Устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током Советский патент 1983 года по МПК H02J7/10 

Изобретение относится к электротехнике и может найти практической применение в устройствах заряда мощных аккумуляторных батарей, преимущественно свинцово-кислотиых.

Известно устройство для заряда аккумуляторных батарей асимметричным током, содержащее трехфазный мостовой выпрямитель на тиристорах с траисформатором на входе и сглаживающим дросселем на выходе и узел формирования разрядных импульсов тока батареи, состоящий из последовательно соединенных тиристора, дросселя и конденсатора с цепью его перезаряда и подключенный параллельно выходным зажямам устройства.

Управляемый выпрямитель со сглаживагацим дроссёлем обеспечивает заряд аккумуляторной батареи постоянным сглаживающим током повышенной плотности, на который накладываются разрядные импульсы тока малой длительности, большой амплитуды и требуемой частоты (в частности 150 Гц), формируемые тиристорнб-дроссельно-конден- саторным узлом разряда Ц.

Недостатком этого устройства является завышенная на величину зарядцого тока амплитуда разрядных импульсов тока и, соответственно, завышен , ная установленная мощность зарядного оборудования и пониженный КПД заря-

да.; ,

Наиболее близким к предложенному по технической сущности является .устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током, содержащее трехфазный мостовой выпрямитель

10 на тиристорах с трансформатором на входе я оглаживающим дросселем на выходе, переключающие тиристоры, подключенные между входом моста я его выходом со стороны дросселя, и тирио15j торно-дроссельно-конденсаторный |гзел ;разряда батареи с тиристором перезаряда конденсатора, подключенным катодом к нулевой точке трансформатора.

Переключающие тиристоры обеспечивают коммутацию - запирание анодных . тиристоров выпрямителя и переключение тока выпрямителя на внутренний контур с формированием в цепи аккуму25 ;ляторной батареи бестоковой паузы. Разрядный тиристор замыкает контур разряда аккумуляторной батарей с формированием в ней разрядных имйульсов тока в течение бестоковой паузы. Пе30 резарядный. тиристор обеспечивает переэаряд конденсатора за счет энергии запасенной в сглаживающем дросселе 2 Недостатком известного устройства является большая кратность раскачки напряжения на разрядном конденсаторе и зависимость ее не только от параметров разрядного контура, но и от |величины тока, протекающего в цепи сглаживающего дросселя, что ведет к дестабилизации разрядных импульсов тока и снижению надежности устройства. Цель изобретения - поввлшение надежности устройства. Указанная цель достигается тем, что в известном устройстве содержащем трехфазный мостовой выпрямитель на тиристорах с трансформатором на входе и сглаживающим дросселем на вы ходе, переключающие тиристоры, подключенные между входом моста и выходом устройства со стороны дросселя, тиристорно-дроссельно-конденсаторный узел разряда батареи с тиристором перезаряда конденсатора, подключенным катодом к нулевой трансфор матора, установлена ограничительная вентильная цепочка, шунтирующая конденсатор и состоящая из встречно-пос ледовательно включенных между собой одного диода и тиристора, к точке соединения которых подключен анод пе резарядного тиристора. При этом переход управляющий элек род-анод дополнительного тиристора шунтирован управляющей цепочкой, сос тоящей из встречно-Ьоследовательно соединенных стабилитрона, другого диода и источника регулируемого опор ного напряжения, На чертеже приведена принципиальная схема устройства. Устройство содержит трансформатор 1, тиристоры 2-13, диоды 14 и 15, стабилитрон 16, дроссели 17 и 18/ конденсатор 19, резистор 20, источник опорного напряжения 21 и работает на аккумуляторную батарею 22. Концы первичной обмотки трансформатора 1 образуют входные зажимы уст ройства, Свободные концы вторичной обмотки трансформатора 1,. соединенной в звезду, подключены к трехфазно му вентильному мосту на тиристорах 2-7 со сглаживающим дросселем 17 на выходе. Переключающие тиристоры 8,9 и 10 подключены менщу входом вентиль ного моста на тиристорах 2-7 и выходом устройства со стороны сглаживающего дросселя 17. Последовательно соединенные тиристор llj дроссель 18 и конденсатор 19 образуют узел разря да батареи, подключенный параллельно выходным зажимам устройства. Конденсатор 19 шунтирован дополнительной вентильной цепочкой, состоящей из встречно-последовательно включенных диода 14 и тиристора 13, точка соеди нения которых подключена через перезарядный тиристор 12 к нулевой точк4 вторичной обмотки трансформатора 1. При этом переход тиристора 13 управляющий электрод-анод шунтирован управляющей цепочкой, состоящей из встречно-последовательно соединенны;-, диода 15, стабилитрона 16, резистора 20 и регулируемого источника опорного напряжения 21. Аккумуляторная батарея 22 подключена к выходным зажимам устройства. Устройство работает следующим ооразом. При подаче на вход устройства сетевого напряжения система автоматического управления (не показана) начинает формировать узкие, сдвоенные через 60 эл, град, управляющие импульсы, которые подаются поочередно через 60 эл. град, тиристоры 2-7 в порядке их нумерации. При этом в цепи аккумуляторной батареи 22 протекает сглаженный зарядный ток повышен ной плотности. После окончания первой ступени заряда батареи сглаженным током повы шенной плотности (60-80% заряженности аккумуляторной батареи 22) начинают формировать асимметричный зарядный ток. Для этого подают управляю щий импульс на один из переключеиощих тиристоров 8,9 или 10, подключенный к не работающей в данный момент времени ветви мостового выпрямителя, например 9, при работающих тиристорах 2 и 3 и неработающей ветви тиристоров 4 и 7 Под разностью напряжений аккумуляторной батареи 22 и соответствующего линейного напряжения (Ugj.) происходит запирание анодного тиристора 3 и переключение тока выпрямителя на внутренний контур, образованный соединенными последовательно фазами о1 и 1, тиристорами 2 и 9 и дросселем 17, с формированием в цепи аккумуляторной батареи 22 бестоковой паузы. При этом требуемой длительностью паузы определяется и сам момент опережающего включения переключающих :/. тиристоров 8,9 и 10 относительно моментов их естественной коммутации. Во время бестоковой паузы подается управляющий импульс на разрядный тиристор 11, и при его отпирании происходит формирование разрядного импульса тока в цепи аккумуляторной батареи 22 и узла разряда 11, 18 и 19. После перезаряда конденсатора 19 и перехода разрядного импульса тока через нулевое значение тиристор 11 запирается и к нему прикладывается разность напряжений конденсатора 19 и аккумуляторной батареи 22, являющаяся для него обратной. После окончания формирования разрядного импульса и бестоковой паузы

