ЗАРЯДНО-РАЗРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО С РЕКУПЕРАЦИЕЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В КОРАБЕЛЬНУЮ СЕТЬ Российский патент 2013 года по МПК H02J7/00 

Изобретение относится к области электротехники и, в частности, к системам, использующим полупроводниковые преобразователи напряжения при проведении циклов заряда-разряда аккумуляторных батарей регулируемым реверсивным постоянным током с возможностью рекуперации электроэнергии (запасенной в аккумуляторных батареях) в корабельные трехфазные сети переменного тока с частотой 50 Гц и напряжением 380/220 В. Изобретение может быть использовано для автоматического заряда-разряда аккумуляторных батарей и бесперебойного электропитания ответственных потребителей постоянного и переменного тока на различных объектах (подвижных и стационарных) промышленного и военного назначения.

Известен зарядно-разрядный преобразователь («Зарядно-разрядный преобразователь ЗРП-150/50», ), поставляемый Обществом с ограниченной ответственностью «Элмашпром», Россия, г. Нижний Новгород (1/1/10/5/50/130/auto/2/zaryadka 440.html?f=1&1=0), представляющий собой трехфазный тиристорный реверсивный преобразователь, предназначенный для заряда, тренировочного заряда, формования в режиме оптимального заряда-разряда до десяти 12-вольтовых и до пяти 24-вольтовых аккумуляторных батареек одновременно. В режиме разряда энергия, вырабатываемая аккумуляторными батареями, инвертируется в питающую сеть 3 ~ 50 Гц, 380/220 В. Недостатком данного зарядно-разрядного преобразователя является то, что в нем переключение режимов работы преобразователя (заряд, тренировочный заряд, формование аккумуляторных батарей в режиме заряда-разряда) производится вручную.

Также известен зарядно-разрядный комплекс (Патент РФ на изобретение №2419943 «ЗАРЯДНО-РАЗРЯДНЫЙ БЕРЕГОВОЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ КОРАБЕЛЬНЫХ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ С ЭЛЕКТРОПИТАНИЕМ ОТ ВЫСОКОВОЛЬТНОЙ СЕТИ», МПК 2006.01: H02J 7/10, патентообладатель: Закрытое акционерное общество «ИРИС»). В зарядно-разрядном комплексе с так называемой «двенадцатипульсной схемой выпрямления» реализовано использование высоковольтных сетей переменного тока с частотой 50 Гц и напряжением 6 или 10 кВ для электропитания реверсивным регулируемым постоянным током корабельных аккумуляторных батарей, а также предусмотрена возможность возврата химической энергии, накопленной в аккумуляторной батарее, в высоковольтную сеть переменного тока.

Основным недостатком данного комплекса является наличие в составе комплекса двух каналов преобразования (для обеспечения заряда и для обеспечения разряда аккумуляторных батарей) с трансформатором специального исполнения, имеющим две вторичные обмотки.

Наиболее близким по исполнению аналогом, принятым в качестве прототипа предлагаемого изобретения, является преобразователь напряжения для передачи электроэнергии между сетями переменного и постоянного тока (Патент РФ на изобретение №2343615 «РЕВЕРСИВНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ МЕЖДУ СЕТЯМИ ПЕРЕМЕННОГО И ПОСТОЯННОГО ТОКА», МПК 2006.01: H02J 9/06, патентообладатель: Закрытое акционерное общество «ИРИС»).

