Устройство для питания нагрузки

1 ц 166 О 15 О Союз Советских Социалистических Республик(45) Дата опубликования описания 08.06.7 2) Авторы изобретени А, Г, Николаев, О. Г. Потанин и Г, Б. Стеганов(71) Заявител 4) УСТРОЙСТВО ПИТАНИЯ НАГРУЗ Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах электроснабжения различного назначения, в которых питание нагрузки осуществляется от аккумуляторной батареи, работающей в буферном режиме.Известно устройство для питания нагрузки 11, содержащее двухсекционную буферную аккумуляторную батарею с выведеннои средней точкой, источник переменного тока, двухполупериодный,мостовой выпрямитель, блок контроля напряжения и регулятор тока, например тиристорный, включенный в цепь средней точки батареи. Такое устройство обеспечивает сравнительно небольшой диапазон изменения величины напряжения питания нагрузки, которое не может превышать удвоенной амплитуды напряжения источника переменного тока. Устройство характеризуется сравнительно низкими удельными энергетическими показателями из-за большого рассеивания электроэнергии на сопротивлениях диодов и тиристоров.Известно устройство для питания нагрузки 2, содержащее источник напряжения переменного тока, подключенный через один линейный дроссель ко входной диагонали двухполупериодного мостового выпрямителя, два плеча которого, прилегающие к его выходной диагонали, образованы сосдиненнымп последовательно согласно вентилями, а два другие - конденсаторами, причем положительная и отрицательная клеммы выходной диагонали выпрямителя через вентили соединены с одноименным 11 клеммами нагрузки и двухсекционной аккумуляторной батареи, точка соединения секций которой связана через второй линейный дроссель с точкой соединения конденсато- рОВ, и О,Ток контроля напряжения и управления тпристорами.Это устройство обеспечивает возможг 1 ост 1. Поочередного Варда каждой секцн 11 аккумуляторной батареи до напряжения, по величине большего или меньшего амплитудного значения напряжения источника в зависимости от добротности контура, образованного дросселем, вентилем, конденсатором и внутренним сопротивлением источника.Недостатком данного устройства являстся то, что электрическая энергия от источнпка не может пс"едаваться непосредствен В нагрузку, м 11 уя аккуъГляторну 10 бата- ре 1 О, посколькм В каждый пОл,период изменения питающего напряже 1 гпя один нз конденсаторов выпрямителя отдает энергию одну из секций аккумуляторной батаре 1 запасенную в предыдущем полупериоде, 66 О 150то Время как другой конденсатор запасает знсргшо от источника.Целью изобретения является улучше:Пс удельных энергетических показателей устройства. Это достигается тем, что устройство снабжено конденсатором и двумя тиристора ми, соедццеццымц последовательно-согласно, прц этом анод одного тприс.тора соединен с пололкитсльцой кге.Мой, катод другого - с отрицательной клем;дой В 11 ХОДЦОЙ ДЦ 210 ЦВЛИ МОСТОВОГО ЗЫПР 51 МЦ - ля, 2 точ 1(2 соедцнс 11 ия этих тир цсторо сРсз коцдсцса 10 Р ПО;1 кл 101 сц 2 (О ГтОРО.ч 1 У Вь- воду линейного дросселя, связаццого спосрс;сствс 1 цо с то"ц(ои сосдицсци 51 сскцци ах- КС:ЛЯТОРН 011 02 ТГРЕН,На фцг. 1 прс;ставлена прццццпиаль:ая э:1 сктри"1 сск 251 схема устройстВ 2.ИСТ 01 ник 1 напряжения цсрсмспно:о тока Подключен через линейный дросссль 2 ко вхолной диагонали Выпрямителя 3, два плеча которого, прилегающие к его выходной диагонали, образованы тиристорамц 4, 5, а два другие - -коцдснсаторамц 6, 7, причем положительная 8 и отрицательная 9 клеммы Выходной дцаГОнали Выпр 51 миСл 51 3 10- рез всцтили 10, 1 соединены с одноимс:1- ными клеммами 12, 13 нагрузки 4 ц двухсекциоццой аккумуляторной батареи 15, точка соединеПля сскц;и 16, 17 которой связана с одним из вьПодов лццс.