Устройство для заряда аккумуля-ТОРНОй бАТАРЕи АСиММЕТРичНыМТОКОМ Советский патент 1981 года по МПК H02J7/02 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах,, предназначенных для заряда и разряда аккумуляторных бата рей, Известно устройство, содержащее управляемый выпрямитель, выход которого через сглажив ощий реактор и инвертор подключен к выходным выводам, формирователь импульсов, выход которого соединен с управлякицими вхо дами вентилей инвертора, датчик тока разряда и программный блок СЧ Недостатком известного устройства является то, что оно требует большого времени для осуществления заряда аккумуляторной батареи. Наиболее близкое к предлагаемому по технической сущности устройство, содержащее выпрямитель, систему управления выпрямителем, один выход ко торого подключен к управлякяцим входа вентилей выпрямителя, датчик тока, регулятор тока заряда, вход которого- соединен с выходом выпрямителя через сглаживающий реактор, а выход подключен к выходным выводам, узел сравнения , один вход которого соединен с другим выходом системы : управления выпрямителем, выход с одним входом формирователя импульсов, другой вход которого подключен к выходу програкмного блока, а выход соединен с управлякяцими входами вентилей инвертора С2. .Недостаток известного устройства большое время аккумуляторной батареи, ввиду того, что оно не обеспечивает заряд аккумуляторной батареи асимметричным током по методу постоянства напряжения, так как при изменении величины зарядного тока, величина разрядных импульсов остается постоянной. Цель изобретения - сокращение времени зАряда путем заряда аккумуляторной батареи асйкметричшдм током по методу постоянства напряжения. Поставленная цель достигается t&t, что в устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричньм током, содержащее в,ыпрямитель, систему управления выпрямителем, один выход которой подключен к управляющим входам вентилей выпрямителя, датчик тока, регулятор тока заряда, один вход которого соединен с выходом задатчика тока, инвертор, вход которого соединен с выходом выпрямителя через сглаживающий реактор, а выход подключен к выходным выводам, узел .сравнения, один вход которого соединен с другим выходом системы управления выпрямителем, выход т с одним входом формй15ователя импульсов, другой вход которого подключен к выходу программного блока, а выход соединен с управляющими входами вентилей инвертора, введены регуля-, тор напряжения, задатчик напряжения, первый и второй электронные ключи, регулятор тока разряда, элемент сравнения и схема совпадений, причем один вход регулятора йапряжения соединен с выходными выводами, другой - с эадатчиком напряжения, выход подключен к одному входу элемента сравнения, входы электронных ключей соединены с выходом датчика тока, выходы с другими входами регулятора тока заряда и регулятора тона разряда, выход которого подключен к другому входу узла сравнения, управляющие входы электронных ключей подключены соответственно к прямому и инверсному выходу схемы совпадений, один вход которой соединен с выходом узла сравнения, другой с выходом программного блока, а выход регулятора тока соединен с другим входом элемента сравнения, выход которого подключен к входусистемы управления выпрямителем.

Для повышения точности и динамики регулирования регуляторы выполнены, например, по схеме пропорциональноинтегральногЪ регулятора.

На чертеже приведена принципиальная электрическая блок-схема устройства.

Устройство содержит управляемый выпрямитель 1, выход которого через сглаживающий реактор 2 соединен с входом инвертора 3, выполненного, напрймер, на двух неуправляемых 4, 5 и двух управляемых б, 7 вентилях , В диагональ моста инвертора через дроссели задержки 8 и 9 включена аккумуляторная батарея 10.

Вход системы 11 управления выПрялштелем 1 подключен к выходу регулятора напряжения 12, на входы которого пдстуйают сигналы с выходных выводов 13 и 14 инвертора, к которым подключена аккумуляторная батарея 10 и задатчика напряжения 15. Управлякяцие входы вентилей б и 7 подключены к выходу формирователя импульсов 16, один вход которого соединен с выходо узла 17 оравненияf а другой вход под.ключен к выходу программного блока 18, который связан своими входами 19 и 20 с выходом датчика 21 тока и одним из выходов22 системы 11 управления.