Реверсивный преобразователь напряжения включает первую и вторую группы потребителей напряжения постоянного тока, соединенные последовательно сеть напряжения переменного тока с группой потребителей напряжения переменного тока, первый датчик тока, первый фильтр, первый инвертор-выпрямитель, второй фильтр, второй инвертор-выпрямитель, трансформатор, третий инвертор-выпрямитель, блок защиты, третий фильтр, второй датчик тока, сеть напряжения постоянного тока с аккумуляторной батареей; первый и второй датчики напряжения, аналого-цифровой преобразователь, первый, второй и третий блоки драйверов силовых ключей, источник бесперебойного питания с аккумуляторной батареей, микроконтроллер с оперативным запоминающим устройством, модуль дискретного ввода-вывода, часы реального времени, энергонезависимое запоминающее устройство, адаптер информационной шины, шину информационного обмена, внешнюю систему управления, панель индикации и управления. К первому входу аналого-цифрового преобразователя подключен информационный выход первого датчика тока, ко второму входу через первый датчик напряжения подключен вход-выход сети напряжения переменного тока с группой потребителей напряжения переменного тока, выход аналого-цифрового преобразователя подключен к первому входу микроконтроллера с оперативным запоминающим устройством, ко второму входу микроконтроллера с оперативным запоминающим устройством подключены часы реального времени, к третьему входу подключено энергонезависимое запоминающее устройство, к первому входу-выходу микроконтроллера с оперативным запоминающим устройством через модуль дискретного ввода-вывода подключена панель индикации и управления, ко второму входу-выходу через адаптер информационной шины и шину информационного обмена подключена внешняя система управления, первый выход микроконтроллера с оперативным запоминающим устройством через первый блок драйверов силовых ключей подключен к управляющему входу первого инвертора-выпрямителя, первая группа потребителей напряжения постоянного тока подключена к выходу второго фильтра, вторая группа потребителей напряжения постоянного тока подключена к выходу сети напряжения постоянного тока с аккумуляторной батареей, к третьему входу аналого-цифрового преобразователя подключен информационный выход второго датчика тока, к четвертому входу через второй датчик напряжения подключен вход-выход сети напряжения постоянного тока с аккумуляторной батареей, второй выход микроконтроллера с оперативным запоминающим устройством через второй блок драйверов силовых ключей подключен к управляющему входу второго инвертора-выпрямителя, третий выход через третий блок драйверов силовых ключей подключен к управляющему входу третьего инвертора-выпрямителя, выход сети напряжения переменного тока с группой потребителей напряжения переменного тока подключен ко входу источника бесперебойного питания с аккумуляторной батареей, выход источника бесперебойного питания с аккумуляторной батареей подключен к соответствующим входам электропитания микроконтроллера с оперативным запоминающим устройством аналого-цифрового преобразователя, первого, второго и третьего блока драйверов силовых ключей, модуля дискретного ввода-вывода, панели индикации и управления и адаптера информационной шины.

Основным недостатком реверсивного преобразователя напряжения по прототипу является недостаточная рекуперация запасенной в аккумуляторной батарее электроэнергии в сеть электропитания переменного тока в связи с тем, что в процессе разряда аккумуляторной батареи на ее выходе происходит уменьшение значения напряжения. Причем, при уменьшении выходного напряжения аккумуляторной батареи до определенного уровня канал реверсивного преобразования: аккумуляторная батарея - третий инвертор-выпрямитель (в данном случае, работает в качестве управляемого инвертора) - трансформатор - второй инвертор-выпрямитель (в данном случае, работает в качестве неуправляемого выпрямителя) - первый инвертор-выпрямитель (в данном случае, работает в качестве управляемого инвертора) - сеть напряжения переменного тока, уже не способен обеспечить, требуемое для нормальной работы потребителей, значение напряжения в сети переменного тока (например, минимально допустимое значение напряжения: 380 В - 10%). Вследствие этого дальнейший процесс рекуперации электроэнергии становится нецелесообразным и необходимо его завершение. То есть, в реверсивном преобразователе напряжения не обеспечена возможность рекуперации в полном объеме всей энергии, запасенной в аккумуляторной батарее, что уменьшает значение времени электропитания потребителей напряжения переменного тока при аварии в сети напряжения переменного тока, а также не позволяет выполнить полный тренировочный разряд (актуальный для формовочных циклов заряда-разряда) аккумуляторной батареи.

