Устройство для заряда аккумуляторной батареи ассиметричным током Советский патент 1984 года по МПК H02J7/10 

Изобретение относится к электротехнике и может найти практическое применение в устройствах ускоренного заряда аккумуляторных батарей, преимущественно свинцово-кислотных. Известны устройства для ускоренного заряда аккумуляторных батарей , асимметричным током, выполненные на основе тиристорного выпрямителя со сглаживающим дросселем на выходе и тиристорно-дроссельно-конденсаторного узла разряда с цепью перезаряда конденсатора. Выпрямитель со сглаживающим дросселем обеспечивает заряд аккумуляторной батареи постоянным током, на который на стадии дозаряда накладываются периодически разрядные деполя ризующие импульсы тока малой длитель ности, и большой амплитуды, формируе,мые путем разряда аккумуляторной батареи через разрядные тиристор и дроссель иа конденсатор, перезаряжае мый вентильно-дроссельной-цепью nepe заряда. Различные их модификации различа отся структурой разрядных и перезарядных цепей, их взаимосвязью между собой и с элементами выпрямителя, наличием дополнительных узлов и элементов 1 и 2. Для повышения энергетических показателей устройств в них устанавливают переключающие тиристоры между входом мостового выпрямителя и выходом устройства со стороны сглажи- вающего дросселя, обеспечивающие формирование бестоковых пауз в цепи аккумуляторной батареи в момент подачи на нее деполяризующих .импульсов СЗЗ. Для обеспечения стабилизации -или регулирования параметров деполяризую щих импульсов тока в них вводят дополнительные цепи и применяют более сложные алгоритмы управления, обеспечивая регулирование уровня предварительного заряда конденсатора, а соответственно,и амплитуды деполяризующих импульсов тока t.4. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током, содержащее трехфазный трансформатор, мос товой выпрямитель на тиристорах со сглаживакзщим дросселем на выходе переключающие тиристоры, подключенные между входом моста и выходом ус ройства со стороны сглаживающего дросселя, и тиристорно-дроссельноконденсаторный узел разряда с тирис тором перезаряда конденсатора, подключенным между обкладкой конденсатора со стороны разрядного тиристора и нулевой точкой вторичной обмот ки трансформатора, соединенной звездой. Трансформатор и тиристорный мос со сглаживающим дросселем на выходе образуют зарядную часть устройства, обеспечивающую заряд аккумуляторной батареи сглаженным постоянным током повышенной плотности. На стадии дозаряда переключающие тиристоры обеспечивают формирование бестоковых пауз в цепи аккумуляторной батареи, во время которых и производят разряд батареи на тирйсторно-дроссельно-конденсаторный узел разряда, Перезарядный тиристор обеспечивает перезаряд конденсатора и регулирование Напряже ния его перезаряда за счет фазоимпуль QHoro управления TsJ. Недостатками известного устройства являются необходимость использова.ния нулевого вывода для подключения переключающего тиристора, что иногда практически невозможно, сложность системы управления, необходимость применения полностью управляемого перезарядного тиристора, а также пониженный КПД устройства, обусловленный пропусканием перезарядных импуль|СОв тока через выпрямитель. Цель изобретения - повьпиение КПД и надежности работы устройства. Указанная цель достигается тем, что в устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током, содержащее трехфазный трансформатор, мостовой выпрямитель на тиристорах и сглаживающим дросселем на выходе, переключающие тиристоры, подключенные между входом моста и выходным зажимом устройства со стороны сглаживающего дросселя, и первый тиристорно-дроссельно-конденсаторный узел разряда с тиристором перезаряда, введен второй аналогичный узел разряда, при этом тиристор перезаряда включен согласно-последовательно с разрядными тиристррами узлов разряда и встречно-параллельно выходным зажимам устройства через разрядные дроссельно-конденсаторные узлы. На фиг. 1 приведена приципиальная схема предлагаемого устройства на фиг,. 2 а, б - диаграммы токов и напряжений, характеризующие работу устройства. Устройство содержит трансформатор 1, тир.исторный мост на тиристорах 2-13, дроссели 14-16, конденсаторы 17 и 18 и работает на аккумуляторную батарею 19. . Тиристорный мост 2-7 с трансформатором 1 на входе и дросселем 14 на выходе образуют трехфазный мостовой управляемый выпрямитель. Переключающие тиристоры 8-10 подключены между входом тиристорного моста 2-7 и выходом устройства со стороны сглаживающего дросселя 14. Параллельно выходным зажимам устройства подключены первый узел разряда, состоящий из последовательно соединенных тиристора 11, дросселя 16, конденсатора 18, и второй узел разряда, состоящий из последовательно соединенных конденсатора 17 дросселя 15 и тиристора 13. Перезарядный тиристор 12 подключен согласно-последовательно между разрядными тирис торами 11 и 13-. Аккумуляторная бата рея 19 подключена параллельно выход ным зажимам устройства, При подаче на вход устройства се тевого напряжения система автоматического управления начинает выдават управляющие импульсы на тиристоры .2-7, при отпирании которых происхо-; днт выпрямление сетевого напряжения, сглаживание выпрямленного постоянного тока дросселя 14 и заряд кумуляторной батареи 19 током, регулируемым в заданных пределах сиетемой .