Устройство для заряда аккумуляторной батареи Советский патент 1990 года по МПК H02J7/10 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для заряда аккумуляторной батареи стабилизированным током от источника постоянного тока с нестабилизированным напряжением.

Цель изобретения - повыщение эксплуатационной надежности устройства.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит тиристорный преобразователь 1, включенный между источником 2 постоянного тока и аккумуляторной батареей 3 через сглаживающий дроссель 4 и обратный диод 5.

Тиристор 6 преобразователя 1 катодом подключен к одному из выводов коммутирующего дросселя 7, а анодом - к полюсу источника 2 и одному из выводов коммутирующего конденсатора 8, другой вывод которого соединен с другим выводом дросселя 7 и с точкой соединения вывода сглаживающего дросселя 4 и катода обратного диода 5. Система управления содержит формирователь 9 импульсов управления, который одним выводом подключен к управляющему электроду тиристора 6, другим выводом - к его катоду, а входом к задающему генератору 10. Преобразующий блок 11 содержит цепочку из последовательно соединенных резистора 12, дросселя 13 и конденсатора 14 и диодную оптопару 15. Катод фотодиода оптопары 15 соединен с положительным выводом стабилизированного блока 16 питания, анод фотодиода - с одним из выводов переменного резистора 17, другой вывод которого соединен с базой входСП

СО 00

о 4

о

кого транзистора 18 задающего генератора 10 База входного транзистора 18 соединена с одним из выводов конденсатора 19 и одним из выводов резистора 20 задающего генератора 10. Эмиттер транзистора 18 соединен с общим проводом, а коллектор подключен к одному из входов первого логического элемента 2И-НЕ 21 микросхемы, второй вход которого подключен через резистор 22 на общий провод, чтобы обеспечить на втором входе логического элемента 21 логическую единицу. Выход первого элемента 21 соединен с входами второго элемента 2И-НЕ 23 и одним из выводов резистора 24, другой вывод которого соединен с другим выводом конденсатора 19. Выход второго элемента 23 соединен с другим выводом резистора 20 и является выходом задающего генератора 10 напряжения.

Устройство работает следующим образом.

С подачей напряжения от источника 2 постоянного тока задающий генератор 10 вырабатывает прямоугольные импульсы напряжения, которые через формирователь 9 подаются на управляющий электрод тиристора 6 и включают его. Выключение тиристора 6 производится коммутирующей LC- цепью 7, 8. После включения тиристора 6 от источника 2 постоянного тока к цепи, состоящей из сглаживающего дросселя 4 и аккумуляторной батареи 3, прикладывается импульс напряжения, длительность которого постоянна и определяется параметрами коммутирующей LC-цепи 7, 8, а его величина равна мгновенному значению напряжения источника 2 постоянного тока. В течение времени действия импульса напряжения ток в цепи аккумуляторной батареи нарастает, а после выключения тиристора 6 - уменьшается. Скорость нарастания тока зависит от разности между напряжением источника 2 постоянного тока и ЭДС аккумуляторной батареи 3 и величины индуктивности сглаживающего дросселя 4. Требуемое среднее значение зарядного тока аккумуляторной батареи при номинальном значении напряжения источника 2 постоянного тока и начальном значении ЭДС аккумуляторной батареи 3 устанавливается посредством выбора частоты задающего генератора 10, при которой достигается требуемая относительная продолжительность включения тиристора 6. При работе импульсного тиристор- ного преобразователя 1 в обмотке сглаживающего дросселя 4 возникает ЭДС самоиндукции, величина и направление которой изменяются при включении и выключении тиристора 6. Эта ЭДС подается на преобразующий блок. В результате по цепи резистор 12 - дроссель 13 - светодиод оптопа- ры 15 протекает ток, который сглаживается конденсатором 14. Величина этого тока и излучаемого диодом оптопары 15 светового потока пропорциональна скорости нараста

ния тока заряда аккумуляторной батареи при включенном тиристоре 6.

