Устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током Советский патент 1992 года по МПК H02J7/02 

Изобретение относится к устройствам для формовки при производстве и заряде аккумуляторных батарей (АБ) в процессе их эксплуатации и может быть использовано в системах электроснабжения стационарных и автономных объектов со средствами форсированного заряда АБ асимметричным током (AT).

Известно устройство для зарядки АБ AT от трехфазного источника переменного то- ка с мостовым выпрямителем и шунтированием его входа двумя конденсаторами.

Недостатком этого устройства является сравнительно низкое значение максимальной скорости передачи энергии источника переменного тока в заряжаемую батарею, так как максимальная величина напряжения зарядного импульса не превосходит амплитуды линейного напряжения источника переменного тока.

Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее трехфазный источник переменного тока с тремя фазовыми выводами, вентильно-конденсаторный выпрямитель-формирователь асимметрич- ного тока, образованный тремя зарядно- разрядными конденсаторами и четырьмя диодами, причем анод первого диода подключен к отрицательной, а катод третьего диода - к положительной клеммам заряжа- емой аккумуляторной батареи, соединенной через первый зарядно-разрядный конденсатор с первым фазовым выводом трехфазного источника переменного тока. Второй фазовый вывод трехфазного источника переменного тока подключен к катоду первого диода и через второй зарядно-разрядный конденсатор к катоду второго и.аноду третьего диодов. Третий фазовый вывод трехфазного источника переменного тока соединен через третий зарядно-разрядный конденсатор с анодом первого диода.

Недостатками этого устройства являются сравнительно низкое значение макси- мальной скорости передачи энергии источника переменного тока в заряжаемую батарею, так как максимальная величина напряжения зарядного импульса не превосходит амплитуды утроенного линейного на- пряжения источника переменного тока, а также малый КПД.

Цель изобретения - улучшение удельных энергетических показателей путем уменьшения потерь мощности трехфазного источника переменного тока и повышение скорости передачи энергии трехфазного источника в батарею.

Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее трехфазный источник переменного тока с тремя фазовыми

выводами, вентильно-конденсаторный выпрямитель-формирователь асимметричного тока, образованный тремя зарядно-разряд- ными конденсаторами и четырьмя диодами, причем анод первого диода подключен к отрицательной, а катод третьего диода - к положительной клеммам заряжаемой аккумуляторной батареи, соединенной через первый зарядно-разрядный конденсатор с первым фазовым выводом трехфазного источника переменного тока, при этом второй фазовый вывод трехфазного источника переменного тока подключен к катоду первого диода и через второй зарядно-разрядный конденсатор к катоду второго и аноду третьего диодов, третий фазовый вывод трехфазного источника переменного тока соединен через третий зарядно-разрядный конденсатор с анодом первого диода, дополнительно снабжено зарядно-разрядным конденсатором, который одной своей обкладкой соединен с первым фазовым выводом трехфазного источника переменного тока, вторая обкладка конденсатора подключена к аноду второго диода и катоду четвертого диода, подключенного анодом к второму фазовому выводу указанного источника.

На фиг,1 изображена принципиальная электрическая схема устройства; на фиг.2 - пример реализации схемы с пятикратным увеличением зарядного напряжения.

Устройство содержит трехфазный источник переменного тока с фазовыми выводами 1-3 и вентильно-конденсаторный выпрямитель-формирователь 4 асимметричного тока. Последний состоит из диодов 5-8 и зарядно-разрядных конденсаторов 9- 12.

Синусоидальные напряжения на каждой из фазовых обмоток (фазовых клеммах трехфазной системы источника) сдвинуты одно относительно другого на 120 и 240 электрических градусов. В.системе прямой порядок чередования фаз, т.е. вначале максимума достигает напряжение на выводах 1-2, затем на выходах 2-3, а потом на выходах 1-3 обмоток источника, соединенных по схеме звезда.

Формирование асимметричного тока АБ 13 осуществляется путем наложения переменной на постоянную составляющую AT, протекающую через эту же АБ 13. Переменная составляющая проходит непрерывно по цепи 1-9-13-12-3 и обратно.

