CS206858B1 - Zapojení obvodu polovodičového usměrňovače pro nabíjení akumulátorů - Google Patents

Description

Předmětem vynálezu je zapojení obvodu poí lovodičového usměrňovače pro nabíjení akumulátorů.

_; Dosavadní polovodičové usměrňovače pro nabí-_: :jení akumulátorů umožňují výběr nabíjecí charakteristiky optimální pro daný typ akumulátorové baterie včetně rychlonabíjení, paralelního nabíjení baterií o stejném jmenovitém napětí i regeneračního nabíjení sulfatovaných olověných baterií. Jejich nevýhodou je však, že z hlediska funkčních vlastností neumožňují vybíjení akumulátorů, které je nutné pro pravidelnou údržbu a kontrolu kapacity ; akumulátoru. Regulační jednotky jsou tvořeny vesměs diskrétními součástkami a jsou výrobně nákladné, jejich nastavování je složité, časově , náročné a vyžaduje specializovaného pracovníka. ' Čidlo proudu s nutným vysokým výstupním signálem potřebným pro uvedené jednotky je výrobně složité a náročné na nastavení. Obsluha nabíječů navíc vyžaduje vysokou odbornost, neodbornou . obsluhou může dojít ke znehodnocení nabíjených , akumulátorů.

Zapojení obvodu usměrňovače podle vynálezu odstraňuje uvedené nevýhody a řeší daný úkol tak, že blok ovládání je připojen prvním vstupem ^! k výstupu jistícího bloku a druhému vstupu bloku ' fázového řízení a prvním výstupem do prvního sčítacího bodu prvního zesilovače odchylky proudu spojeného s čidlem stejnosměrného proudu, druhý výstup bloku ovládání je připojen do druhého sčítacího bodu zesilovače odchylky napětí spojeného s blokem Výstupních stejnosměrných svorek, třetí výstup bloku ovládání je připojen do třetího sčítacího bodu druhého zesilovače odchylky proudu spojeného s čidlem stejnosměrného proudu a čtvrtý výstup bloku ovládání je připojen ke spínacímu bloku, výstupy prvního zesilovače odchylky proudu, zesilovače odchylky napětí a druhého zesilovače odchylky proudu jsou přes sčítací diody připojeny k prvnímu vstupu bloku fázového řízení, jehož výstup je spojen s řízeným usměrňovačem připojeným přes výkonový transformátor, spínací blok a jistící blok k bloku vstupních svorek, přičemž mezi výkonovým transformátorem a blokem výstupních stejnosměrných svorek jsou zařazeny čidlo stejnosměrného proudu, vyhlazovací tlumivka a blok stejnosměrného jištění.

Zapojení obvodu polovodičového usměrňovače podle vynálezu umožňuje volbu jednoho ze čtyř možných režimů, a to formování jednotlivých akumulátorů, nabíjení jednotlivých akumulátorů, vybíjení jednotlivých akumulátorů a nabíjení akumulátorů paralelně spojených. Všechny uvedené režimy nabíječe jsou automaticky ukončeny buď

206858. 2 . - · - . I časově, anebo při dosažení konečných znaků nabití ! nebo vybití. Při nabíjení akumulátorů paralelně spojených je automatické vypnutí z hlediska poža^ davků na nabíjecí proces blokováno. Obvod automatického vypínání je podstatně zjednodušen použitím integrovaných operačních zesilovačů zapojených ve schématu výhodnější a novější koncepce, která umožňuje přesnější kontrolu konečných \ znaků nabití a zvyšuje spolehlivost zapojení. Tento , obvod navíc nevyžaduje žádné nastavování. Časo- i vací část je elektronická a mechanická analogová i paměť je podstatně zjednodušena. Doplněním ΐ nabíječe o jednoduchý obvod měření ampérhodin < se umožní přesné měření kapacity akumulátoru, i což je nutné při pravidelné údržbě. Obsluha ^s nabíječe volí pouze napětí a druh akumulátoru jedním přepínačem, kapacitu akumulátoru dru^! hým přepínačem a třetím přepínačem jeden ze čtyř možných režimů nabíječe. Na voleném režimu nabíječe se automaticky nastaví nejvýhodnější nabíjecí nebo vybíjecí charakteristiky a velikost proudu odpovídající zvolenému akumulátoru a je; ho kapacitě.

