HU183041B

HU183041B - Circuit arrangement for supplying direct current

Info

Publication number: HU183041B
Authority: HU
Inventors: Gyoergy Huszti; Laszlo Nagy; Geza Nemeth; Gyoergy Prager; Laszlo Soos; Miklos Voeroes
Original assignee: Villamos Ipari Kutato Intezet
Priority date: 1979-06-07
Filing date: 1979-06-07
Publication date: 1984-04-28
Also published as: DE3016551A1

Abstract

The dc power supply has two rectifiers (1,2) connected to an ac supply network (8). One output (A) of each rectifier is connected to a first load line (7). The second outputs (B) of the two rectifiers are connected to two electronic switches (4,5) (e.g. thyristors) that switch either one or the other second output through to a second load line (6). A battery (3) is connected between the first output of one rectifier and the second output of the other rectifier. When the ac supply is present, both rectifiers are operating, the second switch (5) is closed, the first (4) open and the battery is charged. When the ac supply fails, the dc load is supplied without a break from the battery via the second switch (5). When the ac supply returns only the first rectifier (1) supplies the load (the second switch (5) opens) and the second rectifier (2) charges the battery.

Description

A találmány tárgya egyenáramú áramellátó rendszer kapcsolási elrendezés, melynek két egyenirányítója, vagy más megoldásban három egyenirányítója és akkumulátortelepe van.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a DC power system circuit arrangement having two rectifiers or, alternatively, three rectifiers and a battery pack.

Akkumulátorteleppel közvetlenül párhuzamosan kapcsolt egyenirányítóból, vagy egyenirányítókból álló legegyszerűbb szünetmentes egyenáramú áramellátó rendszer alkalmazásával a fogyasztók szűkebb körének igényét lehet csak kielégíteni. Ennek az az oka, hogy a rendszer kimeneti feszültsége a fogyasztói feszültség, viszonylag tág határok között - a telep kisütési végfeszültsége és a telep mielőbbi feltöltéséhez szükséges gyorstöltési feszültségek között ingadozik.By using the simplest uninterruptible DC power system consisting of a rectifier or rectifiers directly connected in parallel to a battery pack, the need for a narrow range of consumers can only be met. This is because the output voltage of the system fluctuates between the consumer voltage, within a relatively wide range - the discharge voltage of the battery and the fast charging voltages required to charge the battery as soon as possible.

A feszültségingadozás csökkentésére többféle módszert is kidolgoztak - ilyen például a 167.883 lajstromszámú magyar szabadalom is ezek közös hátránya azonban, hogy sok elemet tartalmaznak viszonylag bonyolult kapcsolási elrendezésben. A viszonylag bonyolult sok alkatrészt tartalmazó kapcsolási elrendezés az oka annak, hogy a rendszer eredő megbízhatósága, illetve rendelkezésre állása nem túl jó.Various methods have been developed to reduce voltage fluctuations - such as, for example, the Hungarian patent number 167,883, which have the common disadvantage that they contain many elements in a relatively complicated circuit arrangement. The relatively complex multi-component circuit layout is the reason why the resulting system reliability or availability is not very good.

Találmányunknak éppen az a célja, hogy kevésszámú elemből viszonylag egyszerű kapcsolási elrendezéssel olyan áramellátó rendszert hozzon létre, melynél a fogyasztói feszültség az akkumulátortelep töltés, kisütés során fellépő feszültségeknél kisebb mértékben ingadozik, ugyanekkor megbízhatósági jellemzői jók. Ezt a találmány értelmében olyan kapcsolási elrendezéssel érjük el, amelynek két egyenirányítója és akkumulátortelepe van, azzal jellemezve, hogy a két egyenirányító kimenetének és az akkumulátortelep azonos polaritású egyik kapcsa közvetlenül egy első fogyasztói sínre, az első egyenirányító kimenetének ezzel ellentétes polaritású másik kapcsa közvetlenül, a második egyenirányító ugyancsak ellentétes polaritású kapcsa egy első tirisztorkapcsolón keresztül egy második fogyasztói sínre csatlakozik, az egyenirányítók ezen másik kapcsai közé egy második tirisztorkapcsoló van bekötve, az akkumulátortelep másik kapcsa pedig a második egyenirányító másik kapcsához van kötve.The object of the present invention is precisely to provide a power supply system with a relatively simple switching arrangement from a small number of cells, whereby the consumer voltage fluctuates to a lesser extent than the voltages occurring during the charging and discharging of the battery. This is achieved in accordance with the present invention by a switching arrangement having two rectifiers and a battery pack, characterized in that one terminal of the two rectifier outlets and the battery pack have the same polarity directly on a first consumer rail, the other terminal of the first rectifier output the second rectifier terminal also having opposite polarity is connected to a second consumer rail via a first thyristor switch, a second thyristor switch is connected between the other terminals of the rectifiers and the other terminal of the battery pack is connected to the other terminal of the second rectifier.

