Устройство для заряда аккумуляторной батареи

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для заряда аккумуляторной батареи от источника постоянного тока. Цель изобретения - улучшение массоэнергетических показателей путем снижения потерь мощности в устройстве. Устройство выполнено на основе транзисторного повышающего конвертора параллельного типа, который содержит цепь иа соединенных последовательно датчика зарядного тока, зарядного диода и первичной обмотки дросселя, соединяющую входные клеммы для подключения источника постоянного тока и выходные клеммы для подключения заряжаемой аккумуляторной батареи, конденсатор, шунтирующий последи юо вместе с датчиком ее зарядного тока„ Управление силовым транзистором конвертора производится от широтно-импульсного модулятора с системой логических блоков и коммутаторов на основе данных контроля зарядного тока и изменения зарядного напряжения по ЭДС вторичной обмотки дросселя. Режим заряда батареи выбирается таким, что в начале и в конце его транзисторный конвертор работает в прерывистом режиме, а промежуточная стадия заряда реализована превращением конвертора в параллельный регулятор непрерывного действия. 1 з.п„ ф-лы, 2 ил. г л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„.SU „„1 70595

А1 (gpss Н 02 Л 7/1О

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4678024/07 (22) 11.04.89 (46) 15.01.92, Бюл. Р 2 (72) Н.И. Олейник, А.В. Гаев, В.В. Курский и В.О. Эльман (53) 621.355.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР и 746814, кл. Н 02 J 7/34, 1978.

Авторское свидетельство СССР и 799077, кл. Н 02 J 7/10, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДА АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для заряда аккумуляторной батареи от источника постоянного тока. Цель изобретения — улучшение массоэнергетических показателей путем снижения потерь мощности в устройстве. Устройство выполнено на основе транзисторного повышающего конвертора параллельного типа, который содержит цепь ив

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для заряда аккумуляторной батареи от источника постоянного тока, и может быть использовано в составе автономных систем электроснабжения.

Целью изобретения является улучшение массоэнергетических показателей путем снижения потерь мощности в устройстве.

На фиг. 1 показана принципиальная электрическая схема устройства для соединенных последовательно датчика зарядного тока, зарядного диода и первичной обмотки дросселя, соединяющую входные клеммы для подключения источника постоянного тока и выходные клеммы для подключения заряжаемой аккумуляторной батареи, конденсатор, шунтирующий последн юо вместе с датчиком ее зарядного тока. Управление силовым транзистором конвертора производится от широтно-импульсного модулятора с системой логических блоков и коммутаторов на основе данных контроля зарядного тока и изменения зарядного напряжения по ЭДС вторичной обмотки дросселя. Режим заряда батареи выбирается таким, что в начале и в конце его транзисторный конвертор работает в прерывистом режиме, а промежуточная стадия заряда реализована превращением конвертора в параллельный регулятор непрерывного действия. f з.п. ф-лы, 2 ил. заряда аккумуляторной батареи; на фиг. 2 - диаграммы его работы.

Устройство солержит датчик 1 3арядного тока (ДЗТ), конденсатор 2, подключенный параллельно выходным клеммам, последовательно включенные между входной и выходной положительными клеммами устройства дроссель 3 и диод 4, точка соединения которых связана с входной и выходной отрицательными клеммами устройства через силовой транзистор (CT) 5, базовая

1705953 цель которого соединена с широтноимпульсным модулятором (ШИМ) 6 и через элемент 7 сравнения (ЭС), связанный также с ДЗТ 1, с эталонным элементом (ЭЭ) 8, два логических блока (ЛБ) 9 и 10, три электронных ключа (ЭК) 11, 12 и 13, три пороговых элемента (ПЭ) 14, 15 и 16 и датчик 17 напряжения (PH) Вход 1Н 17 подключен lð через выпрямитель 18 к дополнительной обмотке дросселя 3, а выход - к одному из входов первого ЛБ 9, другой вход которого связан с выходом первого ПЭ 14, а выход - с первыми входами электронных ключей 11, 12 и 13,.

