DE2950587A1 - Accumulator battery charging using wind driven generator - involves adjustment of generator current up to limit charging voltage, using generator frequency and preset frequency dependent function - Google Patents

Accumulator battery charging using wind driven generator - involves adjustment of generator current up to limit charging voltage, using generator frequency and preset frequency dependent function

Info

Publication number
DE2950587A1
DE2950587A1 DE19792950587 DE2950587A DE2950587A1 DE 2950587 A1 DE2950587 A1 DE 2950587A1 DE 19792950587 DE19792950587 DE 19792950587 DE 2950587 A DE2950587 A DE 2950587A DE 2950587 A1 DE2950587 A1 DE 2950587A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
generator
voltage
actuator
current
accumulator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19792950587
Other languages
German (de)
Inventor
Dipl.-Ing. Dr. Hans-Kurt 6233 Kelkheim Köthe
Hans-Werner 6235 Okriftel Söser
Dirk Dipl.-Ing. 6370 Oberursel Witt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
VARTA Batterie AG
Original Assignee
VARTA Batterie AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by VARTA Batterie AG filed Critical VARTA Batterie AG
Priority to DE19792950587 priority Critical patent/DE2950587A1/en
Publication of DE2950587A1 publication Critical patent/DE2950587A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/66—Regulating electric power
    • G05F1/67—Regulating electric power to the maximum power available from a generator, e.g. from solar cell
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • H02J7/007182—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/14—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
    • H02J7/1469—Regulation of the charging current or voltage otherwise than by variation of field
    • H02J7/1492—Regulation of the charging current or voltage otherwise than by variation of field by means of controlling devices between the generator output and the battery
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/92—Energy efficient charging or discharging systems for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors specially adapted for vehicles

Abstract

The charging generator has a constant excitation field and a variable drive speed. Until the generator current has attained a limit charging voltage, it is controlled by a setting element (6) in response to the generator frequency preset function in such manner that for each drive speed the maximum generator output is adjusted. The generator output is supplied to the charged accumulator (11) via the setting element, minus a negligible magnitude. Preferably the generator current (I,G) is adjusted in accordance with the preset function to meet a specified exponential function whose power factor is between 0.25 to 1. On reaching the limit charge voltage a part of the tapped generator output may be converted into heat. The setting element is typically incorporated between the generator (3) and the accumulator, the setting element being connected to the control output of a regulator (9), whose input receives a generator frequency dependent signal.

Description

Verfahren zur Ladung von elektrischen Akkumulatoren Process for charging electrical accumulators

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Laden von Akkumulatoren durch Generatoren mit konstantem Erregerfeld und variabler Antriebadrehzahl, insbesondere windkraftgetriebene Generatoren.The invention relates to a method for charging accumulators Generators with constant excitation field and variable drive speed, in particular wind-powered generators.

Durch unregelmäßige Windströmungen unterliegen solche elektrische Generatoren in Windenergieanlsgen einem häufigen Wechsel der Drehzahl, woraus sich eine stark schwankende Generatorspannung ergeben kann. Beim Einsatz von windkraftgetriebenen Generatoren zur Aufladung von Akkumulatoren ist jedoch eine Ladespannung innerhalb verhältnismäßig enger Grenzen erforderlich. Weiterhin sol1 ei;-le Abbrernsung des Windrotors durch zu hohe Stromaufnahme des Akkumulators vermieden werden, so daß das Windrad ungehindert seine lelstungsoptimale Drehzahl erreichen kann.Such electrical currents are subject to irregular wind currents Generators in wind energy plants a frequent change of the speed, from which can result in a strongly fluctuating generator voltage. When using wind-powered Generators for charging accumulators, however, have a charging voltage inside relatively narrow boundaries required. Furthermore, one should burn down the Wind rotor can be avoided by excessive power consumption of the battery, so that the wind turbine can reach its optimum speed unhindered.

Es ist bekannt, den Generatorausgang gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Transformators über Diodengleichrichter direkt mit den Klemmen des Akkumulators zu verbinden. Als Diodengleichrichter können steuerbare Gleichrichter eingesetzt werden, weiche bei Erreichen der Grenzspannung den Ladestrom unterbrechen und bei Unterschreiten einer tieferliegenden Spannungsschwelle dem Akkumulstor erneut Ladestrom zuführen.It is known that the generator output may be connected in between of a transformer via diode rectifiers directly to the terminals of the accumulator connect to. Controllable rectifiers can be used as diode rectifiers be, soft interrupt the charging current when the limit voltage is reached and at If the battery gate falls below a lower voltage threshold again charging current respectively.

Die aus Windrad und Generator bestehenden Windenergiekonverter sind in ihrem Wirkungsgrad von dem Verhältnis Rotordrehzahl zu Windgeschwindigkeit abhängig; das heißt, es gibt zu jeder Windgeschwindigkeit eine optimale Rotordrehzahl. Beim Aufladen von Akkumulatoren durch Windenergiekonverter wird in der Regel diese optimale Drehzahl nicht erreicht, denn mit steigender Generatorspannung wird dem Akkumulator auch ein erhöhter Ladestrom zugeführt, was wiederum eine erhöhte Belastung des Windenergiekonverters zur Folge hat. Durch diese Art von Selbstregelung stabilisiert sich die Rotordrehzahl Je nach Windgeschwindigkeit auf einer verhältnismäsig niedrigen Drehzahl, welche unterhalb der optimalen Drehzahl liegt.The wind energy converters consisting of a wind turbine and generator are its efficiency depends on the ratio of rotor speed to wind speed; that is, there is an optimal rotor speed for every wind speed. At the Charging accumulators through wind energy converters is usually this optimal rotational speed not achieved, because with increasing generator voltage an increased charging current is also supplied to the accumulator, which in turn increases Load on the wind energy converter. By this kind of self-regulation the rotor speed stabilizes depending on the wind speed on a relatively low speed, which is below the optimal speed.