i Na připojených výkresech jsou zobrazeny pří- í i klady zapojení polovodičového usměrňovače po- ;

dle vynálezu, kde ha obr. 1 je základní zapojení usměrňovače a na obr. 2 je obvod usměrňovače doplněn obvodem automatického vypnutí při dosažení nabitého stavu akumulátoru, dále děličem napětí umožňujícím připojení jednotlivých aku- j mulátorů o různém napětí a obvodem pro měření ampérhodin.

Blok ovládání 10 na obr. 1 je připojen prvním : vstupem 100 k výstupu jistícího bloku 2 a druhému vstupu 112 bloku fázového řízení 11, Svým prvním i výstupem 102 je blok ovládání 10 připojen do prvního sčítacího bodu 21 prvního zesilovače odchylky proudu 15 spojeného s čidlem stejno- ! směrného proudu 8. Druhý výstup 103 bloku ' ovládání 10 je připojen do druhého sčítacího bodu 22 zesilovače odchylky napětí 16 spojeného s blokem výstupních stejnosměrných svorek 9. Třetí výstup 104 bloku ovládání 10 je připojen do třetího ; sčítacího bodu 23 druhého zesilovače odchylky * proudu 17 spojeného s čidlem stejnosměrného j proudu 8 a čtvrtý výstup 105 bloku ovládání 10 je l připojen ke spínacímu bloku 3. Výstupy prvního i zesilovače odchylky proudu 15, zesdOVače odchyl- I ky napětí 16 a druhého zesilovače odchylky proudu I 17 jsou přes sčítací diody 18, 19, 20 připojeny ; k prvnímu vstupu 110 bloku fázového řízení 11, i jehož výstup 111 je spojen s řízeným usměrňovačem 5 připojeným přes výkonový transformátor 4, spínací blok 3 a jistící blok 2 ke vstupním svorkám 1, přičemž mezi výkonovým transformátorem >

a blokem výstupních stejnosměrných svorek ;

jsou zařazeny čidlo stejnosměrného proudu 8, j· vyhlazovací tlumivka 7 a blok stejnosměrného ! jištění 6. Výstup druhého zesilovače odchylky proudu 17 je připojen přes první komparátor 24 j k časovacímu členu 25, jehož výstup je spojen ' s druhým vstupem 101 bloku ovládání 10. Blok | | fázového řízení 11 pak obsahuje generátor pilovéi ho napětí 12, druhý komparátor 13 a zesilovač zapalovacích impulsů 14.

j Na obr. 2 je výstup druhého zesilovače odchylky j proudu 17 připojen ke vstupu 241 prvního komparátoru 24, jehož první výstup 242 je spojen se třetím vstupem 107 bloku ovládání 10 a jehož druhý výstup 243 je připojen k prvnímu vstupu 260 bloku automatického vypnutí 26. Blok automatického vypnutí 26 je spojen svým druhým vstupem | 262 jednak s blokem výstupních stejnosměrných i svorek 9 přes dělič napětí 32 a jednak s druhým ¹ sčítacím bodem 22 zesilovače odchylky napětí 16, í přičemž výstup 263 bloku automatického vypnutí ’ 26 je spojen s druhým vstupem 101 bloku ovládání

10. K čidlu stejnosměrného proudu 8 je dále připojen obvod 33'pro měření ampérhodin obsahující integrátor 34, pátý komperátor 35 a počítad; lo 36 ampérhodin. K výstupu zesilovače odchylky napětí 16 je připojen vstup čtvrtého komparátoru 37, jehož výstup je připojen ke třetímu vstupu 107 ! bloku ovládání 10. Blok automatického vypnutí 26_; ! obsahuje analogovou paměť 27, třetí komparátor i 28 a druhý časovači člen 29.