Lehetséges egy olyan megoldás is, amelynél az áramellátó rendszer három egyenirányítót és akkumulátortelepet tartalmaz, ahol a három egyenirányító kimenetének és az akkumulátortelep azonos polaritású egyik kapcsa közvetlenül első fogyasztói sínre, az első egyenirányító kimenetének ezzel ellentétes polaritású másik kapcsa közvetlenül, a második egyenirányító ugyancsak ellentétes polaritású másik kapcsa egy első tirisztorkapcsolón keresztül, a harmadik egyenirányító ellentétes polaritású másik kapcsa pedig egy harmadik tirisztorkapcsolón keresztül egy második fogyasztói sínre csatlakozik, a második és harmadik egyenirányító ezen másik kapcsai közé egy második tirisztorkapcsoló van bekötve, az akkumulátortelep másik kapcsa pedig a második egyenirányító másik kapcsára van kötve.Alternatively, the power system comprises three rectifiers and a battery pack, wherein one terminal of the three rectifier outputs and the battery pack has the same polarity directly on the first consumer rail, the other terminal of the first rectifier output on the opposite polarity, and one terminal is connected via a first thyristor switch, and the other terminal of opposite polarity of the third rectifier is connected to a second consumer rail via a third thyristor switch, a second thyristor switch is connected between these other terminals of the second and third rectifiers and the other terminal of the battery is bound.

A találmány egy előnyös kiviteli alakja szerint az egyes egyenirányítók több egyenirányító egység párhuzamos kapcsolásából állnak.According to a preferred embodiment of the invention, each rectifier comprises a parallel connection of a plurality of rectifiers.

Találmányunkat rajzok alapján ismertetjük, ame2 lyek a találmány szerinti kapcsolási elrendezés példakénti kiviteli alakjait mutatják, mégpedig azBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention is illustrated by the drawings which illustrate exemplary embodiments of the circuit arrangement of the present invention.

Lábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezés példakénti kiviteli alakját mutatja; aThe figure shows an exemplary embodiment of the circuit arrangement according to the invention; the

2. ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezés egy másik megoldására mutat példakénti kiviteli alakot.Fig. 2 shows an exemplary embodiment of another embodiment of a circuit arrangement according to the invention.

Az 1. ábrán a 9 váltakozó áramú táphálózatra egyegy 1 első és 2 második egyenirányító csatlakozik. Az 1 első és 2 második egyenirányítók kimenetének és a 3 akkumulátortelep azonos polaritású „A” egyik kapcsa közvetlenül egy 7 első fogyasztói sínre van kötve. Az 1 első egyenirányító ezzel ellentétes polaritású „B” másik kapcsa közvetlenül egy 6 második fogyasztói sínre van kötve. A 2 második egyenirányító ugyancsak ellentétes polaritású „B” másik kapcsa 5 első tirisztorkapcsolón keresztül van ugyanezen 6 második fogyasztói sínre kötve. Az 1 első és 2 második egyenirányítók ezen „B” másik kapcsai közé pedig egy 4 második tírisztorkapcsoló van kötve. A 3 akkumulátortelep „B” másik kapcsa a második egyenirányító „B” másik kapcsára csatlakozik.In Figure 1, a first rectifier 1 and a second rectifier 2 are connected to the AC power supply 9. One terminal "A" of the output of the first rectifiers 1 and 2 of the second rectifier and the battery pack 3 is directly connected to a first consumer rail 7. The other terminal "B" of opposite polarity of the first rectifier 1 is directly connected to a second consumer rail 6. The other terminal "B" of the second rectifier 2, also of opposite polarity, is connected via the first thyristor switch 5 to the same second consumer rail 6. A second thyristor switch 4 is connected between these other terminals B of the first rectifiers 1 and 2. The other terminal "B" of the battery pack 3 is connected to the other terminal "B" of the second rectifier.

