Устройство для питания нагрузки
Использование: системы электропитания на основе аккумуляторных батарей. Сущность изобретения: при поочередном разряде двух аккумуляторных батарей на общую нагрузку одновременно производится заряд промежуточного конденсаторного накопителя энергии через нулевую схему выпрямления. Во время пауз в работе батарей производится их подзаряд от конденсаторного накопителя. 1 ил.
союз соВетских социАлистических .
РЕСПУБЛИК (si>s Н 02 J 7/00
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 0
CO
0 (21) 4837049/07 (22) 11.06.90 (46) 30,01,93, Бюл. ¹ 4 (72) В.В.Пугачев (56) Чиженко И,M. и др, Основы преобразовательнойтехники, М.: Высшая школа, 1974, Авторское свидетельство СССР
¹ 877706,,кл. Н 02 J 77//0000, 1980.
Авторское свидетельство СССР
¹1256636,,кл. Н 02 J7/00,,1985.
Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам электропитания, включающим в качестве первичного источника электроэнергии аккумуляторные батареи (АБ), Известно устройство для питания нагрузки, содержащее две АБ, подключенные через полностью управляемые тиристоры к выходным зажимам, два трансформатора, первичные обмотки которых включены в цепи АБ, а вторичные обмотки шунтированы последовательным соединением диода и конденсатора, одной обкладкой связанного с выводом батареи, в цепь которой включена первичная обмотка, генератор импульсов, выходом подключенный к счетному входу триггера, прямой и инвесрный выходы которого соединены с управляющими входамй тиристоров, два дог олнительных тиристора, включенные между второй обкладкоЙ упомянутых конденсаторов и выводами противоположной полярности первой и второй АБ и два элемента задержки. Пер., . Ж«, 1791896 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ НАГРУЗКИ (57) Использовачие: системы электропитания на основе аккумуляторных батарей.
Сушность изобретения; при поочередном разряде двух аккумуляторных батарей на общую нагрузку одновременно производится заряд промежуточного конденсаторного накопителя энергии через нулевую схему выпрямления, Во время пауз в работе батарей производится их подзаряд от конденсаторного накопителя. 1 ил.
BblN элемент задержки выходом соединен с управляющим входом дополнительного тиристора, связанного с первой АБ, а входом подключен к инверсному выходу триггера, Второй элемент задержки входом соединен с прямым выходом триггера, а входом связан с управляющим входом дополнительного тиристора, подключенного к второй АБ, Известное устройство обеспечивает питание нагрузки постоянным током путем поочередного подключения к ней одной из двух
АБ. В паузах между разрядами АБ подзаряжаются (деполяризуются) импульсом тока, обеспечивающим повышение отдачи батареи по энергии. Формирование деполяризующего импульса осуществляется за счет энергии АБ, Однако это устройство имеет следующие недостатки. Трансформаторы используются в устройстве в качестве промежуточных накопителей энергии, так как заряд конденсаторов производится в момент отключения АБ от нагрузки за счет энергии трансформато1791896
50 ров, что обусловливает их большую массу и габариты, существенно влияет на удельные энергетические показатели устройства.
Кроме того, накопление энергии за счет тока в первичных обмотках трансформаторов затрудняет выключение полностью управляемых тиристоров и требует избыточной энергии в цепях управления и выбора тиристоров повышенного типоразмера, Поэтому эффект, связанный с деполяризацией АБ при разряде, снижается вследствие низких удельных энергетических показателей элементов автоматики. Включение накопителя энергии (трансформатора) последовательно с нагрузкой обусловливает низкое качество питающего нагрузку напряжения. Таким образом, недостатками устройства являются низкие удельные энергетические показатели и низкое качество питающего нагрузку напряжения.