Заряд конденсатора 11 осуществляется по цепи 2-17-11-1 до амплитуды линейного напряжения источника. Конденсатор 10 по цепи 1-11-5-10-2 заряжается до напряжения, равного удвоенному значению линейного напряжения источника. По цепи

3-12-6-2 осуществляется заряд конденсатора 12 до напряжения, равного линейному напряжению источника.

Постоянная составляющая AT передается в АБ 13 последующим каналам:а 1-11- 5-8-13-6-2; б 10-8-13-6-10; в 1-11-5-8-13-12-3; г 2-10-8-13-12-3.

Переменная составляющая AT, осуществляя активную деполяризацию электрохи- мической системы АБ, способствует интенсификации электрохимических процессов в аккумуляторах, а постоянная составляющая этого тока восполняет емкость, израсходованную АБ при ее разряде.

Передача энергии по каналу а осуществляется до тех пор, пока напряжение на АБ на достигает значения, равного удвоенному значению линейного напряжения источника за счет суммирования напряжения на конденсаторе 11 и линейного напряжения фаз на выводах 1 и 2.

По каналу б также заряд осуществляется до напряжения, равного удвоенному линейному напряжению источника. По каналу в заряд производится до напряжения, равного утроенному линейному напряжению источника за счет сложения напряжений на конденсаторах 11 и 12 и линейного напряжения источника. Заряд по каналу г осуществляется до напряжения АБ, равного четырехкратному линейному напряжению источника за счет сложения напряжений на конденсаторах 10 и 12 и линейного напряжения источника.

Возможно построение устройства с регулированием скорости передачи энергии. В этом случае вместо диода 8 вентильной цепочки должен быть использован тиристор, управляющий переход которого через дополнительно введенный блок фазового управления подключен к фазовым выводам 2 и 3 источника. В качестве блока фазового управления вентилем может быть использован любой известный фазовращатель.

Схема, представленная на фиг.2, является схемой бестрансформаторного повышения зарядного напряжения до пятикратного значения. Схема содержит (фиг.2) трехфазный источник переменного тока, фазовые выводы которого обозначены 14-16, и вентильно-конденсаторный выпрямитель-формирователь 17 асимметричного тока, подключенный к заряжаемой АБ 18;

Вентильно-конденсаторный выпрямитель-формирователь 17 состоит из диодов 19-23 и зарядно-разрядных конденсаторов 24-28.

Синусоидальные напряжения на каждой из фазовых обмоток (фазовых клеммах трехфазной системы источника) сдвинуты

одно относительно другого на 120 и 240 электрических градусов. В устройстве прямой порядок чередования фаз.

Формирование асимметричного тока

АБ 18 осуществляется путем наложения переменной на постоянную составляющую AT, протекающую через эту же АБ 18. Переменная составляющая проходит непрерывно по цепи 15-24-18-27-16 и обратно.

0 Заряд конденсатора 26 осуществляется по цепи 15-20-26-14 до амплитуды линейного напряжения источника. Конденсатор 25 по цепи 14-26-19-25-15 заряжается до напряжения, равного удвоенному значению

5 линейного напряжения источника. По цепи 14-28-22-15 осуществляется заряд конденсатора 28 до напряжения, равного линейному напряжению источника; а затем по цепи 16-27-21-28-14 осуществляется заряд кон0 денсатора 27 до удвоенного линейного напряжения источника.

Постоянная составляющая AT передается в АБ 18 по следующим каналам : д 14- 26-19-23-18-27-16;е

5 14-26-19-23-18-21-22-15; ж 15-20-19-23- 18-27-16; з 15-25-23-18-27-16; и 25-23- 18-21-22-25; к 26-19-23-18-21-28-26.

Переменная составляющая AT, осуществляя активную деполяризацию электрохи0 мической системы АБ 18, способствует интенсификации электрохимических процессов в аккумуляторах, а постоянная составляющая этого тока восполняет емкость, израсходованную АБ 18 при ее разряде.