На один вход 23 узла 17 сравнения подан сигнал, пропорциональшлйтмгновевному значению йапряжения, на выходе выпрямителя, который, например.

может быть взят с выхода 24 системы .11 управления выпрямителем. На другой вход 25 узла 17 .сравнения подан сигнал с выхода регулятора тока разряда 26, входы которого подключены с к выходам первого 27 и второго 28 электронных ключей, входами соединенных с выходом датчика 21 тока. Управляющие входы ключей 27 и 28 со. единены с прямым 29 и инверсным 30

выходом схемы 31 совпадений, один вход 32 которой соединен с выходом узла сравнения, а другой вход 33 с выходом программного блока 18, . Выход регулятора тока заряда 34 через элемент 35 сравнения соединен

5 с входом системы 11 управления выпрямителем 1, Один вход 36 регулятора -. тока заряда 34 подключен к выходу задатчика 37 тока, другие входы 38 и 39 к выходам электронных ключей 27

0 и 28, Один из выходов 40 программного блока воздействует на вход 41 Инвертирование системы 11 управления выпрямителем 1, выход 42 программного блока подготавливает включение формирователя 16 импульсов. Узел сравнения состоит из интегратора 43, нуль-органа 44, диода 45 и ключа 46, который служит для разряда конденсатора гактовыми импульсами системы 11 управления,

Регуляторы напряжения и тока могут быть выполнены интегральными, пропорциональными или пропорционгшьно-интегральными (ПИ-регуляторы) в зависимости от требований к динами ке и точности системы регулирования ,

Устройство работает следующим образом.

При включении питакнцих напряжений на выходах программного блока 18 фОЕ мируются сигналы, при которых импульсы управления на вентили 6 и 7 инвертора не подаются, и ток на выходе

выпрямителя 1,максимальная величина которого определяется уставкой датчика 37 тока, протекает через вентили 4 и 5 инвертора 3 и аккумуляторную батарею10, /заряжая ее,

При этом, если напряжение на аккумуляторной батарее больше величины определяемой задатчиком 15 напряжений, то выходной сигнал регулятора Нсшряжения измейяется до тех пор,

пока не устанавливается такой ток

заряда, при котором напряжение на

аккумуляторной батарее равно заданному. Если напряжение аккумуляторной батареи 10 меньше заданного, то величина тока заряда определяется уставкой задатчика 37 тока.

При формировании зарядного импульса тока включен электронный ключ 28, на входы регуляторов тока заряда и разряда подается сигнал, пропорциональный зарядному току аккумулятор

ной батареи. При этом электронный ключ 27 закрыт;

В момент времени, определяемый схемой работы программного блока, на его выходе 40 формируется сигнал, который переводит выпрямитель в инверторный режим и подготавливает включение формирователя импульсов 16 (выход 42).

При этом напряжение на выходе выпрямителя 1 и пропорциональное ему напряжение на выходе 24 системы 11 управления, начинает уменьшаться, отслеживая одну из фазных синусоид питающего выпрямитель 1 напряжения. После того, как напряжение на выходе 24 системы 11 управления становится больше величины сигнала на выходе регулятора 26 тока разряда, напряжение на выходе интегратора 43 начинает изменяться и при достижении величины, определяемой порогом срабатывания нуль-органа на выходе узла сравнения появляется сигнал, включакиций формирователь импульсов, который осуществляет включение вентилей 6 и 7 инвертора 3..

При включении В1ентилей 6 и 7 происходит запирание вентилей 4 и 5 (так как к ним прикладывается Обратное напряжение аккумуляторной батареи) и формируется разрядный импульс тОка, который протекает через вентили 6 и 7, аккумуляторную батарею и инвертированный выпрямитель 1,

При этом на входы 32 и 33 схемы совпадений подаются сигналы, которые изменяют ее состояние. Электронный ключ 28 выключается, а электронный ключ 27 включается, и на соответствующие входы регуляторов тока подается сигнал, пропорциональный разрядному импульсу тока аккумуляторной батареи.

