NL7907418A

NL7907418A - Laadinrichting van een accubatterij.

Info

Publication number: NL7907418A
Application number: NL7907418A
Authority: NL
Original assignee: Accumulateurs Fixes
Priority date: 1978-10-09
Filing date: 1979-10-05
Publication date: 1980-04-11
Also published as: BE879159A; US4287465A; GB2033680B; FR2438934B1; FR2438934A1; IT7968964A0; CA1134432A; ES484848A1; IT1119374B; GB2033680A; JPS5553078A; DE2939977A1

Description

f - ' 79 3465/Ti/M/asm

Aanvraagster ï MïeWÏês ACCIJMULATEUES FIXES ET DE TEACTIOBT

te Eomainville, Frankrijk.

Korte aanduiding : Laadinrichting van een accubatterij.

De uitvinding heeft betrekking op een laadinrichting van een accubatterij, die op een ongeregelde wijze door een bron, zoals een aantal fotocellen, van energie wordt voorzien. In een dergelijke inrichting fereren bijvoorbeeld de fotocellen gedurende hun be-5 lichting energie, waarmee de batterij al dan niet wordt opgeladen.

De oplaadregeling van de accubatterij wordt doorgaans verkregen door middel van een daaraan parallel geschakelde regeleen-heid, die de naar de batterij gevoerde stroom verlaagt of onderbreekt zodra het gewenste beladingsniveau bereikt is. De regeleen-10 heid heeft onder andere vaak middelen om de overtollige energie nadat de totale oplading van de batterij bereikt is te dissiperen.

Deze overtollige energie wordt verspild. Het is van voordeel om het in de vorm van opgepompt water, in thermische vorm door opwarming van een materiaal met groot thermische capaciteit of in 15 elektrische vorm in een distributienetwerk op te slaan.

De bekende regeling parallel aan een batterij is niet bijzonder geschikt voor de oplossing van dit; probleem. De uitvinding stelt zich ten doel in een regeling te voorzien voor oplading van de batterij, waarbij de opslag van de overtollige energie mogelijk 20 is.

De uitvinding verschaft daartoe een laadinrichting voor een accubatterij, die wordt gevoed door een bron, welke op een onzekere wijze energie levert en door een verbruiker wordt opgenomen, waarin, indien de batterij een bepaald ladingsniveau bereikt heeft, de 25 ten opzichte van het verbruik overtollige energie in de vorm van stroom naar een verzamelinrichting anders dan de accubatterij afleidt.

In een bij voorkeur toegepaste uitvoeringsvorm heeft de regel-parameter de waarde van de batterijspanning. Een tweede gebruikte 50 parameter betreft de hoeveelheid in de batterij aanwezige en door middel van een teller gemeten energie.

In een bijzondere uitvoeringsvorm, waarbij de opslaginrichting een elektrisch netwerk is, heeft de regel-parameter de waarde van de klemspanning van de batterij, die een regelorgaan voor de snel- 7907418 *ή> * -2- heid van een gelijkstroommotor beïnvloedt, welke motor door de batterij wordt gevoed en een met het netwerk gekoppelde asynchrone machine meeneemt. Se uitvinding wordt toegelicht aan de hand van de tekening: 5 Pig. 1 is een blokschema van de laadinrichting van een batterij volgens de uitvinding;

Pig. 2 bestaat uit fig. 2A.en 2B en is een schema van de inrichting volgens de uitvinding in een bijzondere toepassing.

Pig. 1 toont een blokschema van een regelinrichting volgens 10 de uitvinding.

Be figuur toont een willekeurige energiebron.1, zoals een aantal door de zon belicht^ fotocellen, die via een diode 2 een acoubatterij 3 laadt. Een gedeelte van de energie van de fotocellen kan door een verbruiker 5 (verlichting, verwarming, etc.) voor 13 welke de inrichting wordt aangewend worden opgenomen· Be overtollige energie, die noch door de verbruiker 5 noch door de verondersteld geheel opgeladen accubatterij 3 wordt opgenomen, wordt door een opslaginrichting 6 opgenomen. Be regeling van de opslaginrichting wordt verzorgd door een regeleenheid 7» die een direct met de toe-20 stand van de beladingstoestand van de batterij, bijvoorbeeld de klem-spanning van de batterjj, gekoppeld gegeven ontvangt.