Кроме этого, реверсивный преобразователь напряжения имеет возможность получать электропитание только от одной сети переменного тока.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей предлагаемого устройства и связанное с этим решение задач:

- обеспечение максимальной экономии электроэнергии в сети напряжения переменного тока (восполнение электроэнергии для питания потребителей, подключенных к этой сети) за счет рекуперации в полном объеме всей химической энергии, накопленной в аккумуляторной батарее, при выполнении многократных циклов заряда-разряда аккумуляторной батареи;

- обеспечение максимально возможного времени работы потребителей напряжения переменного тока от аккумуляторной батареи в случае аварии в сети напряжения переменного тока;

- обеспечение эффективного тренировочного процесса вплоть до полного разряда аккумуляторной батареи;

- повышение надежности обеспечением возможности работы устройства от двух сетей электропитания переменного тока.

Поставленная цель достигается тем, что в зарядно-разрядное устройство с рекуперацией электроэнергии в корабельную сеть, состоящее из первой сети напряжения переменного тока с группой потребителей напряжения переменного тока, соединенных последовательно первого датчика тока, первого фильтра, первого инвертора-выпрямителя и второго фильтра; второго инвертора-выпрямителя, трансформатора, соединенных последовательно третьего инвертора-выпрямителя, блока защиты, третьего фильтра, второго датчика тока, сети напряжения постоянного тока с аккумуляторной батареей и группы потребителей напряжения постоянного тока; первого и второго датчика напряжения, аналого-цифрового преобразователя, к первому входу которого подключен информационный выход первого датчика тока, ко второму входу - через первый датчик напряжения второй вход-выход первого датчика тока, к пятому входу - информационный выход второго датчика тока, к шестому входу - через второй датчик напряжения второй вход-выход второго датчика тока; первого, второго и третьего блока драйверов силовых ключей, источника бесперебойного питания с аккумуляторной батареей, микроконтроллера, первый выход которого через первый блок драйверов силовых ключей подключен к управляющему входу первого инвертора-выпрямителя, второй выход - ко второму блоку драйверов силовых ключей, третий выход - через третий блок драйверов силовых ключей подключен к управляющему входу третьего инвертора-выпрямителя, к входу микроконтроллера подключен выход аналого-цифрового преобразователя; выход источника бесперебойного питания с аккумуляторной батареей подключен к соответствующим входам электропитания микроконтроллера, аналого-цифрового преобразователя, первого, второго и третьего блока драйверов силовых ключей, введены вторая сеть напряжения переменного тока с группой потребителей напряжения переменного тока, первый и второй автоматические выключатели, третий и четвертый датчики тока, причем, второй инвертор-выпрямитель включает первый, второй, третий и четвертый IGBT-ключи; вход-выход первой сети напряжения переменного тока с группой потребителей напряжения переменного тока через первый автоматический выключатель, вход-выход второй сети напряжения переменного тока с группой потребителей напряжения переменного тока через второй автоматический выключатель соединены с первым входом-выходом первого датчика тока и входом источника бесперебойного питания с аккумуляторной батареей; первый вход-выход второго фильтра подключен к первым входам-выходам первого и третьего IGBT-ключа, являющимися одновременно первым входом-выходом второго инвертора-выпрямителя, второй вход-выход второго фильтра подключен ко вторым входам-выходам второго и четвертого IGBT-ключа, являющимися одновременно вторым входом-выходом второго инвертора-выпрямителя, второй вход-выход первого IGBT-ключа соединен с первым входом-выходом второго IGBT-ключа, являющимися одновременно третьим входом-выходом второго инвертора-выпрямителя, второй вход-выход второго IGBT-ключа соединен с первым входом-выходом четвертого IGBT-ключа, являющимися одновременно четвертым входом-выходом второго инвертора-выпрямителя, третий вход-выход второго инвертора-выпрямителя подключен к первому входу-выходу трансформатора, четвертый вход-выход - через третий датчик тока ко второму входу-выходу трансформатора, третий вход-выход трансформатора подключен к первому входу-выходу третьего инвертора-выпрямителя, четвертый вход-выход - через четвертый датчик тока ко второму входу-выходу третьего инвертора-выпрямителя, первый выход второго блока драйверов силовых ключей подключен к управляющему входу первого IGBT-ключа, второй выход - к управляющему входу второго IGBT-ключа, третий выход - к управляющему входу третьего IGBT-ключа, четвертый выход - к управляющему входу четвертого IGBT-ключа, к третьему входу аналого-цифрового преобразователя подключен информационный выход третьего датчика тока, к четвертому входу - информационный выход четвертого датчика тока.

