Зарядно-пусковое устройство Советский патент 1993 года по МПК H02J7/34 

цирующую RS-цепочку к входу логического элемента НЕ, второй вход элемента совпадений и S-вход триггера объединены, первый вход компаратора, соединен через установочный резистор с выходным выводом, второй вход , одним выходом стабилизатора, усилитель мощности включен между выходожрыпрямителя и выходом ло, А «,.,... .-JSobJ :.

тическогаэлемента НЬ.

Недостатком устройства является низ- кая надежность работы, сложность настройки, невозможность автоматизации процесса заряда аккумуляторной батареи по методу постоянства тока до заданного уровня напряжения.

Наиболее близким к изобретению является зарядно-пусковое устройство, содержащее последовательно подключенные к входным выводам согласующий трансформатор с первичной и вторичной обмотками, управляемый выпрямитель и датчик тока, свободным выводом подключенный к первому выходному выводу, последовательно соединенные через разделительный диод неуправляемый выпрямитель, подключенный к вторичной обмотке согласующего трансформатора и стабилизатор напряжения, первый и второй компараторы, первый усилитель мощности, регулятор тока заряда, входами подключенный к выходам задатчика и датчика тока, выходом к вхо-. ду первого компаратора, регулятор напряжения, входами соединенный с выходом задатчика напряжения и выходом управляемого выпрямителя, выходом со входом первого компаратора, входы второго компаратора подключены к выходу неуправляемого выпрямителя и стабилизатору напряжения.

Недостатками этого устройства являются невозможность автоматизации процесса заряда аккумуляторных батарей, невысокая надежность устройства из-за зависимости устойчивости работы системы управления от конкретных параметров составляющих от электрорадио изделий (следовательно, система управления требует довольно сложной настройки), а также от колебаний напряжения питающей сети и температуры окружающей среды.

Цель изобретения-автоматизация процесса заряда аккумуляторных батарей и повышение надежности работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно подключенные к входным выводам согласующий трансформатор с первичной и вторичной обмотками, управляемый выпрямитель и датчик тока, свободным выводом подключенный к первому выходному выводу последовательно соединенные через разделительный диод неуправляемый выпрямитель подключенный к вторичной обмотке согласующего трансформатора и стабилизатор.

первый и второй компараторы, первый усилитель мощности, регулятор тока заряда входами подключенный к выходам задатчика и датчика тока, выходом ко входу первого компаратора, регулятор напряжения, входа0 ми соединенный с выходом задатчика напряжения и выходом управляемого выпрямителя, выходом со входом первого компаратора, входы второго компаратора подключены к выходу неуправляемого вы5 прямителя и стабилизатору напряжения, дополнительно введены двухпозиционный переключатель, силовая RC-цепь, второй усилитель мощности, третий и четвертый компараторы, генератор пилообразного на0 пряжения, две диодно-резисторные цепочки и два токоограничивающих резистора, выход второго компаратора соединен с входом синхронизации генератора пилообразного напряжения, выходом подключенного

5 к входу первого компаратора, на вход которого подается также отрицательное напряжение смещения, инверторный вход третьего компаратора и прямой вход четвертого компаратора соединены с входом

0 неуправляемого выпрямителя, входы первого и второго усилителей мощности через соответствующие диодно-резисторные цепочки подключены к выходам третьего и четвертого компараторов, а через соответ5 ствующие резисторы к выходу первого компаратора, выходы первого и второго усилителей мощности соединены с соответствующими управляющими входами управляемого выпрямителя, общий вход

0 двухпозиционного переключателя подключен к свободному выводу управляемого выпрямителя, первый выход ко второму выходному устройству, а второй вход к одному выводу включенных параллельно рези5 стору и конденсатору силовой RC-цепочки/ другой вывод которой соединен с первым выходным выводом устройства.

На фиг. 1 представлена схема зарядно- пусковогс устройства; на фиг. 2 - времен0 ные диаграммы работы устройства.