Цель изобретения — устранение отмеченных недостатков, а именно: повышенле удельных энергетических показателей и качества питающего напряжения, Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для питания нагрузки вторичные обмотки трансформаторов выполнены с отводами от части витков, причем последовательное соединение конденсаторов и диодов шунтирует связанные с отводами части вторичных обмоток, вторые выводы которых через дополнительные диоды подкл ючен ы к общим точкам упомянутых конденсаторов и диодов, Отличительные признаки п редложен ного устройства обеспечивают передачу разрядной импульсной энергии АБ в накопительные конденсаторы в момент подключения нагрузки к АБ, когда она имеет повышенное напряжение и снижают долю передаваемой энергии трансформа оров при отключении АБ от нагрузки. Снижение накопительных функций трансформаторов обеспечивает повышение удельных энергетических показателей устройства и повышение качества напряжения нагрузки.
На чертеже показана схема предлагаемого устройства.
Устройство для питанля нагрузки содержит АБ 1, 2, полностью управляемые тиристоры 3, 4, трансформаторы 5, б, конденсаторы 7, 8, диоды 9 — 12, дополнительные тиристоры 13, 14, генератор импульсов 15, триггер 16 и элементы задержки
17, 18. АБ 1, 2 через первичные обмотки 19, 20 трансформаторов 5, 6 и полностью управляемые тиристоры 3, 4 подключены к HB грузке 21. Вторичные обмотки, 22, 23 снабжены отводами 24, 25. Части вторичных обмоток, связанные с отводами 24, 25, шунтированы последовательным соединенлем конденсаторов 7, 8 диодов 9, 10. Второй вывод вторичных обмоток 22, 23 через диоды 11, 12 подключен к общей точке конденсаторов 7, 8 и диодов 9, 10. Дополнительные тиристоры 13, 14 шунтируют последовательное соединение АБ 1, 2 и конденсаторов 7, 8. Генератор импульсов 15 выходом связан со счетным входом триггера 16, прямой и инверсный выходы которого соединены с управляющими входами тиристоров 3, 4.
Элемент задержки 17 входом подключен к инверсному выходу триггера 16, а выходом связан с управляющим входом тиристора
13. Элемент задержки 18 входом соединен с прямым выходом триггера 16, а выходом подключен к управляющему входу тиристора 14, Элементы 17, 18 служат для задержки подачи сигналов на управляющие входы тиристоров 13, 14. Они могут быть выполнены в виде каскадных LC-звеньев, конечное из которых является согласующим трансформатором, обеспечивающим гальваническую развязку цепей уп равления тиристо ров, Под действием сигналов генератора импульсов
15 на прямом и инверсном выходах триггера
16 поочередно вырабатываются сигналы управления тиристорами 3, 4.
Устройство работает следующим образом, Интервал времени, в течение которого сигнал управления действует на прямом или инверсном выходах триггера 16, будем называть тактом. В первом и последующих нечетных тактах сигнал управления вы рабатывается на прямом выходе триггера 16.
