Устройство для питания нагрузки Советский патент 1979 года по МПК H02J7/34 

(54) УСТРОЙСТВО Для ПИТАНИЯ НАГРУЗКИ

/

Изобретение относится к системам питания нагрузки объекта как подвижного., так и стационарного постоянным током от двухсекционной аккумуляторной баТареи (АВ) и выпрямителя с источником переменного тока, осуществляющих заряд АБ асимметричным током (AT).

Известны устройства для питания нагрузки постоянным током, содержащие двухсекционную аккумуляторную батарею с выходными зажимами для подключения трех групп потребителей. Батарея заряжается от трехфазного источника переменного тока через мостовой выпрямитель, обмотки источника соединены звездой с нейтралью, которая через диод подключена к средней трчке АБ 1..:

- Поляризации электрохимической системы аккумуляторов при протекании через нее постоянного тока вынуждает осуществлят их заряд со сравните.1ьно низкой плотностыр тока, среднее значение которого не превышает величины тока пяти-шести часового режима заряда, в результате чего скорость передачи энергии источника в батарею, оцениваемая величиной зарядной мощности, имеет невысокие значения.

Большую скорость заряда обеспечивает устройство, содержащее два вентиля и два конденсатора, формирующее чередующиеся разиополярные импульсы тока, постоянная составляющая которого обеспечивает заряда АБ,а переменная - деполяризацию их электрохимической системы 2.

Известное устройство принципиально может осуществлять заряд и двухсекционной АБ при поочереднЬм заряде каждой ее секции-,однако оно при этом усложнится.

Известно устройство для заряда двухсекционной АБ асимметричным током, снабженное тремя выходными зажимами для подключения трех групп потребителей и содержащее источник переменного тока с двумя выходными зажимами, три конденсатора, два из которых соединены в рекуперационную емкостную ячейку последовательно включенную параллельно АБ, а третий конденсатор одной своей обкладкой соединен с выводом средней точки АБ и другой обкладкой- с одним выходным зажимом источника, другой зажим которого подк;1ючен к средней 7)чке емкостной ячейки. Параллелыю АБ включена также вентильная ячейка выпрямителя, образованная двумя соединенными носледовательно-согласно тиристорами, каждр тй из которых гиуигирован конденсатором емкостной ячейки. В состав устройства, кроме того, входит блок контроля напряжения батареи и управления тиристорами 3. Это устройство обеспечивает формирование импульсов асимметричного тока, позволяющих осуи1,ествить ускоренную передачу энергии в АБ. Конденсаторы, шунтируя вентили выпрямителя, уменьшают величину зарядного тока АБ, т. е. приводят к недоиспользованию мощности источника.: В случае питания нагрузки от этого выпрямителя, почти вся энергия в нагрузку передается через АБ, так как выпрямитель на своих выходах имеет напряжение, меньшее чем напряжение АБ. Это, вызывая дополнительные потери на внут реннем сопротивлении АБ, также ухудшает удельные энергетические показатели устройства в целом. Протекание через все три конденсатора переменного.тока.не позволяет .применять, электролитические конденсаторы, в результате чего конденсаторы имеют -завышенные вес и габариты. Целью изобретения является улучшение удельных энергетических показателей устройства. Для этого в известном устройстве средняя точка вентильной ячейки соединена с одним выходным зажимом источника переменного тока. Такое соединение вентелей и конденсаторов, разделяя цепи канализации постоянной и переменной составляющих асимметричного тока, устраняет шунтирование тиристрров рекуперационными конденсаторами и обеспечивает независймук передачу энергии источника и в нагрузку, и в АБ, т. е. часть энергии источника передается в нагрузку, минуя АБ, через конденсаторы емкостной ячейки, разгружающие АБ при питании нагрузки от выпрямителя. При этом через конденсаторы его емкостной ячейки протекает лишь знакопостоянный ток с малой амплитудой переменной составляющей, что позволяет в качестве этих конденсаторов использовать электролитические конденсаторы, имеющие высокие удельные показатели. Такое подключение тиристоров, кроме того, позволяет уменьшить емкость его третьего конденсатора, который в одном полупериоде изменения тока источника, заряжаясь, запасает энергию подзаряда одной .секции АБ, а в другом полупериоде, вначале разряжается, а затем пере.эаряжается. отдавая при этом запасенную в своем поле энергию второй секции А Б. Так как через этот конденсатор протекает линп, переменная составляюплая AT {значение ко торой обычно не превьцпает 5 заряда), его емкость соотпетгтвенпо умень1иается в 12,5---20 раз по сравнению.с емкостью рекуперационного конденсатора в прототипе. На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройствга. Устройство содержит АБ I, секции 2 и 3 которой соединены последовательно-согласно. К выходным зажимам АБ подключены группь потребителей-сопротивления 4-Б. АБ заряжается от источника 7 переменного тока (например, трехфазного трансформатора, вторичные обмотки которого соединеньГпоследовательно, причем две обмотки коны последовательно, причем две обмотки включены между собой согласно и встречно по отношению к третьей обмотке) постоянной составляющей асимметричного тока, формирование которого осуществляется с помощью конденсаторов 8-10 и вентилей 11 - 12. Конденсаторы 8 и 9 соединеньг последовательно в емкостную ячейку, включенную параллельно АБ, конденсатор 10 одной своей обкладкой соединен с выводом средней точки АБ, другой обкладкой - с одним выходным зажимом источника, другой зажим которого подключен к средней точке емкостной ячейки. Управляемые вентили-тиристоры II12 соединены последовательно-согласно и образуют вентильную ячейку выпрямителя, также включенную параллельно АБ, а ее средняя точка соединена с одним выходным зажимом источника. Контроль напряжения секций АБ и управление работой тиристоров осуществляет, блок 13, .который может быть выполнен по любой известной схеме. Этот блок, осуществляя фазовое регулирование тиристорами, обеспечивает регулирование среднего значения постоянной составляющей тока; при снятии сигналов блока со входов тиристоров последние закрываются и ларяд АБ прекращается. Устройство работает следующим обраЗОМ. Если тиристоры 11 и 12 заперт1л, то в полупериоде изменения тока источника, когда напряжение на средней точке емкостной ячейки положительно относительно средней точки вентильной ячейки (будем считать этот цолупериод nf4eTным), конденсатор 9 подзаряжается, секция 3 АБ подзаряжается, а конденсатор 10 запасает энергию ее подзаряда. В следующем (четном) полупериоде, энергия, запасенная конденсатором 10, чероз секцию 2 АБ передается в конденсатор 8; секция 2 при этом подзаряжается, а конденсатор 10