фазоимпульсного управления ус ройством. При достижении аккумуляторной ба тареей 19 требуемого уровня зарядки контролируемого известными методами ее дозаряжают асимметричным током, например, частотой 150 Гц. Для этого подают дополнительные управляющи импульсы на переключающие тиристоры 8, 9 и 10 с опережением на величину требуемой бестоковой паузы относИтел но моментов их естественной коммута ции (0,8-1 м/с) и переключают ток вы прямителя на внутренний контур, минуя цепь аккумуляторной батареи 19. В зарядном токе батареи создгиотся бестоковые паузы, во время которых формирую т разрядные деполяризующие импульсы тока, подавая управляющий импульс на разрядные тиристоры 11 и 13. При их отпирании происходит разряд батареи 19 сразу на два разрядных контура 11, 16, 18 и 13, 15, 17 В цепи батареи 19 протекает удвоенный по амплитуде разрядный деполяризующий импульс тока, После его окончания и запирания разрядных тиристоров 11 и 13, а также прекращения бестоковой паузы подается отпирающий импульс на перезарядный тиристор 12. Образуется контур перезаряда двух согласно-последовательно включенных по напряжению конденсаторов 17 и 18 и двух дросселей 15 и 16. Протекает импульс тока перезаряда конденсаторов 17 и 18 являющийся одновременно и зарядным для батареи 19, обеспечивающим дополнительное возрастание величины зарядных им пульсов тока за счет возвращения энергии разряда. При необходимости регулирования или стабилизации длительности или амплитуды разрядных импульсов тока разрядные тиристоры включают не одновременно, а с фазовым сдвигом, за счет которого обеспечивается геометрическое сложение в цепи батареи 19 разрядных импульсов обоих контуров 11, 16, 18 и 13, 15, 17. На фиг. 2а приведена форма результирующего асимметричного тока в цепи аккумуляторной батареи 19. За счет формирования разрядных импульсов в бестоковые паузы обеспечивается снижение установленной мощности оборудования устройства и повышение КПД. Благодаря возможности геометрического сложения импульсов тока двух разрядных контуров устройство обеспечивает возможность регулирования пара. метров разрядных деполяризующих импульсов тока без увеличения установленной суммарной мощности разрядных узлов. На фиг. 26 приведена форма напряжений, действующих в одном из разрядных и перезарядном контурах. Видно, что в перезарядном контуре происходит суммирование напряжений конденсаторов, что способствует более полному возвращению энергии разряда, запасенной в конденсаторах,обратно в аккумуляторную батарею и эквивалентно , введению, в перезарядный контур.дополнительного источника, в качестве которого в прототипе использовалась половина выпрямителя (нулевая точка), При этом энергия возвращается непосредственно в батарею без обтекания дополнительных цепей устройства, т.е. с пониженными потерями. За счет малой кратности раскачки напряжений на разрядных конденсаторах изобретение особенно эффективно в устройствах для заряда аккумуляторных батарей в сотни вольт. При этом можно подобрать такие параметры разрядно-перезарядных контуров, что конденсаторы будут работать в униполярном режиме, что позволяет применить малогабаритные униполярные конденсаторы. Разрядные дроссели 15 и .16 могут быть выполнены на 1ь(агнитопроводе с общей магнитной связью для снижения их массогабаритных показателей.. При малой длительности разрядных импульсов тока и большой их амплитуде для улучшения фор мы зарядных импульсов тока (устранения выбросов тока перезаряда) последовательно с перезарядным тиристором необходимо устанавливать дополнительный перезарядный дроссель. Установление дополнительной тиристорно-дроссельно-конденсаторной цепочки, не вызывая увеличения установленной мощности о.борудования узла разряда, приводит к снижению установленной мощности оборудования зарядного выпрямителя на 3-5% за счет устранения его дозагрузки перезарядными импульсами тока. Этим же обусловлен и более высокий КПД устройства поскольку перезарядный импульс тока подается непосредственно в акку-муляторную батарею, подзаряжая ее.

Предлагаемое устройство может при меняться и без переключакнцих тиристоров, сохраняя возможность регулирования амплитуды и длительности раз рядных импульсов тока.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДА АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ АСИММЕТРИЧНЫМ текСМ, содержащее трехфазный трансформатор, мостовой выпрямитель на тиристорах и сглаживающим дросселем на выходе, переключгиощие тиристоры, подключенные между входом мостаи и выходным зажимбм устройства со стороны дросселя, и первый тиристорнодроссельно-конденсаторный узел разряда с тиристором перезаряда, о т л ичающееся тем, что, с целью повышения КПД и надежности в работе, оно снабжено ьторым аналогичным узлом разряда, при этом тиристор перезаряда включен согласно-после-, § довательно с разрядными тиристорами узлов разряда и встречно параллельно выходным зажимам устройства через разрядные дроссельно-конденсаторные узлы. со у САЭ СЛ

а Чз

in h

.2