Таким образом, ключи 27 и 28 подключают выход датчика тока к соот,ветствующим входам регуляторов тока, в зависимости от рйжима работы - зарядный или разрядный импульс тока протекает через аккумуляторную батарею. по мере увеличения (по абсолютной г величине) напряжения на выходе выпрямителя ток разрядного импульса уменьшается до нуля.

По сигналу нуль-тока с датчика 21 тока программный блок возвращается в исходное состояние и блокирует работ формирователя 16 (импульсы управлени вентилями 6 и 7 инвертора снимаются)

йлпрямитель вновь открывается и происходит формирование зарядного импульса тока. Ток заряда,протекает по вентилям 4 и 5 инвертора. При этом снова открыт ключ 28, аiключ 27 закрыт.

Таким образом, за один цикл работы программного блока на входе регу лятора тока заряда формируется сигнал пропорциональный разности между

величиной уставки и средним значением тока заряда аккумуляторной батареи а на входе регулятора тока разряда формируется сигнал, пропорциональный разности зарядного и разрядного импульсов тока.

До выхода на режим стабилизации напряжения регулятор тока заряда стабилизирует среднее значение тока заряда аккумуляторной батареи. При этом сигнал на выходе регулятора то0ка разряда пропорционален зарядному импульсу тока, т.е. регулятор тока разряда обеспечивает пропорциональность между зарядным и разрядным импульсом тока аккумуляторной батареи.

5

После выхода на режим стабилизации напряжения ток заряда аккумуляторной батареи начинает постепенно, уменьшаться. При этом уменьшается и сигнал на выходе ключа 28, что приводит к уменьшению сигнала на выхо- ,

0 де регулятора тока разряда 26, а следовательно, и разрядных импульсов тока.

Таким образом, по мере заряда аккумуляторнойбатареи среднее значе5ние тока заряда аккумуляторной батареи уменьшается, становится меньше величины определяемой установкой задатчика 37, а сигнал на выходе регулятора тока заряда становится поло0жительным и не влияет на работу системы 11 управления,элемент 35 сравнения, т.е. выпрямитель, работает в режиме стабилизации напряжения до полного заряда аккумуляторной бата5реи с постепенным уменьшением среднего тока заряда до нуля. При этом асимметричный характер тока заряда аккумуляторной батареи сохраняется в течение всего цикла- заряда.

0

Формула изобретения

Устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током,

содержащее выпрямитель, систему управления выпрямителем, один выход которой подключен к управляющим входам вентилей выпрямителя, датчик юка, регулятор тока заряда, один вход которого соединен с выходом зацатчика тока, инвертор, вход которого соединен с выходом выпрямитепя через сглаживаквдий реактор, d выход подключен к выходным выводам, узел сравнения, один вход которого соединен с другим выходом бистемы управления выпрямителем, выход - с одним входом формирователя импульсов, йругой вход которого подключен к выходу программного блока, а выход соединен с управляющими входами вентилей инвертора, отличающееся тем, что, с.целью сокращения времени заряда путем заряда аккумуляторной батареи асимметричным током по методу постоянства

напряжения, в него введены регулятор напряжения, задатчик напряжений, первый и второй электронные ключи, регулятор тока.разряда, элемент .сравнения и схема совпадений, причем один вход регулятора напряжения соединен с выходными выводами, другой с задатчиком напряжения, выход подключен к одному входу элемента сравнения,входы электронных ключей соединены с выходом датчика тока, выход с другими входами регулятора тока заряда и регулятора тока разряда, ВЬЕХОД которого подключен к другому входу узла сравнения, управляющие входы электронных ключей подключены соответственно

к прямому и инверсному выходу схемы совпадений, один вход которой соединен с выходом узла сравнения, друго с выходом программного блока,а выход регулятора тока заряда соединен другим входом элемента сра-внения, выход которого подключен ко входу системы управления выпрямителем.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР В 656154, кл. Н 02J 7/00, 1976.

2 Авторское свидетельство по заявке № 2690314/07, кл. Н 02 а 7/02, 1978.