тока 3 на входе системы управления 2 и входом узла блокировки 19 импульсов управления выпрямителем.Между выходом 14 генератора 15 и формирователем импульсов 13 включен узел управляемой задержки 20, регулирующий вход которого соединен с датчиком тока разряда 21 аккумуляторной батареи.Устройство работает следующим образом.При включении питающих напряжений на выходе4 (рис. 2,а) генератора 15 формируется сигнал, при котором импульсы управления на вентилях 8, 9 инвертора отсутствуют, узел блокировки 19 выключен, и ток на выходе выпрямителя 1 (рис. 2,д), величина которого определяется уставкой задатчика тока 3 (рис. 2,г) протекает через вентили 6, 7 инвертора 5 и аккумуляторную батарею 10, заряжая ее (рис. 2,и).Сигналы с датчика тока 17 и датчика напряжения 18 обеспечивают режим стабилиза ци и тока на выходе вы прям и тел я 1. В момент времени 11, определяемый постоянной времени генератора 15, на его выходе 14 формируется сигнал (рис. 2,а), который включает узел блокировки 19 (снимаются импульсы управления с вентилей выпрямителя 1), увеличивает уставку задатчика тока 3 (рис. 2,г) и подает на управляющие входы вентилей 8, 9 инвертора через узел задержки 20 управляющие импульсы (рис. 2,б), включающие их (время запаздывания задержки равно нулю). При этом напряжение на выходе выпрямителя 1 (рис. 2,ж) начинает уменьшаться, отслеживая одну из фазных синусоид питаюгцего выпрямитель 1 напряжения, ток выпрямителя 1 начинает протекать через вентили 8, 9 и аккумуляторную батарею 10, разряжая ее (рис. 2,и) (время запаздывания задержки равно нулю). При напряжении на выходе выпрямителя 1 больше (по абсолютной величине) напряжения аккумуляторной батареи 10, ток на выходе выпрямителя начинает уменьшаться и в момент времени 1 становится равным нулю. По сигналу нуль тока с датчика тока 17 (см. рис. 2,д) генератор 15 вновь переводится в состояние, при котором узел блокировки 19 включен (подаются импульсы управления на выпрямитель 1), уставка задатчика тока 3 становится исходной, а импульсы управления с вентилей 8, 9 снимаются. При этом выпрямитель 1 открывается с максимальным выходным напряжением, что обеспечивает быстрое нарастание зарядного тока аккумуляторной батареи до тока, определяемого уставкой задатчика тока 3. Это объясняется тем, что за время разрядного импульса тока аккумуляторной батареи (сдо 1.) система управления 2 выпрямителем, вследствие увеличения сигнала на выходе задатчика тока 3, переходит на: а- боту с минимальным (практически нуле 65615445 50 55 Овым) углом управления (рис. 2, е, где приведена диаграмма аналога выходного напряжения Выпрямителя 1). При необходимости минимальный угол управления выпрямителем 1 можно регулировать.Цикл работы устройства повторяется, причем длительность цикла можно регулировать в широких пределах, изменяя постоянную времени генератора 15.Регулировка длительности разрядного импульса тока через аккумуляторную батарею осуществляется изменением времени запаздывания узла управляемой задержки 20.При включении узла задержки 20 по сигналу с выхода генератора 15 импульсы управления на управляющие входы вентилей 8, 9 поступают через время г (рис. 2,в) после поступления соответствующего сигнала с выхода 14 генератора 15 (рис. 2.а), поэтому ток на выходе выпрямителя уменьшается, и В момент времени 1 г, когда подаются импульсы управления ца вентили 8, 9, разряд аккумуляторной батареи начинается при меньшем уровне тока (см. рис. 2,к, где показана диаграмма тока через аккумуляторную батарею при времени запаздывания узла управляемой задержки, не ра в ном нул ю).