In der Praxis wird nur außerordentlich selten ein wirklicher Volladezustand erreicht, da bei den aus Windenergiekonvertern gespeisten Akkumulatoren aus Gründen der Wartungsfreiheit der Ladestrom bei Erreichen bzw. kurz vor Erreichen der Gasungaspannung unterbrochen wird. Insbesondere beim Einsatz von Blei akkumulatoren führt eine solche Betriebsrat zu Sulfatationserscheinungen und damit zum Kapazitätsverlust. Weiterhin tritt bei plötzlicher Unterbrechung des Ladestroms eine Entlastung der Rotorwelle auf, welche zu erhöhter mechanischer Beanspruchung des Windenergiekonverters führt.In practice it is extremely rare that the battery is fully charged achieved, as in the case of the accumulators fed from wind energy converters for reasons the maintenance-free charging current when reaching or shortly before reaching the gas non-gas voltage is interrupted. In particular, when using lead accumulators, this leads to this Works council on sulfation phenomena and thus the loss of capacity. Farther If the charging current is suddenly interrupted, the load on the rotor shaft is relieved which leads to increased mechanical stress on the wind energy converter.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, nach dem Windenergiekonverter mit variabler Rotordrehzahl so belastet werden, daß diese die zur Verfügung stehende Windenergie möglichst vollständig nutzen; dabei soll die vom Windenergiekonverter abgenommene Energie möglichst verlustfrei einem angeschlossenen Akkumulator bis zum Erreichen des Volladezustandes zugeführt werden.The invention is based on the object of specifying a method after the wind energy converter with variable rotor speed are loaded so that they use the available wind energy as fully as possible; included the energy taken from the wind energy converter should be as loss-free as possible connected accumulator can be supplied until it is fully charged.

Weiterhin sollen erhöhte mechanische Beanspruchungen durch abrupte Ladestromänderungen vermieden werden.Furthermore, increased mechanical stresses due to abrupt Charging current changes can be avoided.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bis zum Erreichen einer Ladegrenzspannung der Generatorstrom mittels eines Stellgliedes von der Generatorfrequenz nach einer vorgegebenen Funktion so geführt wird, daß durch den Generatorstrom für jede Antriebsdrehzahl die maximale Generatorausgangsleistung eingestellt wird und daß diese Generator ausgangsleistung abzüglich eines geringen Betrages über das Stellglied einem Akkumulator zugeführt wird.The object is achieved in that until a charge limit voltage is reached the generator current by means of an actuator from the generator frequency to a predetermined function is performed so that through the generator current for each drive speed the maximum generator output power is set and that this generator output power minus a small amount via the actuator to an accumulator is fed.

In einer Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens ist zwischen dem Windenergiekonverter und dem Akkumulator ein Stellglied geschaltet, welches mit dem Steuereingang eines Reglers verbunden ist. Der Eingang des Reglers erhält ein von der Rotordrehzahl abhängiges Signal zugeführt. Zur Erzeugung des von der Rotordrehzahl abhängigen Signals dient die Generstorspannung. Zusätzlich kann ein vom Ladestrom abhängiges Signal dem Regler zugeführt werden.In a circuit arrangement for carrying out the method is between the wind energy converter and the accumulator an actuator switched, which is connected to the control input of a controller. The input of the controller receives a signal dependent on the rotor speed. To generate the The generator voltage is used as a signal that depends on the rotor speed. Additionally a signal dependent on the charging current can be fed to the controller.

Im folgenden ist der Gegenstand der Erfindung anhand der Figuren 1 bis 4 näher erläutert.The subject matter of the invention is set out below with reference to FIGS to 4 explained in more detail.

Figur la zeigt eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens, in Figur ib ist ein Diagramm für Strom und Spannung am Generatorausgang nach Gleichrichtung dargestellt. Figur 2 zeigt eine Schaltungsanordnung mit einem Stelltransformator als Stellglied. In Figur 3 ist ein Schaltregler als Stellglied dargestellt. Figur 4 zeigt einen Schaltregler, dem ein steuerbarer Gleichrichter vorgeschaltet ist.Figure la shows a circuit arrangement for performing the method, in Figure ib is a diagram for current and voltage at the generator output after rectification shown. Figure 2 shows a circuit arrangement with a variable transformer as an actuator. In Figure 3, a switching regulator is shown as an actuator. figure 4 shows a switching regulator which is preceded by a controllable rectifier.

Gemäß Figur Is erzeugt der über Welle 1 mit dem Windrad 2 verbundene Wechselstromgenerator 3 eine Wechselspannung, deren Hnhe von der Drehzahl abhängig ist. Figur ib zeigt die gleichgerichtete Spannung U als Funktion des Stromes I bei verschiedenen Drehzahlen n1 bis n5.According to FIG. 1S, the one connected to the wind turbine 2 via shaft 1 generates Alternator 3 an alternating voltage, the level of which depends on the speed is. Figure ib shows the rectified voltage U as a function of the current I. different speeds n1 to n5.

