Устройство для заряда аккумуляторной батареи Советский патент 1979 года по МПК H02J7/10 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах, предназначенных для заряда и разряда аккумуляторных батарей асимметричным током, с рекуперацией энергии разряда и импульсов разрядного тока в питающую устройство сеть. Известно устройство для заряда аккумуляторной батареи, содержащее управляемый выпрямитель, систему управления выпрямителем с задатчиком тока на входе, инвертор, вход которого соединен с выходом выпрямителя через сглаживающий реактор, генератор прямоугольных импульсов и датчик тока, включенный на входе выпрямителя, причем выход датчика тока соединен со входом генератора, один и второй выходы которого соединены с задатчиком тока на входе системы управления выпрямителем, управляющие входы вентилей инвертора связаны со вторым выходом генератора импульсов, а выходная диагональ инвертора соединена с клеммами для подключения аккумуляторной батареи 1. Недостатком известного устройства является сложность, малая надежность и низкий КПД. Наиболее близким по технической сущности к 1зобретению является устройство, содержащее управляемый выпрямитель, систему управления выпрямителем с задатчиком тока на входе, инвертор, вход которого соединен с выходом выпрямителя через сглаживающий реактор, генератор прямоугольных импульсов, узел управляемой задержки и датчик тока, включенный на входе выпрямителя, причем выход датчика тока соединен со входом генератора прямоугольных импульсов, выход которого связан с задатчиком тока на входе системы управления выпрямителем, а узел управляемой задержки включен между выходом генератора и управляющими входами вентилей инвертора, выход которого соединен с клеммами для подключения аккумуляторной батареи 2. Недостатком такого устройства также является сложность, малая надежность и низкий КПД, что связано со сложностью такого элемента как генератор прямоугольных импульсов и большим количеством связей между различными узлами устройства, а также значительное время заряда аккумуляторной батареи, что объясняется большой длительностью переходных режимов цикла заряд-разряд. Целью изобретения является упрощение устройства, повьинение надежности и КПД, сокращение времени заряда аккумуляторной батареи. Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее управляемый вынря.митель, систему управления выпрямителем с задатчиком тока на входе, инвертор, вход которого соединен с выходом выпрямителя через сглаживающий реактор, генератор прямоугольных импульсов, узел управления задержки и датчик тока, включенный на входе выпрямителя, причем выход датчика тока соединен со входом генератора прямоугольных импульсов, выход которого связан с задатчиком тока на входе системы управления выпрямителем, а узел управляемой задержки включен между выходом генератора и управляющими входами вентилей инвертора, выход которого соединен с клеммами для подключения аккумуляторной батареи, введен узел блокировки импульсов управления выпрямителем, генератор выполнен по схе.ме одновибратора, а выход его соединен со входом узла блокировки импульсов управления выпрямителем. С целью регулирования и стабилизации импульсов разрядного тока аккумуляторной батареи в устройство дополнительно введен датчик тока разряда, выход которого соединен со входом узла управляемой задержки. Кроме того, с целью повыщения ком.мутационной устойчивости инвертора и уменьшения автоколебаний, другой вход одповибратора связан с систе.мой управления выпрямителе.м. с L П с t с М и П У 1 Ь а D Л С П М 1 D DU1 и М iVl л J с iVl. На фиг. 1 приведена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 диаграмма его работьь 5стройстБО содержит управляемый выпрямитель 1, систему управления 2 выпрямителем с задатчиком тока 3 на входе. Выпря.митель 1 через сглаживающий реактор 4 подключен к инвертору 5, который выполнен по мостовой схеме на двух неуправляемых 6, 7 и Двух управляе.