Men kan een extra regeleenheid voor de energie opnemen, die door de fotocellen enwel door middel van een ampère-uur teller 8, die parallel staat over een in serie met de fotocellen opgenomen 23 parallelweerstand 4 geregeld wordt en die de opslagspanning van de regeleenheid wijzigt indien de batterij geheel geladen is en die door middel van de onderbreker 9 de verbruikersketen onderbreekt, indien de beschikbare capaciteit van de batterij is afgenomen.

Aan de hand van de figuren 2A en 2B wordt hierna een toepas-30 singsvoorbeeld van de uitvinding beschreven. Yoor een gemakkelijke leesbaarheid van het schema moeten de fig. 2A en 2B worden gecombineerd en moeten de letters S,ÏÏ,Y,W,X,Y, Z samenvallen. Bit voorbeeld heeft betrekking op een door fotocellen gevoede laadinrichting van een accubatterij met hierna te noemen eigenschappen.

35 Be normale aanwending van de door de fotocellen geleverde energie is bestemd voor eigen gebruik in een aantal woningen, waarbij de energietoelevering aan de woningen voor zover nodig gecombineerd wordt met een algemeen electrisch distributienet.

Be opslag van de door de fotocellen geleverde eventuele overtol- 1 73 ö 74 18— 4 * -3- & lige energie wordt gerealiseerd door omzetting van deze energie in wisselstroom met de frequentie en de spanning van het net en door infectie van deze stroom in het net.

De fig. 2A en 2B tonen het sohema van de inrichting, die ge-5 bruikt wordt voor de aanwending van de uitvinding in de hierboven genoemde toepassing. Ih deze figuren geeft het nummer 1 fotocellen aan, die via een diode 2 een accubatterij voeden.

De normale toepassing wordt gevormd door een aantal woonhuizen 5a, 5to, 5c etc.

10 De verschilenergie wordt door een door middel van de rechthoek 10 aangegeven algemeen electrisch net geleverd.

Om door de woonhuizen gebruikt te kunnen worden wordt de door de batterij geleverde energie omgezet in wisselstroom en wel door middel van een groep bestaande uit: 15 - een gelijkstroommotor 11 met een parallelle veldwikkeling 12.

- een asynchrone machine met een stator 21 en een met de as van de motor gekoppelde rotor 22.

Ihdien de batterij 3 opgeladen is en indien de fotocellen energie leveren werkt de groep als generator en voedt het de woonhuizen. 20 De eventuele overtollige energie wordt aan het net geleverd.

In dit geval wordt het normale hulprelais met de spoel 30 en de contacten 30a en 30d vergrendeld.

Om de asychrone machine als generator te laten werken is het noodzakelijk de sleepringen 22a tot 22c van de rotor 22 kort te 25 sluiten. Dit wordt bewerkstelligd door de sluiting van het contact 30d, die een relais 32 voedt, waarvan de contacten 32a tot 32c zich sluiten.

In de nacht, wordt, indien de batterij voor een groot gedeelte ontladen is, bijvoorbeeld volgend op een dag zonder zon, de batterij 30 via een lader 34 vanuit het net opgeladen. De bepaling van de middernachtelijke uren wordt verkregen door middel van een klok 35» die een contact 35a bestuurt. De batterijtoestand wordt bepaald door middel van een teller 80 met contacten 80a en 80b. Indien de batterij tot onder een bepaalde drempel is ontladen, na een zonloze.dag, wordt 35 het contact 80a gesloten; bij de aanvang van het goedkope uurtarief sluit de klok het contact 35a. Dan wordt een relais 36 bekrachtigd, die de contacten 36a en 36b sluit, waardoor het netwerk 10 en de lader 34 met elkaar gekoppeld worden. De gebruikte teller 80, die in werkelijkheid een op-/afteller is, kan met voordeel van de soort zijn 790 74 18 vt % -4- zoals beschreven in het Frans octrooischrift 7624473 van 11 augustus 1976 gepubliceerd onder het nummer 2361754·

De regeling van de groep vindt op de voügsnde wijze plaats: - een gegeven Tig met betrekking tot de klemspanning van de batterij wordt aan de uitgang van een operationele versterker 41 5 verkregen, die met de ingang enerzijds met een door middel van de teller 80 te wijzigen referentie spanning en anderzijds via een potentiometer 42 met de positieve pool van de batterij is verbonden.