Так как длительцость времени запаздывания задержки 20 регулируется величиной импульсов тока разряда (например, средним значением этого тока), то возможна не только регулировка, но и стабилизация среднего значения импульсов разрядного тока аккумуляторной батареи за счетизменения промежутка времени между чоментом снятия управляющих импульсов с выпрямителя 1) и моментом подачи управляющих импульсов на вентили 8, 9 инвертора (1 г), т. е. за счет изменения времени запаздывания задержки 20.Для уменьшения низкочастотных колебаний, вызыванных биением разности частоты импульсов на выходе генератора 35 ичастоты пульсаций напряжения на выходе выпрямителя 1 работа генератора 15 синхронизируется с работой системы управления 2 выпрямите.гем 1.Как видно из диаграмм на рис. 2,а,е, генератор 15 изменяет свое состояние синхронно с очередной коммутаг,ией в выпрямителе 1, причем узел блокировки сничзет импульсы управления с Выпрямителя раньше начала коммутации.Синхронизация генератора5, кроче того, позволяет зцачительно уменьшить амплитуду импульса разрядного тока через аккумуляторную батарею, что повышает коммутационную устойчивость инвертора и КПД, так как разряд аккумуляторной батареи происходит в основном (зависит от начального угла управления) при отрицательном напряО15 20 25 ЗОЗ 5 40 женин на выходе выпрямителя, т. е. с рекуперзцией энергии разряда в питающую устройство сеть.Испытания данного устройства показали его высокую надежность и КПД, а также стабильность зарядного и разрядного импульса тока аккумуляторной батареи. Час. тота цикла заряд-разряд может составлять 25 Гц и более (например, при 2-фазцом выпрямителе 1), при эточ разряд происходит с скчпсрзцией энерп)1, В пита гОцглО сеть,Повышение частоты цикла заряд-разряд позволяет сократить время заряда аккумуляторной батареи при сохранении высокого КПД, простоты и надежности устройства.ФО).) Ял а аз Оорг)тс и ггЯ1. Устройство для заряда аккумуляторной батареи, содержащее управляемый выпрямитель. систему управления выпрямителем с задзтчиком тока на входе, инвертор, вход которого соединен с выходом выпрямителя через сглаживающий реактор, генератор прямоугольных импульсов, узел управляемой задержки и датчик тока, включенный нз Входе выпрямителя, причем выход датчика тока соединен со входом генератора прямоугольных импульсов, Выход которого связац с задатчиком тока нз входе системы , пр)1 влс)1 ия Выпрямителем, а узсл управляемой задержки включен межлч Выходом генерзторя и чп)3 ВД 51 к)гцими входами вентилей ицверторз, выход кото- РОГО СОЕДИНЕН С КЛЕММЗМИ ДЛЯ ПОДКЛЮЦЕНИЯ аккумуляторной батареи, от,гг)ца)ощееся тем, что, с целью упрощения устройства, пОВышеция надежности и КПД и сокращения времени зарядя аккумуляторной батареи, в него введен узел блокировки импульсов управления выпря ителем, генератор выполнен по схеме одгговибрзтора, а выход его соединен со вхг)дом узла блокировки импульсов управления выпрямите)ем.2. Устройство по и. 1, От.гггчагоцссг:;г тем, что, с целью регулирования и стабилизации ичпчльсов рззряднОГО тока аккчмч,15)то)ИО)1 батареи, в устройство допол цитсл ьно Ввсдсчг датчик тока разряда, ВыхОд которого сосди- НСЦ С ВХОДОМ ) ЗЛЗ У 11 РЗВЛЯСХ 10 й ЗЗДЕСРЖКИ.3. Устроиство по и. 1, г)т.ггг гагог.1 вгц,ц теч, цто с целью повыцгения коммутационной устойцивости ииверторз и умецьшсция звтоколебаний, другой вход одновибрзтора связан с систе)ц)йправления выпрямителемм.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе656154 Фиг. 1 Составитель И. НайдинаРедактор В. Фельдман Техред О. Луговая Корректор Л. ВеселовскаяЗа каз 1541144 Тираж 856 Подписное1 ЛНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж 35, Раушская иаб., д. 4/5Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 1. Заявка Мо 2419360, кл. Н 02 1 7/1 О, 05.11.76, по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства. 2. Заявка Мо 2433308, кл. Н 02 3 7/10, 15.11,76, по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства.