Источник для заряда аккумуляторной батареи периодическим током с обратным импульсом

 

Использование: для заряда, разряда и регенерации аккумуляторных батарей реверсивным током. Сущность изобретения: устройство содержит понижающий трансформатор, два тиристора, включенные по схеме выпрямителя со средней точкой, подключенного к выходным клеммам через регулируемый дроссель. К анодам тиристоров подключены соответственно два диода, аноды которых соединены с эмиттером транзисторного ключа, коллектор которого подключен к положительной выходной клемме. Тиристоры управляются блоком фазового управления, содержащим синхронизированный сетью формирователь опорного напряжения. Транзисторный ключ коммутируется блоком базового управления, подключенным своим входом к выходу блока фазового управления. Устройство обеспечивает заряд батарей в режиме широкого прямого и узкого обратного импульсов, что позволяет эффективно деполяризировать аккумуляторную батарею. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике, и может быть использовано для зарядов, заряда-разряда, формирования и регенерации аккумуляторных батарей и гальванических элементов.

Известны источники для заряда аккумуляторной батареи периодическим реверсивным током, содержащие подключенный к сети понижающий трансформатор с отводом от средней части вторичной обмотки, соединенным с минусовой клеммой аккумуляторной батареи, две пары тиристоров с блоком управления ими, каждая пара из которых формирует соответственно токи заряда и разряда аккумуляторной батареи по схеме выпрямителя со средней точкой и подключенные общим выходом для каждой пары тиристоров через дроссель изменяемой индуктивности к плюсовой клемме аккумуляторной батареи [1,2] Недостатками известных источников являются из пониженная надежность и невозможность создания режимов "заряд-разряд" для фазового режима управления, когда направление тока в аккумуляторной батарее изменяется на обратное в течение одного периода переменного напряжения сети.

Пониженная надежность отмеченных источников связана со сложностью из систем управления и невысокой надежностью коммутации используемых как для токов заряда, так и для токов разряда аккумуляторной батареи полууправляемых ключей-тиристоров, поскольку они оказываются нагруженными на нагрузку с однонаправленной противоЭДС, какой является аккумуляторная батарея. В результате эти источники склонны к прорыву выпрямителя на внутреннее короткое замыкание.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является источник, содержащий подключенный к сети понижающий трансформатор с отводом от средней части вторичной обмотки, соединенным с минусовой клеммой аккумуляторной батареи, первый и второй тиристоры с блоком фазового управления ими, включенными по схеме выпрямителя со средней точкой и подключенные общим выходом через дроссель изменяемой индуктивности к плюсовой клемме аккумуляторной батареи, причем тиристоры шунтированы встречно-включенным транзисторным ключом с блоком базового управления, соединенным с блоком фазового управления тиристорами [3] Недостатками известного источника являются пониженная надежность при работе на нагрузку с однонаправленной противоЭДС, каковой является аккумуляторная батарея, а также необходимость завышения индуктивности, а следовательно, и массогабаритных показателей дросселя изменяемой индуктивности, из-за формирования неоптимального широкого обратного импульса тока.

Кроме того, из-за включения транзисторного ключа последовательно с дросселем изменяемой индуктивности происходит временная задержка выключения транзисторного ключа из-за медленного спада тока, что может привести к короткому замыканию выпрямителя через транзисторный ключ при очередном включении тиристора противоположного плеча выпрямителя.

Целью настоящего изобретения является повышение надежности источника и снижение массогабаритных показателей путем оптимального формирования обратного импульса тока дросселя.

Указанная цель обеспечивается тем, что в источнике для заряда аккумуляторной батареи периодическим током с обратным импульсом, содержащем подключенный к сети понижающий трансформатор с отводом от средней части вторичной обмотки, соединенным с минусовой клеммой аккумуляторной батареи, первый и второй тиристоры с блоком фазового управления ими, включенные по схеме выпрямителя со средней точкой и подключенные общим выходом через дроссель изменяемой индуктивности к плюсовой клемме аккумуляторной батареи, причем тиристоры шунтированы встречно-включенным транзисторным ключом с блоком базового управления, соединенным с блоком фазового управления тиристорами, содержащим синхронизированный сетью формирователь опорного напряжения, подключенный выходом к первому входу компаратора напряжений, второй вход которого подключен к резистивному задатчику, а выход к управляющим электродам тиристоров, согласно изобретению средняя часть вторичной обмотки имеет дополнительные отводы. Кроме того, введены два дополнительных диода, катоды которых соответственно подключены к анодам тиристоров. Аноды диодов объединены и подключены к эмиттеру транзисторного ключа. Коллектор транзисторного ключа подсоединен к плюсовой клемме аккумуляторной батареи. При этом блок базового управления транзисторным ключом представляет собой компаратор напряжений. Первый вход компаратора подключен к выходу формирователя опорного напряжения блока фазового управления тиристорами, второй вход к резистивному задатчику. Резистивный задатчик подключен к выходу компаратора напряжений блока фазового управления тиристорами. Выход компаратора напряжений блока базового управления подключен к базе транзисторного ключа.

На фиг.1 изображена схема источника; на фиг.2 временные диаграммы, разъясняющие его работу.