Сущность изобретения состоит в том, что в предлагаемом зарядно-разрядном устройстве рекуперация электроэнергии в сеть при выполнении циклов заряда-разряда аккумуляторной батареи выполняется за счет более глубокого разряда в более полном объеме всей химической энергии, накопленной в аккумуляторной батарее, что позволяет не только значительно увеличить количество энергии, возвращаемой в сеть, но и значительно увеличить время работы потребителей напряжения переменного тока от аккумуляторной батареи в случае аварии в сети напряжения переменного тока.

Кроме этого, при исчезновении питающего напряжения с помощью источника бесперебойного питания с аккумуляторной батареей обеспечивается бесперебойность электропитания потребителей напряжения постоянного и переменного тока, а при восстановлении напряжения в сети переменного тока автоматически обеспечивается возврат зарядно-разрядного устройства к режиму заряда аккумуляторной батареи.

Согласно чертежу зарядно-разрядное устройство с рекуперацией энергии в корабельную сеть электропитания включает первую 1 и вторую 24 сети напряжения переменного тока с группой потребителей напряжения переменного тока, первый 2 и второй 19 автоматические выключатели, первый 3, второй 17, третий 21 и четвертый 22 датчики тока, первый 4, второй 6 и третий 13 фильтр, первый 5, второй 7, третий 16 инвертор-выпрямитель, причем, второй инвертор-выпрямитель 7 включает первый 8, второй 10, третий 9 и четвертый 11 IGBT-ключи; блок защиты 12, группу потребителей напряжения постоянного тока 14, трансформатор 15, сеть напряжения постоянного тока с аккумуляторной батареей 18, первый 20 и второй 23 датчик напряжения, первый 25, второй 26 и третий 28 блок драйверов силовых ключей, аналого-цифровой преобразователь 27, источник бесперебойного питания с аккумуляторной батареей 29 и микроконтроллер 30.

Сеть напряжения переменного тока с группой потребителей напряжения переменного тока 1, первый датчика тока 3, первый фильтр 4, первый инвертор-выпрямитель 5 и второй фильтр 6 - соединены последовательно.

Третий инвертор-выпрямитель 16, блок защиты 12, третий фильтр 13, второй датчик тока 17, сеть напряжения постоянного тока с аккумуляторной батареей 18 и группа потребителей напряжения постоянного тока 14 - соединены последовательно.

Вход-выход второй сети напряжения переменного тока с группой потребителей напряжения переменного тока 24 через второй автоматический выключатель 19 соединен с первым входом-выходом первого датчика тока 3 и входом источника бесперебойного питания с аккумуляторной батареей 29, выход которого подключен к соответствующим входам электропитания микроконтроллера 30, аналого-цифрового преобразователя 27, первого 25, второго 26 и третьего 28 блока драйверов силовых ключей.

Первый вход-выход второго фильтра 6 подключен к первым входам-выходам первого 8 и третьего 9 IGBT-ключа, являющимися одновременно первым входом-выходом второго инвертора-выпрямителя 7, второй вход-выход второго фильтра 6 подключен ко вторым входам-выходам второго 10 и четвертого 11 IGBT-ключа, являющимися одновременно вторым входом-выходом второго инвертора-выпрямителя 7, второй вход-выход первого IGBT-ключа 8 соединен с первым входом-выходом второго IGBT-ключа 10, являющимися одновременно третьим входом-выходом второго инвертора-выпрямителя 7, второй вход-выход второго IGBT-ключа 9 соединен с первым входом-выходом четвертого IGBT-ключа 11, являющимися одновременно четвертым входом-выходом второго инвертора-выпрямителя 7, третий вход-выход второго инвертора-выпрямителя 7 подключен к первому входу-выходу трансформатора 15, четвертый вход-выход - через третий датчик тока 21 ко второму входу-выходу трансформатора 15, третий вход-выход трансформатора 15 подключен к первому входу-выходу третьего инвертора-выпрямителя 16, четвертый вход-выход - через четвертый датчик тока 22 ко второму входу-выходу третьего инвертора-выпрямителя 16.

