Зарядный статический преобразователь Советский патент 1987 года по МПК H02J7/10 H02M3/335 

ния напряжения аккумуляторной батареи амплитуда зарядного тока будет уменьшаться на каждой ступени, а ширина импульса будет увеличиваться до тех пор, пока сдвиг фаз между сигналами задающего и ведомого Г 1,2 не станет равным нулю, при этом уменьшается величина среднего тока заряда. Ключ 10 должен быть постоянно открыт, чтобы не прерывать цепь: индуктивного тока, протекающего через выпрямитель 7. С

1.

Изобретение относится к устройствам для преобразования и распределения электрической энергии, в частности к зарядным устройствам аккумуляторных батарей и может быть исполь- зовано в автономных системах электропитания.

Цель изобретения - повьшшние КПД

преобразователя за счет введения прямой зависимости токов управления усилителей мощности и некоъмутируемо- го транзисторного ключа от величины за:рядного тока.

На (Ьиг. 1 представлена схема зарядного статического преобразователя, на фиг.2 - эпюры его сигналов.

Зарядньй статической преЪбразова- тель (фиг.1) содержит задающий (ЗГ) 1 и ведомьй (ВГ) 2 генераторы, .усилители мощности задающего (УМ ЗГ) и ведомого (УМ ВГ) 4 генераторов соответственно с выходными трансформаторами 5 и 6, мощный управляемьй двух- полупериодный выпрямитель (УВ) 7, включенный последовательно с первым выводом источника питания и подключенный к последовательно-согласно включенным полуобмоткам 8 и 9 выходных трансформаторов 5 и 6 усилителей 3 и 4 мощности, при этом выход управ ляемого выпрямителя 7 через некоммутируемый транзисторный ключ 10с узлом 11 управления (УУ) подключен к выводу аккумуляторной батареи. К эФо му же выводу батареи подключен источ ник 12 опорного напряжения (ИОН), другим вьтодом подключенный к общей точке питания промежуточного усиЛите ля 13 мощности задающего генератора (ПУМ ВГ) и промежуточного усилителя

ростом напряжения батареи в npt:inecro заряда напряжение на первичных обмот - ках трансформаторов 15 и 16 будет уменьшаться, что приведет к уменьше- - нию напряжения на выходных обмотках 17,18,20,21 и, таким образом, будет уменьшаться напряжение управления У 3 и 4 ключа 10, а на транзисторах поддерживается оптимальная глубина насы- щения в процессе заряда батареи, что повышает КПД преобразователя. 2 ил.

14 мощности ведомого генератора (ПУМ ВГ), подключенных входами к соответствующим генераторам. Промежуточные усилители 13 и 14 мощности выполнены на транзисторах, работающих в ключевом режиме и нагруженных на трансформаторы 15 и 16, вторичные обмотки 17 и 18 которых подключены к входам соответствующих усилителей 3 и 4 мощности. База некоммутируемого транзисторного ключа через ограничительный резистор 19 подключена к узлу 11 управления, выполненному в виде маломощного управляемого двух- полупериодного выпрямителя, которьй подключен к согласно включенным дополнительным вторичным полуобмоткам 20 и 21 трансформаторов 15 и 16 промежуточных усилителей 13 и 14 мощности. Средняя точка соединения полуобмоток 20 и 21 подключена к выходу мощного управляемого выпрямителя 7. Вторая общая точка питания промежуточных усилителей 13 и 14 мощности подключена к второму выводу аккумуляторной батареи. Сюда же подключены второй вьшод источника питания, вторые вьтоды питания генераторов 1 и 2 и усилителей 3 и 4 мощности.

Первые выводы питания задающего . генератора 1 и усилителей 3 и 4 MODI- ности подключены к первому выводу источника питания. Первьй вывод ведомого генератора 2 подключен к выводу напряжения обратной связи. Источник 12 опорного напряжения выполнен в виде двухполупериодного управляемого транзисторного выпрямителя, силовые 22 и управляющие 23 трансформаторные

полуобмотки которого в каждом плече являются дополнительными вторичными обмотками трансформатора любого из усилителей 3 и 4 мощности.

Зарядный статический преобразова- тель работает следующим образом.

Задающий 1 и ведомый 2 генераторы вырабатывают импульсы, сдвинутые между собой по фазе, зависящей от величины напряжения обратной связи, т.е. в преобразователе используется извесный частотно-фазовый метод регулирования. Промежуточные усилители 13 и 14 мощности, усилители 3 и 4 мощности последовательно усиливают сиг- налы генераторов и в мощном управляемом двухполупериодном выпрямителе 7 и в маломощном управляемом выпрямителе узла 11 управления происходит сложение их сигналов.

На фиг.2а ив приведены сигналы генераторов 1 и 2 и усилителей 3 и 4 мощности каналов задающего и ведомого генераторов. Меясду собой уровни амп- литуды их сигналов могут быть различными но совпадающими по фазе в каждом из каналов. Сдвиг фаз между сигналами каждого из каналов меняется с течением времени (времена t, t,, t) по мере заряда аккумуляторной батареи. На фиг.26 и г приведены сигналы промежуточных усилителей 13 и 14 мощности. По мере заряда аккумуляторной батареи амплитуда их сигналов уменьшается.