Pri nabíjení akumulátorů se v bloku ovládání 10 předvolí například přepínačem nebo potendometrem požadovaná nabíjecí charakteristika a velikost : nabíjecího proudu. Zvolíme-li například nabíjecí charakteristiku lUi, zadáme z prvního výstupu 102 bloku ovládání 10 do prvního sčítacího bodu 21 Velikost požadovaného nabíjecího proudu V prvním stupni; nabíjení pro první zesilovač odchylky proudu 15, z druhého výstupu 103 bloku ovládání 10 požadovanou velikost napětí ve druhém stupni nabij ení do druhého sčítacího bodu 22 zesilovače odchylky napětí 16 a ze třetího výstupu 104 bloku ovládání 10 požadovanou velikost ¹ proudu ve třetím stupni nabíjení do třetího sčítací, ho bodu 23 pro druhý zesilovač odchylky proudu ; 17| Ve sčítacích bodech 21 a 23 se porovnávají i signály této žádané hodnoty proudu se skutečnou j hodnotou proudu z čidla stejnosměrného proudu i 8 a ve sčítacím bodu 22 se srovnává signál žádané | hodnoty napětí se skutečnou hodnotou napětí z bloku výstupních stejnsosměiMých svorek nabíječe. Výstupní signál ze.zes8nvač& 15, 16, 17 se sčítá na diodách 18, 19, 2Θ a ovládá na prvním vstupu 110 blok fázového řízení 11. V uvedeném přikládá zapojení se tento signál porovnává ve druhém komparátoru 13 se sigňálém pilového napětí druhého generátoru pilového napětí 12, který je synchronizován druhým vstupem 112 bloku fázového řízení 11Z výstupu jistícího bloku se síťovým napájecím napětím. Výstupní signál z druhého komparátoru 13 je upraven a zesílen : v zesilovači' zapalovacích impulsů 14 a ovládá přes výstup 111 bloku f ázového řízení 11 řízený usměrj ňovač5.

Při dosažení třetího stupně nabíjení výstupní í signál druhého zesilovače odchylky proudu 17 ^! překlápí první komparátor 24, který svým výstupem spouští časovači obvod 25 á po předem:

zvolené nastavené době tento časovači obvod 25 vyšle signál do druhého vstupu 101 bloku ovládání 10-, který například svým čtvrtým výstupem 105 vypíná pomocí spínacího bloku 3 nabíječ, případně I zablokuje svým dalším výstupem, není zobrazen, i řídicí impulsy do bloku fázového řízení 11 anebo i do sčítacích bodů 21, 22,23.

i Protože časovači obvod 25 je spouštěn až ve třetím stupni nabíjení, jsou všechny nabíjené i akumulátory bez ohledu na předchozí stav-jejich j vybití, nabity na určitou v podstatě stejnou úroveň, | přibližně 80 % kapacity, a je možno poměrně !

^! přesně nastavit dobu trvání třetího stupně nabíjení' v časovacím obvodu 25. Tím i při jednoduchém, i obvodovém řešení vypínání pomocí časového ob- i ! vodu 25 nedochází k přebíjení nebo nedobíjení?

akumulátorů. Způsob nabíjení podle obr. 1 je tedy | i vhodný pro nabíjení stejných typů akumulátorů, to ' je dimenzovaných na stejné napětí.