мых 8, 9 вентилях. В диагональ инвертора включена аккумуляторная батарея 10. Дроссели II, 12 ограничивают скорость нарастания тока через вентили. Управляющие входы вентилей 8, 9 связаны через формирователь импульсов 13 с выходом 14 генератора 15, выполненного по схеме одновибратора. На вход 16 С1;сте.чы управле(шя 2 поступают сигналы обратных связей по току с датчика тока 17 и по напряжению на входе инвертора с датчика напряжения 18. Вход генератора 15 связан с датчиком тока 17, а выход 14 с задатчиком тока 3 на входе системы управлепия 2 и входом узла блокировки 19 импульсов управления выпрямителем. Между выходом 14 генератора 15 и формирователем импульсов 13 включен узел управляемой задержки 20, регулирующий вход которого соединен с датчиком тока разряда 21 аккумуляторной батареи. Устройство работает следующи.м образом. При включении питающих напряжений на выходе 14 (рис. 2,а) генератора 15 формируется сигнал, при котором импульсы управления на вентилях 8, 9 инвертора отсутствуют, узел блокировки 19 выключен, и ток на выходе выпрямителя 1 (рис. 2,д), величина которого определяется уставкой задатчика тока 3 (рис. 2,г) протекает через вентили 6, 7 инвертора 5 и аккумуляторную батарею 10, заряжая ее (рис. 2,и). Сигналы с датчика тока 17 и датчика напряжения 18 обеспечивают режим стабилизации тока на выходе выпрямителя 1. В момент времени ti, определяемый постоянной времени генератора 15, на его выходе 14 формируется сигнал (рис. 2,а), который включает узел блокировки 19 (снимаются импульсы управления с вентилей выпрямителя 1), увеличивает уставку задатчика тока 3 (рис. 2,г) и подает на управляющие входы вентилей 8, 9 инвертора через узел задержки 20 управляющие импульсы (рис. 2,6), включающие их (время запаздывания задержки равно нулю). При этом напряжение на выходе выпрямителя 1 (рис. 2,ж) начинает умепьщаться, отслеживая одну из фазных синусоид питающего выпрямитель 1 напряжения, ток выпрямителя 1 начинает протекать через вентили 8, ,-..., . 9 и аккумуляторную батарею 10, разряжая 2 Р запаздывания задерж™ ) Р напряжении на выходе вынря.гителя 1 больще (по абсолютной величине) напряжения аккумуляторной батареи 10, ток на выходе выпрямителя начинает уменьшаться и в момент времени 1з становится равным нулю. По сигналу «нуль тока с датчика тока 17 (с.м. рис. 2,д) генератор 15 вновь переводится в состояние, при котором узел блокировки 19 включ (подаются импульсы управления на выпрямитель 1), уставка задатчика тока 3 становится исходной, а импульсы управления с вентилей 8, 9 снимаются. При этом выпрямитель 1 открывается с максимальным выходным напряжением, что обеспечивает быстрое нарастание зарядного тока аккумуляторной батареи до тока, определяемого уставкой задатчика тока 3. Это объясняется тем, что за время разрядного импульса тока аккумуляторной батареи (с ti до i.) система управления 2 выпрямителем, вследствие увеличения сигнала на выходе задатчика тока 3, переходит па ;)аботу с минимальным (практически нулевым) углом управления (рис. 2, е, где приведена диаграмма «аналога выходного напряжения выпрямителя 1). При необходимости минимальный угол управления выпрямителем 1 можно регулировать. Цикл работы устройства повторяется, причем длительность цикла можно регулировать в широких пределах, изменяя постоянную времени генератора 15. Регулировка длительности разрядного импульса тока через аккумуляторную батарею осуществляется из.менение.м времени запаздывания узла управляе.мой задержки 20. При включении узла задержки 20 по сигналу с выхода генератора 15 импульсы управления на управляющие входы вентилей 8, 9 поступают через время г (рис. 2,в) после поступления соответствующего сигнала с выхода 14 генератора 15 (рис. 2,а), поэтому ток на выходе выпрямителя уменьщается, и в .