Первый выход микроконтроллера 30 через первый блок драйверов силовых ключей 25 подключен к управляющему входу первого инвертора-выпрямителя 5, второй выход - ко второму блоку драйверов силовых ключей 26, третий выход - через третий блок драйверов силовых ключей 28 подключен к управляющему входу третьего инвертора-выпрямителя 16, к входу микроконтроллера 30 подключен выход аналого-цифрового преобразователя 27. Первый выход второго блока драйверов силовых ключей 26 подключен к управляющему входу первого IGBT-ключа 8, второй выход - к управляющему входу второго IGBT-ключа 10, третий выход - к управляющему входу третьего IGBT-ключа 9, четвертый выход - к управляющему входу четвертого IGBT-ключа 11.

К первому входу аналого-цифрового преобразователя 27 подключен информационный выход первого датчика тока 3, ко второму входу - через первый датчик напряжения 20 второй вход-выход первого датчика тока 3, к третьему входу - информационный выход третьего датчика тока 21, к четвертому входу - информационный выход четвертого датчика тока 22, к пятому входу - информационный выход второго датчика тока 17, к шестому входу - через второй датчик напряжения 23 второй вход-выход второго датчика тока 17.

Предлагаемое зарядно-разрядное устройство работает следующим образом.

При подаче питающего напряжения из первой 1 и второй 24 сети напряжения переменного тока получает электропитание группа потребителей напряжения переменного тока, подключенных к этой сети.

После выбора сети, от которой предполагается выполнить заряд аккумуляторной батареи сети напряжения постоянного тока 18, включается первый 2 или второй 19 автоматический выключатель, в результате чего поступает питание на первый вход-выход первого датчика тока 3 и источник бесперебойного питания с аккумуляторной батареей 29.

Питающее напряжение от первой 1 (или второй 24) сети напряжения переменного тока, проходя через первый датчик тока 3 и первый фильтр 4, поступает на первый инвертор-выпрямитель 5, который, в данном случае, работает как неуправляемый выпрямитель напряжения переменного тока в постоянный и далее поступает на второй фильтр 6. Выпрямленное и сглаженное напряжение постоянного тока с входов-выходов второго фильтра 6 поступает на входы-выходы второго инвертора-выпрямителя 7.

Источник бесперебойного питания с аккумуляторной батареей 29 формирует необходимое напряжение для электропитания микроконтроллера 30, аналого-цифрового преобразователя 27, первого 25, второго 26 и третьего 27 блока драйверов силовых ключей.

После получения электропитания, в микроконтроллере 30 запускается управляющая программа, обеспечивающая нормальный или ускоренный заряд аккумуляторной батареи сети напряжения постоянного тока 18. При этом, микроконтроллер 30 с помощью первого 20 и второго 23 датчика напряжения и аналого-цифрового преобразователя 27 определяет значения напряжений в сети напряжения переменного тока 1 и в сети напряжения постоянного тока 18 и использует эти сведения для формирования управляющих воздействий через второй блок драйверов силовых ключей 26 на первый 8, второй 10, третий 9 и четвертый 11 IGBT-ключи второго инвертора-выпрямителя 7, который в данном случае работает как управляемый инвертор напряжения постоянного тока в переменный. Напряжение переменного тока, сформированное вторым инвертором-выпрямителем 7, поступает на трансформатор 15, с помощью которого осуществляется гальваническая развязка сети напряжения переменного тока 1 от сети напряжения постоянного тока 18 и необходимая трансформация (понижение или повышение значения напряжения переменного тока). Далее, полученное напряжение переменного тока поступает на третий инвертор-выпрямитель 16, который, в данном случае, работает как неуправляемый выпрямитель напряжения переменного тока в постоянный, и затем через блок защиты 12, третий фильтр 13 и второй датчик тока 17 в сеть напряжения постоянного тока с аккумуляторной батареей 18. При этом, от сети напряжения постоянного тока с аккумуляторной батареей 18 получает электропитание группа потребителей напряжения постоянного тока 14.

