Устройство для заряда аккумуляторнойбАТАРЕи АСиММЕТРичНыМ TOKOM Советский патент 1981 года по МПК H02J7/10 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам заряда аккумуляторов. Известны устройства для ускоренного заряда аккумуляторных батарей асимметричным током, содержащие управляемый выпрямитель со сглаживающим дросселем на выходе, разрядную тиристорно-дроссельноконденсаторную цепь и цепь перезаряда конденсатора 1,2. Управляемый выпрямитель со сглаживающим дросселем обеспечивает заряд аккумуляторной батареи постоянным током повышенной плотности, на который накладываются разрядные деполяризующие импульсы тока, формируемые кратковременным разрядом аккумуляторной батареи через разрядные тиристор и дроссель на конденсатор (в колебательном режиме). Параметры разрядных деполяризирующих импульсов тока определяются параметрами разрядного контура и аккумуляторной батареи. Регулируя величину панрял ения на конденсаторе, можно регулировать или стабилизировать амплитуду разрядных нмпульсов тока. В известных устройствах для ускоренного заряда аккумуляторных батарей асимметричным током, обеспечивающих регулирование напряжения н-а разряднрм конденсаторе, перезарядная цепь выполнена в виде дополнительного управляемого выпрямителя, подключенного в обратном направлении к конденсатору 3. Недостатком известных устройств являются ограниченные регулировочные возможности, повыщенные сложность исполнения и установленная мощность оборудования, а также понил енная надежность работы. Наиболее близким к предложенному устройству является устройство для ускоренного заряда аккумуляторных батарей асимметричным током, содержаш,ее полууправляемый мостовой выпрямитель со сглаживающим дросселем со стороны тиристорной группы вентилей, разрядную тиристорнодроссельно-конденсаторную цепь и цепь перезаряда конденсатора на основе диода, щунтирующего разрядный конденсатор через дополнительный дроссель и отпайки секций аккумуляторной батареи 4. Полууправляемый мостовой выпрямитель обеспечивает заряд аккумуляторной батареи постоянным током повыщенной плотности, сглал енным до требуемого уровня дросселем и регулируемым за счет фазового уиравления тиристорной группы вентилей выпрямителя. Формирование разрядных импульсов тока обеспечивается кратковременным разрядом аккумуляторной батареи на тиристорно-дроссельно-конденсаторную цепь. Перезаряд конденсатора обеспечивается колебательным разрядом его через диодно-дроссельную перезарядную цепь на противо-ЭДС аккумуляторной батареи. Регулирование величины противоЭДС путем переключения отпаек обеспечивает регулирование предразрядного напряжения на конденсаторе, а соответственно, и амплитуды разрядных импульсов тока.

Недостатком такого устройства являются повышенная установленная мощность оборудования разрядно-перезарядных цепей, сложность использования за счет необходимости третьего вывода устройства и отпаек аккумуляторной батареи, ограниченные регулировочные возможности и пониженная надежность работы за счет возможных коротких замыканий аккумуляторной батареи через перезарядную цепь и разрядный тиристор.

Цель изобретения - упрощение и улучщение регулировочных возможностей устройства, а также повышение его надежности в работе.

Это достигается тем, что дроссель снабжен отпайками, а перезарядная цепь вы.полнена на основе трех диодов, подключенных объединенными выводами через переключатель к отпайкам разрядного дросселя, а свободными выводами - к входным зажимам выпрямителя.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства.

Устройство содержит тиристор 1-4, диоды 5-10, дроссели 11, 12, конденсатор 13, переключатель 14 и работает на аккумуляторную батарею 15.

