Устройство для заряда аккумуляторной батареи Советский патент 1983 года по МПК H02J7/00 

Изобретение относится к электротехнике и служит для подзарядки аккумуляторов и питания низковольтных цепей управления трамвайных вагонов. Известно устройство, выполняющее аналогичные функции на подвижном составе, в котором в качестве преобразователя применены тиристоры с принудительной коммутацией 1. Однако принудительная коммутация тиристоров обладает низкой надежностью, особенно в условиях частого отрыва пантографа подвижного состава от контактного привода. Известен также преобразователь постоянного тока с дозированной передачей энергии в нагрузку 2. Наиболее близким по технической сущности является устройство для заряда аккумуляторной батареи, содержащее индуктивно-емкостный входной фильтр, два последовательно соединенных тиристора, включенных в цепь между входной и выходной клеммами, два последовательно соединенных диода, подключенных к выходной цепи, причем общая точка диодов через конденсатор и катущку индуктивности соединена с общей точкой тиристоров, узел сравнения заданного напряжения и действительного напряжения аккумуляторной батареи, блок задающего генератора и формирователя импульсов управления 3. Недостатком известного зарядного устройства является низкая Надежность его работы и, как следствие, невозможность его применения на подвижном составе городского электротранспорта. Так, при одновременном случайном отпирании обоих тиристоров возможно попадание высокого потенциала на аккумуляторную батарею и выход ее из строя. Кроме того, на входе зарядного устройст.ва, как правило, предполагается наличие индуктивно-емкостного фнльтра с целью защиты тиристоров от перенапряжений и уменьщения влияния зарядного устройства на контактную сеть. Присутствие ейкости на входе зарядного устройства вызывает значительную скорость нарастания напряжения на одном из тиристоров в момент отпирания другого, что также снижает надежность работы устройства. Последовательное включение индуктивности и емкости может привести, в случае колебаний нагрузки на аккумуляторной батарее, к нежелательному явлению «раскачки напряжения на конденсаторе, что в свою очередь может вызвать пробой тиристоров и диодов. Недостатком известного устройства является также отсутствие защитных устройств, контролирующих кратковременное исчезновение напряжения питания на входе. Целью изобретения является повышение надежности работы устройства для заряда аккумуляторной батареи. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем индуктивно-емкостный входной фильтр, два последовательно срединенных тиристора, включенных в цепь между входной и выходной клеммами, два последовательно соединенных диода, подключенных к выходным клеммам, причем общая точка диодов через конденсатор и катущку индуктивности соединена с упомянутыми тиристорами, узел сравнения заданного напряжения и действительного напряжения аккумуляторной батареи, а также блок задающего генератора и формирователя импульсов управления, катущка индуктивности включена между катодом первого тиристора и анодом второго, конденсатор присоединен к ее средней точке, между выходной клеммой и аккумуляторной батареей включен сглаживающий дроссель, между индуктивностью и емкостью входного фильтра введен дополнительный диод, в цепь между узлом сравнения и блоком задающего генератора последовательно включены элемент ограничения и защитное устройство, вход которого присоединен к общей точке индуктивности фильтра и дополнительного диода. На чертеже представлена блок-схема зарядного устройства. Входной фильтр состоит из индуктивности 1, дополнительнЬго диода 2 и емкости 3. Дополнительный диод 2 необходим для того, чтобы не терять информацию о кратковременном отрыве пантографа от контактного провода. Между тиристорами 4 и 5 включена катущка 6 индуктивности таким образом, чтобы снизить скорость нарастания напряжения на тиристорах, которая практически определяется скоростью нарастания напряжения на конденсаторе 7. Введение в выходную цепь наряду с диодами 8 и 9 сглаживающего дросселя 10 позволяет значительно повысить надежность схемы в случае одновременного отпирания тиристоров 4 и 5, защитить аккумуляторную батарею 11 и низковольтные потребители от попадания высокого напряжения. С целью снижения шума зарядного устройства дроссель 10 может быть выполнен воздушным. Напряжение задания на аккумуляторной батарее сравнивается с действительным напряжением в узле 12 сравнения, к выходу которого присоединен элемент 13 типа насыщения, назначение которого - ограничить максимальную частоту переключения тиристоров и тем самым ограничить подводимую к аккумуляторной батарее мощность. Выход элемента 13 подключен к входу защитного устройства 14, на управляющий вход которого подается напряжение с общей точки индуктивности 1 и диода 2. Выход устройства 14 присоединен к входу блока 15 задающего генератора и формирователя импульсов управления, подаваемых на тиристоры 4 и 5.

Зарядное устройство работает следующим образом.

Блок 15 задающего генератора и формирователя импульсов периодически выдает импульсы управления поочередно на тиристоры 4 и 5. При отсутствии высокого напряжения на входе устройства заряда импульсы на тиристоры не поступают, так как вход блока 15 шунтирован устройством 14 защиты. При появлении высокого напряжения (выще, приблизительно, 300 В) коэффициент передачи устройства 14 плавно (за время около 0,2-0,3 с) изменяется от нуля до единицы, тем самым осуществляя

так называемый «мягкий запуск преобразователя.

Элемент 13 служит для ограничения максимальной частоты зарядного устройства. При исчезновении напряжения питания (или при понижении его ниже 300 В) коэффициент передачи устройства 14 скачком снижается до нуля.

По сравнению с существующим электромащинным агрегатом, эксплуатируемым в настоящее время на трамвайных вагонах типа КТМ-5МЗ, предлагаемое зарядное устройство имеет повыщенную надежность и в десять раз меньщий вес, что позволяет сэкономить 190 кг черных и цветных металлов (из них около 20 кг меди), потребляет примерно в 2 раза меньще электроэнергии. Межремонтный ресурс электромащинного агрегата составляет около 600 ч в то время, как ресурс предлагаемого устройства составит 10000 ч.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДА АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ, содержадцее индуктивно-емкостный входной фильтр, два последовательно соединенных тиристора, включенных в цепь между -входной и выходной клеммами, два последовательно соединенных диода, подключенных к выходным jyieMMaM, причем общая точка диодов через конденсатор и катушку индуктивности сое Динена с упомянутыми тиристорами, узел сравнения заданного напряжения и действительного напряжения аккумуляторной батареи, а также блок задающего генератора и формирователя импульсов управления, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства катущка индуктивности включена между катодом первого тиристора и анодом второго, конденсатор присоединен к ее средней точке, между выходной клеммой и аккумуляторной батареей включен сглаживающий дроссель, между индуктивностью и емкостью входного фильтт ра введен дополнительный диод, в цепь между узлом сравнения и блоком задающего генератора последовательно включены элемент ограничения и защитное устройство, вход которого присоединен к общей точке (Л индуктивности фильтра и дополнительного диода. ел о о 4