заряжается протиноположнон полярностью (перезаряжается), запасая в споем поле энергию импульса подзаряда секции 2 АБ, которую он в очередном нечетном полупериоде отдает секции 3 АБ. Далее процессы повторяются циклически, а через секции АБ протекают чередующиеся импульсы тока, осуществля;о1цие ее подзаряд и подзаряд соответстпенио.

При подаче от блока 13 импульсов на тиристоры II -12 (соответственно в четные и нечетные полупериоды) конденсаторы 8-9 подзаряжаются от источника 7 непосредственно, а энергия источника, кроме того, передается в АБ и в нагрузку 4,5 и 6. Так, в четном полупериоде через открытый тиристор II подзаряжается конденсатор 8 и ток источника, подзаряжая секции 2, 3 АБ (при отключенных сопротивлениях нагрузки, либо в случае, когда ток в нагру.зке меньше тока, потребляемого от источника), подзаряжает конденсатор 9 емкостной ячейкой. В нечетном полупериоде через тирист тор 12 подзаряжается конденсатор 8 и осуществляется заряд АБ. Таким образом, через АБ протекают импульсы зарядноготока, канализируемые через тиристоры, а также импульсы переменного тока, ограниченного сопротивлением конденсатора 10, сочетание которых формирует асимметричный ток в секциях АБ.

Если ток, протекающий через сопротивления 4--Б, превыщает ток, потребляемый от источника, заряд АБ не производится. АБ подзаряжается, а переменная составляющая ее тока, осуществляя деполяризацию, уменьшает внутренее сопротивление АБ.

При несимметричной нагрузке может быть осуществлен ввод дополнительной цепи подзаряда одной секции АБ, например, путем соединения через вентиль (например,симмистор) средней точки АБ со средней точкой емкостной ячейки.

В связи с тем, что через конденсатор 10 протекает лишь переменная составляющая тока, емкость этого конденсатора меньше, чем в прототипе, в 12,5-20 раз, соответственно уменьшается .и его вес. Разделение цепей канализации постоянной и переменной составляюнхих тока .улучшает использование мощности источника, а в качестве конденсаторов 8-9 емкостной ячейки могут быть использованы электролитические конденсаторы, которые обеспечивают передачу энергии в нагрузку, минуя АБ, что, в свою очередь, позволяет снизить потери в АБ.

Все это обеспечивает улучшение удельных энергетических показателей устройства в целом.

Формула изобретения

Устройство для питания нагрузки, содержащее двухсекционную аккумуляторную батарею с выводом средней точки, источник переменного тока с двумя выходными зажимами, три конденсатора, два из которых соединены последовательно и образуют емкостную ячейку, включенную параллельно батарее, а третий конденсатор одной своей обкладкой соединен с выводом средней точки батареи, другой обкладкой - с одним выходным зажимом источника переменного тока, 5 другой которого подключен к средней точке емкостной ячейки, вер1тильную ячейку выпрямителя, образованную двумя соединенными последовательно - согласно тиристорами, -включенными параллельно батарее, и блок контроля напряжения батареи и управления тиристорами, отличающееся тем, что, с целью улучшения удельных энергетических показателей, средняя точка вентильной ячейки соединена с одним выходным зажимом источника переменного тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

3.Авторское свидетельство СССР № 570151, кл. Н 02 J 7/10, 05.02.76.