- een gegeven 1^ met betrekking tot het verschil tussen de totale door de groep geleverde energie en aan de verbruiker 5 ge- 10 leverde energie is aan de uitgang van een operationele versterker 31 beschikbaar; hiertoe is een ingang van de operationele versterker via een gelijkrichter 32 met de secundaire zijde van een stroom-transformator 53» waarvan de primaire zijde op de uitgangskabel van de stator 51 is aangesloten, verbonden; 15 een tweede ingang van de operationele versterker is via een gelijkrichter 54 met de secundaire zijde van een strêjomtransformator 55 waarvan de primaire zijde met de'voèdingskabel van de verbruiker is gekoppeld, verbonden.

Bij de start van de groep door het in werking treden van een 20 relais 39 met de contacten 39a tot 39c wijzigt het door de versterker 51 geleverde gegeven Lg de snelheidsreferentie van de groep, die door een met de as van de groep gekoppelde tachogenerator 61 wordt gegeven. Deze snelheidsreferentie wordt naar een operationele versterker 60 gevoerd. .

25 Het uitgangssignaal van de versterker 60 wordt naar een bestu- ringsketen 62 voor stuuringangen van thyristors van een mengbrug 65 gevoerd, die een aftrekkende hulpspoel 12a van de veldmagneet van de motor 11 voedt. Op deze wijze wordt de snelheid van de motor zodanig geregeld, dat een gelijkheid in vermogen en groepvermogen ver- p 30 kregen wordt tot het bereiken van de stoombegrenzing van de motor.

Deze begrenzing wordt bestuurd door een gegeven met betrekking tot een stroomintensiteit in het motoranker, welke wordt gelsrerd door een operationele versterker 64 over een parallelweerstand 65.

Indien de batterij opgeladen is en haar spanning de opslag- 35 waarde te boven gaat, zal het gegeven Dg het uitgangssignaal van de tachogenerator corrigeren; de groep wordt versneld en de ten opzichte van het verbruik gehoerde overtollige stroom naar het netwerk wordt gestuurd, waarbij de batterijspanning op een constante 7907418 & -5- waarde "blijft.

Indien het distributienet uitvalt, valt het relais 30 terug en openen de contacten 30b en 30d, waardoor het relais 32 terugvalt en de contacten 32a en 32c openen, waardoor de kortsluiting van de ^ sleepringen van de rotor 22 van de asynchrone machine wordt opgeheven· De spoel van het relais 31 wordt aangestuurd en het contact 31a voor de verbinding met het netwerk wordt geopend· Een relais 70 sluit na-,een vertraging (van bijvoorbeeld 5séc.y bepaald door het vertragingscontact 30c) de bekrachtigingseontacten JOa. en 70b voor 10 de rotor van de generators 71* De asynchrone machine werkt dan als wisselstroomgenerator; de regeling van de wisselspanning wordt verzorgd door die van de stroom in de veldwikkeling 72 van de generator 71 en dank zij een operationele versterker 73» die op haar. ingang enerzijds een referentie spanning en anderzijds via een 15 driefase gelijkrichter 74 en een spanningsdeler 75 een met de spanning van de stator evenredige spanning ontvangt en die de basis van een in de keten van de veldwikkeling in serie opgenomen transistor 76 polariseert·

Bij de terugkeer van de netspanning komt het normale hulprelais 20 30 weer op, waardoor de weggenomen kortsluiting van de sleepringen van de rotor weer zal optreden (vertraging van het contact 30d ter verzekering van de afschakeling van de generator). De opening van het contact 30c ontgrendelt het relais 70, die de verbinding tussen de voeding en de rotor van de asynchrone machine (70a, 70b) opheft en ^ opent het contact 70c.

De ampère-uurteller 80 die door middel van de in serie met de batterij opgenomen parallelweerstand 81 de intensiteitsgegevens ontvangt maakt het volgende moge lijk: - de automatische heroplading van de batterij indien de belading 25 daarvan onder een bepaalde drempel (bijvoorbeeld 30$ van de nominale belading) komt, hetgeen hiervoor toegelicht is, - de stopzetting van de ontlading van de batterij indien de ontlading daarvan voorbij een bepaalde grens komt (bijvoorbeeld indien de batterij niet meer dan 20$ van haar nominale capacitiet heeft).

