Устройство для имитации аккумуляторной батареи Советский патент 1986 года по МПК H01M10/42 

.чнерг ию ПИТ, включеннот о на выход устройства. Реверсивный счетчик (PC) 16 производит отсчет количества электричества, поступаюшего в имитируемую АБ. Числовое значение кода PC 16 преобразуется преобразователем код- аналог (ГТКА) 8, сигнал с выхода которого осуществляет подстройку выходного напряжения регулируемого делителя напряжения (РДН). 13 пропорционально изменению ЭДС батареи при изменении степени ее заряженности. Выходной сигнал ПКА 8 воздействует на логарифмирующий усилитель (ЛУ) 9, передаточная характеристика которого соответствует зависимости внутреннего сопротивления АБ от величины емкости. ЛУ 9 моделирует сигнал, пропорциональный падению напряжения на внутреннем сопротивлении. Сигналы с ЛУ 9 и РДН 13 алгебраически складываются и форми1

Изобретение относится к элежтро- технике и может быть использовано в контрольно-испытательной аппаратуре (КИА) систем электропитания (СЭП) автономных объектов, включающих первичный источник тока (ПИТ) и г1ккуму- ляторную батарею (АБ),

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения высокой точности воспроизведения эксплуатационных параметров батареи в различных режимах работы.

На чертеже представлена функциональная электрическая схема устройства.

Устройство содержит обратный преобразователь напряжения (ОПН) 1, блок 2 управления (БУ), сумматор 3, датчик 4 тока (ДТ), датчик 5 напряжения (ДН)5 детектор 6 напракления тока (ДНТ), интегратор 7 количества электричества (ИКЭ), преобразователь 8 код-аналог (ПКА), логарифмирующий усилитель (ЛУ) 9, инвертирующий повторитель (ИТ7) 10, переключатель 11, источник 12 опорного напряжения (ИОН и регулируемый делитель 13 напряжения (РДИ). ОПН 1 выполнен в виде выпрямителя г Т1)анс форматором со сред231

руют сигнал, пропорциональный зарядному напряжению ЛБ. Этот сигнал является опорным и сравнивается с выходным напряжением устройства в блоке управления (БУ) 2. В результате на выходе устройства устанавливается напряжение, равное значению зарядного напряжения имитируемой АБ при текущем значении тока и емкости, зарегистрированной PC 16. При имитации режима разряда АБ происходит перекоммутация з стройства и ОПН 1 начинает работать в режиме выпрямителя, Форми- |розание опорного сигнала в БУ 2 происходит аналогично режиму заряда с той разницей, что сигнал с ЛУ 9 поступает на вход сумматора 3 с измененной полярностью. Устройство воспроизводит зарядную и разрядную характеристики АБ в широком диапазоне изменения ее емкости. 1 ил.

ней точкой. Подключенного к LC-фильт- ру, выходные зажимы которого через коммутатор перекрестного типа и ДТ 4 связаны с выходом устройства. Такое

выполнение ОЛН 1 позволяет передавать .энергию как от сети переменного напряжения на выход устройства (к потребителям), так и принимать и передавать энергию с выхода устройства в сеть переменного напряжения. В качестве ДНТ 6 могут быть использованы усилитель-формирователь с блокирующимся электромагнитным реле на выхо-. де, входом через диод связанным с ДТ 4, или триггер Шмитта, реагирующие только на полярность, например, зарядного тока„ ИКЭ 7 выполнен в виде преобразователя 14 тока в частоту (ПТЧ), реверсивным входом соединенного с ДТ 4 а выходом через размыкающий контакт дополнительного переключателя 15 с суммирующим и через замыкающий контакт переключателя 15 с вычитающим входами цифрового реверсивного счетчика 16. Коэффициент передачи по напряжению ИН 10 устанавлива - ется равным единипе.

Устройство предназначено для вос- произведения эксплуатационных электрических параметров АБ п различных

312

режимах работы (заряд нпи разряд) и работает следующим образом.

