RU1817188C - Система зар да аккумул торной батареи асимметричным током - Google Patents

Abstract

Использование: в системах зар да аккумул торных батарей (АБ) асимметричным током от трехфазного источника переменного тока. Сущность изобретени : система содержит мостовой выпр митель-формирователь асимметричного тока, два плеча которого образованы диодами, а два другие - зар дно-подразр дными конденсаторами, параллельно конденсатору меньшей емкости включаетс  блокирующий диод, соединенный последовательно-согласно с диодом смежного плеча мостового выпр мител , К клеммам выходной диагонали подключена цепочка из пары включенных последовательно-согласно диодов, точка соединени  которых подключена к линейному выводу источника переменного тока непосредственно и через конденсатор - к отрица- тельной выходной клемме мостового выпр мител . Напр жение на выходе системы в 2 раза больше амплитудного значени  линейного напр жени  источника. 1 ил. (Л С

Description

Изобретение относитс  к электрохимическим источникам посто нного тока - аккумул торным батаре м (АБ), а именно к зар дным устройствам, используемым дл  формовки и зар да батареи асимметричным током.

Целью изобретени   вл етс  улучшение удельных энергетических показателей системы зар да АБ AT путем увеличени  скорости передачи энергии источника в зар жаемую батарею - зар дной мощности, оцениваемой численно средним значением зар дной мощности, равной произведению зар дного напр жени  батареи на среднее за период значение посто нной составл ющей AT.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что система зар да аккумул торной батареи асимметричным током, содержаща  трехфазный источник переменного тока в виде трехфазного трансформатора, мостовой выпр митель , клеммы выходной диагонали которого подключены к клеммай АБ, электрическую разр дную емкость и блок контрол  напр жени  батареи и управлени  вентилем выпр мител , причем электрическа  разр дна  ёмкость выполнена в виде двух конденсаторов, включенных в два на- крестлежащих плеча мостового выпр мите- 4 л , два другие плеча образуют вентили, а клемма входной диагонали соединена с ли нейным выводом источника переменного тока при зар де оттрехпроводного источни00

00

00

а, она дополнительно снабжена блокируюим диодом, при этом один из конденсатоов имеет емкость, по меньшей мере в 20 аз отличную от емкости другого конденсаора , и параллельно конденсатору меньшей мкости включен блокирующий диод, соеиненный последовательно-согласно с диоом смежного плеча упом нутого мостового выпр мител , а к клеммам выходной диагонали дополнительно подключена цепочка из пары включенных последовательно-согласно диодов, точка соединени  которых подключена к свободному линейному вывоу упом нутого источника переменного тока непосредственно и через ополнительный конденсатор - к отрицаельной клемме мостового выпр мител ,

при .этом емкость дополнительного конденсатора равна емкости конденсатора, зашун- тированн ого блокирующим диодом.

Выполнение системы с блокирующим диодом, включенным параллельно конденсатору меньшей емкости и соединенным последовательно-согласно с диодом смежного плеча мостового выпр мител , и подключение к клеммам выходной диагонали дополнительной цепочки из пары включенных последовательно-согласно диодов, точка соединени  которых подключена к свободному линейному выводу источника переменного тока непосредственно и через дополнительный конденсатор -. к отрицательной выходной клемме мостового выпр мител , при этом емкость дополнительного

конденсатора равна емкости конденсатора, зашунтированного блокирующим диодом, отлича  ее от прототипа, обеспечивает улучшение удельных энергетических показателей системы .зар да при зар де АБ от неавтономного ТИПТ.

Отсутствие в технической и патентной литературе сведений по подобному выполнению систем зар да БАБ AT от ТИПТ показывает новизну взаимодействи  между совокупностью существенных признаков за вл емого изобретени  и положительным эффектом. Это обеспечивает существенные отличи  изобретени  от известных систем аналогичного назначени .

На чертеже приведена электрическа  схема системы зар да.

