Зарядно-пусковое устройство Советский патент 1991 года по МПК H02J7/10 

управляющим входом 15 преобразователя б переменного напряжения в регулируемое постоянное, регулятор 16 тока заряда, выходами 17 и 18 подключенный к выходу задатчика 19 тока и выходу датчика 7 тока, выходом 20 - к первому входу элемента 21 совпадений, выход которого соединен с R- входом RS-триггера, прямой выход 22 которого подключен через дифференцирующую RC-цепочку 23 к входу логического элемента НЕ 24, второй вход элемента 21 совпадений и S-вход RS-триггера 13 объединены, первый вход 25 компаратора 11 соединен через установочный резистор 26 с выходным выводом 4, а второй вход27-содним выходом стабилизатора.

Управляемый ключ 28 включен между первым входом 25 компаратора 11 и общей шиной 2, выход компаратора 11 соединен с управляющим входом ключа 28 и вто- рым входом элемента 21 совпадений непосредственно, а через конденсатор 12 - с инверсным выходом 29 RS-триггера, выход логического элемента НЕ 24 соединен с выходом 30 элемента 21 совпадений, управ- ляющий вход усилителя 14 мощности включен между общей шиной и свободным выводом резистора 31 дифференцирующей RC-цепочки 23, ввод 32 питания усилителя 14 мощности подключен к первому выходу выпрямителя 9, а третий вход 33 компаратора 11 соединен непосредственно с вторым выходом выпрямителя 9.

При этом регулятор 16 тока заряда выполнен на последовательно соединенных тактируемом интеграторе 34 и пороговом компараторе 35, выход которого образует выход регулятора 16 тока заряда, а входы тактируемого интегратора образуют входы регулятора 16 тока заряда, причем тактовый вход 36 интегратора 34 соединен с выходом элемента 21 совпадений.

При работе устройства в буфере с аккумулятором для включения стартера автомобиля аккумуляторная батарея (АБ) подключается к выводам 37 и 38. Для ограничения верхнего уровня напряжения на АБ в устройство введен регулятор 39 напряжения, входами 40 и 41 подключенный соответственно к выходу задатчика 42 на- пряжения и выходному выводу 4, а выходом соединенный с управляющим входом 43 порогового компаратора 35 регулятора 16 тока заряда.

Для низковольтных АБ подключение к сети осуществляется через согласующий трансформатор 44.

Увеличение выходного тока в режиме пуска стартера автомобиля обеспечивается переключателем 45, который уменьшает

число витков в первичной обмотке трансформатора и, следовательно, ее реактанс рассеивания, ограничивающий ток короткого замыкания трансформатора.

На фиг,2 обозначены: напряжение46 на входах компаратора 11, напряжение 47 на выходе компаратора 11, напряжение 48 на выходе интегратора, напряжение 49 на выходе порогового компаратора 35, напряжение 50 на выходе элемента 21 совпадения, напряжение 51 на выходе (прямом) 22 RS- триггера 13, напряжение 52 на инверсном выходе 29 RS-триггера 13, ток 53 на выходе усилителя 14 мощности, напряжение 54 на АБ и ток 55 АБ.

Устройство работает следующим образом.

После включения питающего напряжения и подключения аккумуляторной батареи (АБ) к выходным вь.зодам 4 и 5 компаратор 11 формирует последовательность импульсов 47, следующих с удвоенной частотой питающей сети. При отсутствии сигнала задания по току заряда на выходе порогового компаратора 35 устанавливается нулевой потенциал 49 и переключение RS-триггера осуществляется короткими импульсами через конденсатор 12 с выхода компаратора 11. Выходное напряжение компаратора 11 управляет работой управляемого ключа 28, который изменяет напряжение АБ, поступающее на первый вход 25 компаратора (фиг.2, позиция 46). Благодаря этому, передний фронт импульса на выходе компаратора 11 формируется при мгновенном значении напряжения питающей сети большем либо равном напряжению АБ, а задний фронт - всегда при напряжении сети, близком к нулю. Регулировка переднего фронта осуществляется установочным резистором 26, а заднего - входным сопротивлением компаратора 11 по второму входу 27 и первому входу 25, а также напряжением открытого ключа 28.