Bei gleichbleibender Drehzahl, z.B. bei n4, wird die höchste Spannung im Leerlauf erzielt. Mit zunehmender Belastung, z.B. durch einen ohmschen Widerstand, geht die Spannung U mit steigendem Strom I zurück, bis sie sich dem Wert 0 nähert. Zwischen den beiden genannten Extremwerten für Strom und Spannung existiert ein Wert A4, bei dem eine maximale Leistung, das heißt ein maximales Produkt, von 1 U zu entnehmen ist. Diese mit A1 bis A5 bezeichneten Werte liegen nach diesem Beispiel auf einer Parabel nach der Funktion U =-I2 In einer ersten Ladephase sollen bei Zu- oder Abnahme der Drehzahl n alle Arbeitspunkte auf dieser Parabel liegen.If the speed remains the same, e.g. at n4, the highest voltage will be achieved at idle. With increasing load, e.g. due to an ohmic resistance, the voltage U decreases with increasing current I until it approaches the value 0. There is a between the two extreme values mentioned for current and voltage Value A4, for which a maximum output, i.e. a maximum product, of 1 U can be seen. These values, labeled A1 to A5, are in accordance with this example on a parabola according to the function U = -I2 In a first loading phase, at Increase or decrease in speed n all operating points lie on this parabola.

Zum Vergleich sind zusätzlich die Arbeitspunkte A41 und Al eingetragen, welche nach direktem Anschluß des Akkumulators an einen Generator mit Gleichrichter unter Beachtung der Batteriespannung U8 bei den Drehzahlen n4 und n5 zu erzielen sind. Hler ist ganz offensichtlic bei Drehzahl n4 die Leistung Uß I4' geringer als die mögliche Generatorleistung U4#I4.For comparison, the operating points A41 and A1 are also entered, which after direct connection of the accumulator to a generator with rectifier taking into account the battery voltage U8 at speeds n4 and n5 are. Hler is quite obvious at speed n4 the power Uß I4 'less than the possible generator power U4 # I4.

Gemäß Figur 1a sind die Klemmen 4 und 5 des Generators mit den Klemmen 7 und 8 eines Reglers 9 verbunden. Der Regler 9 wirkt über eine Verbindung 10 auf das Stellglied 6 ein, über dessen Ausgangsklemmen 22, 23 der zu ladende Akkumulator 11 mit Gleichstrom versorgt wird.According to Figure 1a, the terminals 4 and 5 of the generator with the terminals 7 and 8 of a controller 9 connected. The controller 9 acts via a connection 10 the actuator 6, via the output terminals 22, 23 of the accumulator to be charged 11 is supplied with direct current.

Der vom Generator erzeugte Strom 1(3 wird über einen Shunt 12 kontrolliert, welcher mit Eingang 13 des Reglers 9 verbunden ist.The current 1 (3 generated by the generator is controlled by a shunt 12, which is connected to input 13 of controller 9.

Dem Stellglied 6 wird so lange ein Stellsignal vom Regler 9 zugeführt, bis die vom Generator erzeugte Leistung U(3 IG den bei einer bestimmten Drehzahl möglichen maximalen Wert erreicht hat.A control signal from controller 9 is fed to actuator 6 as long as until the power generated by the generator U (3 IG den at a certain speed has reached the maximum possible value.

In der ersten Ladephase wird der Generatorstrom 1(3 nach einem von der Generatorfrequenz abhängigen Sollwert geregelt, bis schließlich ein von der Batterispannung abhängiges Signal am Steuereingang 14 des Reglers 9 die gleichL Spannung führt wie das am Referenzspannungseingang 15 anliegende Signal. Das batteriespannungsabhängige Signal wird durch einen aus den Widerständen 16 und 17 bestehenden Spannungsteiler gewonnen, der an die Klemmen des Akkumulators 11 angeschlossen ist. Das am Eingang 15 liegende Signal wird an der Z-Diode 18 nbgenommen, die zusammen mit Widerstand 19 eine Reihenschaltung bildet und die zum Akkumulator 11 parallelgeschaltet ist. In der folgenden zweiten Ladephase wird entweder mit einem reduzierten konstunten Ladestrom weitergeladen oder es wird eine Konstantspannungsladung mit einer vorgegebenen Ladegrenzspaiiiiung Ug , welche unterhalb der Gasungsspannung der Batterie liegt, durchgeführt. Die Gasungsspannung liegt bei Bleibatterien im Bereich von 2,4 bis 2,45 Volt pro Zelle. Der auf der Kurve in Figur Ib dargestellte Zusammenhang ist in der zweiten Ladephase nicht mehr gültig. Hier wird das von der Batteriespannung U8 abhängige Signal mit einem Sollwert verglichen und entsprechend das Stellglied 6 nachgestellt.In the first charging phase, the generator current 1 (3 after one of the generator frequency-dependent setpoint until finally one of the Battery voltage-dependent signal at the control input 14 of the controller 9 is equal to L. Voltage is carried out like the signal applied to reference voltage input 15. The battery voltage dependent Signal is generated by a voltage divider consisting of resistors 16 and 17 obtained, which is connected to the terminals of the accumulator 11. That at the entrance 15 signal is taken at the Zener diode 18, which together with resistor 19 forms a series circuit and which is connected in parallel to the accumulator 11. In the following second charging phase, either a reduced constant Charging current continues to be charged or constant voltage charging is carried out with a predetermined one Charge limit savings Ug, which is below the gassing voltage of the battery, carried out. The gassing voltage for lead batteries is in the range from 2.4 to 2.45 volts per cell. The relationship shown on the curve in Figure Ib is no longer valid in the second charging phase. Here it depends on the battery voltage U8-dependent signal compared with a setpoint value and the actuator accordingly 6 adjusted.

