RU2076422C1 - Device for reconditioning chemical cells and charging storage batteries with regulated asymmetric current - Google Patents
Device for reconditioning chemical cells and charging storage batteries with regulated asymmetric current Download PDFInfo
- Publication number
- RU2076422C1 RU2076422C1 RU94039375A RU94039375A RU2076422C1 RU 2076422 C1 RU2076422 C1 RU 2076422C1 RU 94039375 A RU94039375 A RU 94039375A RU 94039375 A RU94039375 A RU 94039375A RU 2076422 C1 RU2076422 C1 RU 2076422C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- rectifier
- current
- input
- lead
- Prior art date
Links
Landscapes
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к регенерирующим и зарядным устройствам, используемым для регенерации химических элементов (ХЭ) и для формовки, заряда аккумуляторных батарей (АБ) стабилизированным асимметричным током. The invention relates to regenerating and charging devices used for the regeneration of chemical elements (CE) and for molding, charging batteries (AB) with a stabilized asymmetric current.
Известны устройства для регенерации ХЭ и заряда АВ асимметричным током, содержащие источник переменного тока, электрический вентиль, токоограничительный резистор и понижающий трансформатор [1] К их недостаткам следует отнести низкие энергетические показатели и высокую стоимость, обусловленную применением низкочастотного трансформатора. Кроме того, по мере заряда АБ или регенерации ХЭ как правило не обеспечивается стабилизация зарядного тока, что усложняет определение момента окончания их заряда или регенерации. Known devices for the recovery of CE and charge AB with an asymmetric current, containing an AC source, an electric valve, a current limiting resistor and a step-down transformer [1] Their disadvantages include low energy performance and high cost due to the use of a low-frequency transformer. In addition, as the AB charge or CE regenerates, as a rule, stabilization of the charging current is not ensured, which complicates the determination of the end of their charge or regeneration.
Ближайшим аналогом заявленного устройства является устройство для заряда АБ асимметричным током, содержащее источник переменного тока, два конденсатора [2]
Недостатком этого устройства является повышенная опасность поражения током из-за высокого выходного напряжения, вдвое превосходящего амплитудное напряжение источника питания, что обусловливает необходимость использования значительных по габаритам и дорогостоящих высоковольтных полупроводниковых элементов. Кроме того, при появлении неисправности типа "короткое замыкание" любого из конденсаторов недопустимо увеличивается зарядный ток, приводящий к разрушению АБ или ХЭ.The closest analogue of the claimed device is a device for charging a battery with an asymmetric current, containing an AC source, two capacitors [2]
The disadvantage of this device is the increased risk of electric shock due to the high output voltage, twice the amplitude of the power source, which necessitates the use of significant in size and expensive high-voltage semiconductor elements. In addition, in the event of a "short circuit" type of malfunction of any of the capacitors, the charging current unacceptably increases, leading to the destruction of the AB or CE.
Целью изобретения является формирование режима заряда АБ или регенерации ХЭ стабилизированным асимметричным током, миниатюризация устройства и уменьшение его стоимости. The aim of the invention is the formation of a charge mode of the battery or the regeneration of CE by a stabilized asymmetric current, miniaturization of the device and reduction of its cost.
Поставленная цель достигается тем, что устройство для регенерации ХЭ и заряда АБ стабилизированным асимметричным током, содержащее источник питания переменного тока, два конденсатора, дополнительно содержит два выпрямителя, высокочастотный инвертор с трансформаторным выходом, компаратор, датчик тока, ограничитель напряжения, ключевой элемент, управляющий вход которого соединен с выходом компаратора, подключенный входом к выводам датчика тока, включенного последовательно между первой общей точкой соединения первого вывода по постоянному току первого выпрямителя, первого вывода ограничителя напряжения и второй общей точкой соединения первого вывода ключевого элемента и первой выходной клеммой устройства, вторые выводы ограничителя напряжения, ключевого элемента, вторая выходная клемма устройства, второй вывод по постоянному току первого выпрямителя соединены вместе, выводы по переменному току первого выпрямителя подключены к трансформаторному выходу высокочастотного инвертора, а его вход подключен к выводам первого конденсатора и выводам по постоянному току второго выпрямителя, тогда как его первый вывод по переменному току соединен через второй конденсатор с первым выводом источника питания переменного тока, а второй вывод по переменному току второго выпрямителя соединен непосредственно с вторым выводом источника питания переменного тока, причем коэффициент трансформации Km высокочастотного инвертора с трансформаторным выходом определяется выражением
Kм= U
где U
K m = U
where u
На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства. Устройство для регенерации химических элементов и заряда аккумуляторных батарей стабилизированным асимметричным током содержит источник питания переменного тока 1, два конденсатора 2 и 3, два выпрямителя 4 и 5, высокочастотный инвертор с трансформаторным выходом 6 (например однополупериодный инвертор [3]), у которого отношение напряжения на его входе к его выходному напряжению напряжению заряда или регенерации Uз, определяется выражением 1.The drawing shows a circuit diagram of a device. A device for the regeneration of chemical elements and battery charge with a stabilized asymmetric current contains an AC power source 1, two capacitors 2 and 3, two rectifiers 4 and 5, a high-frequency inverter with transformer output 6 (for example, a half-wave inverter [3]), which has a voltage ratio at its input to its output voltage, the voltage of the charge or regeneration U s is determined by the expression 1.
