Устройство для ускоренного заряда аккумуляторной батареи асимметричным током Советский патент 1992 года по МПК H02J7/10 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для ускоренного заряда аккумуляторных батарей, и является усовершенствованием известного устройства по авт.св, № 1056360.

Известное устройство для ускоренного заряда аккумуляторной батареи содержит два встречно-параллельно включенных управляемых выпрямителя и систему управления этими выпрямителями по заданному алгоритму.

Недостатком известного устройства является принципиальная невозможность реализации требуемых зарядно-разрядных импульсных режимов работы по заданному алгоритму с регулируемыми параметрами

(частотой, скважностью, амплитудой тока) для аккумуляторных батарей напряжением 15 В и выше во всем диапазоне работы устройства

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет введения в его схему дополнительных элементов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для ускоренного заряда аккумуляторной батареи асимметричным током, содержащее два встречно-параллельно включенных управляемых выпрямителя и систему фазового регулирования этими выпрямителями содержащую задающий генератор, синхронизатор, схему задержки

регулятор скважности, схему знака, блок раздельной регулировки амплитуд, блок управления, блок стабилизации тока, таймер времени, реверсивный датчик тока, схему сравнения и шунт в цепи заряда, причем входы синхронизатора связаны с задающим генератором и блоком синхронизации, схема задержки соединена входом с синхронизатором, регулятор скважности одним входом подключен к схеме задержки, а выходом соединен со схемой знака и блоком раздельной регулировки амплитуд, блок раздельной регулировки амплитуд связан входом с блоком управления, а выходом с одним из входов блока стабилизации тока, блок управления подключен к второму входу регулятора скважности и таймеру времени, блок стабилизации тока связан другим входом с реверсивным датчиком тока, а выходом - с входом схемы сравнения, реверсивный датчик тока подключен к упомянутому шунту, введены соединенные последовательно блок объединения сигналов управления и усилитель мощности, коммутирующий элемент и ограничитель скорости нарастания тока, при этом выход последнего соединен с аккумуляторной батареей, один вход блока объединения сигна- лов связан с выходом первой схемы задержки, другой вход - с одним из выходов схемы знака, а выход усилителя мощности соединен с управляющим входом коммутирующего элемента, силовой вход которого подключен к одному из управляемых выпрямителей.

При заряде аккумуляторной батареи асимметричным током поочередно работают два встречно-параллельно включенных управляемых выпрямителя. В период работы разрядного выпрямителя его напряжение складывается с ЭДС аккумуляторной батареи, что способствует протеканию тока разряда последней через работающий выпрямитель. При ЭДС аккумуляторной батареи 15 В и выше в режиме ускоренного заряда этот разрядный ток нарушает управление выпрямителем, так как через него по- стоянно протекает сквозной ток, обусловленный ЭДС аккумуляторной батареи. При этом нарушается режим ускоренного заряда, что приводит к повышенному расходу электроэнергии, увеличению количества выделяемого в процессе заряда газа, дополнительному разогреву аккумуляторов и в конечном итоге, к разрушению их электродов.

Введение в устройство коммутирующего элемента позволяет предотвратить возникновениесквозноготока, обусловленного ЭДС аккумуляторной батареи, через разрядный выпрямитель. При этом коммутирующий элемент работает в режиме токового ключа и разрывает цепь разряда в моменты прохождения напряжения питающей сети через ноль. В результате в момент включения управляемого выпрямителя на него не действует ЭДС аккумуляторной батареи, вызывающая сквозной ток, и, следовательно, режим ускоренного заря0 да будет реализован без искажения его параметров.

На чертеже представлена блок-схема устройства для ускоренного заряда аккумуляторной батареи.

5Устройство включает систему управления по заданному алгоритму (СУЗА), систему управления силовой частью (СУСЧ) и силовую часть (СЧ). Задающий генератор 1 подключен на один вход синхронизатора 2,

0 а другой вход соединен с выходом блока 3 синхронизации, вход которого подключен к питающей сети, а второй вход подключен к входу генератора 4 пилообразного напряжения, выход синхронизатора 2 соединен с

5 входом схемы 5 задержки, выход которой подкл ючен на вход регулятора 6 скважности, выходом связанный с входом схемы 7 знака, и с входом блока 8 раздельной регулировки амплитуд, выходы блока 9 управле0 ния связан с блоком 8 раздельной регулировки амплитуд и регулятором 6 скважности, вход блока 9 управления соединен с таймером 10 времени, выход блока 8 регулировки амплитуд подключен к одному

5 из входов блока 11 стабилизации тока, другой вход которого связан с реверсивным датчиком 12 тока, входной сигнал на кото- рый поступает с измерительных концов шунта 13, сило0 вые выводы шунта включены в зарядную цепь батареи 14, выход блока 11 стабилизации тока подходит к входам первой 15 и второй 16 схем сравнения, на другой вход которых поступает сигнал с

5 генератора 4 пилообразного напряжения, выходы схем 15 и 16 сравнения соединены с входами выходных усилителей 17 и 18, вторые входы которых подключены к выходу схему 7 знака, выходы усилителей 17 и 18

0 соединены с управляющими входами блоков 19 -зарядный и разрядный 20 выпрямители, соединенные с силовым входом коммутирующего элемента 21, например силовой транзистор, выход ограничителя 22

5 скорости нарастания тока, например, дроссель, подключен к батареи 14, один вход блока 23 объединения сигналов уг давления, выполненного на микросхеме, связан с выходом первой 15 схемы сравнения, другой вход - с одним из выходов схемы 7 знака, а

выход усилителя 24 мощности - с управляющим входом коммутирующего элемента 21.

Устройство работает следующим образом.