о: о дросселя 18, дополнительный коцдецсатор 9, два тиристора 20, 21, сосдицеццых нос.Сдоватс;1 ыО-сог.асио и олок 22 кон 1 р 0,151 напряжения и управления тцристорамц. Анод тирцстора 20 соединен с поло 5 кТельной 8, катод тиристора 21 - с отрицательной 9 клеммами выходной диагонали мостоВого выпрямителя 3, а точка их сосдицс:ия через конденсатор 19 подключена ко Горому выводу линейного дросселя 18.Вариант электрической схемы устройства изображен ца фцг, 2. Отличительной особенностью этой схемы является то, что лицейный дроссель 18 одним своим выводом соединен с одной из выходных клемм выпрямителя 3, например с клеммой 8, а другим - с течкой соединения вентилей 10, 20, при этом конденсатор 19 оказывается подсоединенным между точками соединения секций 16, 17 аккумуляторной батареи 5 и тиристоров 20, 21. Такое схемное решение позволяет использовать дроссель 18 одноВременно и как фильтр для улучшения качества передаваемой в нагрузку электрической энергии. Работу устройства, показанного на фиг.1, условно можно разделить на два реткима:В первом режиме электрическая энергия от источника 1 напряжения переменно. го тока передается в нагрузку 14 только че рез аккумуляторную батарео 15, Во втором режиме часть энергии передается в нагго тл и 5 по печгтвенно. 5 Нмя бата пеО 15, а часть э;српи поступ ае Г;оо 1 ерсдцо всекции 16 и 17 батареи.Питание нагрузки 14 от источника 1 всрвом режиме работы устройства осущсст 5 Влястся в том случае, когда 1 аксимальцосзначение цацрятксцця ца выходе выпрямителя 3 меньше величины напряжения на аккумуляторной батарее 5. Параметры линейнего дросселя 2 и конденсаторов б, 7 вы.10 Орацы такими, чОбы част 01 а соостВсццыхколсоаний контура, образованного линей.:ым дросселсм 2, конденсатором 6 (7), Вентилем - ." (5) была зышс. частоты истоилка1 ц Го Величше составляла примерно 1,05 --15 1,10 от частоты источника. В этом случаезаряд ко.децсаторов 6 (7) осуществляетсяВ течение промежутка времени 1,1, равного1.7 -0,95 от длительности (, цолупериода изменения питающего паряжения, т. е.20-1= +1,Работает устройство В и рвом режимеследуОщим ооразом.Пусть в один, цацрцмср положцтельныйцолупсрцод изменения напряжения источника 1, от момента времени равного нулюДО моъСитй врсмеци 11, при которо В - /.1,22 ряжастс 51 кс 1 пдснсатор 6 ВВ 1 прямител 51 3,о некоторого зцачсци , напряжения, р;вцого 0,5 Ьь цо цсш 1: вепиль 4, конденсатор30 6, дроссель 2, источник 1, где Ьо -- макси.,агьцос зцачсцце напряжения а Выходевыпр 51 мител 5 8. В д 1 сго (Отрицатсл 1 цый)цолупсрцод изснсни 51 пацр 515 кеиця цсточни 1(2 1 Б течение п 1 эоме"кутка Врсмсци, равио 35 О 1, зар 51 н(аетс 51 коцденсаОр 7 также;Онапряткения 0,5 У, по цепи: вецт;ль 5, источник 1, дроссель 2, конденсатор 7, Такимобразом, за часть периода измснеш 1 я напряжения источника 1, равную (л - , (,)= - (2 п -40 . - (,), Напряжение ца выходе выпрямителя 8станет равным СУ Это соотвстстмет момент времени 1,. В этот момент с блока 22 правления подается сигнал управления цауправляющий электрод, например, тиристо 45 ра 20, который открывается, и секция 17аккумуляторной батареи 15 оказываетсяподключенной через дросель 18 к трем по.следовательно соединенным ц согласно действующим конденсаторам 6, 7 и 19. Велцчи 50 на емкости конденсатора б (7) больше Велцчины емкости конденсатора 19, а соотношения мелкду ними выораны такими, чтобыза промежуток времени, равный 1, конденсаторы б, 7 полностью разрядились до нуля,55 а конденсатор 19 - псрезарядился до напряжения 0,5 Схв обратной полярности.