30 Deze stopzetting wordt verzorgd door het contact 80b, die de ont- grendeling van het relais 39 verzorgt.

Ihdien de batterij in een voldoende mate van haar capaciteit (bijboorbeeld 50$) herladen is, kan het contact 80b van de teller door middel van het relais 39 en een weerstand 95 ia de aakerketen 7907418 •ét*· 'v> t ·* -6- de groep starten·

Een vertragingscontact 39¾ maakt, indien de snelheid van de groep voldoende is, de kortsluiting van de weerstand via het contact 90a met het relais 90 mogelijk.

5 Het vertragingscontact 39¾ maakt eveneens de sluiting van het relais 94 (contact 94a)» die de asynchrone machineketen met de verbruiker verbindt, mogelijk·

Het met de hand stoppen en starten van de groep kan door middel van een contact 91 plaatsvinden.

10 Het gebruik van een asjfèhrone machine heeft een aantal voordelen: a/ zij geeft geen koppelprobleem met het netwerk, b/ het risico van de terugvoeding aan een in verband met het onderhoud tijdelijk opgenomen netwerk (voor bijvoorbeeld werkzaam-15 heden) is niet aanwezig.

De door het netwerk aan de verbruikers geleverde energie kan door middel van een door een klok 35 bestuurde teller 85 volgens twee tarieven, toor gewone en bijzondere uren, gemeten worden.

De door de groep aan het netwerk geleverde energie wordt door 20 een teller 86 gemeten. De totale door de groep geleverde energie wordt door de teller 87 gemeten en de verkregen informatie kan ten behoeve van nazorg en statistiek gebruikt worden.

Indien de motor door een zeer sterke stroom wordt doorlopen opent een relais 92 een contact 92a; indien de asynchrone machine 25 overbelast wordt opent een relais 93 een contact 93&·

De groep kan worden vervangen door een gelijkstroomwisselstroom-mutator met dezelfde veiligheden.

De uitviïöLng kan uitgevoerd worden met meerdere door dezelfde batterij of meerdere batterijen gevoede groepen. In het geval dat 30 de netwerkspanning wegvalt loopt een enkele groep synchroon en stuurt dan de andere groepen.

7907418

Claims

1. Laadinrichting voor een accubatterij i die wordt gevoed door een bron , welke op een onzekere wijze energie levert en door een verbmiker wordt opgenomen, waarin, indien de batterij een bepaald ladingsniveau bereikt heeft, de ten opzichte van 5 het verbruik overtollige energie in de vorm van stroom naar een ver-zamelinrichting anders dan de accubatterij afleidt, daardoor gekenmerkt, dat de verdeling van de beschikbare stroom naar de accubatterij en naar de verzamelinrichting anders dan de batterij wordt bepaald door een met de laadtoestand van de batterij overeen-10 komende parameter.

2. Inrichting volgens conclusie 1,met het 'kenmerk, dat de regelparameter de waarde van de batterij spanning heeft. 5» Inrichting volgens een der conclusies 1 en 2, met het kenmerk, dat een tweede parameter wordt gebruikt, die betrekking 15 heeft op de hoeveelheid in de batterij bevatte en door een teller (8, 80) gemeten energie.

4. Inrichting volgens een der conclusies 1-5, met het kenmerk, dat de opzameling wordt gevormd door de injectie van wisselstroom in een elektrisch distibutienet.

5. Inrichting volgens een der conclusies 1-5, met het kenmerk, dat de stroominjectie wordt verkregen door middel van tenminste een groep .asynchrone motor-generator (21) waarbij de snelheid van de motor door de informatie over de batterij spanning wordt verhoogd.

6. Inrichting volgens conclusie 5» m e t het ken merk, dat zolang de batterij (10) niet geheel opgeladen is de snelheidsregeling van de groep (21) van de gelijkheid van de stroom in de groep en de stroom naar de verbruiker (5) afhankelijk is.

7. Inrichting volgens een der conclusies 4-6, met het 50k e n m e r k, dat de synchronisatiemiddelen van de machine (21) het in het geval dat het distributienet niet aanwezig is om de verbruiker te voeden als wisselstroomgenerator kunnen laten werken.

8. Inrichting volgens conclusie 7» m~e t het ken merk, dat in het geval dat er meer groepen aanwezig zijn een ervan 55 als wisselstroomgenerator kan werken. 790 74 18