A működés során hálózati üzemben - amikor a 8 váltakozó áramú táphálózat üzemképes - mindkét, 1 első és 2 második egyenirányító működik, az 5 első tirisztorkapcsoló zárt, vagyis a 2 második egyenirányító „B” másik kapcsát a 6 második fogyasztói sínre köti. A 4 második tirisztorkapcsoló nyitott állapotban van. A két 1 első és 2 második egyenirányító közösen táplálja a 6 második és 7 első fogyasztói sínekre csatlakoztatott fogyasztókat, ezenfelül a 2 második egyenirányító a 3 akkumulátortelepet is kondicionálja. A 8 váltakozó áramú táphálózat kimaradásakor a fogyasztók táplálását az 5 első tirisztorkapcsolón kersztül a 3 akkumulátortelep időkiesés-mentesen átveszi. A 8 váltakozó áramú táphálózat visszatérésekor a fogyasztókat az 1 első egyenirányító egyedül fogja táplálni, mert az 5 első tirisztorkapcsolót nyitjuk és ezáltal a 2 második egyenirányító a 6 második és 7 első fogyasztói sínekről leválasztva, csak a 3 akkumulátortelepet fogja tölteni. így megengedhető, hogy 2 második egyenirányító a névleges fogyasztói feszültségnél magasabb, ún. gyorstöltési feszültséggel töltse a 3 akkumulátortelepet. Ezáltal nemcsak a 3 akkumulátortelep új feltöltési ideje rövidül meg jelentősen, de az időközönkénti emelt feszültséggel való töltés a savas akkumulátorok élettartamára is kedvező hatású.During operation in network operation, when the AC power supply 8 is operational, both the first and second rectifiers 1 and 2 operate, the first thyristor switch 5 is closed, i.e. the other terminal B of the second rectifier 2 is connected to the second consumer rail 6. The second thyristor switch 4 is open. The two first rectifiers 1 and 2 together supply power to the consumers connected to the first consumer rails 6 and 7, and the second rectifier 2 also condition the battery pack 3. In the event of a failure of the AC power supply 8, the power supply to the consumers via the first thyristor switch 5 is taken over by the battery 3 without any time loss. When the AC power supply 8 returns, the first rectifier 1 will be supplied by the consumers alone, since the first thyristor switch 5 will be opened and thus the second rectifier 2 will disconnect the battery terminals 3 and disconnect the second consumer rails 6. Thus, it is permissible for 2 second rectifiers to be higher than the rated consumer voltage so-called. charge the 3 battery packs with fast charge voltage. This not only significantly shortens the recharging time of the battery pack 3, but charging it at high voltage from time to time also has a positive effect on the life of acid batteries.

A 3 akkumulátortelep teljes újra feltöltése után a 2 második egyenirányító kimeneti feszültsége is visszaáll a névleges fogyasztói feszültségnek megfelelő értékre. Az 5 első tirisztorkapcsolót zárva újra visszaáll a hálózati üzem.When the battery pack 3 is fully recharged, the output voltage of the second rectifier 2 also returns to the value corresponding to the rated consumer voltage. When the first thyristor switches 5 are closed, the system resumes operation.

Az 1 első vagy 2 második egyenirányító hibája a rendszer működésében annyi zavart okoz, hogy a akkumulátortelepet nem lehet az előbb leírt módon - fogyasztó zavarása nélkül - gyorstölteni. Az 1 első egyenirányító hibája esetén külön intézkedést tenni nem kell, a 2 második egyenirányító veszi át a teljes fogyasztói terhelést. A 2 második egyenirányító hibája esetén a 4 második tirisztorkapcsolót kell zárni ahhoz, hogy az 1 első egyen-2183 041 irányító a fogyasztói terhelés átvétele mellett a 3 akkumulátortelepet is kondicionálni tucjja.Failure of the first rectifier 1 or the second rectifier 2 causes the system to malfunction in such a way that the battery pack cannot be charged quickly without disturbing the consumer as described above. In the event of a failure of the first rectifier 1, no special action is required, the second rectifier 2 takes over the full load of the consumer. In the event of a failure of the second rectifier 2, the second thyristor switch 4 must be closed to allow the first rectifier 1 to condition the battery pack 3 in addition to receiving the load.

Lehetséges a találmány szerinti egyenáramú áramellátó rendszernek egy olyan megoldása is, ahol az előzőekben leírt üzemviteli tulajdonságok javíthatók, 5 ugyanis egy 9 harmadik egyenirányító és egy 10 harmadik tirisztorkapcsoló beiktatásával a rendszer megbízhatósága és üzembiztonsága jelentősen növelhető. Erre mutat példakénti kiviteli alakot a 2. ábra, ahol a 9 harmadik egyenirányító egyik „A” kapcsa 10 ugyancsak közvetlenül a 7 első fogyasztói sínre van kötve, másik „B” kapcsa a 10 harmadik tirisztorkapcsolón keresztül csatlakozik a 6 második fogyasztói sínre. A 4 második tirisztorkapcsoló - eltérően az 1. ábrától - a 2 második és 10 harmadik 15 egyenirányító „B” másik kapcsai közé van kötve.It is also possible to provide a solution for the DC power supply system according to the invention, whereby the operating characteristics described above can be improved, since by introducing a third rectifier 9 and a third thyristor switch 10, the reliability and operational reliability of the system can be significantly increased. An exemplary embodiment of this is shown in Figure 2, where one terminal "A" of the third rectifier 9 is also directly connected to the first consumer rail 7 and the other terminal "B" is connected to the second consumer rail 6 via the third thyristor switch 10. The second thyristor switch 4, unlike Fig. 1, is connected between the other terminals "B" of the second and third rectifiers 2.