После окончания заряда аккумуляторной батареи, микроконтроллер 30 переводит зарядно-разрядное устройство в режим разряда, при котором энергия, накопленная в аккумуляторной батарее сети напряжения постоянного тока 18, возвращается через второй датчик тока 17, третий фильтр 13 и блок защиты 12 к третьему инвертору-выпрямителю 16. Блок защиты 12 предназначен для защиты силовых цепей зарядно-разрядного устройства от импульсных коммутационных перенапряжений и поддержания непрерывности разрядного тока аккумуляторной батареи сети напряжения постоянного тока 18 в режиме передачи энергии в сеть напряжения переменного тока 1.

Третий инвертор-выпрямитель 16 под управлением микроконтроллера 30 с помощью третьего блока драйверов силовых ключей 28 производит преобразование напряжения постоянного тока в переменный, то есть, в данном случае, третий инвертор-выпрямитель 16 работает как управляемый инвертор напряжения постоянного тока в переменный. Далее напряжение переменного тока трансформируется в трансформаторе 15 и поступает на второй инвертор-выпрямитель 7.

В режиме рекуперации энергии второй инвертор-выпрямитель 7 работают следующим образом.

Первый 8 и третий 9 IGBT-ключи второго инвертора-выпрямителя 7 не управляются микроконтроллером 30 и отключены. Второй 10 и четвертый 11 IGBT-ключи второго инвертора-выпрямителя 7 в повторно-кратковременном режиме включаются и накоротко замыкают первичную обмотку трансформатора 15 по цепи: первый вход-выход трансформатора 15 - второй IGBT-ключ 10 - четвертый IGBT-ключ 11 - третий датчик тока 21 - второй вход-выход трансформатора 15 до достижения максимально допустимого тока в первичной (первый и второй входы-выходы трансформатора 15) и вторичной (третий и четвертый входы-выходы трансформатора 15) обмотках трансформатора 15, контролируемого микроконтроллера 30 с помощью третьего 21 и четвертого 22 датчиков тока. В результате работы в данном (повторно-кратковременном) режиме, в трансформаторе 15 накапливается энергия, на 50…70%, превышающая номинальное значение энергии, имеющейся в трансформаторе 15 при обычном режиме работы (например, в процессе заряда аккумуляторной батареи). Далее, микроконтроллер 30 прекращает управление вторым 10 и четвертым 11 IGBT-ключем, и они отключаются, а второй инвертор-выпрямитель 7 начинает работать как мостовой неуправляемый выпрямитель. Через определенное время, микроконтроллер 30, контролируя состояние канала рекуперации с помощью датчиков, снова запускает повторно-кратковременный режим замыкания первичной обмотки трансформатора 15, а затем снова снимает и т.д.

Напряжение постоянного тока, формируемое вторым инвертором-выпрямителем 7 после второго фильтра 6 поступает на первый инвертор-выпрямитель 5, который под управлением микроконтроллера 30 с помощью первого блока драйверов силовых ключей 25 производит преобразование напряжения постоянного тока в переменный, то есть, в данном случае, первый инвертор-выпрямитель 5 работает как управляемый инвертор напряжения постоянного тока в переменный. При этом микроконтроллер 30 с помощью первого датчика напряжения 20 и аналого-цифрового преобразователя 27 может осуществить синхронизацию по частоте, фазе и амплитуде напряжения, формируемого первым инвертором-выпрямителем 5, и напряжения сети переменного тока 1, а также регулирование значения мощности, передаваемой от аккумуляторной батареи сети напряжения постоянного тока 18 в сеть напряжения переменного тока 1.