Третий ЭК 13 выходной цепью шунтирует установленнь:й в базовую цепь СТ 5 третий ПЭ 16, выходом связанный с одним из входов второго ЛБ 10, другой 20 вход которого подключен к выходу второго ПЭ 15,. Выход второго ЛБ 10 связан с вторыми входами электронных ключей 11, 12 и 13. Входы первого 14 и второго 15 ПЭ соединены с выходом 25

ДЗТ 1. Выходы первого 11 и второго 12

ЭК включены соответственно в цепь, шунтирующую вход и выход ШИН 6, и в цепь питания этого модулятора. Каждый из ЛБ 9 и 10 выполнен в виде совокуп- Эр ности логических элементов НЕ, И, причем выход элемента И и один из его входов образуют соответственно выход и один из входов ЛБ 9 (10). Другой вход ЛБ 9 (10), соединенный с выходами ДН 17 или третьего ПЭ 16 соответственно лля первого 9 или второго 10

ЛБ, связан с вторым входом логического элемента И через элемент НЕ, Для согласования параметров ЭС 7 и ШИН 6 40 используется усилитель 19. Выпрямитель

18 включает конденсатор 20 и вентиль

21, подсоединенный анодом к концу дополнительной обмотки дросселя 3, начало основной обмотки которого под- 45 ключено к входной положительной клемме устройства. Устройство подключается к источнику 22 постоянного тока (ИПТ), а к его выходу подсоединяется заряжаемая аккумуляторная батарея (АБ) 23Устройство работает слелующим образом.

В исходном состоянии ЭК ll, 12 и 5

13 и СТ 5 закрыты, конденсатор 2 разряжен. При подключении АБ 23 к устройству через батарею начинает течь зарядный ток по цени: ИПТ 22 - основная обмотка дросселя 3 — диод 4 - ЛЗТ 1

АБ 23. Зарядный ток из-за наличия переходных процессов в устройстве постепенно нарастает и в некоторый момент времени достигает порога срабатывания ПЭ 14,контролирующего верхнюю границу тока заряда АБ I

На его выходе формируется сигнал, поступающий на вход ЛБ 9, на другом входе которого сигнал во время переходных процессов в устройстве отсутствует, благодаря подключению катода диода 21 к концу дополнительной обмотки дросселя 3. Указанная комбинация сигналов на соответствующих входах ЛБ 9 вызывает появление на его выходе сигнала, переводящего соответственно в открытое и закрытое состояния ЭК 11, 12 и 13. В результате эмиттер-базовая цепь СТ 5 через открытый ЭК 11, усилитель 19 и ПЭ 16 подключается к выходу ЭС 7. Сигналом с выхода ЭС 7 обеспечивается заданный зарядный ток АБ 23, равный I npu этом СТ 5 работает в режиме параллельного регулятора непрерывного действия.

Одновременно на выходе ПЭ 15, контролирующего уменьшение зарядного тока

АБ 23 ниже минимального допустимого уровня Т.„„„к, сигнал отсутствует, а через ПЭ 16 протекает управляющий ток неизменной полярности, и на его выходе формируется сигнал, подтверждающий работу СТ 5 в линейном режиме„ Укаэанная комбинация сигналов с выходов

ПЭ 15 и 16 подается на соответствующие входы ЛБ 10, в результате чего подтверждается закрытое состояние ЭК

12 и 13 и открытое состояние ЭК 11.

По мере заряда АБ 23 ее напряжение увеличивается, ток через эмиттер-коллекторную цепь CT 5 уменьшается (транзистор 5 призакрывается), скорость нарастания напряжения ЛБ 23 также уменьшается и с момента времени t< до момента t< зарядное напряжение изменяется незначительно. Параметры схемы управления выбраны такими, что, если напряжение ИПТ 22 постоянно, в момент времени t, СТ 5 полностью закрывается и заряд АБ 23 на интервале ft<, t

При этом дроссель 3 используется. для сглаживания зарядного тока, изменяю1705953 в режиме широтно-импульсной модуляции и раньше момента времени t< no снижению тока до минимального значения

I ä и срабатыванию ПЭ 15, как это было описано выше. В случае увеличения напряжения ИПТ 22 возможен и обратный переход от режима широтно-импульсной модуляции к режиму без стабилизации зарядного тока или к режиму работы СТ 5 в качестве параллельного регулятора непрерывного действия. При этом за счет увеличения напряжения ИПТ 22 коэффициент передачи по напряжению устройства становится близким к единице, напряжение ИПТ