Устройство так же содержит компаратор 7, датчик тока 8 (например резистор), ограничитель напряжения 9 (например стабилитрон), ключевой элемент 10 (например транзистор), управляющий вход которого соединен с выходом компаратора 7, подключенный входом к выводам датчика тока 8, включенного последовательно между первой общей точкой соединения первого вывода по постоянному току первого выпрямителя 4, первого вывода ограничителя напряжения 9 и второй общей точкой соединения первого вывода ключевого элемента 10 и первой выходной клеммой устройства 11, вторые выводы ограничителя напряжения 9, ключевого элемента 10, вторая выходная клемма устройства 12, второй вывод по постоянному току первого выпрямителя 4 соединены вместе, выводы по переменному току первого выпрямителя 4 подключены к трансформаторному выходу высокочастотного инвертора 6, а его вход подключен к выводам первого конденсатора 2 и выводам по постоянному току второго выпрямителя 5, тогда как его первый вывод по переменному току соединен через второй конденсатор 3 с первым выводом источника питания переменного тока 1, а второй вывод по переменному току второго выпрямителя 5 соединен непосредственно с вторым выводом источника питания переменного тока 1. The device also contains a comparator 7, a current sensor 8 (for example a resistor), a voltage limiter 9 (for example a zener diode), a key element 10 (for example a transistor), the control input of which is connected to the output of the comparator 7, connected by an input to the terminals of the current sensor 8, connected in series between the first common connection point of the first DC output of the first rectifier 4, the first output of the voltage limiter 9 and the second common connection point of the first output of the key element 10 and the first output terminal of the device 11, the second terminals of the voltage limiter 9, the key element 10, the second output terminal of the device 12, the second DC terminal of the first rectifier 4 are connected together, the AC terminals of the first rectifier 4 are connected to the transformer output of the high-frequency inverter 6, and its input is connected to the terminals of the first capacitor 2 and the direct current terminals of the second rectifier 5, while its first alternating current output is connected through a second capacitor 3 to the first output of the AC power source 1, and the second to water ac second rectifier 5 is directly connected to the second terminal of the AC power supply 1.
Устройство работает следующим образом. При подключении его к источнику питания 1, через конденсатор 3 потечет ток, который вызовет падение напряжения на нем, пропорциональное силе тока. Часть напряжения питания выпрямляется вторым выпрямителем 5 сглаживается первым конденсатором 2 и подается на вход высокочастотного инвертора 6. Инвертор 6 обеспечивает преобразование постоянного напряжения в переменное напряжение повышенной частоты, которое поступает на вход первого выпрямителя 4. Постоянное напряжение с выхода первого выпрямителя 4 поступает на выводы ограничителя напряжения 9 и через датчик тока 8 на выводы ключевого элемента 10 и выходные клеммы устройства 11, 12. The device operates as follows. When connecting it to the power source 1, a current will flow through the capacitor 3, which will cause a voltage drop across it, proportional to the current strength. Part of the supply voltage is rectified by the second rectifier 5 is smoothed by the first capacitor 2 and fed to the input of the high-frequency inverter 6. The inverter 6 converts the DC voltage into alternating voltage of high frequency, which is fed to the input of the first rectifier 4. The constant voltage from the output of the first rectifier 4 is supplied to the terminals of the limiter voltage 9 and through a current sensor 8 to the terminals of the key element 10 and the output terminals of the device 11, 12.
