Устройство для питания нагрузки Советский патент 1976 года по МПК H01M10/42 

1

Изобретение касается области электроснабжения и может использоваться в системах электропитания, содержащих в качестве источника электрической энергии химические источники тока, например аккумуляторные батареи.

Известное устройство для питания нагрузки, содержащее химические источники тока, соединенные последовательно в батарею, блок деполяризации и управляемые выключателями, попарно соединенные разноименными электродами батареи аккумуляторов, громоздко и имеет большие весовые характеристики.

В предлагаемом устройстве, с целью устранения этого недостатка, блок деполяризации выполнен в виде двух зарядно-разрядных цепей, каждая из которых подключена к клеммам батареи аккумуляторов и состоит из соединенных последовательно конденсатора, дросселя и тиристора, причем положительная клемма аккумуляторной батареи соединена с клеммой дросселя первой цепи через ее конденсатор и с клеммой дросселя второй цепи через ее тиристор, а попарно соединенные управляемые выключатели другими электродами подключены к отводам дросселей зарядно-разрядных цепей.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство состоит из нагрузки 1, аккумуляторной батареи 2 и блока деполяризации 3. Батарея разделена средним выводом на две равные группы аккумуляторов 4 и 5. Блок

деполяризации включает цепи управления 6 и две ветви, подключенные к аккумуляторной батарее. Обе ветви идентичны по своему составу и количеству элементов. Каждая ветвь состоит из конденсатора 7, 8 соответственно

для первой и второй ветви линейного дросселя 9, 10 с отводом от части витков и тиристоров 11 и 12, 13 и 14.

Линейный дроссель 9 первой ветви одним выводом через конденсатор 7 подключен к положительной клемме батареи 2, другим - к аноду тиристора 11, катод которого соединен с отрицательной клеммой батареи 2, а отводом- к катоду тиристора 13, анод которого соединен со средним выводом батареи 2. Линейный дроссель 10 второй ветви одним выводом через конденсатор 8 подключен к отрицательной клемме батареи 2, другим - к катоду тиристора 12, анод которого соединен с положительной клеммой батареи 2, а отводом - к аноду тиристора 14, катод которого соединен со средним выводом батареи 2. Из схемы видно, что тиристоры 11 и 12 включены в прямом направлении по отношению к направлению тока дополнительного подразряда

батареи 2. Тиристор 13 включен в прямом направлении по отношению к направлению импульсного тока подзаряда группы аккумуляторов 4, а тиристор 14 - по отношению к направлению импульсного тока подзаряда группы аккумуляторов 5. Цепи управления 6 предназначены для управления формированием подзарядпых импульсов и их поочередной подачи на группы аккумуляторов 4 и 5. Подачей импульсов управления в определенной последовательности на управляющие электроды осуш,ествляется управление тиристорами 11-14.

В основу работы блока деполяризации положены переходные процессы колебательного характера, имеюш,ие место при замыкании и размыкании в электрических цепях с последовательно соединенными индуктивностью, емкостью, активным сопротивлением и источником тока, причем параметры цепей при замыкании отличны от параметров цепи при размыкании.

Работает устройство для питания нагрузки следуюш,им образом.

С блока управления подается сигнал управления на управляющий электрод, например, тиристора 11. Тиристор открывается. С этого момента начинает проходить дополнительный ток подразряда по цепи: (+) батареи 2, конденсатор 7, дроссель 9, тиристор 11, (-) батареи. Величины параметров этой цепи подобраны такими, чтобы процесс заряда конденсатора 7 (или, что тоже самое, прЬцесс дополнительного подразряда батареи) имел колебательный характер. При этом, к моменту времени i напряжение на конденсаторе 7 достигает максимальной величины, близкой к величине двойного напряжения батареи, т. е. к величине 4Е, а ток заряда конденсатора 7 становится равным нулю, т. е. й 0. Период времени от О до /i - часть времени переходного процесса при замыкании цепи, состоящей из последовательно соединенных конденсатора 7 и линейного дросселя, на аккумуляторную батарею 2, т. е. на источник,

3.д. с. которого равна 2Е. Меняя параметры цепн, возможно регулировать величину ti и устанавливать ее в соответствии с заранее заданной требуемой величиной.