Таким образом, за период изменения напряжения источника 1 секция 17 аккумуляторной батареи 15 получила энергио60 От конденсаторов б, 7, накопленную последнимц в этот Тке период, В следующий период изменения напряжения источника 1 за прометкуток времени,равный (т+г,), конденсаторы б, 7 вновь65 запядятся каждый до напряжения 0,5 У.СССР СССР В этот момент подастся сигнал управлнця с блока 22 управления на управляющий электрод тиристора 21, который открывается, и секция 16 батареи 16 оказывается подключенной через дроссель 18 также к трем последовательно соединенным кондец. саторам 6, 7 и 19, суммарная величина напря)кен 1 я которых равна (Го+0,5 Г(В ). Далее процессы В системе периодцчеси повторяотся.Во втором режиме, при котором У.,) У,в часть электрической энергии от источника 1 через выпрямитель 5 передается В цагрузк 1 нспосредстВснцо В промежуток Врс.сни, когда .;гновсцнос значение на Выходе выпрями Геля больше напряжен:я на батарее 16.Таким образо.1, устройство для пцтапия нагрузки обеспечивает передачу электрической энергии потрсоителям, напря)кение которы Вьпцс значения напряжсгпя на выходе выпрямителя, т, е. питание нагрузки при напряжении, величина которого прсвы- ШЯСТ .ЯКСПЫЯЛЬНОЕ ЗНЯЧЕППЕ НЯПР 51 ЖСНПЯ на нагрузке в усгройстве-прототипе. 1,роме того, при значении напряжения ца выходе вьпряПтсл 51, по величине большего значени 51 напряжения на ак 1 БъуляторнОЙ батарее, нагрузка получает часть электрической энерг 5 и От источника напряжения переменного тока через выпрямитель непосредственно, минуя проме)куточцое накопление энергии в аккумуляторной батарее (что имеет место в прототипе), в результате чего уменьшаются нагрев аккумуляторной батареи и потери электрической энергии, вызванные зарядом батареи от источн 1 гка через выпрямитель и последующим разрядом на нагрузку. Таким образом, изобретение позволяет улучшить удельные энергетические показатели устройства для питания нагрузки и одновременно расширить диапазон регулирования величины напряжения на на 1 О 15 20 Г 5 30 ЗЗ 40 Грзкс. что Осооццо Важ:10 3 системах э,11(- тро 1-яожснц 51 с цц 31 ОВОльтными псточцпкз- и э.сктрпчсскОЙ энсргцп перомННОГО тока. Формула изобретения Устройство дл 51 питания нагрзкп, содержащее цсточнп 1( ц;пряженпя перменного тока, подключ;Ньпг через первьш;ш. цейпый дроссель ко Входной диагонали двухполуперподного мостового выпря.,птсля, два плеча которого, прилегающце к го выходной дцагоцалп, образованы сосд;Псццьмц последовательно-согласно всцтцл 5.,1:1, например управл 51 лымц тцрцсторямц, а двя дрГпе - коцденс 1 торя.и, положи Гс чь - цая п отрицатсльцая клеммы выходной диагонали выпрямителя через вентили содпцсны с одноименными клемма.,ц цагрзкц и двухсекццонной аккумуляторной батарсц, то 1(2 сосдипспця сскциЙ 1(ото)Ой сВ 5132 на с одним выводом Второго линейного дросселя, и Ол 01( контрол 51 напряжения и прВл- цця тпрпсторамп, о т л и ч а ю щ с е с я теъ 1, что, с целью улучшения удсльпых эцс 1)гстцчсскпх показателей, оно снабжено (Оцдснатором и двумя тпрцсторамц, соедШешп 1- мц последовательно-согласно, прц этом Яцод одного тцрцстора соединен с положит;ль- ПОЙ, 1(ЯТОД ДРУГОГО - С ОТРПЦ 2 Т,1 ЬЦОЙ К,1.- мами выходной диагонали мостового ьыпрямцтеля, а точка соединения этих тцрцсторов через дополнительный конденсатор подключена ко второму выводу второго линейного дросселя,Источники информации, принятывовнимание прп экспсртпзе: 1. Авторское свидетельство о 40022, кл. Н 01 .Ч 104, 197).2. Авторское свидетельство Ло 479185, кл, И 01 М 10/42, 1975,