При реализации тренировочного заряда-разряда аккумуляторной батареи (при формовании пластин аккумуляторной батареи) переключение режимов заряда и.разряда производится микроконтроллером 30 автоматически. Таким образом, в зарядно-разрядном устройстве обеспечивается экономия электрической энергии в сети переменного тока (восполнение электрической энергии для питания потребителей сети переменного тока) в режиме рекуперации энергии, накопленной в аккумуляторной батарее, вместо ее безвозвратной потери (например, на тепловое рассеяние на разрядном блоке резисторов).

Кроме этого, при исчезновении питающего напряжения в сети напряжения переменного тока 1, микроконтроллер 30 определенное время еще имеет возможность (с помощью источника бесперебойного питания с аккумуляторной батареей 29) сохранить управление зарядно-разрядным устройством. В этом случае, микроконтроллер 30 производит автоматическое переключение первого 5, второго 7 и третьего 16 инвертора-выпрямителя в режимы, обеспечивающий рекуперацию энергии и передачу ее от аккумуляторной батареи сети напряжения постоянного тока 18 в сеть напряжения переменного тока 1, сохраняя бесперебойность электропитания не только группы потребителей напряжения постоянного тока 14, но и группы потребителей напряжения переменного тока в сети напряжения переменного тока 1. Причем, обеспечивается максимально возможное время бесперебойного электропитания потребителей, так зарядно-разрядное устройство, в этом случае, позволяет выполнить достаточно глубокий разряд аккумуляторной батареи.

При восстановлении напряжения в сети переменного тока 1, микроконтроллер 30 имеет возможность осуществить возврат зарядно-разрядного устройства к режиму заряда аккумуляторной батареи сети напряжения постоянного тока 18.

Промышленная применимость изобретения определяется тем, что предлагаемое зарядно-разрядное устройство может быть изготовлено в соответствии с приведенным описанием и чертежом на базе известных комплектующих изделий и технологического оборудования и использовано для автоматического заряда-разряда аккумуляторных батарей и бесперебойного электропитания ответственных потребителей на объектах различного назначения.

Предлагаемые технические решения практически реализованы в опытном образце «Малогабаритное зарядно-разрядное устройство», предназначенном для автоматического оптимального заряда-разряда корабельных аккумуляторных батарей и бесперебойного электроснабжения потребителей постоянного тока напряжением 27В и 220В и трехфазного переменного тока с частотой 50 Гц напряжением 380/220В глубоководных водолазных комплексов и спасательных глубоководных аппаратов.

Таким образом, предлагаемое зарядно-разрядное устройство обладает более широкими функциональными возможностями, обеспечивая максимальную экономию электроэнергии в сети напряжения переменного тока за счет рекуперации электроэнергии в полном объеме всей химической энергии, накопленной в аккумуляторной батарее при выполнении циклов заряда-разряда аккумуляторной батареи, а также обеспечивая максимально возможное время работы потребителей напряжения переменного тока от аккумуляторной батареи в случае аварии в сети напряжения переменного тока.

На основании вышеизложенного и по результатам проведенного нами патентно-информационного поиска считаем, что предлагаемое корабельное зарядно-разрядное устройство отвечает критериям «Промышленная применимость», «Новизна» и «Изобретательский уровень» и может быть защищено патентом Российской Федерации на изобретение.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности, увеличение времени бесперебойной работы и экономия электроэнергии. Зарядно-разрядное устройство включает первую (1) и вторую (24) сети напряжения переменного тока с группой потребителей напряжения переменного тока, первый (2) и второй (19) автоматические выключатели, первый (3), второй (17), третий (2) и четвертый (22) датчики тока, первый (4), второй (6) и третий (13) фильтры, первый (5), второй (7), третий (16) инверторы-выпрямители, причем, второй инвертор-выпрямитель (7) включает первый (8), второй (10), третий (9) и четвертый (11) IGBT-ключи; блок защиты (12), группу потребителей напряжения постоянного тока (14), трансформатор (15), сеть напряжения постоянного тока с аккумуляторной батареей (18), первый (20) и второй (23) датчик напряжения, первый (25), второй (26) и третий (28) блоки драйверов силовых ключей, аналого-цифровой преобразователь (27), источник бесперебойного питания с аккумуляторной батареей (29) и микроконтроллер (30). 1 ил.