Так как напряжение аккумуляторной „батареи, например сере бряно-кадмие- вой, в отсутствие импульса вольтодо- бавки, формируемого на выходе управ- ляемого выпрямителя 7, всегда выбирается больше напряжения источника питания, то управляемый выпрямитель 7 в этот момент времени заперт разни

цен напряжений аккумуляторной батареи и источника питания и ток заряда отсутствует. Ток заряда протекает только в моменты времени, когда присутствует импульс вольтодобавки (фиг.2е и ж). Внутреннее сопротивление аккумуляторной батареи практически стабильно на каждой ступени заряда, поэтому и величина тока в импульсе постоянна, постоянным в импульсе будет и ток базы транзисторного ключа 10. Но в процессе заряда за счет увеличения напряжения аккумуляторной батареи амплитуда, импульса зарядного тока будет уменьшаться на каждой ступени

с

fO(5 20

с

0

5

0

5

заряда, а ширина импульса заряда с каждой ступенью будет увеличиваться таким образом, что средняя величина тока заряда будет практически постоянной до тех пор, пока сдвиг фаз между сигналами задающего 1 и ведомого 2 генераторов не станет равным нулю, что происходит при равенстве импульсного напряжения вольтодобавки и напряжения батареи. При этом происходит резкое уменьшение величины среднего тока заряда (фиг.2ж).

Некоммутируемый транзисторньй ключ 10 во время работы зарядного преобразователя на активно-индуктивную нагрузку, которой является аккумуляторная батарея, должен быть постоянно открыт, чтобы не прерывать цепь индуктивного тока, протекающего через управляемый выпрямитель 7, что обеспечивается постоянным смещением U (фиг.2д), создаваемым за счет .выпрям-- ления маломощным управляемым выпрямителем узла 11 управления разницы прямоугольных напряжений разной амплитуды на вторичных обмотках 20 и 21.

С ростом напряжения батареи в процессе заряда напряжение на первичных обмотках трансформаторов 15 и 16 бу- .дет уменьшаться что будет приводить к уменьшению напряжения на выходных обмотках 17,18,20,21 этих трансформаторов и, следовательно, будет уменьшаться напряжение управления усилителей 3 и 4 мощности и некоммутируемого транзисторного ключа 10, т.е. осуществляется зависимость токов управления усилителей 3 и 4 мощности и транзисторного ключа 10 от величины зарядного тока в импульсе, а в транзисторах поддерживается оптимальная глубина насьш(ения в процессе заряда батареи, что повышает КПД преобразователя.

Формула изобретения

Зарядный статический преобразователь, содержащий задающий и ведомый генераторы, усилители мощности задающего и ведомого генераторов с выходными трансформаторами, мощньй управляемый двухполупериодньй выпрямитель, включенный последовательно с источником- питания и подключенный к включенным последовательно-согласно вторичным полуообмоткам указанных выходных трансформаторов, при этом выход управляемого выпрямителя через некомму- тируемьй транзисторный ключ с узлом управления подключен к отрицательному выходному выводу, причем узел управления выполнен в виде маломощного двухполупериодного управляемого выпрямителя, подключенного к включенным последовательно-согласно обмоткам трансформаторов, средняя точка которых подключена к вьгооду мощного выпрямителя, а выход через ограничи12971686

соответствующих уси. ттепе чощносгтн, а их дополнительн)1е вторичные обмотки являются обмотками трансформатороп узла управления, а также источник опорного напряжения, имеющий величину напряжения выше напряжения аккумуляторной батареи и встречную с ней полярность, подключенный одним выводом к отрицательному выходному вьгаоду, fO другим выводом подключенный к общей . точке питания промежуточных усилителей мощности, а другая общая точка питания промежуточных усилителей мощности подключена к положительному вытельный резистор - к базе транзистора некоммутируемого ктаоча, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД в зарядный статический |5ходному вьшоду батареи, причем источ- преобразователь введены промежуточныеник опорного напряжения выполнен в усилители мощности задающего и ведо-виде двухполупериодного управляемого мого генераторов, подключенные входа-транзисторного выпрямителя, силовые ми к соответствзгющим генераторам ии управляющие трансфор аторные полувыполненные на транзисторах, работаю- 20обмотки которого в каждом плече яв- щих в ключевом режиме и нагруженныхляются дополнительными вторичными на трансформаторы, вторичные обмоткиобмотками трансформатора любого из

которых являются обмотками управленияусилителей мощности.

(

/,J

J

Ги OJbLP

S

г,

Hfго

УУУЬг -гннээ : i/nufn

fPTifl

Узар

Составитель М. Веденеев Редактор А.. Лежнина Техред А.Кравчук Корректор С

Заказ 790/58Тираж 619 . Подписное

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,

if

Изобретение относится к устройствам распределения электрической , энергии, в частности к зарядным устройствам аккумуляторных батарей. Цель изобретения - повышение КПД. За- дакщий и ведомый генераторы (Г) 1 и 2 вырабатывают импульсы сдвинутые между собой по фазе, промежуточные усилители (У) 13 и 14 и усилители 3 и 4 мощности усиливают сигналы в мощном управляемом двухполупериодном выпрямителе 7 и в узле управления У 13. Напряжение аккумуляторной батареи на выходе выпрямителя 7 всегда-выбирают больше напряжения источника пи- тания, при этом ток заряда отсутствует. В процессе заряда за счет увеличе(Л