момент времени tj, когда подаются импульсы управления на вентили 8, 9, разряд аккумуляторной батареи начинается при меньщем уровне тока (см. рис. 2,к, где показана диаграмма тока через аккумуляторную батарею при времени запаздывания узла управляемой задержки, не равном нулю). Так как длительность времени запаздывания задержки 20 регулируется величиной импульсов тока разряда (например, средним значением этого тока), то возможна не только регулировка, но и стабилизация среднего значения импульсов разрядного тока аккумуляторной батареи за счет изменения промежутка времени между моментом снятия управляющих импульсов с выпрямителя (ti) и моментом подачи тгравляюпдих импульсов на вентили 8, 9 инвертора (t2), т. е. за счет изменения времени запаздывания задержки 20. Для уменьшения низкочастотных колебаНИИ, вызыванных биением разности частоты и.мпульсов на выходе генераторами частоты пульсаций напряжения на выходе выпрямителя 1 работа генератора 15 синхронизируется с работой системы управления 2 выпрямите лем 1. Как видно из диаграмм на рис. 2,а,е, генератор 15 из.меняет свое состояние синхронно с очередной коммутацией в выпрямителе 1, причем узел блокировки снимает импульсы управления с выпрямителя раньте начала ком.мутации. Синхрор;изация генератора 15, кроме того, позволяет значительно у.меньщнть а.мплитуду импульса разрядного тока через аккумуляторную батарею, что повыщает коммутационную устойчивость инвертора и КПД, так как разряд аккумуляторной батареи происходит в основном (зависит от начального угла управления) при отрицательно.м напряжении на выходе выпрямителя, т. е. с рекуперацией энергии разряда в питающую устройство сеть. Испытания данного устройства показали его высокую надежность и КПД, а также стабильность зарядного и разрядного импульса тока аккумуляторной батареи. Частота цикла заряд-разряд может составлять 25 Гц и более (например, при 12-фазном выпрямителе 1), при этом разряд происходит с рекуперацией энерпм в питающую сеть. Повышение частоты цикла заряд-разряд позволяет сократить время заряда аккумуляторной батареи при сохранении высокого КПД, простоты и надежности устройства. Формула изобретения 1.Устройство для заряда акку.муляторной батареи, содержащее управляемый выпря.митель. систе.му управления выпрямителем с задатчиком тока на входе, инвертор, вход которого соединен с выходом выпрямителя через сглаживающий реактор, генератор прямоугольных импульсов, узел управляемой задержки и датчик тока, включенный на входе выпрямителя, приче.м вЕз1ход датчика тока соединен со входом генератора прямоугольных импульсов, выход которого связан с задатчиком тока на входе системы управления выпрямителем, а узел управляемой задержки включен между выходом генератора и упра 5ляющими входами вентилей инвертора, выход которого соединен с клеммами для подключения аккумуляторной батареи, отличающееся тем. что, с целью упрощения устройства, повышения надежности и КПД и- сокращения времени заряда аккумуляторной батареи, в него введен узел блокировки импульсов управления выпрямителем, генератор выполнен по схеме одновибратора, а выход его соединен со входом уз.ча блокировки импульсов управления выпря.мителем. 2.Устройство по п. 1, отличающееся те.м, что, с целью регулирования и стабилизации импульсов разрядного тока аккум .1ято)ной батареи, в хстройство дополнительно введен датчик тока разряда, выход которого соединен с входом узла управляемой задержки. 3.Устройство по п. I, отличающееся тем. что с целью повьинения коммутационной устойчивости инвертора и уменьп1ения автоколебаний, другой вход одновибратора связан с систе.мой правления выпря.мителем. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

.,656154

1. Заявка № 2419360, кл.Н 02 D 7/10,2. Заявка № 2433308, кл. Н 023 7/10,

05.11.76, по которой принято решение о вы- 15.11.76, по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства.даче авторского свидетельства.

(-Ш- 77 if

rWYVYY A

.