Зарядно-пусковое устройство содержит последовательно подключенные к входным клеммам 1 и 2 согласующий трансформатор. 3 с первичной 4 и вторичной 5 обмотками,

5 управляемый выпрямитель б и датчик тока 7, свободным выводом подключенный к первому выходному выводу 8 устройства, последовательно соединенные через разделительный диод 9 неуправляемый выпрямитель 10, подключенный к вторичной

обмотке 5 согласующего трансформатора 3, и стабилизатор напряжения 11, первый 12 и второй 13 компараторы, первый усилитель мощности 14, регулятор тока заряда 15, входами подключенный к выходам задатчика 16 и датчика 7 тока, выходом ко входу первого компаратора 12, регулятор напряжения 17, входами соединенный с выходом задатчика напряжения 18 и выходом 19 управляемого выпрямителя. Выход регу- лятора напряжения со входом первого компаратора 12, входы второго компаратора 13 подключены к выходу неуправляемого выпрямителя 10 и стабилизатора напряжения 11. Кроме того, в устройство введены две диодно-резисторные цепочки 20 и 21, дватокоограничивающих резистора 22 и 23, второй усилитель мощности 24, двухпозици- онный переключатель 25, силовая RC-цепь 26, третий и четвертый компараторы 27 и 28, генератор пилообразного напряжения 29, выход второго компаратора 13 соединен со входом 30 синхронизации генератора пилообразного напряжения 29, выходом подключенного ко входу первого компаратора 12, на вход которого подается также отрицательное напряжение смещения. Инвер- торный вход третьего компаратора 27 и прямой вход четвертого компаратора 28 соединены со входом 31 неуправляемого вы- прямителя, входы первого и второго делителей мощности 14 и 24 через соответствующие диодно-резисторные цепочки 20 и 21 подключены к выходам третьего и четвертого компараторов 27 и 28, а через соот- ветствующие токоограничивающие резисторы 22 и 23 - к выходу первого компаратора 12. Выходы первого и второго усилителя мощностей 14 и 24 соединены с соответствующими управляющими входами управляемого выпрямителя 6, общий вход 32 двухпозиционного переключателя 26 подключен к выходу 19 управляемого выпрямителя 6. Первый выход 33 двухпозиционного переключателя соединен с вторым выходным выводом 34 устройства, а второй выход 35 подключен к одному выводу включенных параллельно резистору и конденсатору силовой RC-цепи 26, другой вывод которой соединен с первым выходным вы- водом 8 устройства.

В режиме пуска двигателя аккумуляторная батарея запускаемого автомобиля подключается к третьему и четвертому выходным выводам 36 и 37 устройства.

На временных диаграммах работы устройства приняты следующие обозначения: 38 - сигналы на входе компаратора 13;39 - импульсы на выходе генератора пилообразного напряжения 29; 40 - напряжение на

выходе генератора пилообразного напряжения 29; 41, 42 - напряжения на выходе регулятора напряжения 17 и регулятора тока 15; 43 - импульсы на выходе компаратора 12; 44, 45 - напряжение на выходе третьего и четвертого компараторов 27 и 28; 46, 47 импульсы на выходе усиления мощности 14 и 24; 48 - напряжение на выходе управляемого выпрямителя 6; 49 - ток через заряжаемую аккумуляторную батареию.

Устройство работает следующим образом.

При включении напряжения питающей сети на входы компаратора 13 подаются в соответствующем масштабе сигналы (фиг.2, поз. 38) с положительного выхода неуправляемого выпрямителя 10 и с отрицательного выхода стабилизатора напряжения 11. Под их воздействием на выходе компаратора 13 вырабатываются тактовые импульсы (фиг. 2, поз 39) с частотой 2 сети. Этим импульсы подаются на вход 30 синхронизации генератора пилообразного напряжения 29. На другой вход генератора пилобразного напряжения подается отрицательное напряжение с выхода стабилизатора напряжения. В результате, на выходе генератора вырабатывается напряжение пилообразной формы (фиг. 2, поз 40) синхронизированное с частотой питающей сети. Это напряжение подается на вход компаратора 12. На другие входы компартора 12 подаются напряжения с выходом регулятора тока 15 и регулятора напряжения 17, а также отрицательное напряжение смещения. С выхода компаратора 12 снимаются импульсы управления (фиг. 2, поз. 43) с углами управления, определяемыми суммой напряжений на выходах регулятора тока и регулятора напряжения. Эти импульсы управления через токоограничивающие резисторы 22 и 23 одновременно подаются на входы усилителей мощности 14 и 24.

На инверторный вход компаратора 27 и прямой вход компаратора 28 подается переменное напряжение со входа 31 неуправляемого выпрямителя 10, под воздействием которого с выходов компаратора 27 и 28 снимаются противофазные напряжения прямоугольной формы (фиг. 2, поз,44, 45), а также синхронизированные с частотой питающей сети. Эти напряжения через диодно-резисторные цепочки 20 и 21 подаются на входы усилителей мощности 14 и 24 соответственно. В результате, под воздействием импульсов управления, снимаемых с компаратора 12, включается то усилитель мощности, к входу которого подключена ди- одно-резисторная цепочка, смещенная в обратном направлении положительным

напряжением с выходам компаратора 27 или 28.