Выходные импульсы 51 триггера 13 через дифференцирующую цепочку 23 формируют управляющие импульсы 53 усилителя 14 мощности. Необходимая минимальная длительность импульсов реализуется благодаря связи выхода логического элемента НЕ с R-входом RS-триггера 13 и определяется параметрами дифференцирующей цепочки 23. С выхода, усилителя 14 мощности импульсы подаются на управляющие входы преобразователя 6 переменного напряжения в регулируемое постоянное, выполненного, например, на тиристорном управляемом выпрямителе.

Таким образом, при отсутствии выходного сигнала задатчика 19 тока управляющие импульсы на преобразователь 6 переменного напряжения в регулируемое постоянное подаются при мгновенном значении напряжения сети переменного тока меньшем, чем напряжение АБ. В этом случае ток через АБ не протекает (фиг.2, позиция 55), причем минимальное напряжение АБ, которое может быть подключено к данному устройству, практически не ограничено и определяется в основном порогом переключения компаратора 11, задаваемым по второму входу 27. Для регулятора 16 тока заряда, выполненного на тактируемом интеграторе 34 и пороговом компараторе 35, при каждом переключении RS-триггера 13 через логический элемент НЕ 24 происходит сброс тактируемого интегратора в нулевое состояние. Возврат RS-триггера 13 в исходное состояние осуществляется нулевым потенциалом на выходе компаратора 11.

При увеличении выходного сигнала за- датчика 19 тока до заданного уровня напряжения 48 на выходе тактируемого интегратора 34 регулятора 16 тока заряда достигает уровня переключения порогового компаратора 35 (6-8 В) и на его выходе появляется 1. Если при этом и на выходе компаратора 11, определяющего допустимую зону работы преобразователя переменного напряжения в регулируемое постоянное также установился единичный уровень напряжения, то на выходе элемента 21 совпадений появится нулевой синхро- низирущий импульс 50. Этот импульс переключает RS-триггер 13, который через дифференцирующую цепочку 23 запускает усилитель 14 мощности. На тиристорный выпрямитель преобразователя 6 переменного напряжения в регулируемое постоянное подаются управляющие импульсы, что приводит к включению соответствующего тиристора и протеканию через АБ зарядного тока.

В момент включения тиристоров тактируемый интегратор 34 обнуляется по цепи 36 и снова интегрирует разницу между сигналом задания и сигналом обратной связи по току заряду. В установившемся режиме эта разница постоянна и определяется только уровнем переключения порогового компаратора 35, который также постоянен, так как определяется напряжением на выходе стабилизатора 10. Этим обеспечивается точная стабилизация тока заряда АБ независимо от напряжения АБ и напряжения питающей сети. При мгновенном значении напряжения сети, близком к нулю, происходит переключение компаратора 11 и через конденсатор 12 на инверсный выход RSтриггера 13 поступает еще один синхронизирующий импульс. Однако переключение триггера не происходит, так как он уже переключился по импульсу на выходе порогового компаратора 35 и, следовательно, на его инверсном выходе уже имеется нулевой потенциал (фиг.2, позиция 52). Возврат триггера 13 в исходное состояние и в этом режиме осуществляется нулевым потенциа0 лом на выходе компаратора 11. При этом триггер подготавливается к очередному переключению по сигналу элемента 21 совпадений или компаратора 1.