Figur 2 zeigt eine Schaltungsanordnung, in der die aus Figur 1a bekantcn Blocke mit einzelnen Bauelementen versehen sind Stellglied 6 besteht dabei aus einem Stelltransformator, dessen Eingangswicklung mit der Ausgangswicklung nach dem Prinzip des Spartransformators galvanisch miteinander verbunden ist; weiterhin ist ein dem Transformator nachgeschalteter Gleichrichter 20 vorgesehen. Die Eingangswicklung ist mit den Klemmen 4 und 5 des Generators verbunden, wobei zwischen Klemme 24 und Generatorklemme 5 ein Shunt 12 geschaltet ist. Die Ausgangswicklung ist über Klemme 23 an den negativen Pol der Batterie 11 angeschlossen, während der Schleifkontakt des Stelltransformators 21 über Diode 20 und die Ausgangsklemme 22 mit dem positiven Pol der Batterie 11 verbunden ist. Der Schleifkontakt wird über eine mechanische Verbinduny 10 vom Regler 9 eingestellt. Parallel zu den Klemmen des Akkumulators 11 ist die aus den Widerständen 16 und 17 bestehende Spannungsteilerschaltung zur Kontrolle des zwischen den beiden Widerständen abgenommenen batteriespannungsabhängigen Signals geschaltet. Eine dazu parallelgeschaltete Reihenschaltung aus Z-Diode 18 und Widerstand 19 erzeugt das dem Regler über Eingang 15 zugeführte Referenzsignal.Figure 2 shows a circuit arrangement in which the known from Figure 1a Blocks are provided with individual components Actuator 6 consists it consists of a variable transformer whose input winding is connected to the output winding are galvanically connected to each other according to the principle of the autotransformer; Farther a rectifier 20 connected downstream of the transformer is provided. The input winding is connected to terminals 4 and 5 of the generator, with between terminals 24 and Generator terminal 5 a shunt 12 is connected. The output winding is via terminal 23 connected to the negative pole of the battery 11, while the sliding contact of the variable transformer 21 via diode 20 and the output terminal 22 with the positive Pole of the battery 11 is connected. The sliding contact is made via a mechanical Connection 10 set by controller 9. Parallel to the terminals of the accumulator 11 is the voltage divider circuit consisting of resistors 16 and 17 for Control of the battery voltage-dependent measured between the two resistors Signal switched. A series circuit of Zener diode 18 connected in parallel to this and resistor 19 generates the reference signal fed to the controller via input 15.

Im Regler 9 ist zwischen den Klemmen 7 und 8 die F?PihEnCctfiltunq eines Kondensators 39, einer Gleichrichterdiode 25 und zweier Widerstände 26 und 27 vorgesehen, wobei zwischen den Widerständen 26, 27 ein Spannungsabgriff besteht. Das am Spannungsabgriff ebgenommene Signal wird über Widerstand 28 dem positiven Eingang eines Differenzverstärkers 31 zugeführt.In controller 9, the F? PihEnCctfiltunq is between terminals 7 and 8 a capacitor 39, a rectifier diode 25 and two resistors 26 and 27 is provided, with a voltage tap between the resistors 26, 27. The signal taken at the voltage tap becomes positive via resistor 28 Input of a differential amplifier 31 is supplied.

Der in Figur Ib dargestellte Zusammenhang wird durch die Parallelschaltung eines Widerstandes 29 mit einer Reihenschaltung aus Widerstand 30 und Diode 35, welche zwischen dem positiven Eingang und dem Ausgang des Differenzverstärkers 31 geschaltet sind, näherungsweise nachgebildet. Es ist jedoch auch möglich, durch Parallelschaltung weiterer Dioden-Widerstandsglieder eine möglichst exakte Nachbildung der Funktion 1(3 = a # UGx darzustellen. Der Exponent x liegt dabei zwischen 0,25 und 1, vorzugsweise gilt x = 0,5.The relationship shown in Figure Ib is approximated by the parallel connection of a resistor 29 with a series connection of resistor 30 and diode 35, which are connected between the positive input and the output of the differential amplifier 31. However, it is also possible to simulate function 1 (3 = a # UGx) as precisely as possible by connecting further diode resistance elements in parallel. The exponent x is between 0.25 and 1, preferably x = 0.5.

Der negative Eingang des Differenzverstärkers 31 ist über eine Gleichrichterdiode 32 und Steuereingang 13 an Shunt 12 angeschlossen.The negative input of the differential amplifier 31 is via a rectifier diode 32 and control input 13 connected to shunt 12.

Weiterhin ist der negative Eingang des Differenzverstärkers über einen Widerstand 37 mit Eingangsklemme 7 verbunden, die wiederum an die Klemme 5 des Generators angeschlossen ist. Der Steuerausgang des Differenzverstärkers 31 ist über ein Koppelglied 36 an eine Klemme des Stellmotors 33 angeschlossen. Der Motor 33 stellt über die mechanische Verbindung 10 den Schleifkontakt des Stelltransformators 21 ein. Die andere Klemme des Stellmotors 33 ist mit Eingangsklemme 7 verbunden.Furthermore, the negative input of the differential amplifier is via a Resistor 37 is connected to input terminal 7, which in turn is connected to terminal 5 of the generator connected. The control output of the differential amplifier 31 is via a coupling element 36 connected to a terminal of the servomotor 33. The motor 33 provides over the mechanical connection 10 the sliding contact of the variable transformer 21 a. the The other terminal of the servomotor 33 is connected to input terminal 7.