Na obr. 2 je obvod nabíječe doplněn blokem automatického vypnutí 26, který automaticky nabíječ vypíná při dosažení nabitého stavu jakéhokoli

I druhu akumulátoru, dále děličem napětí 32 umož; ňujícím připojení jednotlivých akumulátorů o růz-¹ j ném napětí a obvodem 33 pro měření ampér- j i hodin. ______________________ . - - ^J i Blok automatického vypnutí 26 obsahuje ahalogovou paměť 27, třetí komparátor 28 a druhý : časovači člen 29. Při dosažení třetího stupně i nabíjení se začíná proměřovat nárůst napětí na j akumulátoru, a to tak, že druhý výstup 243 prvního kčfrnparátoru 24 je zaveden přes první vstup 260

Lbloku 26 do třetího komparátorů 28 a do druhého 1 časovacího členu 29, spouští tento druhý časovači člen 29 a odblokuje třetí komparátor 28. Skutečná i hodnota napětí na akumulátoru je přiváděna přes ! druhý vstup 262 bloku automatického vypnutí 26 , do sčítacího bodu 31₍ třetího komparátorů 28, kde je srovnávána s hodnotou nastavenou v analogové paměti 27. V případě, že signál skutečné hodnoty napětí je větší než signál z analogové paměti 27, ί třetí komparátor 28 překlopí a dá povel analogové i paměti 27, která sejiastaví na skutečnou hodnotu

Claims (7)

1. PŘEDMĚT

   1. Zapojení obvodu polovodičového usměrňovače pro nabíjení akumulátorů, obsahující jistící a spínací blok, výkonový transformátor, řízený usměrňovač a blok ovládání, vyznačené tím, že· blok ovládání (10) je připojen prvním vstupem (100) k výstupu jistícího bloku (2) a ke druhému vstupu (112) bloku fázového řízení (11) a prvníAi výstupem (102) do prvního sčítacího bódu (21) prvního zesilovače odchylky proudu (15) spojeného s čidlem stejnosměrného proudu (8), druhý výstup (103) bloku ovládání (10) je připojen do druhého sčítacího bodu (22) zesilovače odchylky napětí (16) spojeného s blokem výstupních stejnosměrných svorek (9), třetí výstup (104) bloku ;

   : napětí a současně .vynuluje druhý časovácí člen 29. Vzroste-li napětí na akumulátoru o hodnotu danou hysterezí třetího komparátorů 28, tento komparátor překlopí a celý děj se opakuje. Jestliže nárůst napětí na akumulátoru během doby nastavené na druhém časovacím členu 29 je nulový nebo menší než hysterze třetího komparátorů 28, druhý časo• vací člen vypíná přes výstup 263 bloku automatického vypnutí 26 a přes druhý vstup 101 bloku ! ovládání 10 nabíječ.

   Funkce pbvodu 33 pro měření ampérhodin je následující. Signál o velikosti proudu z čidla i stejnosměrného proudu 8 je přiváděn na vstup · ' integrátoru 34, který po dosažení nastavené úrovně překlopí pátý komparátor 35, který dá signál do i počítadla 36 ampérhodin a vynuluje integrátor 34.

   I Celý děj se pak opakuje s frekvencí, která odpoví' dá velikosti skutečného nabíjecího nebo vybíjecího i proudu. Použitím měřiče ampérhodin je možno i zjišťovat při nabíjení stav akumulátoru před nabí! jením a pří vybíjení jeho skutečnou kapacitu.

   ! Při vybíjení akumulátorů se změní polarita . akumulátorů připojených na blok výstupních stejj nosměmých svorek 9 nabíječe. Z prvního výstupu i 102 bloku ovládání 10 se zavádí do prvního • sčítacího bodu 21 prvního zesilovače odchylky j proudu 15 signál žádané hodnoty vybíjecího proudu a do druhého sčítacího bodu 22 zesilovače i odchylky napětí 16 požadované hodnota napětí, na ¹ které bude akumulátor vybíjen. Vypnutí nabíječe při dosaženém poklesu napětí na akumulátoru je odvozeno buďto od výstupu zesilovače odchylky napětí 16 do čtvrtého komparátorů 37, který svým výstupem ovládá přes blok ovládání 10, třetí vstup 107, vypnutí nabíječe, anebo je odvozeno od druhého zesilovače odchylky proudu 17 tak, že do jeho sčítacího bodu 23 je z třetího výstupu 104 bloku ovládání 10 zaveden menší signál žádané hodnoty vybíjecího proudu než do prvního sčítacího bodu 21 a nabíječ po dosažení vybíjecího napětí na akumulátoru přejde do. třetího stupně a první komparátor 24 svým prvním výstupem 242 vypíná nabíječ přes blok ovládání 10.