В момент времени /i по цепям управления подаются одновременно два импульса управления на управляющие электроды тиристоров 12 и 13. Тиристор 11 к моменту времени ti при токе выключения, равном нулю (/выкл. 0), закроется, а тиристор 13 - откроется. С момента времени ti за счет разряда конденсатора 7 будет происходить импульсный подзаряд группы аккумуляторов 4 по цепи: (-J-) конденсатора 7, группа аккумуляторов

4,тиристор 13, меньшая часть дросселя 9, (-) конденсатора 7. Параметры этой цепи подобраны таким образом, чтобы разряд конденсатора 7 имел колебательный характер.

Следует отметить, что параметры этих цепей подобраны не только из условия обеспечения колебательных переходных процессов в цепях, но и из условия, что время заряда конденсатора 7 до максимального значения напряжения на нем в переходном процессе значительно больше времени его разряда с максимального значения до нуля, т. е. иными словами, происходит мгновенный импульсный разряд. По окончании разряда конденсатора 7 (к моменту времени tz) тиристор 13 закроется. Таким образом, тиристор 13 открыт только на время действия импульса разряда конденсатора 7.

Поскольку конденсатор 7 импульсом разряда отключает группу аккумуляторов 4 от нагрузки, то ток нагрузки в период времени с i до t2 течет по цепи: (+) группы аккумуляторов 5, тиристор 13, меньшая часть дросселя 9, конденсатор 7, нагрузка 1, (-) группы аккумуляторов 5.

В связи с тем, что с момента времени ti открыт тиристор 12, конденсатор 8 заряжается от момента времени t до момента времени is, причем с ti до 2 (когда проходит импульсный подзаряд группы аккумуляторов 4), заряд конденсатора 8 происходит по цепи: (+) группы аккумуляторов 5, тиристор 13, меньшая часть дросселя 9, конденсатор 7, тиристор 12, дроссель 10, конденсатор 8, (-) группы аккумуляторов 5, а с момента времени 2 до 3 (когда открыт только тиристор 12) заряд конденсатора 8 происходит по цепи: (+) батареи 2, тиристор 12, дроссель 10, конденсатор 8, (-) батареи 2.

Поскольку время открытого состояния тиристора 12 значительно больше времени открытого состояния тиристора 13, то заряд конденсатора 8 практически будет определяться только временем от tz до з, т. е. временем открытого состояния тиристора 12. К моменту времени t конденсатор 8 запасает наибольшее количество электрической энергии, т. е. напряжение на нем достигает максимальной величины, а ток становится равным нулю.

Таким образом, практически конденсатор 8 заряжается только от батареи 2, причем параметры цепи заряда конденсатора 8 в период от не отличаются от параметров цепи заряда конденсатора 7 в период от О до ti, поэтому закон изменения и величина тока заряда конденсатора 8 будут соответствовать в точности закону изменения и величине тока заряда конденсатора 7. В момент времени is закрывается тиристор 12 и открываются тиристоры И и 14. Конденсатор 8 в период времени с 3 по 4 осуществляет импульсный подзаряд группы аккумуляторов 5 по цепи:(+) конденсатора 8, меньшая часть дросселя 10, тиристор 14, группа аккумуляторов 5, (-) конденсатора 8. Начиная с момента времени ts, начинает заряжаться конденсатор 7, т. е. процесс повторяется.

В связи с вышеуказанным, конденсатор 7 периодически осуществляет импульсный подзаряд группы аккумуляторов 4, а конденсатор 8 - группы аккумуляторов 5 при непрерывном питаннн нагрузки.

Формула изобретения

Устройство для питания нагрузки, содержащее химические источники тока, например никелево-кадмиевые аккумуляторы, соединенные последовательно в батарею, блок деполяризации и управляемые выключателями, попарно соединенные разноименными электродами между собой и с отводами батареи аккумуляторов, отличающееся тем, что.

с целью улучщения весовых характеристик, блок деполяризации выполнен в виде двух зарядно-разрядных цепей, каждая из которых подключена к клеммам батареи аккумуляторов и состоит из соединенных последовательно конденсатора дросселя и тиристора, причем положительная клемма батареи соединена с клеммой дросселя цервой цепи через ее конденсатор и с клеммой дросселя второй цепи через ее тиристор, а попарно соединенные управляемые выключатели другими электродами подключены к отводам дросселей зарядно-разрядных цепей.

ir

xiiLi

52

J

I

П

f3

Z1.IJ