Задающий генератор 10 собран на цифровых микросхемах 21 и 23. При работе гене- ратора происходят периодические заряды и разряды конденсатора 19 и переключение микросхем в моменты достижения входными сигналами значений логической единицы. Заряд конденсатора 19 производится при единичном сигнале на выходе микросхемы 21 через ее внутреннее сопротивление, резистор 24 и параллельно включенные цепи: последовательно включенные резистор 20 и выходная цепь микросхемы 23; открытый эмиттер и базовый переход транзистора 18. Разряд конденсатора 19 происходит по цепи: внутреннее сопротивление микросхемы 23, резистор 20, конденсатор 19, резистор 24, выходная цепь микросхемы 21. В процессе разряда конденсатора 19 транзистор 18 заперт обратным напряжением, под- 0 водимым от конденсатора 19. Время разряда конденсатора постоянно при работе генератора на различных частотах, и, следовательно, длительность выходного импульса напряжения генератора 10 постоянна. 5 При снижении напряжения на конденсаторе 19 до определенного уровня транзистор 18 отпирается токами, поступающими на его базу с выхода микросхемы 23 через резистор 20 и от стабилизированного блока 16 питания через последовательно вклю- 0 ченные резистор 17 и фотодиод оптопары 15. В тот момент, когда на входе микросхемы 2 сигнал становится равным логическому тлю, на ее выходе появляется сигнал логической единицы. Начинается заряд конденсатора 19 При этом на базу транзистора 18 поступает 5 сумма токов: зарядного тока конденсатора 19 и от стабилизированного блока 16 питания. Ток заряда конденсатора 19 убывает по экспоненциальному закону. В результате убывает суь.марный ток базы и растет падение напряжения на эмиттерно-коллекторном переходе транзистора 18, достигая в определенный момент времени значения логической единицы, что приводит к переключению микросхемы 21.

На ее выходе появляется сигнал логиче- 5 ского нуля, а н.а выходе микросхемы 23 - сигнал логической единицы, и через форми- рова-| ль 9 импульсов управления производится новое включение тиристора 6. Таким образом, время, в течение которого на выходе микросхемы 21 существует сигнал логиче- 0 ской единицы, определяется временем снижения суммарного тока транзистора 18 до порогового значения тока переключения транзистора, т. е. зависит от параметров цепи заряда конденсатора и сопротивления фотодиода оптопары 15. 5

При увеличении напряжения источника 2 постоянного тока или понижении ЭДС аккумуляторной батареи растет ток ее заряда

увеличивается падение напряжения на глаживающем дросселе 4, что приводит к росту тока через светодиод оптопары 15 и увеличению испускаемого им светового потока. При этом уменьшается сопротивление фотодиода оптопары 15 и увеличивается ток, поступающий на базу транзистора 18 от стабилизированного блока 16 питания. В результате продолжительность открытого состояния транзистора 18 увеличивается, так как необходимо достичь меньшего значения тока заряда конденсатора 19, чем при номинальном режиме заряда аккумуляторной батареи.

Увеличение времени заряда конденсатора 19 приводит к увеличению периода работы задающего генератора 10 и уменьшению его частоты. Поэтому относительная продолжительность включения тиристора 6 и напряжения на выходе тиристорного преобразова- теля 1 уменьшается и ток заряда аккумуляторной батареи 3 снижается до заданного значения. При понижении напряжения источника 2 постоянного тока соответственно уменьшается ток заряда аккумуляторной батареи, что вызывает увеличение частоты задающего генератора 10 и, следовательно, увеличение тока заряда аккумуляторной батареи 3.

Повышение эксплуатационной надежности предлагаемого устройства обеспечивается за счет стабилизации среднего значения тока заряда при отклонении напряжения источника постоянного тока как выше, так и ниже

номинального значения, а также при изменении ЭДС аккумуляторной батареи в процессе заряда.

Формула изобретения

Устройство для заряда аккумуляторной батареи, содержащее силовой преобразователь напряжения источника постоянного тока в импульсный зарядный ток, сглаживающий дроссель с обратным диодом, систему управления силовым ключом преобразователя, состоящую из задающего генератора и формирователя импульсов управления, стабилизированный блок ее питания

и оптронный формирователь сигналов обратной связи, отличаюш,ееся тем, что, с целью повышения надежности устройства, оптронный формирователь сигналов обратной связи выполнен в виде подключенной параллельно сглаживающему дросселю цепочки из последовательно соединенных резистора, дросселя и конденсатора, при этом параллельно конденсатору подключен светодиод оптопары, катод которого соединен с положительным выводом для подключения

аккумуляторной батареи, а фотодиод оптопары включен последовательно с переменным резистором в цепь, соединяющую выход стабилизированного блока питания с входом задающего генератора системы управления силовым преобразователем, выполненным

по типу тиристорных преобразователей с коммутирующей L С-цепью.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для заряда аккумуляторной батареи стабилизированным током. Цель изобретения - повышение надежности устройства в изменяющихся условиях его эксплуатации в контактных сетях постоянного тока, связанных, например, с нестабильностью питающего напряжения. Устройство содержит тиристорный силовой преобразователь питающего напряжения в импульсный зарядный ток, сглаживающий дроссель с обратным диодом и систему управления тиристором упомянутого преобразователя. Система управления состоит из управляемого задающего генератора, на выходе которого включен формирователь импульсов, а на входе - оптронный формирователь сигналов обратной связи. Светодиод последнего подключен к конденсатору, шунтирующему сглаживающий дроссел через измерительные резистор и дроссель, а фотодиод - через переменный резистор 6 цепь, соединяющую выход стабилизированного блока питания и вход задающего генератора. 1 ил.

-