В переходных режимах и в режиме

5 Пуск при посадке напряжения питающей сети, чрезмерном увеличении сигнала за- датчика 19 тока, сбоях в работе RS-триггера и т.п., переключение порогового компаратора 35 может произойти раньше, чем появит0 ся единичный потенциал на выходе компаратора 11. В этом случае синхронизирующий импульс на выходе элемента 21 совпадений появится практически в момент переключения компаратора 11 из нулевого

5 в единичное состояние. При этом вследствие задержки (на 0,5-1 мкс) прохождение сигнала по цепи элемент 21 совпадения - RS - триггер 13 - дифференцирующая цепочка 23 - усилитель 14 мощности включе0 ние управляемого ключа 28 всегда происходит раньше включения преобразователя 6 переменного напряжения в регулируемое постоянное. Это обеспечит заблаговременное изменение порога пере5 ключения компаратора 11 и сохранение им единичного потенциала на выходе при протекании тока 55 заряда АБ, когда напряжение 54 на АБ значительно возрастает (фиг.2, позиция 46).

0 Таким образом, включение управляемого ключа 28 указанным способом позволило по сравнению с известным отказаться от двух цепочек задержки, повысить надежность работы устройства, упростить его на5 ладку (не требуется подбор RC-цепочек), что снизило требования к цепи питания усилителя мощности и позволило изменить его подключение по цепи ввода питания и управляющему входу.

0 Подключение ввода 32 питания усилителя 14 мощности к выходу выпрямителя 9, т.е. до стабилизатора 10 напряжения, позволяет ограничиться простейшим параметрическим стабилизатором напряжения при

5 одновременном снижении помех по цепи питания регулятора 16 тока заряда компаратора 11, RS-триггера 13, элемента 21 совпадения и т.д.

Предлагаемое устройство без введения дополнительной коммутационной аппаратуры обеспечивает в буфере с АБ режим пуска стартера автомобиля при подключении АБ к выводам 38 и 37. При таком подключении выходной ток устройства протекает, минуя датик 7 тока. При максимальном сигнале задатчика 19 тока заряда это обеспечивает включение преобразователя 6 переменного напряжения з регулируемое постоянное (фиг.2, позиции 46, 48, 54 и 55) по переднему фронту выходного импульса компаратора 11 (фиг.2, позиции 47 и 53). Выходной ток устройства при этом ограничен только сопротивлением нагрузки и реактансом рассеивания трансформатора. Переключатель 45 обеспечивает (при необходимости) два уровня максимального тока в режиме пуска стартера или заряд АБ с высоким напряжением.

Регулятор 39 напряжения сравнивает напряжение на АБ с сигналом задатчика 42 напряжения. При напряжении на АБ меньше заданного, на выходе регулятора 39 напряжение близко к нулю и не влияет на работу регулятора 16 тока заряда. Если напряжение на АБ превышает заданное, то на выходе регулятора 39 напряжение становится отрицательным и возрастает по абсолютной величине. Это увеличивает порог переключения порогового компаратора 35 (что равносильно уменьшению сигнала задатчика 19 тока) до тех пор, пока ток через АБ не уменьшится до такого значения, при котором напряжение на АБ не превысит заданное, В зависимости от типа регулятора 39 напряжения сравнение может осуществляться как по среднему напряжению АБ, так и по его амплитудному или действующему значению. Представленный регулятор 39 напряжения реализует сравнение среднего значения напряжения АБ с заданным задат- чиком 42 напряжения.

Если регулятор 39 напряжения выполнить по схеме регулятора 16 тока заряда, то его выход можно подключить к дополнительному входу элемента 21 совпадений. В этом случае переключение элемента 21 совпадений будет осуществляться по последнему из трех сигналов на выходах компаратора 11, регулятора 16 гока, регулятора 39 напряжения,

Формула изобретения

1. Зарядно-пусковое устройство, содержащее последовательно включенные между входными и выходными выводами преобразователь переменного напряжения в регулируемое постоянное и датчик тока, последовательно соединенные через разделительный диод выпрямитель и стабилизатор напряжения, компаратор, конденсатор, RS-триггер, усилитель мощности, выходом соединенный с управляющим входом преобразователя переменного напряжения в регулируемое постоянное,

