Способ заряда емкостного накопителя Советский патент 1974 года по МПК H02J7/10 H03K3/53 

1

Предлагаемый способ относится к области преобразования и передачи энергии химического источника питания в емкостной накопитель с помощью статических преобразователей.

Известны способы для заряда емкостного накопителя от химического источника питания с использованием ступенчатого изменения Напряжения на емкостном накопителе.

Известны способы заряда емкостных накопителей неизменным током с использованием широтно-импульсного регулИ1рования зарядного тока.

Основным недостатком этих способов являются значительные импульсные токи в цепп питания и инвертора, в два и более -раз превышающие необходимое значение среднего тока. Поэтому установленная мощность источника питания и инвертора при таком способе значительна.

Предлагаемый способ отличается от известных тем, что с целью уменьшения максимальной -потребляемой мощности от источника питания, одновременно со ступенчатым увеличением напряжения на емкостном накопителе ступенчато уменьшают зарядный ток емкостного накопителя. При этом к.п.д. всей системы преобразования и передачи энергии высок, так как действующее значение тока инв&ртора уменьшается.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, реализующая предлагаемый способ; на фиг. 2 изображена принципиальная схема устройства, реализующая предлагаемый способ; на фиг. 3 а, б, в показана диаграмма токов устройства, поясняющего способ. Энергия источника питания ИП постоянного тока преобразуется последовательно дифференциальным инвертором ДИ и выпрямителем В

и передается через зарядный контур ЗК, включающий дроссель и сопротивление обратной связи, в емкостной накопитель ЕН. Сигнал о величине зарядного тока поступает на вход релейного органа РО с дискретно

меняющейся уставкой и определенным гистерезисом. Триггер Т (или управляемый генератор), запускаемый РО, вырабатывает импульсы напряжения, модулируемые по длительности релейным органом в схеме совпадеНИИ СС. Модулированные по длительности импульсы поступают на вход дифференциального .инвертора с дискретно меняющимся выходным напряжением. В исходном состоянии напряжение на выходе инвертора минимально и равно И, установка РО обеспечивает протекание максимального зарядного тока /з. В процессе заряда ЕН по сигналу с программного устройства ПУ дискретно меняется установка РО и одновременно выходное напряжение инвертора.

ступенчато прииимагощее значения 2t/, 3U.... nV, а зарядный ток соответственно /з/2, /з/.З,.. V«.

Устройство (фиг. 2) состоит из двух щверторов Т1, Т2, Тр1 и ТЗ, Т4, Тр2. Коэффициент трансформации инверторных трансформаторов одинаков, напряжения выходных обмоток, включенных в диагонали мостового дифференциального выпрямителя, равны. Последовательно с емкостным накопителем С включены промежуточный индуктивный накопитель L и сопротивление обратной связи R. Напряжение с R, пропорциональное зарядному току, поступает на вход релейного органа, выполненного на транзисторах Т5, Т6. Уровень сигнала срабатывания реле определяется сопротивлениями , . К выходу реле подключены триггер со счетным запуском, выполненный иа транзисторах Т7, Т8 и две схемы совпадений Д1, Д2, Т9 и ДЗ, Д4, Т10. Выводы схем совпадений подключены к трансформатору ТрЗ, запускающему транзисторы инверторов. В депь запуска инвертора ТЗ, Т4 и в цепь уставки зарядного тока релейного измерительного органа Т5, Т6 включены контакты реле времени С1, С2, Т8, Т9, Р1.

Характер тока, протекающего в емкостном накопителе при ступенчатом заряде, показан сплошной линией на фиг. 3, а пунктиром показан уровень тока /зн при неизменном токе за1ряда.

Ток в цепи питания /пет изображен на фиг. 36, пунктиром показан уровень тока, в известном устройстве с неизменным током заряда /пн.

На фиг. Зв показано изменение среднего тока потребления в процессе зарядки емкостного накопителя ступенчатым током /п ст ср (сплошньш линии) и неизменным током /пн ср {пунктирные линии).

Схема по фиг. 2 работает следующим образом. При включении питания открыты транзисторы Т5, один из транзисторов триггера, например Т8, Т10, Т11 и транзисторы инверторов Т2, Т4. В выходных обмотках трансформаторов Тр2, Тр1 наводятся одинаковые по величине и по фазе напряжения. К зарядному контуру LCRl прикладывается напряжение t/i в контуре возникает нарастающий зарядный ток, по достижении которым значения /31 ма к (фиг. За) падение напряжения на сопротивлении обратной связи R становится равным напряжению срабатывания реле Т5, Т6. Транзистор Т6 открывается и шунтирует входы транзисторов Т9 и Т10, одновременно триггер опрокидывается в противоположное устойчивое состояние, отк1рывается транзистор Т7. Транзисторы Т1, Т10 и все транзисторы инверторов закрыты. Ток в зарядном контуре поддерживается за счет энергии дросселя L. При снижении тока до величины /31 мип (фиг. За) падение напряжения на R

становится равным напряжению отпускания реле, транзистор Т6 закрывается, открываются Т9, Т1, ТЗ, ток в контуре снова начинает нарастать, далее процессы повторяются. Через определенное время срабатывает

реле времени, меняя фазу запускающего напряжения инвертора ТЗ, Т4 и шунтируя сопротивление . При этом сигнал срабатывания реле, а следовательно, и ток в зарядном контуре, уменьшаются в два раза. Выходные

напряжения инверторов сдвинуты по фазе на 180° и с помощью диодов Д5, Д6 суммируются. Напряжение на выходе выпрямителя становится равным 2f/i. Процесс заряда продолжается в той же последовательности.

По такому же принципу, как показано на фиг. 2, может быть выполнено устройство с большим числом ступеней. При этом максимальный импульсный и средний ток в цепи питания уменьшается.

Предмет изобретения

Способ заряда емкостного накопителя от химического источника питания с использованием ступенчатого изменения напряжения на емкостном накопителе, отличающийся тем, что, с целью уменьшения максимальной потребляемой мощности от источника питания, одновременно со ступенчатым увеличением напряжения на емкостном накопителе ступенчато уменьшают зарядный ток емкостного накопителя.

Лиг.1