В исходном состоянии выход устройства подключен к шинам распределения питания, которые соединены с потреби- телями и источником постоянного тока В зависимости от величины тока, потребляемого приборами, устройство может имитировать АБ в режиме разряда или в реуиме заряда. Положению изоб- раженных контактов переключателей 11 и 15 и коммутатора ОПН 1 на чертеже соответствует режим разряда имитируемой АБ. Нулевое состояние реверсивного счетчика 16 соответствует полно- стью заряженной имитируемой батареи.

Предположим, что ток, потребляемый приборами, мал, а избыток мощности .поступает на вход устройства.

Датчик тока 4 регистрирует направление и величину тока на выходе устройства. Под действием полярности сигнала ДТ 4, соответствующей направлению тока с выхода на вход, ДНТ 6 вьфабатывает сигнал, по которому переключаются контакты коммутатора ОПН 1 и переключателей 11 и 15. При этом ОПН 1 переводится в режим работы инвертора, ведомого сетью, преобразуя энергию источника постоянного тока и передавая ее в сеть переменного напряжения. Преобразователь 14 вырабатывает импульсы, частота следования которых пропорциональна величине сиг- нала ДТ 4. Данные импульсы поступают на вычитающий вход реверсивного счетчика 16, где производится отсчет количества электричества, поступившего в имитируемую батарею. ПТЧ 14 выпол- нен с реверсивным входом, т.е. способен преобразовывать ток отрицательной и положительной полярности. При этом при работе по каналу тока положительной полярности имеет место бо- льший период следования импульсов, чем при работе по каналу тока отрицательной полярности. Указанное отличие достигается за счет асимметричной намотки трансформатора ПТЧ 14. При этом обеспечивается исключение интегральной погрешности при регистрации количества электричества вследствие учета коэффициента отдачи батареи по емкости. Числовое значение кода, отсчитываемого счетчиком 16, преобразуется ПКА 8 в аналоговый сигнал, амплитуда которого пропорциональна зафиксированному значению ко514

личества электричества. Под дейгт/ и- ем сигнала с вьгхол.а ПКА 8 положение рабочей точки на выходной характернс тике транзистора РДН 13 изме(гяется, .что обусловливает изменение падения напряжения на его коллектор-эмит- терном переходе и подстройку выход- ного напряжения РДН 13 в соответствии с показаниями счетчика 16. Следовательно, выходной сигнал РДН 13 пропорционален изменению ЭДС имитируемой батареи при изменении степени ее заряженности. Подбором резисторов включенных в базовые цепи транзистора, и параметров самого транзистора добиваются максимального соответстви между значением вырабатываемого РДН 13 сигнала и значением ЭДС имитируемой батареи при соответствующих запасах емкости (количества электричества) . Выходной сигнал ПКА 8 воздействует также на проводимость транзистора ЛУ 9, подстраивая его передаточную характеристику под величину пропорциональную значению внутреннего сопротивления имитируемой АБ при данной величине тока и состоянию счетчика 16. Логарифмическая передаточная характеристика наилучшим образом соответствует зависимости внутреннего сопротивления имитируемой АБ от величины емкости, что обеспечивает высокую точность моделирования сигнала, пропорционального падению напряжения на внутреннем сопротивлении . Сигналы с выхода ЛУ 9 и РДН 13 алгебраически складываются в сумматоре 3, формируя сигнал, пропорциональный зарядному напряжению имитируемой АБ. Данный сигнал является опорным. БУ 2 отслеживает изменение выходного напряжения устройства по сигналу с ДН 5. В БУ 2 сигналы сумматора 3 и ДН 5 сравниваются. При отклонении вьпсодного напряжения устройства от величины, задаваемой опорным сигналом, изменяется фазовое положение управляющих сигналов и производится подстройка выходного напряжения. Таким образом, величина выходного напряжения устройства устанавливается равной значению зарядного напряжения имитируемой АБ при текущем значении тока и количества электричества (емкости), зарегистрированной счетчиком 16.