Под действием сигнала управления тиристор 3 открывается и подключает АБ1 к нагрузке 21. Ток нагрузки протекает по цепи
1-19-3-21 — 1. Во вторичной обмотке 22 трансформатора 5 наводится ЭДС, заряжающая конденсатор 7 по цепл 22 — 11-7 — 2422. Кроме TDIG, B электромагнитном поле трансформатора 5 запасается некоторая энергия, пропорциональная квадрату мгновенного значения тока нагрузки 21. В момент включения тиристора 3 от нагрузки 21 отключается АБ 2, так как сигнал с прямого выхода триггера 16 запирает тиристр 4. При уменьшении тока обмотки 20 на выводах вторичной обмотки 23 наводится ЭДС за счет энергии, запасе,íîé в магнитном поле трансформатора б в предь дущем (четном) такте, которая через диод 10 „ðèêëàäûâàåòся к конденсатору 8 и дозаряжает его до расчетного уровня "àïðÿæåíèÿ по цепи 2310-8--25-23, Параме ры трансформаторов
5, б (соотношение числа влтков обмоток) выбираются таким образом, чтобы напряжение конденсаторов 7, 8 не ме Iee, чем вдвое превышало напряжение АБ 1, 2, 1791896
По окончании времени задержки сигнала управления элементов 18 он подается на вход тиристора 14. Тиристр l4 открывается и подключает конденсатор 8 к АБ 2. Через
АБ 2 протекает подзарядный импульс тока, При снижении напряжения конденсатора 8 до уровня напряжения АБ 2 тиристр 14 самостоятельно выключается. С поступлением очередного импульса с генератора 15 триггер 16 изменяет состояние |л сигнал управления вырабатывается на инверсном его выходе. Этому моменту соответствует начало второго (четного) такта работы. Под действием сигнала управления тиристр 4 подключает АБ 2 к нагрузке 21. Ток нагрузки протекает по цепи 2 — 20 — 4 — 21 — 2. Во вторичной обмотке 23 трансформатора 6 наводится ЭДС,заряжающая частично конденсатор
8 по цепи 23-10 — 25 — 23. Одновременно в электромагнитном поле трансформатора 6 запасается другая часть энергии для заряда конденсатора 8, пропорциональная квадрату мгновенного значения тока нагрузки 21, В момент появления сигнала на инверсном выходе триггера 16 тиристор 3 запирается и отключает АБ 1 от нагрузки 21. При уменьшении тока обмоткл 19 на вторичной обмотке 22 наводится ЭДС, которая дозаряжает конденсатор 7 до расчетного уровня напряжения по цепи 22--9 — 7 — 24 — 22. Спустя время задержки элемент 17 подает сигнал управления на вход тирлстора 13, который открывается и подключает конденсатор 7 к АБ 1.
Через АБ 1 протекает подзарядный импульс тока. При выравнивании напряжения конденсатора 7 и АБ 1 тиристор 13 самостоятельно закрывается, С поступлением очередного сигнала генератора 15 на вход триггера 16 его состояние изменяется и начинается третий такт. Далее работа устройства повторяется
В предлагаемом устройстве заряд конденсаторов 7, 8 осуществляется как при подключении АБ 1, 2 к нагрузке 21, так и при ее отключении, Вследствие изменения накопительного режлма использования трансформаторов 5. 6 их массо-габаритные характеристики уменьшаются. Улучшаются условия выключения полностью управляемых тиристоров 3, 4, что снижает их массу и затраты энергии на выключение. Кроме того, ослабление накопительных функций трансформаторов 5, б повышает качество напряжения на нагрузке 21 за счет исключения высоковольтных всплесков напряжения. Подзаряд АБ перед подключением к нагрузке повышает ее разрядное напряжение, а следовательно, и напряжение нагрузки, и имеет место более полная передача
i0
55 энергии батареи в нагрузку, Отмеченные особеннос-и обусловливают повышение удельных энергетических показателей устройства за счет более полного проявления эффекта динамического разряда АБ (снижения массы и габаритов элементов автоматики) и повышение качества напряжения, Устройство имеет лучшие удельные энергетические показатели и повышенное качество питающего напряжения. Указанные преимущества достигнуты благодаря более полному использованию трансформаторов и снижению их функций как накопителей энергии, включенных последовательно с нагрузкой. При частоте переключения тиристоров 30 — 40 Гц масса трансформаторов снижена примерно на 20/., а амплитуда всплесков напряжения уменьшена в 2,5-3 раза.
ill" LL1MQLLjcc i венная область _#_ci!0jiL 30вания изобретения — системы электропитания автономных объектов.
Формула |лзобре i ения
Усi l:àéñòâî для lil1Tания на| рузки, содержащее две аккумуляторные батареи, подключеннь е через полностью управляемые тиристорь к выходным зажимам, два трен". bàðìàсора, первичные обмотки i 1791896 45 Составитель В. Пугачев Техред M.Moðãåíòàë Корректор А. Мотыль Редактор Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 156 Тираж Подписное BÍÈÈÏÈ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