В данной системе аккумул торна  батаре  1 подключена к выходным клеммам мостового выпр мител  2, к клеммам 3-5 входной диагонали которого подключены выводы обмотки трехфазного источника переменного тока б (фазы А, В и С), соединенные в звезду или треугольник. В два накрестл ежащие плеча моста 2 включены конденсаторы 7 и 8 различной емкости, а

два другие его плеча образуют диоды 9 и 10. Емкости конденсаторов 7 и 8 отличны друг от друга по меньшей мере в 20 раз. Параллельно конденсатору с меньшей емкостью 8

. включен блокирующий диод 11, соединенный последовательно согласно с диодом 0. Цепочка, состо ща  из пары включенных последовательно согласно диодов 12 и 13, подсоединена к клеммам выходной диа0 гонали моста. Обща  точка соединени  дио- дов этой цепочки непосредственно подключена к свободному линейному выводу 5 ТИПТ 6 и через дополнительный конденсатора 14 - к отрицательной клемме

5 мостового выпр мител . Емкость конденсатора 14 равна емкости конденсатора меньшей емкости 8.:

Формирование асимметричного тока (AT) в данной системе зар да осуществл ет0 с  путем наложени  8 (за один период) од- новременных (так называемых унипол рных) зар дных импульсов тока источника на переменный ток, протекающий поочередно через каждую фазу источника 6

5 и конденсаторы зар дно-подзар дной емкости , Конденсатор 7 вместе с конденсаторами 8 и 14 образует два делител  переменного и два умножител  посто нного напр жени . Эти умножители повышают

0 в два раза зар дное напр жение АБ.

Унипол рные зар дные импульсы, создающие посто нную составл ющую AT (за период изменени  напр жени  ТИПТ), фор мируютс  по восьми следующим цеп м: ис

5 точник 6-3-9-1-10-4 - источник 6; втора  цепь: источник 6-5-13-1-10-4 - источник 6; треть  цепь: 7-1-10-7; четверта  цепь: 8-9- 1-8; п та  цепь; 14-5-13-1-14; шеста  цепь: 8-3 - источник 6-4-7-1-8; седьма 

0 цепь: 7-1-14-5 - источник 6-4-7; восьма  цепь: 14-5 - источник 6-3-9-1-14 (когда напр жение АБ меньше амплитудного линейного значени  напр жени  источника, т.е. Ua6 ит.лин.ист., а также по двум  цеп м

5 7-1-8(11) - 3 - источник 6-4-7 и втора  цепь:7-1-14(12)-5 - источник 6-4-7, - когда напр жение батареи больше линейного амплитудного значени , но меньше удвоенного линейного амплитудного значени  на0 пр жени  1)т.лин. источника.

Переменна  составл юща  AT проводитс  по 2 цеп м: 1-7-4.- источник 6-3-8-1 и 1-7-4 - источник 6 - 5-14-1, при подраз- р де АБ и запасании энергии в конденсато5 pax 7, 8 и 14, а также по цеп м: источник 6-4-7-8 - 3 - источник 6 и источник 6-4-7- 1-1-14-5 - источник 6, при возврате в АБ энергии подразр дного импульса.

Так как емкости конденсаторов 8 и 14 примерно в 20 раз меньше емкости конденсатора 7, при подразр де АБ на емкостные делители напр жени  7-8 и 7-14 конденсаторы 8 и 14 зар жаютс  от АБ1 до напр жени , равного примерно 95%, а конденсатор 7-5% от напр жени  цепи: источник 6 - АБ1.

Рассмотрим работу системы зар да за период изменени  напр жени  ТИПТ и при напр жении АБ, меньшем амплитудного линейного напр жени  источника 6, Считаем, что в системе пр мой пор док следрвани  (чередовани ) фаз, т.е. А, В и С.

За начальный отсчет.времени примем врем , когда напр жени  фаз А и С положительны и равны, напр жение фазы В отрицательно и по абсолютной величине имеет наибольшее значение, далее напр жение фазы А растет, фазы С уменьшаетс  (в соответствии с временным графиком работы трехфазной системы).

Когда напр жение фазы А источника 6 превысит напр жение АБ 1, она зар жаетс  по цепи: клемма 3 - вентиль 9 - АБ1 - вентиль 10 - зажим 4. Конденсаторы 7 и 8, включенные параллельно рассмотренной выше цепи/зар жаютс  соответственно че- рез вентили 9 и 10 до напр жени  батареи (име  положительный потенциал на верхней по схеме фиг.1 обкладке и отрицательный .- на нижней) и запасают при этом энергию источника. Диод 11 находитс  в запертом состо нии, так как к его катоду приложен положительный потенциал относительно анода за счет шунтировани  его конденсатором 7.