Weiterhin ist eine zusätzliche Ansteuerung des Motors 33 über Koppelglied 36 durch Differenzverstärker 34 vorgesehen, welcher über Klemme 14 das vom Spannungsteiler erzeugte batteriespannungsabhängige Signal zugeführt erhält; dieses wird mit dem an Klemme 15 anliegenden Referenzpotential verglichen. Klemme 14 ist mit dem positiven Eingang verbunden, während Klemme 15 an den negativen Eingang des Differenzverstärkers 34 angeschlossen ist.Furthermore, there is an additional control of the motor 33 via a coupling element 36 is provided by differential amplifier 34, which is connected to the voltage divider via terminal 14 generated battery voltage-dependent signal is supplied; this is with the compared to the reference potential applied to terminal 15. Terminal 14 is positive Input connected, while terminal 15 to the negative input of the differential amplifier 34 is connected.

In der ersten Ladephase liegt die zwischen den Klemmen 4 und 5 abgenommene und über Diode 25 gleichgerichtete Generatorspannung U UG an dem aus den Widerständen 26 und 27 bestehenden Spannungsteiler.In the first charging phase, the one removed between terminals 4 and 5 is located and generator voltage U UG rectified via diode 25 at the one from the resistors 26 and 27 existing voltage dividers.

Das zwischen den Widerständen 26 und 27 abgenommene Potential wird über Widerstand 28 dem positiven Eingang des Differenzverstärkers zugeführt. Mit zunehmender Potentialerhöhung wird der Spannungsabfall an Widerstand 29 größer, bis die Reihenschaltung aus Widerstand 30 und Diode 35 ebenfalls Strom führt. Durch diese Beschaltung ist eine aus zwei linearen Teilstken bestehende Funktion zu erzielen, die den Zusammenhang näherungsweise wiedergibt. Durch Parallelschaltung weiterer Dioden-Widerstandspaare läßt sich eine weitergehende Anpassung an diese Funktion erzielen. Die Funktion I = a)qI gibt den Sollwertür den über Shunt 12 gemessenen Generatorstrom IG vor. Über Differenzglied 31 und Stellmotor 31 wird der Schleifkontakt des Stelltransformators 21 so lange verstellt, bis die Differenz O ist. Der Generatorstrom 1(3 ist in der ersten Phase von der erzeugten Generatorspannung UG abhängig. Dabei bleibt die Ladeleiotung Pß = UB 1B stets unterhalb der vom Generator erzeugten elektrischen Leistung. Als Störgröne tritt in der ersten Ladephase hauptsächlich die Klemmenspannung der Batterie auf, welche als Gegenspannung wirkt.The potential tapped between resistors 26 and 27 is fed via resistor 28 to the positive input of the differential amplifier. As the potential increases, the voltage drop across resistor 29 increases until the series circuit comprising resistor 30 and diode 35 also carries current. With this connection, a function consisting of two linear parts can be achieved that establishes the connection approximately reproduces. Further adaptation to this function can be achieved by connecting further pairs of diodes and resistors in parallel. The function I = a) qI specifies the setpoint value for the generator current IG measured via shunt 12. The sliding contact of the regulating transformer 21 is adjusted via differential element 31 and servomotor 31 until the difference is zero. The generator current 1 (3 is dependent in the first phase on the generated generator voltage UG. The charging line Pß = UB 1B always remains below the electrical power generated by the generator Counter-tension acts.

Sobald das von der Batteriespannung erzeugte Signal an Reglereingang 14 das an Eingang 15 liegende Referenzspannungssignal erreicht, gibt Differenzverstärker 34 ein Signal ab, das über Koppelglied 36 an den Stellmotor 33 geführt wird. Der Stellmotor 33 verstellt in dieser zweiten Ladephase über Schleifkontakt 21 das Übersetzungsverhältnis des Transformators so lange, bis die zwischen den beiden Eingängen des Differenzverstärkers 34 anliegende Potentialdifferenz O ist.As soon as the signal generated by the battery voltage is sent to the controller input 14 reaches the reference voltage signal at input 15, gives differential amplifier 34 from a signal which is fed to the servomotor 33 via coupling element 36. Of the In this second charging phase, servomotor 33 adjusts the transmission ratio via sliding contact 21 of the transformer until the between the two inputs of the differential amplifier 34 applied potential difference O is.

Als Sollwert gilt in der zweiten Ladephase die an Eingang 15 liegende Referenzspannung, während das über Eingang 14 zugeführte Batteriespannungssignal als Regelgröße gilt. Eine Kontrolle des Generatorstromes IG findet in der zweiten Ladephase nicht mehr statt.The setpoint at input 15 applies in the second charging phase Reference voltage, while the battery voltage signal supplied via input 14 is considered to be the controlled variable. The generator current IG is checked in the second Loading phase no longer takes place.

Da in der zweiten Ladephase die der Batterie zugeführte Ladeleistung in der Regel geringer ist als in der ersten Ladephase, kann die vorn Generator erzeugte überschüssige Leistung durch ohrnsche Widerstände in Elektrowärme umgewandelt werden. Diese können als Shuntregler ausgeführt sein, welche parallel zu den Akkumulatorenklemmen und parallel zu den Generatorklemmen geschaltet sind. Es ist jedoch auch möglich, nur einen Shuntregler einzusetzen. Der mit den Akkumulatorenklemmen verbundene Shuntregler besteht aus einer Reihenschaltung der Kollektor-Emitterstrecke des Transistors 41 und dem Widerstand 42. Die Basis des Transistors 41 ist über Widerstand 49 mit dem Ausgang eines weiteren Differenzverstärkers 48 verbunden, dessen Eingänge über die Widerstände 43,47 mit den Eingängen 14 und 15 des Reglers verbunden sind. Sobald das Batteriespannungssignal die Referenzspannung erreicht, gibt Differenzverstärker 48 ein Signal zur Ansteuerung des Schalttransistors 41 ab. Entsprechend ist der an den Generatorklemmen 4 und 5 angeschlossene Shuntregler aus einem Gleichrichter 44, Transistor 45 und Widerstand 46 aufgebaut.Since in the second charging phase the charging power supplied to the battery is usually less than in the first charging phase, the front generator can be generated Excess power can be converted into electrical heat by ear resistance. These can be designed as shunt regulators, which are parallel to the accumulator terminals and are connected in parallel to the generator terminals. However, it is also possible only use a shunt regulator. The shunt regulator connected to the battery terminals consists of a series connection of the collector-emitter path of the transistor 41 and the resistor 42. The base of the transistor 41 is through resistor 49 to the Output of a further differential amplifier 48 connected, the inputs of which via the Resistors 43,47 are connected to the inputs 14 and 15 of the controller. As soon the battery voltage signal reaches the reference voltage, gives differential amplifier 48 a signal for controlling the switching transistor 41 from. The is accordingly Shunt regulators connected to generator terminals 4 and 5 from a rectifier 44, transistor 45 and resistor 46 built up.

