ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ ЗАРЯДА И РАЗРЯДА АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ Российский патент 2016 года по МПК H02J7/00 

Изобретение относится к преобразовательной электротехнике, в частности к гальванотехнике, связанной с зарядкой и разрядкой аккумуляторных батарей (АКБ) при их электрической регенерации в режиме контрольно-тренировочного цикла (КТЦ) с целью восстановления их работоспособности или при установлении значений паспортных данных.

Известен преобразователь электроэнергии, предназначенный для заряда АКБ импульсами постоянного тока с частотой следования, равной удвоенной частоте питающей сети переменного тока, описанный в учебном пособии Л.П. Шичков, В.Б. Людин «Электротехнологические установки заряда аккумуляторов», 2003, 54 с. (рис. 4.1) и в патенте РФ на изобретение №2415505 Л.П. Шичков, А.Н. Струков «Преобразователь с дозированной передачей энергии и питанием от сети переменного тока». Недостатками указанных преобразователей являются: питание только от сети переменного тока и отсутствие возможности питания этих преобразователей от сети постоянного тока, а также в отсутствие возможности разряда АКБ с возвратом энергии разряда в электрическую сеть переменного тока и в преобразовании электроэнергии постоянного тока в электроэнергию переменного тока задаваемой частоты.

Цель изобретения состоит в расширении функциональных возможностей преобразователя и в повышении экономичности режима разряда АКБ.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе для заряда и разряда АКБ (Фиг. 1), содержащем блок 1 накопительных конденсаторов переменной емкости, одна обкладка конденсаторов которого вместо катода исключаемого из схемы входного диода соединена через первичную обмотку выходного трансформатора 8 с катодом входного тиристора 2, подключенного анодом к первой клемме электропитания, а второй вывод входного тиристора 2 подсоединен к аноду разрядного тиристора 5, управляемого поочередно с входным тиристором 2 синхронизируемой системой 6 управления, причем катод разрядного тиристора 5 является первым плюсовым выходом нагрузки постоянного тока, а второй минусовой выход образован точкой соединения второй клеммы сети с анодом разрядного диода 3, через который осуществляется разряд блока 1 накопительных конденсаторов при открытии разрядного тиристора 5, кроме того, зарядный диод 4 включен между второй обкладкой блока 1 конденсаторов переменной емкости и плюсовым выводом нагрузки постоянного тока, причем вторичная обмотка выходного трансформатора 8 является выходом преобразователя в режиме разряда АКБ или при питании от сети.

В режиме разряда АКБ (Фиг. 2) или при питании от сети при замкнутых плюсовом и минусовом выходах преобразователя батарея 1 дозирующих конденсаторов при открытии синхронизируемой системой 6 управления первым выходом входного тиристора 2 при закрытом разрядном тиристоре 5 заряжается током по цепи: плюсовой вывод АКБ 7, входной тиристор 2, первичная обмотка выходного трансформатора 8, батарея 1 дозирующих конденсаторов, зарядный диод 4, перемычка 9 плюсового и минусового выходов постоянного тока, минусовой вывод аккумуляторной батареи 7. При уменьшении тока заряда блока 1 дозирующих конденсаторов до нуля входной тиристор 2 закрывается. При этом разрядный тиристор 5 по-прежнему закрыт. Возникает бестоковая пауза длительностью «φ» (Фиг. 2), необходимая для гарантированного перехода входного тиристора 2 в непроводящее состояние. В следующий полупериод сетевого напряжения, которым синхронизируется система 6 управления, ей вторым выходом включается разрядный тиристор 5. При этом блок 1 накопительных конденсаторов разряжается по цепи: первичная обмотка выходного трансформатора 8, подключенного к выходу переменного тока преобразователя, отрывшийся разрядный тиристор 5, перемычка 9 плюсового и минусового выходов постоянного тока, разрядный диод 3. При уменьшении тока разряда блока 1 дозирующих конденсаторов до нуля разрядный тиристор 5 закрывается. Возникает вторая бестоковая пауза длительностью «φ» (Фиг. 2), необходимая для гарантированного перехода разрядного тиристора 5 в непроводящее состояние. Затем процесс повторяется. При этом АКБ 7 разряжается, ее энергия посредством выходного согласующего трансформатора 8 рекуперируется (возвращается) в электрическую сеть переменного тока. В этом случае АКБ является для сети переменного тока дополнительным источником электроэнергии. Ее энергия не теряется при разряде на балластных сопротивлениях, а возвращается в питающую электрическую сеть. Тем самым повышается экономичность технологического процесса заряда и разряда АКБ. Сила тока разряда АКБ регулируется значением емкости блок 1 накопительных конденсаторов и частотой поочередного включения входного тиристора 2 и разрядного тиристора 5 с обеспечением угла закрытия «φ» при их поочередном переключении синхронизируемой системой управления 6.