При этом импульс управления с выхода включившегося усилителя мощности (фиг. 2, поз. 46, 47) подается на тот тиристор управляемого выпрямителя, анод которого положителен относительно катода, то есть происходит распределение импульсов между тиристорами управляемого выпрямителя.

Таким образом, осуществляется управ- .ление работой управляемого выпрямителя в зависимости от напряжений регулятора тока и регулятора напряжения,

Устройство обеспечивает автоматизацию процесса заряда аккумуляторных батарей по оптимальному циклу: заряд по меттоду постоянства зарядного тока до заранее заданного уровня напряжения: автоматический переход при достижении заданного уровня напряжения, на метод постоянства напряжению; заряд по методу постоянства напряжения до полного заряда аккумуляторной батареи. При этом устройство работает следующим образом, Первоначально органы управления устройством устанавливаются в исходные положения: двухпозиционный переключатель 25 в положение, при котором замыкаются giro выводы 32 и 35 (к выходу управляемого выпрямителя 6 подключается RC-цепь 26), задатчик тока 16 - положение, при котором сигнал, снимаемый с него, максимален (по модулю); задатчик напряжения 18 в положение, при котором сигнал, снимаемый с него, равен нулю, При этом, как показано на фиг. 2 импульсов управления на выходе компаратора 12 нет, и напряжение на выходе управляемого выпрямителя равно нулю. Затем задатчик напряжения устанавливается в положение, при котором сигнал, снимаемый с него, соответствует конечному напряжению заряда и в этом положении остается до конца заряда. Под воздействием этого сигнала система управления выработает импульсы управления с такими углами управления, что на выходе управляемого выпрямителя устанавливается (задается) конечное напряжение заряда, соответствующее сигналу установки с за- датчика напряжения (фиг. 2 установка(за- дание) конечного напряжения заряда).

RC-цепь 26 необходима для того, чтобы, получить на выходе управляемого выпрямителя требуемое конечное напряжение заряда при оптимальном номинальном напряжении вторичной обмотки трансформатора 3.

После задания конечного напряжения заряда задатчик тока устанавливается в положение, при котором сигнал, снимаемый с него, равен нулю, напряжение на выходе управляемого выпрямителя также становится равным нулю, и переключатель 25 устанавливается в положение, при котором замкнуты его контакты 32 и 33 (к выходу управляемого выпрямителя подключается заряжаемая аккумуляторная батарея). Затем задатчик тока устанавливается в поло0 жение, при котором сигнал, снимаемый с него, соответствует требуемому току заряда. Под воздействием сигнала с задат- чика тока система управления вырабатывает импульсы управления с та5 кими углами управления, что через АБ протекает стабилизированный зарядный ток, соответствующий сигналу установки с за- датчика тока (фиг. 2 Заряд по методу постоянства тока).

0 По мере заряда АБ стабилизированным током напряжение на выходе управляемого выпрямителя возрастает, то есть возрастает и напряжение обратной связи, подаваемое на регулятор напряжения. Когда напряже5 ние обратной связи станет больше по моду- лю ранее выставленного сигнала с задатчика напряжения (при этом на фиг. 2), напряжение на выходе регулятора напряже- ния-будет изменяться таким образом, чтобы

0 напряжение на выходе управляемого выпрямителя не превышало ранее заданного конечного напряжения заряда. Одновременно, в результате нескомпенсированно- сти сигнала с задатчика тока сигналом

5 обратной связи по участку, напряжение на выходе регулятора тока будет увеличиваться до напряжения насыщения.

Таким образом, происходит переход в режим стабилизации выходного напряже0 ния и дальнейший заряд АБ при стабилизированном выходном напряжении (фиг. 2 автоматический переход и заряд по методу постоянства напряжения).

Наличие в устройстве RC-цепи, двухпо5 зиционного переключателя, общий вход которого подключен к свободному выводу управляемого выпрямителя, первый выход ко второму выходному выводу устройства, а второй выход к одному выводу включенных

0 параллельно резистору и конденсатору RC- цепи и первоначальная установка органов управления в требуемые положения в указанной выше последовательности, позволяет автоматизировать процесс заряда АБ по

5 оптимальному циклу. При необходимости, устройство позволяет вести заряд только по методу постоянства тока или по методу постоянства напряжения.

Наличие в устройстве генератора пило- образного напряжения, синхронизированного с частотой питающей сети, третьего и четвертого компараторов, двух диодно-рези- сторных цепочек, двух токоограничивающих резисторов и двух усилителей мощности, подключенных к соответствующим входам управляемого выпрямителя, обеспечивает надежную работу устройства независимо от конкретных параметров элементов, составляющих систему управления, а также от колебаний напряжения питающей сети и температуры окружающей среды.