Auch hier ist die Basis des Transistors 45 über Widerstand 49 mit dem Ausgang des Differenzverstärkers verbunden. Zur besseren Übersicht wurden die Anschlüsse der beiden Shuntregler an den Generator bzw. an den Akkumulator als auftrennbare Verbindungen dargestellt.Here, too, the base of the transistor 45 is connected via resistor 49 connected to the output of the differential amplifier. For better overview the connections of the two shunt regulators to the generator and to the accumulator shown as separable connections.

Die in Figur 3 dargestellte Schaltungsanordnung enthält als Stellglied 6 einen impulsgesteuerten Schaltregler 51, dem ein Gleichrichter vorgeschaltet ist. Als Stellsignal dienen aus dem Regler 9 zugeführte Steuerimpulse.The circuit arrangement shown in Figure 3 contains as an actuator 6 a pulse-controlled switching regulator 51, which is preceded by a rectifier. Control pulses supplied from the controller 9 serve as the control signal.

Der mit Generatorklemme 4 verbundene Eingang des Steligliedes 6 ist über Gleichrichter 50 an die Eingangsklemme 54 des Schaltreglers 51 angeschlossen; die zweite Eingangsklemme 55 ist mit der zwischen Shunt 12 und dem negativen Pol der Batterie 11 liegenden elektrischen Leitung verbunden. Parallel zu den Klemmen 54 und 55 ist ein GlSttungskondensator 58 geschaltet.The input of the actuator 6 connected to the generator terminal 4 is connected via rectifier 50 to input terminal 54 of switching regulator 51; the second input terminal 55 is connected to the one between shunt 12 and the negative pole the battery 11 lying electrical line connected. Parallel to the terminals 54 and 55 a smoothing capacitor 58 is connected.

Der Schaltregler 51 enthält die Reihenschaltung eines Schalttransistors 53 und einer Induktionsspule 52, wobei der Kollektor des Schalttransistors mit Eingangsklemme 54 und die Induktionsspule mit der Ausgangsklemme 22 des Stellgliedes verbunden ist. Zwischen dem Emitter des Schalttransistors 53 und der Induktionsspule 52 ist die Kathode der Freilaufdiode 56 angeschlossen; mit ihrer Anode ist die Freilaufdiode an die Ausgangsklemme 23 geschaltet. Die Basis des Schalttrensistors 53 ist über din Verbindungsleitung 57 mit dem im Regler befindlichen Impulsgeber 38 verbunden.The switching regulator 51 contains the series connection of a switching transistor 53 and an induction coil 52, the collector of the switching transistor with input terminal 54 and the induction coil connected to the output terminal 22 of the actuator is. Between the emitter of the switching transistor 53 and the induction coil 52 is the cathode of the freewheeling diode 56 connected; with its anode is the freewheeling diode connected to output terminal 23. The base of switching transistor 53 is across The connecting line 57 is connected to the pulse generator 38 located in the controller.

Der Impulsgeber arbeitet mit einer konstanten Periodendauer T und 0 einem veränderbaren Tastverhältnis T/To im Bereich von 0,1 bis 0,5.The pulse generator works with a constant period T and 0 a variable duty cycle T / To in the range from 0.1 to 0.5.

Bis zum Erreichen der Ladegrenzspannung ist in der ersten Ladephase das Tastverhältnis von dem vom Differenzverstärker 31 abgegebenen Stellsignal abhängig. Nach Erreichen der Ladegrenzspannung wird in der zweiten Ladephase über Differenzverstärker 34 das Tastverhältnis so eingestellt, daß die Ladegrenzspannung nicht überschritten wird.The first charging phase takes place until the charge limit voltage is reached the pulse duty factor depends on the control signal output by the differential amplifier 31. After the charge limit voltage has been reached, a differential amplifier is used in the second charge phase 34 the duty cycle is set so that the charge limit voltage is not exceeded will.

Der Schalttransistor 53 wird für eine Einschaltzeit T geöffnet. Die Induktionsspule 52 wird vorzugsweise so dimensioniert, daß bei maximaler Drehzahl die maximale Generatorleistung P dann an die Batterie 11 übertragen wird, wenn das Tastverhältnis T/T 0,5 ist.The switching transistor 53 is opened for a switch-on time T. the Induction coil 52 is preferably dimensioned so that at maximum Speed the maximum generator power P is then transferred to the battery 11, when the duty cycle T / T is 0.5.

