Устройство для питания нагрузки постоянным током Советский патент 1975 года по МПК H01M45/00 H02J7/34 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ НАГРУЗКИ ПОСТОЯННЫМ ТОКОМ

I

Изобретение относится к электротехнической промьпиленности, в частности к энергетическим установкам, обеспечивающим электроэнергией береговые и плавучие автоматические средства навигационноге оборудования путем использования энергии.

Известны устройства для питания нагр ки постоянным током, содержащие генератор трехфазного переменного тока, трехрфазный двухполуперйодный выпрямитель, химические источники постоянного тока, например аккумуляторы, системы коммута источников тока с выпрямителем и с нагрузкой, выполненные на тиристорах, и .транзисторный датчик напряжения генератора.

Цель изобретения - повыщение эффектив ости использования энергии ветра или ;волны и исключение пульсаций напряжения на нагрузке.

В предлагаемом устройстве это достигается тем, что химические источники тока выполнены в виде трех групп, каждая

из которых включает два последовательно соединенных источника и соединена положительным полюсом с нагрузкой и с катодом диода одного плеча трехфазного двухполу пери одного выпрямителя, отрицательным полюсом - с анодом диода другого плеча того же выпрямителя и с коллектором транзистора системы коммутадии с нагрузкой, эмиттер которого подключен к нагрузке, а база связана через резистор с коллектором и через встречно включенные диоды - с другими двумя фазами генератора, средняя точка каждой из трех групп соединена с коллекторами транзисторов П -р-П Р-П -р-типов системы коммутации с выпрямителем, у которых один имеет непосредственную, а второй резисторную связь эмиттера с одной и той же фазой генератора, причем у транзистор типа ft -p-fl база соединена резистором со средней точкой другой группы источников, а у транзистора типа p-fl-p база соединена через резистор с другой фазой ;генератора и через встречно включенный диод - с коллектором транзистора датчику .напряжениягенератора, в базовую цепь которого включен стабилитрон. На чертеже изображена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства.. Устройство содержит генератор 1 трехфазного переменного тока, трехфазный дву полупериодный выпрямитель на диодах 27, нагрузку 8, подключенную к блоку 9 химических источников тока, имеющему шесть одинаковых источников тока (батареи) 10-15, через транзисторы 16-18 с базовыми резисторами 19-21 и диодами 22-27, систему коммутации 28 источников к выпрямителю, имеющую транзисторы типа р-П-р 29-31, эмиттерные резисторы 32-34 и базовые резисторы 35-37, диоды 38-40, датчик напряжения 41 генератора в составе диодов 42-47, трацзистора 48, стабилитрона 49 и резисторов 5О, 51, вторую систему коммутации 52 источ ков к выпрямителю, имеющую транзисторы типа ft-Р-/Т 53-55 и базовые резисторы 56-58. Когда напряжение на клеммах генератор 1 и, следовательно, на выходе двухполу- периодного выпрямителя, собранного на диодах 2-7, отсутствует, нагрузка 8 питается от блока 9, содержащего щесть одинаковых источников тока 10-15. Источники постоянного тока собраны в три группы (по два источника 1О и 11, 12 и 13, 14 и 15 в каждой группе, включенных последовательно), которые подключены к нагрузке 8 через транзисторы 16-18 Эти транзисторы нормально открыты базовыми токами, протекающими через резисторы 19, 20, 21 от источников постоянного тока 1О, 11; 12, 13; 14, 15. Когда генератор 1 начнет вырабатывать переменный ток при величине выпрямленного диодами 2-7 напряжения, равного напряжению одного из источников постоянного тока, начнется заряд всех источников тока с помощью систем коммутации 28, 52. Пр цесс заряда происходит следующим образом. Когда между фазами АВ возникает напряжение положительной полуволны , ток от 1енератора 1 проходит по цепи: фаза Л, резистор 34, транзистор 31, батарея 13, диод 3, фаза В, заряжая батарею 13 и но цепи: фаза Л, диод 5, батарея 14, транзистор 54 (который при этом открыт базовым током, протекающим через транзистор 31, резистор 57 и далее через эмигтер-базовып переход к фазе В), фаза г В, заряжая батарею 14. При отрипательj ной полуволне э. д. с. между фазами АВ батареи 13, 14 не заряжаются. сдайгом в 120 возникает напряжение полижительной полуволнь между фазами С. При этом ток генератора проходит по цепи: фаза В, резистор 33, транзистор 30, батарея 15, диод 4, фаза С, заряжая батарею 15, и по цепи: фаза В, диод 6, бат.арея 10, транзистор 53 (который при этом открыт базовым током, протекающим через транзистор 30, резистор 6 и через эмиттер-базовый переход к фазе С), фаза С, заряжая батарею 10. При отрицательной полуволне э. д. с. между фазами ВС батареи 10, 15 не заряжаются. Со сдвигом в 120 относительно этих фаз возникает напряжение положительной полуволны между фазами СА. При этом ток проходит по цепи: фаза С, резистор 32, транзистор 29, батарея 11, диод 2, фаза А, заряжая батарею 11, и по цепи: фаза С, диод 7, батарея 12, транзистор 55 (который при этом открыт базовым током, протекающим через транзистор 29, резистор 58 и далее через эмиттер-базовый перек фазе А), фаза А, заряжая батарею 12. При j отрицательной-полуволне э. д. с. между фа -зами СА батареи 11, 12 не заряжаются. Через 12О относительно фазового