При максимальном токе, потребляемом приборами, мощности источника напряжения постоянного тока оказывает51

ся недостаточно и устройство переводится в режим, соответствуюпшй разряду имитируемой АБ. ДНТ 6 не реагирует на полярность сигнала, поступающего с ДТ 4. При этом контакты пере ключателей 11 и 15 и коммутатора ОПН 1 занимают положение, показанное на чертеже. ОПН 1 работает в режиме выпрямителя, преобразуя переменное нап ряжение сети в постоянное выходное напряжение. Формирование опорного сигнала на входе БУ 2 производится аналогично описанному выше при моделировании зарядного напряжения АБ. Отличие состоит в том, что выходной сигнал ЛУ 9 поступает на вход сумматора 3 через ИП 10, это обусловливает изменение его полярности. При этом выходной сигнал сумматора 3 представляет собой разность между сигналами РДН 13 и ИП 10. Следовательно, в режиме передачи энергии сети переменного напряжения к потребителям устройство изменяет структуру, обеспечивая тем самым имитацию разрядного напряжения батареи с заданной точностью и с учетом расхода передаваемого потребителям количества электричества.

Таким образом, предлагаемое устройство с высокой точностью воспроизводит как разрядную, так и зарядную характеристики имитируемой АБ в широком диапазоне изменения емкости, что обусловливает расширение области использования предлагаемого имитатора за счет расширения функциональных возможностей. Данное устройство может использоваться в КИА для проверок СЭП автономных объектов и при проверке функционирования и настройке стационарных зарядных и разрядных устройств в период технического обслуживания вместо имеющих ограниченный срок службы химических источников тока. Формула изобретения

Устройство для имитации аккумуля- торной батареи, содержащее регулируРедактор Л.Веселовская

Составитель Г.Веденеев Техред Л.Олейник

Заказ 55Тираж 643Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул. Проектная, 4

772516

емый источник напряжения постоянного тока, управляющим входом соединенный с блоком управления, первый вход которого связан с датчиком напряже- 5 ния, подключенным к выходу устройства, и датчик тока, выходом соединенный с интегратором количества элект- ри чества, отличающееся тем, что, с целью расширения функ10 циональных возможностей путем обеспечения высокой точности воспроизведения эксплуатационных параметров батареи в различных режимах работы, оно снабжено детектором направления то15 ка, преобразователем код - аналог, логарифмирующим усилителем, инвертирующим повторителем переключателей, источником опорного напряжения, регулируемым делителем напряжения и сумма20 тором, а регулируемый источник напряжения постоянного тока выполнен в виде обратимого преобразователя переменного напряжения в постоянное, при- 1чем вход логарифмирующего усилителя

25 связан с датчиком тока, а его выход через замыкающие контакты переключателя подключен к первому входу сумматора, выходом связанного с вторым входом блока управления, и входу ин30 вертирующего повторителя, выходом соединенного через размыкающие контакты упомянутого переключателя с первым входом сумматора, второй вход которого связан с выходом регулиру35 емого делителя напряжения, подключенного к источнику опорного напряжения, а управляющим входом соединенного с выходом преобразователя код-аналог, управляющий вход логарифмирующего

40 усилителя.связан также с выходом преобразователя код - аналог, входом подключенного к интегратору количества электричества, детектор направления тока входом соединен с датчиком

45 тока, а выходом связан с вторым управляющим входом обратимого преобразователя напряжения и управляющими входами интегратора количества электричества и переключателя.

Корректор О.Луговая

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть ислользовано в контрольно-испытательной аппаратуре систем электропитания автономных объектов, включающих первичный источник тока (ПИТ) и аккумуляторную батарею (АБ). Цель изобретения - обеспечение высокой точности воспроизведения эксплуатационных электрических параметров АБ. При имитации режима заряда АБ детектор направления тока (ДНТ) 6 переводит обратный преобразователь напряжения (ООН) 1 в режим работы инвертора, ведомого сетью, преобразующего ff о S (Л го to СЛ