В режиме заряда АКБ (Фиг. 3) при питании от сети переменного или постоянного тока с синхронизацией системы 6 управления для обеспечения угла закрытия «φ» при переключении входного тиристора 2 и разрядного тиристора 5 АКБ подключается к выходу постоянного тока преобразователя плюсовым выводом к плюсовому выходу преобразователя, а минусом к минусовому выходу преобразователя. При этом первичная обмотка выходного трансформатора шунтируется выключателем 10. Сила тока заряда АКБ регулируется значением емкости блока 1 накопительных конденсаторов и частотой поочередного включения входного тиристора 2 и разрядного тиристора 5 с обеспечением угла закрытия «φ» при их поочередном переключении синхронизируемой системой управления 6.

В режиме преобразователя частоты (Фиг. 4) преобразователь питается от АКБ или от сети постоянного тока при закороченных выходных клеммах выхода постоянного тока перемычкой 9. Изменение частоты и мощности на выходе выходного трансформатора 8 регулируется значением емкости блока 1 накопительных конденсаторов и частотой поочередного включения входного тиристора 2 и разрядного тиристора 5 с обеспечением угла закрытия «φ» при их поочередном переключении синхронизируемой системой управления 6.

Изобретение относится к специальным электротехнологическим установкам с полупроводниковыми преобразователями, которые позволяют повысить эффективность соответствующих электротехнологий и обеспечить энергосбережение. При этом технический результат достигается за счет повышенной функциональности преобразователя и достижении высоких энергетических показателей. Предлагаемый преобразователь обеспечивает непосредственное преобразование электрической энергии питающей сети в энергию заряжаемой аккумуляторной батареи и при необходимости позволяет электроэнергию заряженного аккумулятора возвратить обратно в питающую сеть. Это имеет место, например, при тестировании аккумуляторной батареи или при ее постановке в контрольно-тренировочный цикл. Возможно и другое применение преобразователя, например в составе с аккумуляторной батарей использоваться в качестве резервного источника электропитания постоянного и одновременно переменного тока, в качестве статического преобразователя частоты и т.д. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Электропреобразователь с дозированной передачей энергии, содержащий две клеммы входа питания сети переменного тока, ко второй из которых подключены анод разрядного диода и минусовой выход нагрузки постоянного тока, анод этого диода подключен ко второй обкладке блока накопительных конденсаторов переменной емкости и аноду зарядного диода, катод которого соединен с плюсовым выходом нагрузки постоянного тока и катодом разрядного тиристора, анод этого тиристора подключен к первому выводу выхода нагрузки переменного тока, а второй вывод этого выхода соединен с первой обкладкой блока накопительных конденсаторов переменной емкости, разрядный тиристор включается синхронизируемой системой управления, отличающийся тем, что к первой клемме входа питания сети переменного тока подсоединен анод входного тиристора, катод которого подключен к цепи анода разрядного тиристора, а сам входной тиристор включается поочередно с разрядным тиристором синхронизируемой системой управления, а к выходу переменного тока подключена первичная обмотка выходного трансформатора, вторичная обмотка которого является выходом и подключена к сети переменного тока в режиме разряда аккумуляторной батареи, подключенной плюсовым выводом к первой клемме питания, а минусовым ко второй клемме питания, при закороченном выходе постоянного тока.

2. Электропреобразователь по п. 1, отличающийся тем, что в режиме заряда аккумуляторной батареи, подключаемой к выходу постоянного тока, первичная обмотка выходного трансформатора шунтируется, а на входные клемм питания подается переменное или постоянное напряжение.

3. Электропреобразователь по п. 1 или 2, отличающийся тем, что в режиме разряда аккумуляторной батареи или при питании от сети постоянного тока осуществляется инвертирование электроэнергии в переменный ток изменяемой частоты изменением частоты поочередной коммутации входного и выходного тиристоров синхронизируемой системой их управления.