Тиристоры 1-3 и диоды 5-7 образуют трехфазный мостовой полууправляемый выпрямитель со сглаживающим дросселем 11, установленным со стороны тпристориой 1 - 3 группы вентилей. Параллельно выходным зажимам устройства и аккумуляторной батареи 15 подключена тнристорно-дроссельно-конденсаторная последовательная цепь разряда: тиристор 4, дроссель 12, конденсатор 13. Перезарядная цепь выполнена на диодах 8, 9, 10, подключенных объединенными выводами через переключатель 14 к отпайкам разрядного дросселя 12, а разомкнутыми выводами - к входным зажимам выпрямителя на тиристорах 1-3 и диодах 5-7 в прямом направлении по отношению к разрядному тиристору 4, шунтируя разрядный конденсатор 13 через часть дросселя 12 и диодную группу диодов 5-7 выпрямителя.

В установившемся режиме работы полууправляемый мостовой выпрямитель на тиристорах 1-3 и диодах 5-7 с дросселем 11 обеспечивает заряд аккумуляторной батареи 15 сглаженным постоянным током повышенной плотности.

По достижении требуемого уровня зарядки и необходимости периодической подачи разрядных деполяризирующих импульсов тока начинают формировать разрядные импульсы тока требуемых частоты и параметров, накладываемые на зарядный ток.

Предположим, что переключатель 14 находится в крайнем нижнем положении, исключая разрядный дроссель 12 полностью из перезарядного контура (см. чертеж).

Прп подаче управляющих-отпирающих импульсов на тиристор 4 происходит кратковременный разряд аккумуляторной батареи 15 на разрядный конденсатор 13 через дроссель 12 в колебательном режиме, обеспечивая заряд конденсатора от напряжения, близкого к нулевому, до напряжения, несколько меньшего двойного напряжения аккумуляторной батареи 15, за счет потерь в разрядном контуре.

После прекращения протекания разрядного импульса тока и запирания разрядного тиристора 4 под обратной разностью напряжений конденсатора 13 и акку ауляторной батареи 15 происходит обратный перезаряд-разряд конденсатора 13 разрядным током выпрямителя на тиристорах 1-3 и диодах 8-10 по цепи: дроссель И, аккумуляторная батарея 15, конденсатор 13 и переключатель 14.

Поскольку полярность напрял ення заряжаемого конденсатора (после формирования разрядного импульса тока) является прямой для диодов 8-10 и обратной для диодов 5-7, последние в течение всего процесса перезаряда конденсатора 13 находятся в закрытом состоянии. Как только напряжение на конденсаторе 13 снизится до нулевого значения (и даже превзойдет его на величину падения напряжения в диодах 5-7 и 8-10), последние запираются и зарядный ток переключается на основной контур, образованный днодами 5-7, тиристорами 1-3, дросселем 11, аккумуляторной батареей 15. и на этом цикл работы устройства заканчивается.

Следовательно, при располол еиии переключателя в крайнем нижнем положении напряжение на конденсаторе 13 в предразрядном состоянии всегда нрактически равно нулю и суммарная ЭДС, действующая в разрядном контуре, определяется только напряжением аккумуляторной батареи 15.

При недостаточности напряжения аккумуляторной батареи для формирования требуемых разрядных импульсов тока, необходимо переключать отпайки дросселя 12 с помощью переключателя 14 из крайнего нижнего положения в вышестояпще положения, обеспечивающие включение части разрядного дросселя 12 в перезарядный контур.

В этом случае после окончания процесса формирования очередного разрядного импульса, происходящего аналогично описанному, зарядный ток дросселя 11 не может мгновенно переклгочнться в цепь перезаряда конденсатора 13, содержащую помимо тиристоров 1-3 и диодов 8-10, переключателя 14 еще и часть дросселя 12. Поскольку ток в перезарядной части дросселя 12 не может меняться скачком, а нарастает постепенно до установившегося значения с постоянной времени, определяемой индуктивностью перезарядной секции дросселя 12, происходит некоторое затягивание процесса перезаряда конденсатора 13 на величину переходного процесса нарастания зарядного тока через дроссель 12. Но поскольку в устройстве имеется еще и другой дроссель 11, не позволяющий кратковременно снизиться зарядному току, разностная часть зарядного тока, протекающего через дроссель 11, и нарастающего тока дросселя 12 протекает по цепи основного выпрямителя через диоды 5-7, минуя конденсатор 13, до тех пор, пока ток в дросселе 12 не нарастет до установившегося значения, равного полному зарядному току.