Испытание макетного образца устройства подтвердили автоматизацию процесса АБ и показали надежность работы устройства в различных условиях. Формула изобретения Зарядно-пусковое устройство, содержащее последовательно подключенные к входным выводам согласующий трансформатор с первичной и вторичной обмотками, управляемый выпрямитель и датчик тока, свободным выводом подключенный к первому выходному выводу, последовательно соединенные через разделительный диод неуправляемый выпрямитель, подключен- ный к вторичной обмотке согласующего трансформатора, и стабилизатор напряжения, первый и второй компараторы, первый усилитель мощности, регулятор тока заряда, входами подключенный к выходам задатчика и датчика тока, выходом -- к входу первого компаратора, регулятор напряжения, входами соединенный с выходом задатчика напряжения и выходом управляемого выпрямителя, выходом - с входом первого компаратора, входы второго компаратора подключены к выходам

неуправляемого выпрямителя и стабилизатора напряжения, отличающееся тем, что, с целью автоматизации процесса заряда и повышения надежности работы устройства, в него введены двухпозиционный переключатель, силовая RC-цепь, второй усилитель мощности, третий и четвертый компараторы, генератор пилообразного напряжения, две опорно-резисторные цепочки и два токоограничивающих резистора, выход второго компаратора соединен с входом синхронизации генератора пилоо- образного напряжения, выходом подключенного к входу первого компаратора, на вход которого подается отрицательное напряжение смещения, инверсный вход третьего компаратора и прямой вход четвертого компаратора соединен с входом неуправляемого выпрямителя, входы первого и второго усилителя мощности через соответствующие диодно-резисторные цепочки подключены к выходам третьего и четвертого компараторов, а через соответствующие токоограничивающие резисторы - к выходу первого компаратора, выходы первого и второго усилителей мощности соединены с соответствующими управляющими входами управляемого выпрямителя, общий вход двухпозицйонного переключателя подключен к свободному выводу управляемого выпрямителя, первый выход - к второму выходному выводу устройства, а второй выход - к одному выводу включенных параллельно резистору и конденсатору силовой RC-цепи, другой вывод которой соединен с первым выходным выводом устройства.

Mr w3-n-jMi;riju no

У

л/с гт- с у л-;. ;.T .; h-onzsx Ј .

Назначение: изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам для заряда аккумуляторных батарей (АБ). Сущность изобретения: в устройство дополнительно введены двухпо- зицирнный переключатель, силовая RC- цепь, второй усилитель мощности, третий и четвертый компараторы, генератор пилообразного напряжения, две диодно-резистор- ные цепочки и два токоограничивающих резистора, выход второго компаратора соединен с входом синхронизации генератора пилообразного напряжения, выходом подключенного к входу первого компаратора, Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для заряда аккумуляторных батарей. Известно 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 стабилизана вход которого подается отрицательное напряжение смещения, инверсный вход третьего компаратора и прямой вход четвертого компаратора соединены со входом неуправляемого выпрямителя, входы первого и второго усилителя мощности через соответствующие диодно-резисторные цепочки подключены к выходам третьего и четвертого компараторов, а через соответствующие токоограничивающие резисторы - к выходу первого компаратора, выходы первого и второго усилителей мощности соединены с соответствующими управляющими входами управляемого выпрямителя, общий вход двухпозиционного переключателя подключен к свободному выводу управляемого выпрямителя, первый выход - ко второму выходному выводу устройства, а второй выход - к одному выводу включенных параллельно резистору и конденсатору силовой RC-цепи, другой вывод которой соединен с первым выходным выводом устройства. Предлагаемое устройство позволяет автоматизировать процесс заряда АБ и повысить надежность работы. 2 ил. тор напряжения, компаратор, конденсатор, RC-триггер, усилитель мощности, выходом соединенные с управляющим входом преобразователя переменного напряжения в регулируемое постоянное, регулятор тока, входами подключенный к выходам задатчи- ка и датчика тока, а выходом к первому входу элемента совпадений, выход которого соединен со входом RS-триггера, прямым выходом подключенного через дифференел VI о oS ю 00

U Ux I/ IKX LX l/ u

C;.,...................

з In- /Л. JnJZLrZLXn «CL-d

И-

4

45

«mi :z:i :::i-i..::ii

jI , .---- v..--- - ---- f----

.i:i,ii:.r::i---:-.-.---..ii---J.--L

Г f ...----y- --

....

JL.........T.,J.Wrt

m ГХ f JXlAJV-i -Jv- ---

4

CL-d

И-П.