Az 1 első és 2 második egyenirányítók működése azonos a korábban elmondottakkal. A 9 harmadik egyenirányító tartalékként szerepel és bármelyik másik hibája esetén azonnal annak helyébe kapcsol- 20 ható.The operation of the first and second rectifiers 1 and 2 is the same as described above. The third rectifier 9 is provided as a backup and can be replaced immediately in the event of any other fault.

Az 1 első egyenirányító hibája esetén zárjuk az egyébként üzem közben mindig nyitott 10 harmadik tirisztorkapcsolót és így a fogyasztók táplálását a 9 harmadik egyenirányító veszi át az 1 első egyen- 25 irányító helyett. A 2 második egyenirányító hibájánál a 4 második tirisztorkapcsolót kell zárni, és így a 9 harmadik egyenirányító maradéktalanul helyettesíteni tudja a 2 második egyenirányítót is.In the event of a failure of the first rectifier 1, the third thyristor switch 10, which is always open during operation, is closed and the power supply to the consumers is taken over by the third rectifier 9 instead of the first rectifier 1. If the second rectifier 2 fails, the second thyristor switch 4 must be closed so that the third rectifier 9 can also completely replace the second rectifier 2.

Belátható, hogy a találmány szerinti kapcsolási 30 elrendezésnek ez a változata még az egyenirányítók bármelyikének hibája esetén is maradéktalanul biztosítani tudja a fogyasztó zavartalan ellátását.It will be appreciated that this variant of the circuit arrangement 30 of the present invention, even in the event of the failure of any of the rectifiers, is capable of providing a seamless supply to the consumer.

A leírtakból látható, hogy találmányunknak több előnyös tulajdonsága van, úgymint 35 — a fogyasztói feszültség csak mérsékelten, a névleges érték és a kisütési végfeszültség között ingadozik;From the foregoing it can be seen that the present invention has several advantageous properties, such as 35 - the consumer voltage fluctuates only moderately between the rated value and the discharge final voltage;

— a telep kezelése (töltés, formálás stb.) a fogyasz- 40 tók zavarása nélkül biztosítható. A megemelt feszültségű újratöltés a töltési idő lerövidítésén kívül a telep élettartamára is kedvező;- battery management (charging, shaping, etc.) can be ensured without disturbing the consumers. High-voltage recharging not only reduces the charging time, but also benefits the battery life;

- a találmány szerinti elrendezés egyik megoldása (az egyszerű felépítés fenntartása mellett) még az egyenirányítók bármelyikének hibája esetén is teljes értékű üzemvitelt biztosít.one solution of the arrangement according to the invention (while maintaining the simple structure) provides full operation even if any rectifier fails.

Claims

A circuit arrangement for a DC power supply having two rectifiers and a battery pack, characterized in that one terminal (A) of the same polarity of the outputs of the two rectifiers (1 and 2) and the battery pack (3) directly to the first consumer rail (7). the other terminal (B) of the opposite polarity of the output of the first rectifier (1) is connected directly to a second consumer bus (6) via a first thyristor switch (5) of the second rectifier (2) also of opposite polarity of the opposite polarity (B); 1 and 2) a second thyristor switch (4) is connected between these other terminals (B) and the other terminal of the battery pack (3) is connected to the other terminal (B) of the second rectifier (2).

A DC power system circuit arrangement comprising three rectifiers and a battery pack, characterized in that one terminal (A) of the same polarity of the outputs of the three rectifiers (1, 2 and 9) and the battery pack (3) directly to a first consumer rail (7). , the other terminal (B) of opposite polarity of the output of the first rectifier (1) directly, the second terminal (B) of opposite polarity (2) also of opposite polarity via a first thyristor switch (5), the other terminal of opposite polarity of the third rectifier (9) And (B) is connected via a third thyristor switch (10) to a second consumer rail (6), a second thyristor switch (4) is connected between these other terminals (B) of the second and third rectifiers (2 and 9), the battery pack (3). ) and its other terminal is connected to the other terminal (B) of the second rectifier (2).

Embodiment of the DC power supply system according to claim 1 or 2, characterized in that each rectifier (1, 2 and 9) consists of a parallel connection of several rectifier units.