Зарядно-разрядное устройство с рекуперацией электроэнергии в корабельную сеть, состоящее из первой сети напряжения переменного тока с группой потребителей напряжения переменного тока, соединенных последовательно первого датчика тока, первого фильтра, первого инвертора-выпрямителя и второго фильтра; второго инвертора-выпрямителя, трансформатора, соединенных последовательно третьего инвертора-выпрямителя, блока защиты, третьего фильтра, второго датчика тока, сети напряжения постоянного тока с аккумуляторной батареей и группы потребителей напряжения постоянного тока; первого и второго датчика напряжения, аналого-цифрового преобразователя, к первому входу которого подключен информационный выход первого датчика тока, ко второму входу - через первый датчик напряжения второй вход-выход первого датчика тока, к пятому входу - информационный выход второго датчика тока, к шестому входу - через второй датчик напряжения второй вход-выход второго датчика тока; первого, второго и третьего блока драйверов силовых ключей, источника бесперебойного питания с аккумуляторной батареей, микроконтроллера, первый выход которого через первый блок драйверов силовых ключей подключен к управляющему входу первого инвертора-выпрямителя, второй выход - ко второму блоку драйверов силовых ключей, третий выход - через третий блок драйверов силовых ключей подключен к управляющему входу третьего инвертора-выпрямителя, к входу микроконтроллера подключен выход аналого-цифрового преобразователя; выход источника бесперебойного питания с аккумуляторной батареей подключен к соответствующим входам электропитания микроконтроллера, аналого-цифрового преобразователя, первого, второго и третьего блока драйверов силовых ключей, отличающееся тем, что в него введены вторая сеть напряжения переменного тока с группой потребителей напряжения переменного тока, первый и второй автоматические выключатели, третий и четвертый датчики тока, причем второй инвертор-выпрямитель включает первый, второй, третий и четвертый IGBT-ключи; вход-выход первой сети напряжения переменного тока с группой потребителей напряжения переменного тока через первый автоматический выключатель, вход-выход второй сети напряжения переменного тока с группой потребителей напряжения переменного тока через второй автоматический выключатель соединены с первым входом-выходом первого датчика тока и входом источника бесперебойного питания с аккумуляторной батареей; первый вход-выход второго фильтра подключен к первым входам-выходам первого и третьего IGBT-ключа, являющимися одновременно первым входом-выходом второго инвертора-выпрямителя, второй вход-выход второго фильтра подключен ко вторым входам-выходам второго и четвертого IGBT-ключа, являющимися одновременно вторым входом-выходом второго инвертора-выпрямителя, второй вход-выход первого IGBT-ключа соединен с первым входом-выходом второго IGBT-ключа, являющимися одновременно третьим входом-выходом второго инвертора-выпрямителя, второй вход-выход второго IGBT-ключа соединен с первым входом-выходом четвертого IGBT-ключа, являющимися одновременно четвертым входом-выходом второго инвертора-выпрямителя, третий вход-выход второго инвертора-выпрямителя подключен к первому входу-выходу трансформатора, четвертый вход-выход - через третий датчик тока ко второму входу-выходу трансформатора, третий вход-выход трансформатора подключен к первому входу-выходу третьего инвертора-выпрямителя, четвертый вход-выход - через четвертый датчик тока ко второму входу-выходу третьего инвертора-выпрямителя, первый выход второго блока драйверов силовых ключей подключен к управляющему входу первого IGBT-ключа, второй выход - к управляющему входу второго IGBT-ключа, третий выход - к управляющему входу третьего IGBT-ключа, четвертый выход - к управляющему входу четвертого IGBT-ключа, к третьему входу аналого-цифрового преобразователя подключен информационный выход третьего датчика тока, к четвертому входу - информационный выход четвертого датчика тока.