0 Für kleinere Drehzahlen, bei denen kleinere Spannungen UG auftreten, verlängert sich bei der gegebenen Aufgabenstellung automatisch die Einschaltzeit T. Die spannungsmäßige Anpassung der Ausgangsspannung des Gleichrichters 50 an die Batteriespannung UB erfolgt dadurch, daß während der Einschaltzeit T die Spannungsdifferenz an der Induktionsspule 52 auftritt. Die von der Induktionsspule während der Einschaltzeit T aufgenommene Energie wird während der Ausschaltzeit (To - T) der Batterie 11 zugeführt. 0 For lower speeds at which lower voltages UG occur, The switch-on time is automatically extended for the given task T. The voltage adjustment of the output voltage of the rectifier 50 to the Battery voltage UB takes place in that during the switch-on time T the voltage difference occurs at induction coil 52. The one from the induction coil during the on-time T absorbed energy is supplied to the battery 11 during the switch-off time (To - T).

Das Ausführungsbeispiel nach Figur 3 zeichnet sich durch einen hohen Wirkungsgrad in der ersten Ladestufe aus. In der zweiten Ladestufe wird die Spannungsbegrenzung auf die Ladegrenzspannung durch Reduzierung der Einschaltzeit T erreicht.The embodiment of Figure 3 is characterized by a high Efficiency in the first charging stage. The voltage limit is applied in the second charging stage to the charge limit voltage by reducing the switch-on time T.

Nach Figur 4 ist ein Schaltregler gemäß Figur 3 vorgeschc, dem je doch ein steuerbarer Gleichrichter 60 vorgeschaltet ist. Auf diese Weise soll ab einer gewissen Generatorspannung von zum Briopiel 150 V die Eingangsspannung am Steller 51 ungefähr konstant gehalten werden.According to Figure 4, a switching regulator according to Figure 3 is vorc, the each but a controllable rectifier 60 is connected upstream. That way you want to a certain generator voltage of to the Briopiel 150 V the input voltage at Actuator 51 are kept approximately constant.

Der verhältnismäßig kleine Regelbereich des Stellers von ca. 6 : 1 läßt sich somit an den verhältnismäßig großen Spannungsbereich von 30 bis 600 Volt - dies entspricht einem Regelbereich von 20 : 1 -, anpassen. Der steuerbare Gleichrichter 60 stellt eine übliche Phasenanschnittssteuerung dar. Er ist vorzugsweise in Form einer halbgesteuerten Drehstrombrücke ausgeführt.The relatively small control range of the controller of approx. 6: 1 can thus be used in the relatively large voltage range of 30 to 600 volts - this corresponds to a control range of 20: 1 - adjust. The controllable rectifier 60 represents a common phase control. It is preferably in shape a half-controlled three-phase bridge.

Weiterhin ist es möglich, den Gleichrichter 60 mit einem von der Akkumulatorspannung abhängigen Signal snzusteuern.It is also possible to use the rectifier 60 with one of the battery voltage dependent signal.

Claims (8)

Patentansprüche 1. Verfahren zum Laden von Akkumulatoren durch Generatoren mit konstantem Erregerfeld und variabler Antriebsdrehzahl, insbesondere windkraftgetriebene Generatoren, dadurch gekennzeichnet, daß bis zum Erreichen einer Ladegrenzspannung der Generatorstrom mittels eines Steligliedes (6) von der Generatorfrequenz nach einer vorgegebenen Funktion so geführt wird, daß durch den Generatorstrom für jede Antriebsdrehzahl die maximale Generatorausgangsleistung eingestellt wird und daß diese Generatorausgangsleistung abzüglich eines geringen Betrages über das Stellglied (6) einem Akkumulator (11) zugeführt wird.Claims 1. A method for charging accumulators by means of generators with constant excitation field and variable drive speed, especially those driven by wind power Generators, characterized in that until a charge limit voltage is reached the generator current by means of an actuator (6) according to the generator frequency a predetermined function is performed so that by the generator current for each Drive speed the maximum generator output power is set and that this generator output power minus a small amount via the actuator (6) is fed to an accumulator (11). 2. Uerfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach der vorgegebenen Funktion der Generatorstrom IG gemäß einer Evponentialfunktion der Form 1(3 = 5 UG eingestellt wird, u wird, wobei x zwischen 0,25 und 1, vorzugsweise bei 0,5 liegt.2. Uerfahren according to claim 1, characterized in that according to the predetermined function of the generator current IG according to an evponential function of the Form 1 (3 = 5 UG is set, u becomes, where x is between 0.25 and 1, preferably is 0.5. 3. Uerfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Erreichen der Ladegrenzspannung ein Teil der abgenommenen Generator leistung in Elektrowä.rme umgewandelt wird.3. Uerfahren according to claim 1, characterized in that when reached the charge limit voltage is a part of the consumed generator power in electric heat is converted. 4. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach flnspruct 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Generator (3) und dem Akkumulator (11) ein Stellglied (6) geschaltet ist, daß des Stellglied (6) mit dem Steuerausgang eines Reglers (9) verbunden ist, dessen Eingang ein von der Generatorfrequenz abhängiges Signal zuführbar ist.4. Circuit arrangement for carrying out the method according to flnspruct 1, characterized in that between the generator (3) and the accumulator (11) an actuator (6) is connected that the actuator (6) with the control output a controller (9) is connected, the input of which is dependent on the generator frequency Signal can be fed. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Regler (9) zusätzlich ein von der Batteriespannung abhängiges Signal zuführbar ist.5. Circuit arrangement according to claim 4, characterized in that the controller (9) can also be supplied with a signal that is dependent on the battery voltage is. 6. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Generator (3) ein Wechselspannungserzeuger vorgesehen ist, dem als Stellglied (6) ein Stelltransformator (21) nachgeschaltet ist.6. Circuit arrangement according to claims 4 or 5, characterized in that that an alternating voltage generator is provided as the generator (3) as the actuator (6) a variable transformer (21) is connected downstream. 7. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Generator (3) ein Wechselspannungserzeuger vorgesehen ist, dem ein Gleichrichter (50) und ein impulsgesteuerter Schaltregler (51) els Stellglied (6) nechgeechaltet sind.7. Circuit arrangement according to claims 4 or 5, characterized in that that an alternating voltage generator is provided as the generator (3) to which a rectifier (50) and a pulse-controlled switching regulator (51) connected to the actuator (6) are. 8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Generator ein steuerbarer Gleichrichter (60) nachgeschaltet ist.8. Circuit arrangement according to claim 7, characterized in that a controllable rectifier (60) is connected downstream of the generator.
DE19792950587 1979-12-15 1979-12-15 Accumulator battery charging using wind driven generator - involves adjustment of generator current up to limit charging voltage, using generator frequency and preset frequency dependent function Withdrawn DE2950587A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19792950587 DE2950587A1 (en) 1979-12-15 1979-12-15 Accumulator battery charging using wind driven generator - involves adjustment of generator current up to limit charging voltage, using generator frequency and preset frequency dependent function