Зар д батареи по рассмотренной цепи продолжаетс  до тех пор, пока напр жение фазы ТИПТ, возраста  по абсолютной величине , а затем убыва , вновь станет равным напр жению батареи. Вентили 9 и 10 запираютс  и перестают проводить ток источни- ка 6 и их сопротивление бесконечно возрастает. В это врем  параллельно батарее оказываетс  включенной цепь из трех последовательно соединенных источников: конденсатора 8, источника 6 и конденсатора . 7, напр жени  которых равны друг другу, однако суммарное напр жение рассматриваемой цепи в это врем  равно напр жению батареи, так как пол рность фазы А ТИПТ обратна по отношению к пол рности напр - жений конденсаторов.По мере уменьшени  напр жени  фазы А источника 6 суммарное напр жение рассматриваемой цепи возрастает и поэтому конденсаторы, разр жа сь, отдают батарее 1 энергию, запасаемую ими от источника 6.

Так как энерги , запасенна  конденсатором 8, примерно в 20 раз меньше энергии, запасенной конденсатором 7, этот конденсатор 8 отдает свою энергию быстрее, чем

конденсатор 7, который продолжает отдавать энергию в АБ через открывшийс  диод 11 по цепи: 7-1-11-3 - источник 6 - 4-7. В момент времени, когда напр жение фазы А ТИПТ становитс  равным напр жению фазы В, конденсатор 7 разр жаетс  до напр  жени , равного напр жению батареи 1.

В дальнейшем напр жение фазы А становитс  меньше напр жени  фазы В источника , т.е. на клемме 4 потенциал выше, чем на клемме 3 фазы А источника 6. В этом случае пол рность включени  конденсатора 7 и пол рность линейного напр жени  UAB источника б становитс  согласной и конденсатор 7 продолжает разр жатьс  на АБ1 по той же цепи: 7-1-11-3 - источник 6-4-7, до тех пор, пока мгновенное значение линейного напр жени  UAB источника 6 не станет равным напр жению АБ. Конденсатор 7 в это врем  разр жен полностью. После этого пол рность напр жени  конденсатора 7 измен етс , так как он, ограничива  ток зар да батареи 1, в это врем  начинает перезар жатьс . Зар д АБ1 продолхоетс  до тех пор, пока линейное напр жение источника б не достигнет максимального значени  и положительный потенциал будет на клемме 4. В это врем  зар дный импульс тока АБ прекращаетс . Напр жение на конденсаторе 7 в это врем  равно разности амплитудного значени  линейного напр жени  UAB источника и батареи и положительный потенциал на нижней по схеме обкладке.

В дальнейшем, с уменьшением мгновенного значени  линейного напр жени  UAB источника 6 (понижаетс  потенциал на клемме 4), начинаетс  подразр д батареи через источник 6 на конденсаторы 7 и 8, первый из которых, вновь разр дившись, снова перезар жаетс , Подразр дный импульс продолжаетс  до тех пор, пока потенциалы на зажимах 4 и 5 источника 6 не будут равны, т.е. линейное напр жение UBC будет равно нулю, В это врем  напр жение конденсатора 8 примерно равно напр жению батареи, а напр жение на конденсаторе 7 примерно равно нулю (по крайней мере в 20 раз меньше напр жени  на конденсаторе 8), Диод 11 в это врем Рвновь заперт.

Подразр дный имНульс АБ будет продолжатьс  и после того, как потенциал на зажиме 5 источника б станет выше потенци- ала на клемме 4 (произошла смена пол рности линейного напр жени  UAB) до тех пор, пока линейное напр жение UBC вновь станет равным напр жению АБ. В это врем  Подразр дный импульс прекращаетс , вентили 10 и 1.3 открыты, источник 6 осуществл ет зар д АБ и зар д конденсаторов 7 и 14 от линейного напр жени  UBC, име  положительный потенциал на клемме 5. Далее работа устройства зар да АБ производитс  аналогично рассмотренному выше, только вместо конденсатора 8 в данном случае работает конденсатор 14.