напряжения СА возникает положительная полуЭолна э. д. с. между фазами АВ и процесс заряда аккумуляторов повторяется анало- i гично описанному. Таким образом, за период чередования положительных полуволн напряжения между фазами АВ, ВС и СА происходит поочередный заряд всех батарей 10-15 блока 9. В указанной последовательности заряд происходит до тех пор, пока напряжение генератора 1 не достигает величины срабатывания датчика напряжения 41. Этот датчик получает питание от всех фаз генератора 1 через двухполупериодный выпрямитель на диодах 42-47 и настраивается на такую величину напряжения срабатывания, которой достаточно для начала заряда двух включенных последовательно батарей 10 и 11, 12; и 13, 14-и 15 (эта величина соответствует номинальному напряжению генератора). При срабатывании датчика напряжения 41 его транзистор 48 будет открыт базовым током, проходящим через стабилитрон 49 и резистор 51. Через открытый транзистор 48 и диоды 38, 39 и 40 базы транзисторов 29, 30, 31 получают положительный (запирающий) потенциал. В результате этого закрываются транзисторы, 29, 30, 31 и, следовательно, транзисторы 53, 54, 55, цепи баз которых получают питание через транзисторы 29, 30, 31. При этом пфеменное напряжение генератора 1 через диоды 5, 6, 7 подводится к о б1цему гхоложительнрму по;люсу батарей 10, 12, 14 и через диоды 2, 3,. 4 - к раздельным отрицательм о- люсам батарей Il,l3, Г5. В рёз ультатё происходит раздельЕПзГЙ двухполупериодный заряд трех групп последовательно соединенных батарей 1О, 11; 12, 13; 14, 15 Этот процесс происходит до тех пор, пока напряжение генератора 1 не снижается ниже номинального значения. При снижеНИИ напряжения генератора 1 (уменьшилас волна или ослаб ветер) ниже номинального значения, транзистор 48 датчика напря жения 41 закрывается и сни.:;ается блоки ровка с транзисторов типа р- fl -р 29, ЗО, 31 и транзисторов типа ft--р- f 53, 54, 55. В результате этого обеспечивается ра;,дельный заряд всех шести ба тарей 10-15 в описанной последовательности. Нагрузка 8 подключена одновременно к трем группам батарей, в каждой из KOT рых по две включенных последовательно батареи 10 и 11, 12 и 13, 14 и 15 чер транзисторы 16, 17, 18, которые так по очередна закрываются, что исключает одновременным зарна батарей. В результате этого пульсации напряжения на нагрузке 8 отсутствуют. Когда заряжаются батареи 10, 1 1, транзистор 16 закрыт по- средством диодов 22, 23, через которые течет ток, обусловлен1гый э. д. с. генератора 1, визникаюихей между фазами ВА и СА, С ;оо1ьетс-1-венно, когда заряжаются батареи 12, 13, закрывается посредством диодов 24, 25 транзистор 17 и, когда заряжаются батареи 14, 15 закрывается транзистор 18 пос редсггвом диодов 26, 27. Таким образом обеспечивается питание нагрузки 8 11остояа Ш1м током без пульсаций. Когда происходит раздельный заряд батареи (при напряжении генератора ниже номинала), заряжается одна из батарей 1О, 12, 14 в разряжаемых на нагрузку 8 группах батарей 10, 11; 12 13; 14, 15. Например, когда через тран(зистор 16 разряжается группа батарей 10, 11 (в момент положительной полувол ны напряжение между фазами ВС), происходит заряд батарей 1О через транзистор 53. Однако при этом напряжение фаз ВС не прикладывается к нагрузке 8, так нак транзистор 18 в этот момент закрыт пр средством диода 26, и ток генератора 1 . через нагрузку не течет. Аналогично происходит заряд групп батарей 12. и 13, 14 и 15 при заряде соответственно ба- тарей 12, 14. При этом ток генератора 1 через нагрузку 8 также не идет, благодаПредмет изобретения Устройство для питания нагрузки постоянным током, например, от волновых и ветровых энергоустановок, содержащее генератор трехфазного переменного тока, трехфазный двухполупериодный выпрямитель, химические источники постоянного тока, разделенные на группы, нагфимер аккумуляторы, системы коммутации источников тока с выпрямителем и нагрузкой, выполненные на транзисторах, и транзисторный датчик напряжения генератора, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности исполызования энергии ветра или волны и исключения пульсаций напряжения на нагрузке, химические источники тока выполнены в виде трех групп, каждая из которых включает два последовательно соединенных ис-. точника и соединена положительным полюсом с нагрузкой и с катодом диода одного плеча трехфазного двухполупериодного выпрямителя, отрицательным полюсом с анодом диода другого плеча того же выпрямителя и с коллектором транзистора системы ком1У1утации с нагрузкой, эмиттер которого подключен к нагрузке, а база связана через резистор с коллектором и через встречно включенные диоды - с другими двумя фазами генератора) средняя точка каждой из трех групп соединена с коллекторами транзисторов Н -р- fl и р- .fl -р-типов системы коммутации с выпрямителем, у которых один имеет непосредственную, а второй - ре- зисгррную связь эмиттера с одной и той же фазой генератора, причем у транзистора типа fl -р- П база соединена резистором со средней точкой другой группы источников, а у транзистора типа р- ft, -р база соединена через резистор с другой фазой генератора и через встречно включенный диод - с коллектором транзистора атчика напряжения генератора, в базовую епь которого включен стабилитрон.