регулятор тока заряда, входами подключенный к выходам задатчика и датчика тока, а выходом - к первому входу элемента совпадений, выход которого соединен с входом RS-триггера, прямым выходом подключенного через дифферен цирующую RC-цепочку ко входу логического элемента НЕ, второй вход элемента совпадений и S-вход триггера объединены, первый вход компаратора соединен через устанорочный резистор с

выходным выводом, второй вход - с одним выходом стабилизатора, отличающее- с я тем, что, с целью повышения надежности работы устройства, в него введен управляемый ключ, который включен между

первым входом компаратора и общей шиной, выход компаратора соединен с управляющим входом ключа и вторым входом элемента совпадений непосредственно, а через конденсатор - с инверсным выходом

RS-триггера, выход логического элемента НЕ соединен с выходом элемента совпадений, управляющий вход усилителя мощности включен между общей шиной и свободным выводом резистора дифференцирующей RC-цепочки, ввод питания усилителя мощности подключен к первому выходу выпрямителя, а третий вход компаратора соединен непосредственно с вторым выходом выпрямителя.

2. Устройство поп1,отличающее- с я тем, что в него введен регулятор напряжения, входами соединенный с выходом задатчика напряжения и выходными выводами, а выходом подключенный к управляющему входу порогового компаратора, определяющему уровень его порога переключения

3 Устройство по п. 1, о т л л ч а ю щ е е- с я тем, что в него введен регулятор напряжения, входами соединенный с выходом эа- датчика напряжения и выходными выводами, а выходом подключенный к дополнительному входу элемента совпадений

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для стаИзобретение относится к электротехнике, в частности к стабилизирующим устройствам для заряда аккумуляторных батарей постоянным импульсным током от однофазной промышленной сети. Целью изобретения является повышение надежности работы устройства. На фиг.1 изображена принципиальная электрическая схема устройства; на фиг.2 - диаграммы напряжений на входе и выходе различных элементов устройства и тока аккумуляторной батареи в режиме ее заряда и билизированного заряда аккумуляторных батарей импульсным током. Цель изобретения - повышение надежности работы заряд- но-пускового устройства. Устройство содержит преобразователь переменного напряжения в регулируемое постоянное и датчик тока, соединенные через разделительный диод, выпрямитель и стабилизатор напряжения, компаратор, конденсатор, RS- триггер, усилитель мощности сигналов управления преобразователем и регулятор тока заряда, соединенный через схему совпадающий с RS-триггером. Выход RS- триггера через RC-цепь подключен к логическому элементу НЕ. Первый вход компаратора соединен с общей шиной через управляемый ключ. Регулятор тока заряда выполнен на последовательно соединенных тактируемом интеграторе и пороговом компараторе. Устройство снабжено регулятором напряжения, выходом связанным с входом порогового компаратора или с дополнительным входом элемента совпадений. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. работы в буфере с данным устройством при включении стартера автомобиля. Зарядно-пусковое устройство содержит последовательно включенные между входными выводами 1-3 и выходными выводами 4и 5 преобразователь 6 переменного напряжения в регулируемое постоянное и датчик 7 тока, последовательно соединенные через разделительный диод 8 выпрямитель 9 и стабилизатор 10 напряжения, компаратор 11, конденсатор 12, RS-триггер 13, усилитель 14 мощности, выходом соединенный с СП с с ч vj О 00

ФиъЛ

Сигналы на бходе компаратора 11 46

Выход компаратора 11 47

выход интегратора 34

48

выход порогового компаратора 35

4S

Выход элемента 21 совпадений 50

Прямой Выход KS- триггерой

Of

Инверсный Выход RS- три гера13

Jt

Токнавходе УМ fit 53

Напряжение на А 6 54

Так AS 55