подается управляющий импульс на пе- . резарядный тиристор 12, Происходит запирание переключающего тиристора 9 и переход тока дросселя 17 на перезарядный контур, образованный поср1едовательно соединенными сглаживаю4ДИМ дросселем 17, катодным тиристором выпрямителя 2, фазой а трансформатора 1, перезарядным тиристором 12, дополнительным диодом 14, разрядным конденсатором 19 и аккумуляторной батареей 22. Поскольку ток в дросселе 17 не может скачкообразно изменяться принципиально, он начинает протекать по этому контуру практически мгновенно, с некоторой-задержкой в нарастании, обусловленной наличием паразитных индуктивностей в коитуре и угла коммутации .переключающих тиристоров 8, 9 и 10. При этом он является для акк5 муляторной батареи 22 зарядным, а для конденсатора 19 перезарядным, обеспечивая его перезаряд до напряжения первоначальной полярности..

Как только напряжение на конденсаторе 19 сменит свою полярность на первоначальную и достигнет требуемого заранее заданного значения, происходит пробой стабилитрона 16 и формирование управляющего импульса для тиристора 13 путем разряда конденсатора 19 по контуру диод 14, управляющий переход тиристора 13, токоограничивакяций резистор 20, источник опорного напряжения 21, стабилитрон 16 и диод 15.

При отпирании тиристора 13 заданный ток аккугиуляторной батареи 22 и дросселя 17 переключается на тиристор: 13, минуя конденсатор 19 и диод 14, прекращая .тем самым дальнейший перезаряд конденсатора 19. Наличие диода 14 предотвращает разряд конденсатора 19 на тиристор 13 и обеспечивает фиксацию напряжения на конденсаторе 19 на требуемом уровне..

После переключения зарядного тока на тиристоры 13 и 12 подаются управляющие импульсы на катодные тиристоры 3,5; 7 находящиеся во включенном состоянии перед началом формирования очередного разрядного импульса тока. При отпирании и5« (в данном случае тиристора 3) происходит запирание-коммутация тиристоров 12 и 13 по контуру, образованному работающей фазой трансформатора 1 (фаза с) и тиристорами 3, 12 и 13, и восстановление первоначального контура протекания зарядного тока тиристоры 2-7, дроссель 17 и аккумуляторная батарея 22.

Аналогичным образом происходит; формирование всех остальных разрядных импульсов тока.

Благодаря введению дополнительной вентильной цепочки 13 и 14 обеспечивается ограничение-Фиксация предзаряд

ного напряжения на конденсаторе 19 на требуемом уровне, а это, в свою очередь, обеспечивает стабилизацию амплитуды и среднего значения разрядных деполяризирующих импульсов тока и, как следствие, повышение надежности работы устройства.

В случае необходимости регулировки величины разрядных-деполяризирующих импульсов тока в управляющую цепочку тиристора 13 вводят регулируемый опорный источник напряжения, который может являться элементом замкнутой системы автоматическо.го управления устройством. Регулирование его величины позволяет регулировать суммарное напряжение, прикладываемое к стабилитрону 16, и тем самым регулироаать уровень фиксации напряжения на конденсаторе 19 и,соответственно, величину разрядных импульсов тока. Кроме того, тиристором 13 можно управлять посторонним сигналом, например от системы управления устройством.

Формула изобретения

1.Устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током, содержащее трехфазный мостовой выпрямитель На тиристора5гй трансформатором на входе и сглаживакшцсм дросселем на выходе, переключающие тиристоры, подключенные между входом моста и выходом устройства со стороны дросселя, и тиристорно-дроссельно-конденсаторный узел разряда батареи с тиристором перезаряда конденсатора, подключенным катодом к нулевой точке трансформатора, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, конденсатор шунтирован дополнительной цепочкой, состоящей из встречно-последовательно включенных одного диода и тиристора, к точке соединения которых подключен анод перезарядного тиристора.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, переход управлтйющий. электрод-анод тиристора дополнительной цепочки шунтирован управлякнцей цепочкой, состоящей из встречно-последовательно включенных стабилитрона, другого диода и токоограничивающего резистора.

3.Устройство по п.п. 1 и 2, отличающееся тем, что в цепь управлякяцей цепочки введен дополнительный источник регулируемого опорг ного напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Зорохович А.Е. и др. Устройства для заряда и разряда аккумуляторных батарей. М., Энергия, 1975, с. 203-204.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке 2944555/07

кл. Н 02 I 7/10, 1980.

-.pnrwi