Источник для заряда аккумуляторной батареи периодическим током с обратным импульсом содержит подключенный к сети понижающий трансформатор 1 с отводами от средней части вторичной обмотки, один из которых соединен с минусовой клеммой аккумуляторной батареи 2, первый 3 и второй 4 тиристоры, включенные по схеме выпрямителя со средней точкой, с блоком 5 фазового управления ими, содержащим синхронизированный сетью формирователь 6 опорного напряжения, подключенный выходом к первому входу компаратора 7 напряжений, второй вход которого подключен к резистивному задтчику 8, а выход к управляющим электродам тиристоров 3 и 4. Аноды тиристоров 3 и 4 подключены соответственно к катодам первого 9 и второго 10 диодов, включенных по схеме обратного выпрямителя со средней точкой, а объединенные катоды тиристоров 3 и 4 через дроссель 11 изменяемой индуктивности соединены с плюсовой клеммой аккумуляторной батареи 2 и коллектором шунтирующего их встречновключенного транзисторного ключа 12, эмиттер которого подключен к объединенным анодам первого 9 и второго 10 диодов, а база к выходу блока 13 базового управления транзисторным ключом 12, содержащим компаратор 14 напряжений, первый вход которого подключен к выходу формирователя 6 опорного напряжения блока 5 фазового управления тиристорами 3 и 4, второй вход к резистивному задатчику 15, подключенному к выходу компаратора 7 напряжений блока 5 фазового управления тиристорами 3 и 4.

Источник для заряда аккумуляторной батареи периодическим током с обратным импульсом работает следующим образом.

Поочередное включение тиристоров 3 и 4 с заданным углом включения α _n (фиг.2, в,г) для требуемого значения прямого (зарядного) тока аккумулятора 2 осуществляется от блока фазового управления 5. Заданный угол α _n формируется (фиг.2,б) в результате сравнения компаратором 7 напряжения U_{α n} задания угла α _n от резистивного задатчика 8 с опорным напряжением U_оп. Опорное напряжение, синхронизированное (фиг.2а,б) напряжением вторичной обмотки понижающего трансформатора 1, снимается с выхода формирователя опорного напряжения 6.

Включение транзисторного ключа 12 и поочередная проводимость диодных ключей 9 и 10 с заданным углом включения α _о для требуемого обратного (разрядного) тока осуществляется блоком базового управления 13. Заданный угол включения α _о формируется (фиг.2,б) в результате сравнения компаратором 14 напряжения U_{α о} от задатчика 15 с опорным напряжением U_оп, поступающего с выхода формирователя опорного напряжения 6 блока фазового управления 5.

В интервалы проводящего состояния тиристоров 3 и 4 транзисторный ключ 12 закрыт, так как (фиг.2,б) напряжения U_αo угла включения транзисторного ключа 12 больше опорного напряжения, из-за подключения задатчика 15 к выходу компаратора 7 блока фазового управления 5.

При задании угла α _n включения тиристоров 3 и 4 больше, чем угол α _о включения транзисторного ключа 12, формируются (фиг.2,б-г) напряжение U_GB и ток i_GB в аккумуляторе 2.

Широкий прямой импульс тока i_GB следует непосредственно за узким обратным импульсом, что является оптимальным для эффективного использования дросселя 11 изменяемой индуктивности.

Дросселем 11 изменяемой индуктивности устанавливается форма тока (фиг.2, г) импульсов прямого тока, позволяющая снизить действующее (греющее) значение прямого тока при заданном среднем токе. Транзисторный ключ 12 включен после дросселя 11 изменяемой индуктивности, что позволяет эффективно проводить диполяризацию аккумулятора 2 крутыми обратными импульсами (фиг.2,в,г).

Изменением соотношения витков полуобмоток вторичной обмотки понижающего трансформатора 1, за счет подключения средней части вторичной обмотки, регулируется форма прямого и обратного токов и, тем самым, оптимизируется процесс заряда аккумулятора.

Источник для заряда аккумуляторной батареи периодическим током с обратным импульсом формирует широкий импульс прямого тока, непосредственно идущий за узким импульсом обратного тока, что позволяет эффективно проводить заряд аккумулятора с регенерацией.

Кроме того, предлагаемый источник позволяет производить разряд аккумулятора с рекуперацией электрической энергии в сеть. Источник обладает повышенной надежностью и требует меньшую индуктивность дросселя изменяемой индуктивности для формирования широких импульсов прямого тока заряда, то есть массогабаритные показатели дросселя изменяемой индуктивности минимальны.

Формула изобретения

ИСТОЧНИК ДЛЯ ЗАРЯДА АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ ПЕРИОДИЧЕСКИМ ТОКОМ С ОБРАТНЫМ ИМПУЛЬСОМ, содержащий подключенный к сети понижающий трансформатор с отводом от средней части вторичной обмотки, соединенным с минусовой клеммой аккумуляторной батареи, первый и второй тиристоры с блоком фазового управления ими, включенные по схеме выпрямителя со средней точкой и подключенные общим выходом через дроссель изменяемой индуктивности к плюсовой клемме аккумуляторной батареи, причем тиристоры шунтированы встречно-включенным транзисторным ключом с блоком базового управления, соединенным с блоком фазового управления тиристорами, содержащим синхронизированный сетью формирователь опорного напряжения, подключенный выходом к первому входу компаратора напряжений, второй вход которого подключен к резистивному задатчику, а вход - к управляющим электродам тиристоров, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и снижения массогабаритных показателей путем оптимального формирования обратного импульса тока, средняя часть вторичной обмотки трансформатора имеет дополнительные отводы, введены первый и второй диоды, катоды которых соответственно подключены к анодам первого и второго тиристоров, а аноды объединены и подключены к эмиттеру транзисторного ключа, коллектор которого подсоединен к плюсовой клемме аккумуляторной батареи, при этом блок базового управления транзисторным ключом выполнен в виде компаратора напряжений, первый вход которого подключен к выходу формирователя опорного напряжения блока фазового управления тиристорами, второй вход - к резистивному задатчику, подключенному к выходу компаратора напряжений блока фазового управления тиристорами, а выход - к базе транзисторного ключа.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2