Задающий генератор 1 вырабатывает треугольное напряжение заданной частоты и амплитуды и подает его на вход синхронизатора 2, на второй вход которого приходит сигнал с блока 3 синхронизации СЧ. На выходе синхронизатора 2 появляются сигналы прямой и обратной полярности, синхронизированные по переднему фронту импульса с силовой сетью. С выхода синхронизатора сигнал поступает на вход схемы 5 задержки, где задерживается на время Гзад (Тзад обусловлено передними процессами в силовой части). С выхода схемы задержки сигнал поступает на вход регулятора 6 скважности, где производится плавная регулировка скважности Uy в пределах заданной частоты. Сигнал с выхода регулятора скважности поступает на схему 7 знака, на выходе которой формируются

заданные интервалы разрешения т и

т для прямого и обратного тока в нагрузке и на вход блока 8 раздельной регулировки амплитуд, в котором регулируются раздельно друг от друга заданные амплитуды напряжений прямого Uj+ и обратного и/тока нагрузки. Задатчики амплитуд регулировки скважности Uy выключения устройства находятся в блоке 9 управления и связаны с регулятором скважности, блоком регулировки амплитуд и таймером 10 времени, который задает заданное время заряда Т3ад и автоматически выключает устройство через блок управления по истечении заданного времени. Выход блока регулировки амплитуд поступает на вход блока 11 стабилизации тока, на другой вход которого поступает сигнал с реверсивного датчика 12 тока. В блоке стабилизации тока происходит стабилизация тока по заданной величине напряжения амплитуды прямого и обратного тока с заданным коэффициентом стабилизации тока. Реверсивный датчик тока осуществляет развязку СЧ и СУЗА, а также согласование сигналов с измерительных клемм шунта 13 с сигналами управления зарядом батареи 14. С выхода блока стабилизации тока управляющий сигнал поступает на один из входов первой 15 и второй 16 схем сравнения, на вторые входы подается сигнал с генератора 4 пилообразного напряжения, входным сигналом которого является блок 3 синхронизации. Блок синхронизации вырабатывает импульсы с длительностью 10 мс по полуволнам синусоидального напряжения, из этих импульсов формируется пилообразное напряжение. На выходе схем сравнения формируется фаза управления прямым 16 и обратным 15 импульсами тока

в нагрузке, выходы схем 15 и 16 поступают на выходные усилители 17 и 18 мощности соответственно, на другой вход поступает сигнал разрешения работы прямого 19 и обратного 20 выпрямительных мостов с за0 данной скважностью. Усилители мощности усиливают сигнал до заданной величины, необходимой для управления силовыми тиристорами блоков 19 и 20 СЧ.В период, когда открыт прямой 19 выпрямительный

5 мост, напряжение сети заряжает батарею 14, а когда открыт обратный 20 выпрямительный мост напряжение сети, складываясь с ЭДС батарей 14, создает разрядный ток, который протекает через ком0 мутирующий элемент 21 и ограничитель 22 скорости нарастания тока. Во время протекания разрядного тока коммутирующий элемент 21 находится в замкнутом состоянии, которое поддерживается сигналами, посту5 лающими на входы блока 23 объединения сигналов и затем на усилитель 24 мощности, с выхода которого сигнал поступает на управляющий вход коммутирующего элемента 21. При прохождении питающего напряже0 ния через ноль исчезает сигнал на выходе первой схемы 15 сравнения и на входе блоке 23, а так как последний осуществляет конь- юнкцию сигналов, то сигнал исчезнет на входе и выходе усилителя 24 мощности и

5 коммутирующий элемент 21 разомкнет цепь СЧ. Процесс разряда батареи 14 прекратится без сквозного тока в обратном выпрямительном 20 мосте.

Использование управляемого коммути0 рующего элемента в устройстве ускоренного заряда аккумуляторных батарей позволяет применять это устройство для заряда батарей напряжением 15 В и выше и таким образом расширить его функциональ5 ные возможности с точки зрения универсальности, В результате повышается производительность труда на участке заряда аккумуляторных батарей. Кроме того, уменьшается расход электроэнергии при

0 заряде одной батареи за счет применения режима ускоренного заряда асимметричным током.

Формула изобретения Устройство для ускоренного заряда ак5 кумуляторной батареи асимметричным током по авт.св. № 1056360, отличающее- с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, в него введены соединенные последовательно блок объединения сигналов управления и

усилитель мощности, коммутирующий элемент и ограничитель скорости нарастания тока, при этом выход последнего соединен с аккумуляторной батареей,

ки, другой вход - с одним из выходов схемы знака, а выход усилителя мощности соединен - с управляющим входом коммутирующего элемента, силовой вход которого

Использование: устройство предназначено для ускоренного заряда аккумуляторной ба.ареи напряжением 15 В и выше в режиме асимметричного тока Устройство содержит регулятор скважности, схему знака, на выходе которой формируются заданные интервалы для прямого и обратного токов заряда, блок регулировки амплитуд этих токов, блок управления регулятором скважности и блоком регулировки амплитуд, К блоку управления подключен таймер для задания времени заряда. Амплитуды прямого и обратного тока стабилизируются блоком стабилизации, связанным через схему сравнения и усилители с прямым и обрат- ным тиристорными выпрямительными мостами Устройство также содержит коммутирующий элемент, включенный между батареей и разрядным выпрямителем При прохождении питающего напряжения через ноль коммутирующий элемент размыкает цепь разрядного выпрямительного моста исключая таким образом прохождение через него разрядного тока батареи. 1 ил Члдови

один вход блока объединения сигналов 5 подключен к одному из управляемых выпря- связан с выходом первой схемы задерж- мителей.

jjTJ/3

1