При перезарядке конденсатора 13 напряжение на нем снижается до нулевого (как н в онисанном случае), но не фиксируется, а продолжает переходить в область отрицательных значений за счет наличия запаса электромагнитной энергии в перезарядноП секции дросселя 12. Только после полного израсходования накопленного запаса электромагнитной энергии дросселя 12 произойдет и полное выключение перезарядной цепи и переключение зарядного тока в цепь основного выпрямителя на диодах 5- 7 с запиранием перезарядных диодов 8-10.

Следовательно, переключение отпаек разрядного дросселя 12 приводит к изменению индуктивности в перезарядной цепи и накапливаемой в ней электромагнитной энергии, отдаваемой затем дополнительно конденсатору при его перезаряде.

Получение конденсатором дополнительной энергии перезаряда приводит к возможности регулирования уровня его перезаряда в области отрицательных значений напряжений, а соответственно, и к возможности регулирования суммарного напряжения разрядного контура и амплитуды разрядных импульсов тока.

Возможный диаиазон регулирования амплитуды разрядных импульсов тока будет определяться конкретным соотнощением постоянных времени дросселей 11, 12 и длительностью требуемой амплитуды разрядных импульсов тока.

В оСицем случае этот дчапазон будет определяться изменением суммарного напряжения в разрядном контуре от f/ao до 2Ua.: (полностью исключенный и полностью включенный в перезарядный контур дроссель 12). Соответствелно в таком же дпапазопе можно будет регулировать амплитуду разрядных импульсов тока (или стабнлизировать их в случае изменения параметров аккумуляторной батареи). В частных случаях, при соизмеримости постоянных времени перезарядной цепи и длительности процесса перезаряда, этот диапазон может существенно расщириться за счет зависимости в этом случае наканливаемой в перезарядной части разрядного дросселя энергии и от максимального значения перезарядного тока и происходящего затем накопления напряжения на конденсаторе.

Благодаря возможности выполнения отпаек у разрядного дросселя в любом требуемом количестве и на любом уровне существенно улучщаются регулировочные возможностп устройства.

Поскольку перезарядные диоды включены встречно-последовательно по отнощению к диодам выпрямителя, устранена и возможность короткого замыкания через них аккумуляторной батареи при срыве работы разрядного тиристора 4, что соответственно повьпиает надежность устройства.

При малой длительности разрядных и перезарядных импульсов в качестве разрядного тиристора 4 можно использовать высокочастотные, импульсные или полностью управляемые тиристоры.

Вместо переключателя 14 мохсно использовать обычные перемычки.

Формула изобретения

Устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током, содержащее полууправляемый мостовой выпрямитель со сглаживающим дросселем со стороны тиристоров, разрядную тирнсторно-дроссельно-конденсаторную цепь и цепь перезаряда конденсатора, отличающееся тем, что, с целью упрощения, улучщения регулировочных возможностей н повыщения надежности работы, дроссель снабжен отпайками, а перезарядная цепь выполнена на основе трех диодов, подключенных объедииенными выводами через переключатель к отпайкам разрядиого дросселя, а свободными выводами - к входным зажимам выпрямителя.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Филатов В. Н. Устройства заряда аккумуляторных батарей асимметричным током. - ПТС «Электротехническая промыщленность. Серия «Преобразовательная техника. - М.: Информэлектро, 1975, вып. 8 (109), с. 12-15.

2.Зорохович А. Е., Вельский В. П., Эйгель Ф. Н. Устройства для заряда и разряда аккумуляторных батарей. - М.: Энергия, 1975, с. 196.

3.Авторское свидетельство СССР N°. 404146, кл. Н 02J 7/10, 1972.

4.Авторское свидетельство СССР № 457976, кл. Q 05F 1/12, 1976.

T fAffT