5 Передача энергии по каналу е осуществляется до тех пор, пока напряжение на АБ 18 не достигает значения удвоенного линейного напряжения источника за счет суммирования напряжения конденсатора 26 и

0 линейного напряжения фаз на выводах 14 и 15. По каналам и и к передача энергии осуществляется также до напряжения, равного удвоенному линейному напряжению источника. По каналу ж заряд осуществляется до

5 напряжения, равного утроенному линейному напряжению источника. Передача энергии по каналу д производится до напряжения АБ 18, равного четырехкратному линейному напряжению источника за

0 счет суммирования напряжений конденсаторов 26 и 27 и линейного напряжения фаз на выводах 14 и 16. По каналу з заряд осуществляется до напряжения, равного пятикратному линейному напряжению источника

5 за счет сложения напряжений конденсаторов 25 и 27 и линейного напряжения фаз на выводах 15 и 16.

Формула изобретения 1. Устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током, содержащее трехфазный источник переменного тока с тремя фазовыми выводами, вентиль- но-конденсаторный выпрямитель-формирователь асимметричного тока, образованный тремя зарядно-разрядными конденсатора- ми и четырьмя диодами, причем анод первого диода подключен к отрицательной, а катод третьего диода - к положительной клеммам заряжаемой аккумуляторной батареи, соединенной через первый зарядно- разрядный конденсатор с первым фазовым выводом трехфазного источника переменного тока, при этом второй фазовый вывод трехфазного источника переменного тока подключен к катоду первого диода и через второй зарядно-разрядный конденсатор к катоду второго и аноду третьего диодов, третий фазовый вывод трехфазного источника переменного тока соединен через третий зарядно-разрядный конденсатор с анодом первого диода, отличающееся тем,

что, с целью улучшения удельных энергетических показателей путем .уменьшения потерь мощности трехфазного источника переменного тока и повышения скорости передачи энергии трехфазного источника в батарею, она снабжена зарядно-разрядным конденсатором, который одной своей обкладкой соединен с первым фазовым выводом трехфазного источника переменного тока, вторая обкладка конденсатора подключена к аноду второго диода и катоду четвертого диода, подключенного анодом к второму фазовому выводу упомянутого источника.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что в качестве третьего диода использован тиристор, управляющий переход которого через дополнительно введенный блок фазового управления подключен к второму и третьему фазовым выводам источника.

Изобретение относится к устройствам для формовки при производстве и заряде аккумуляторных батарей (АБ) в процессе их эксплуатации и может быть использовано в системах электроснабжения стационарных и автономных объектов со средствами форсированного ; заряда АБ асимметричным током (AT). Цель изобретения - улучшение удельных энергетических показателей путем уменьшения потерь мощности трехфазного источника переменного тока и повышение скорости передачи энергии трехфазного источника в батарею. Устройство для заряда АБ содержит трехфазный источник переменного тока с фазовыми выводами 1-3 и вентильно-конденсаторный выпрямитель-формирователь 4 асимметричного тока, подключенный к заряжаемой АБ 13. Выпрямитель-формирователь 4 состоит из диодов 5-8 и зарядно-разрядных конденсаторов 9-12. Катод диода 8 подключен к отрицательной, а анод диода 6 - к положительной клеммам АБ 13. Зарядно- разрядный конденсатор 11 связан с фазовым выводом 1, а фазовый вывод 2 источника подключен к аноду диода 7, катодом соединенным с анодом диода 5 и другой обкладкой конденсатора 11. Катод диода 5 и анод диода 8 объединены и подключены к конденсатору 10, другая обкладка которого подсоединена к общей точке соединения анода диода 7 и вывода 2. Конденсатор 12 включен между выводом 3 источника и общей точкой соединения анода диода 6 и положительной клеммой АБ 13, катод диода 6 соединен непосредственно с выводом 2. Зарядно-разрядный конденсатор 9 включен между отрицательной клеммой АБ 13 и выводом 1. Вместо диода 8 может быть использован тиристор, управляющий переход которого через дополнительно введенный блок фазового управления подключен к фазовым выводам 2,3 источника. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. Ё VJ hO СА) С э ел