   VYNÁLEZU omládání (10) je připojen do třetího sčítacího bodu (23) druhého zesilovače odchylky proudu (17) spojeného s čidlem stejnosměrného proudu (8) , a čtvrtý výstup (105) bloku ovládání (10) je připojen ke spínacímu bloku (3), výstupy prvního zesilovače odchylky proudu (15), zesilovače odchylky napětí (16) a.druhého zesilovače odchylky ’ proudu (17) jsou přes sčítací diódy (18, 19, 20) připojeny k prvnímu vstupu (110) bloku fázového řízení (11), jehož výstup (111) je spojen s řízeným usměrňovačem (5), připojeným přes výkonový ί transformátor (4),, spínací blok (3) a jistící blok (2) i k bloku vstupních, svorek (1), přičemž mezi výkonovým transformátorem (4) a blokem výstupních

   I206858 ~ stejnosměrných svorek (9) jsou zařazeny čidlo stejnosměrného proudu (8), vyhlazovací tlumivka (7) a blok stejnosměrného jištění (6).
2. 2. Zapojení obvodu polovodičového usměrňovače podle bodu 1, vyznačené tím, že výstup druhého zesilovače odchylky proudu (17)jepřipo- ‘ jen přes první komparátor (24) k časovacímu obvodu (25), jehož výstup je spojen s druhým ví tupém (101) bloku ovládání (10).

   j
3. 3. Zapojení obvodu polovodičového usměrňovače podle bodu 1, vyznačené tím, že výstup druhého zesilovače odchylky proudu (17) je připojen ke vstupu (241) prvního komparátoru (24), jehož první výstup (242) je spojen s třetím vstupem (107) bloku ovládání (10) a jehož druhý výstup (Ž43) je připojen k prvnímu vstupu (260) bloku automatického vypnutí (26), který je spojen svým druhým vstupem (262) jednak s blokem výstupních stejnosměrných svorek (9) a jednak s druhým sčítacím bodem (22) zesilovače odchylky napětí (16) a který je spojen svým výstupem (263) s druhým vstupem (101) bloku ovládání (10).
4. 4. Zapojení obvodu polovodičového usměrňo* vače podle bodů 1 a 3, vyznačené tím, že mezi blokem výstupních stejnosměrných svorek (9) a druhým vstupem (262) bloku automatického vypnutí (26) je zapojen dělič napětí (32).
5. 5. Zapojení obvodu polovodičového usměrňovače podle bodů 1,3 a 4, vyznačené tím, že k čidlu stejnosměrného proudu (8) je připojen obvod (33) pro měření ampérhodin obsahující integrátor (34),í pátý komparátor (35) a počítadlo (36) ampérhodin.
6. 6. Zapojení obvodu polovodičového usměrňovače podle bodů 1, 3, 4, a 5, vyznačené tím, že k výstupu zesilovače odchylky napětí (16) je připojen vstup čtvrtého komparátoru (37), jehož í výstup je připojen ke třetímu vstupu (107) bloku. , ovládání (10).
7. 7. Zapojení obvodu polovodičového usměrňovače podle bodu 3, vyznačené tím, že blok automatického vypnutí (26) obsahuje analogovou pamýť (27), třetí komparátor (28) a druhý časovači člén (29).