22 практически полностью прикладывается к ЛБ 23, вызывая увеличение ее зарядного тока„ В результате сигнал, поступающий с РН 17 на один вход ЛБ 9, снимается, а на другом входе ЛБ 9 по достижении зарядным током установленного верхнего граничного значения формируется сигнал от ПЭ 14 На выходе

ЛБ 9 формируется сигнал, переводящий в открытое состояние ЭК 11 и в закрытое состояние ЭК 12 и 13.

55 щегося на интервале t t t tz).от Т,„д„

3 до Iä„„ . В течение интервала времени )описанное выше состояние элементов устройства сохраняется. По мере заряда АБ 23 зарядный ток уменьшается и в момент времени t достигает порога срабатывания ПЭ 15. Новая комбинация сигналов, поступающая на соответствующие входы ЛБ 10 с выходов 10

ПЭ 15 и 16, обеспечивает формирование на выходе ЛБ 10 сигнала, открывающего ЭК 12 и 13 и закрывающего ЭК

11. При этом подается питание на ШИМ

6, модулятор запускается и сигнал уп- 15 равления СТ 5 проходит через ЭК 13, шунтирующий входную цепь ПЭ 16. В результате на выходе ДН 17 появляется сигнал, поступающий на вход ЛБ 9, который при отсутствии сигнала с ПЭ

14 формирует сигнал, подтверждающий закрытое состояние ЭК 11 и открытое состояние ЭК 12 и 13. Дальнейшая стабилизация зарядного тока АБ 23 до момента времени t3, когда зарядное на25 пряжение достигает значения U 0«, осуществляется за счет работы устройства в режиме широтно-импульсной модуляции. При уменьшении напряжения

ИПТ 22 или при жестких требованиях к точности стабилизации зарядного тока возможен переход к работе устройства

В оезультате устройство продолжает заряд АБ 23 либо в режиме линейной стабилизации зарядного тока, либо без промежуточного преобразования мощности ИПТ 22.

Использование изобретения обеспечивает улучшение массоэнергетических показателей устройства для заряда АБ.

Формула изобретения

1. Устройство для заряда аккумуляторной батареи, содержащее датчик зарядного тока, конденсатор, подключенный параллельно выходным клеммам, последовательно включенные между входной и выходной положительными клеммами устройства дроссель и диод, точка соединения которых связана с входной и выходной отрицательными клеммами устройства через силовой транзистор, базовая цепь которого соединена с широтно-импульсным модулятором и через элемент сравнения, связанный также с датчиком зарядного тока с эталонным элементом, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения массоэнергетических показателей, оно снабжено двумя логическими блоками, тремя электронными ключами, тремя пороговыми элементами и датчиком напряжения, входом подключенным через выпрямитель к дополнительной обмотке дросселя, а выходом — к одному из входов первого логического блока, другой вход которого связан с выходом первого порогового элемента, а выход — с первыми входами электронных ключей, последний из которых выходной цепью шунтирует установленный в базовую цепь силового транзистора третий пороговый элемент, выхо-дом связанный с одним из входов второго логического блока, другой вход которого подключен к выходу второго порогового элемента,а выход второго логического блока связан с вторыми входами электронных ключей, причем входы первого и второго пороговых элементов соединены с выходом датчика зарядного тока, а выходы первого и второго электронных ключей включены соответственно в цепь, шунтирующую вход и выход широтно-импульсного модулятора, и в цепь питания этого модулятора.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что каждый из

170"953 логических блоков выполнен в вид совокупности .погических элементов НЕ, И, причем выход элемента И и один из его входов образуют соответс1венно выход и один из входов логического блока, другой вход которого, .соединенный с выхорами датчика напряжения или третьего порогового элемента соответственно для первого или второго логического блока, связан с вторым входом логического элемента И через элемент НЕ.

1705953

Составитель В. Оглоблев

Техред д.Олийнык Корректор Л. Пилипенко

Редактор Я. Лежнина

Заказ 200

Тираж

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113О35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,101