Если напр жение АБ больше амплитудного линейного значени  напр жени  источника 6, но меньше ее удвоенного значени  ит.лин, UAB 2ит.лин), зар дна  цепь батареи от линейного напр жени  UBC источника 6 (при положительном потенциале на клемме 3) непосредственно (источник 6-3-9-1-.10-4 - источник 6) энергию в АБ не передает, а батаре  зар жаетс  от источника только через вольтодобавочный конден сатор 7, который, провод  переменную составл ющую AT, зар жаетс  от источника 6 в полупериоды, когда на клемме 3 положительный потенциал, и разр жаетс  на АБ через источник 6 в моменты времени, когда на клемме 3 отрицательный потенциал. Так как максимальное зар дное напр жение на конденсаторе .7 почти равно амплитудному линейному значению напр жени  источника б, А Б может быть зар жена до напр жени , практически вдвое превышающего амплитудное значение линейного напр жени  источника 6.

Таким образом, в данной системе зар да АБ за каждый период изменени  напр жени  (тока) ТИПТ число зар дных и подразр дных импульсов равно, соответственно 8 и 2 при UAB Ут-лин и при DAB 2ит.лин число зар дных и подразр дных импульсов равно.2. Вследствие этого среднее значение посто нной составл ющей AT и зар дной мощности (по сравнению с прототипом) соответственно увеличиваютс . Кроме того, так как ТИПТ формирует зар дные импульсы тока со сдвигом 120 эл. градусов, уменьшаетс  неравномерность отбора мощности источника, который работает в динамически уравновешенном режиме. Это приводит к дополнительному улучшению удельных энергетических показателей системы зар Да- : : ч ,.,/ :: .,..:.. . . ; В данной системе зар да бестрансфор . маторным путем практически вдвое увеличиваетс  зар дное напр жение, в результате чего повышаетс  значение посто нной составл ющей AT и соответственно скорость передачи энергии источника в зар жаемую АБ, что исключает необходимость применени  повышающего трансформатора , неизбежно увеличивающего массу системы и тем ухудшающего удельные энергопоказатели.

В св зи с тем, что самым т желым элементом (звеном) cl-.стемы зар да  вл етс  источник переменного тока (на долю которого приходитс  примерно 85-90% массы системы), введение одного конденсатора и трех диодов, практически не увеличива 

массы формировател  AT, привод  к полному использованию мощности и массы ТИПТ (трансформатора), позвол ет улучшить практически в 1,5 раза использование его массы. Поэтому система зар да в целом за

Claims (1)

1. счет уменьшени  массы ТИПТ более чем на 30% характеризуетс  улучшенными удельными энергетическими показател ми. Формула изобретени  Система зар да аккумул торной батареи асимметричным током, содержаща  трехфазный источник переменного тока, мостовой выпр митель, клеммы выходной диагонали которого подключены к клеммам дл  подключени  аккумул торной батареи,

   электрическую разр дную емкость выполненную в виде двух конденсаторов и включенных в два накрест лежащих плеча мостового выпр мител , два других плеча которого образуют диоды, а клеммы входной диагонали соединены с линейными выводами источника переменного тока,о т л и- чающа с  тем, что, с целью улучшени  удельных энергетических показателей при зар де от трехпроводного трехфазного источника , оно дополнительно снабжено бло1кирующим диодом, при этом один из

   конденсаторов имеет емкость, по меньшей

   -мере в 20 раз отличную от емкости другого

   конденсатора, и параллельно конденсатору

   меньшей емкости включен блокирующий

   диод, соединенный последовательно согласно с диодом смешанного плеча мостового выпр мител , а к клеммам выходной диагонали дополнительно подключена цепочка из пары включенных последовательно согласно диодов, точка соединени  которых подключена к свободному линейному выводу источника переменного тока непосредственно и через дополнительный

   конденсатор - к отрицательной клемме мостового выпр мител , при этом емкость дополнительного конденсатора равна емкости конденсатора, заактированного блокирующим диодом..

   - - rf