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19792950587 DE2950587A1 (en) 1979-12-15 1979-12-15 Accumulator battery charging using wind driven generator - involves adjustment of generator current up to limit charging voltage, using generator frequency and preset frequency dependent function

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2950587A1 true DE2950587A1 (en) 1981-07-23

Family

ID=6088612

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19792950587 Withdrawn DE2950587A1 (en) 1979-12-15 1979-12-15 Accumulator battery charging using wind driven generator - involves adjustment of generator current up to limit charging voltage, using generator frequency and preset frequency dependent function

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE2950587A1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2522732A1 (en) * 1982-03-03 1983-09-09 Erraud Jean Marie Low or medium power AC or DC wind driven generator - has adaptor so that it can efficiently use all wind speeds
EP0491180A2 (en) * 1990-12-18 1992-06-24 Knorr-Bremse Ag Charge device for a battery of an anti-slip installation in a railway vehicle
EP0748023A1 (en) * 1995-06-08 1996-12-11 Société Anonyme dite: REGIE NATIONALE DES USINES RENAULT Method to optimize the operation of an alternator and device to implement this method
CN104348389A (en) * 2013-08-07 2015-02-11 广州市香港科大霍英东研究院 Wind power generation controller

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2522732A1 (en) * 1982-03-03 1983-09-09 Erraud Jean Marie Low or medium power AC or DC wind driven generator - has adaptor so that it can efficiently use all wind speeds
EP0491180A2 (en) * 1990-12-18 1992-06-24 Knorr-Bremse Ag Charge device for a battery of an anti-slip installation in a railway vehicle
EP0491180A3 (en) * 1990-12-18 1993-12-08 Knorr Bremse Ag Charge device for a battery of an anti-slip installation in a railway vehicle
EP0748023A1 (en) * 1995-06-08 1996-12-11 Société Anonyme dite: REGIE NATIONALE DES USINES RENAULT Method to optimize the operation of an alternator and device to implement this method
FR2735293A1 (en) * 1995-06-08 1996-12-13 Renault OPTIMIZATION METHOD FOR THE OPERATION OF AN ALTERNATOR, AND DEVICE FOR IMPLEMENTING THE METHOD
CN104348389A (en) * 2013-08-07 2015-02-11 广州市香港科大霍英东研究院 Wind power generation controller
CN104348389B (en) * 2013-08-07 2018-08-28 广州市香港科大霍英东研究院 Wind power generation controller

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0206253B1 (en) Circuit supplying an electric load from a solar generator
DE2824647C2 (en)
DE3635957C2 (en)
DE102017222975A1 (en) Control device, balance correction device, electrical storage system and device
DE102011083203A1 (en) Systems and Methods for Providing Power to a Load Based on a Control Strategy
DE2845511A1 (en) BATTERY CHARGING CIRCUIT
DE112011104751T5 (en) Power supply system for motor vehicles
DE3303223A1 (en) POWER SUPPLY DEVICE
DE2328026C2 (en) Power supply unit that works according to the switching principle
DE102019115885A1 (en) HEV-E drives with HV step-up ratio and wide DC distribution voltage range
DE3248388C2 (en) Electronic ignition circuit for an internal combustion engine
EP0057910B2 (en) Circuit for the regulated supply to a user
DE3722762C2 (en)
DE3311299A1 (en) Method and device for stabilising the frequency and voltage of a network which is supplied from a drive set
DE102004030617A1 (en) Control device for a vehicle alternator
EP2248253B1 (en) Generator device with overvoltage monitoring
DE4125410A1 (en) DUAL-OPERATION BATTERY CHARGING
DE2950587A1 (en) Accumulator battery charging using wind driven generator - involves adjustment of generator current up to limit charging voltage, using generator frequency and preset frequency dependent function
DE3036971A1 (en) Alternator power control for battery charger - has controllable semiconductor switches in rectifier bridge circuit with inductance in series to battery charge line and diode in parallel
DE102009034423A1 (en) Rotary electric machine for vehicles
DE4445647A1 (en) Control of the current consumption of several electricity consumers in a motor vehicle
DE1938481A1 (en) Device for regulating a battery voltage
DE973078C (en) Device for automatic three-stage charging of accumulator batteries
DE3019876A1 (en) POWER SUPPLY CIRCUITS
DE4124777C2 (en) Voltage converter for solar energy systems

Legal Events

Date Code Title Description
8139 Disposal/non-payment of the annual fee