Если ХЭ или АБ не подключены, или же в случае, когда их внутренне сопротивление очень большое, что характерно при минимальном токопотреблении, сигнал с датчика тока 8 на входе компаратора 7 не достаточен для формирования импульсов управления на ключевой элемент 10, последний находится в закрытом состоянии. Такой режим работы первоначально приводит к некоторому повышению выходного напряжения высокочастотного инвертора 6 до уровня срабатывания ограничителя напряжения 9. Включение последнего в работу обеспечивает токопотребление от инвертора несколько больше, чем при холостом ходе. Таким образом, благодаря применению ограничителя напряжения 9 обеспечиваем сравнительно небольшое напряжение питания инвертора даже при отключенном потребителе и исключается необходимость применения дорогостоящих высоковольтных транзисторов в инверторе 6. Действительно при холостом ходе, когда минимальный потребляемый ток (соответствует минимальному падению напряжения на втором конденсаторе 3) напряжение на входе инвертора ограничено заданной величиной
U
где Uи напряжение источника питания переменного тока 1;
Xc емкостное сопротивление второго конденсатора 3;
Iон ток потребляемый ограничителем напряжения 9.If CE or AB are not connected, or in the case when their internal resistance is very large, which is typical with minimal current consumption, the signal from the current sensor 8 at the input of the comparator 7 is not sufficient to generate control pulses to the key element 10, the latter is in the closed state . This mode of operation initially leads to a slight increase in the output voltage of the high-frequency inverter 6 to the level of the voltage limiter 9. The inclusion of the latter into the operation provides the current consumption from the inverter somewhat more than at idle. Thus, through the use of a voltage limiter 9, we provide a relatively small supply voltage to the inverter even when the consumer is switched off, and the need for the use of expensive high-voltage transistors in the inverter 6 is excluded. the inverter input is limited to a predetermined value
U
where U and the voltage of the AC power source 1;
X c capacitance of the second capacitor 3;
I he current consumed by the voltage limiter 9.
При этом частота инвертора 6 так же не очень сильно увеличивается при холостом ходе по сравнению с частотой под нагрузкой. Moreover, the frequency of the inverter 6 also does not increase very much at idle compared to the frequency under load.
При подключении АБ или ХЭ к выходным клеммам 11, 12 устройства через датчик тока 8 протекает ток заряда или регенерации. Датчик тока 8 формирует сигнал поступающий на вход компаратора 7, последний вырабатывает управляющие сигналы, поступающие с заданной скважностью на вход ключевого элемента 10, обеспечивая периодическое его замыкание. В момент замыкания ключевого элемента 10 выход устройства оказывается шунтирован датчиком тока 8, а АБ или ХЭ при этом разряжается через ключевой элемент 10. Следовательно датчик тока 8, компаратор 7 и ключевой элемент 10 обеспечивают формирование асимметричного тока. Кроме того, при увеличении тока нагрузки увеличивается потребляемый ток от источника переменного тока 1 приводящий к увеличению падения напряжения на втором конденсаторе 3 и следовательно к уменьшению напряжения на входе высокочастотного инвертора 6. Уменьшение напряжения на входе инвертора 6 влечет за собой уменьшение напряжения на его выходе и соответственно уменьшает зарядный ток или ток регенерации. Таким образом обеспечивается стабилизация зарядного тока, чему еще в большей степени способствует выбранный согласно выражению 1 коэффициент трансформации выходного трансформатора высокочастотного инвертора. When connecting AB or CE to the output terminals 11, 12 of the device through the current sensor 8, a charge or regeneration current flows. The current sensor 8 generates a signal arriving at the input of the comparator 7, the latter generates control signals arriving with a given duty cycle at the input of the key element 10, ensuring its periodic closure. At the moment of the key element 10 being closed, the output of the device is shunted by the current sensor 8, and the battery or XE is then discharged through the key element 10. Therefore, the current sensor 8, comparator 7 and key element 10 provide the formation of an asymmetric current. In addition, with an increase in the load current, the consumed current from the AC source 1 increases, leading to an increase in the voltage drop at the second capacitor 3 and, consequently, to a decrease in the voltage at the input of the high-frequency inverter 6. A decrease in the voltage at the input of the inverter 6 entails a decrease in the voltage at its output and accordingly reduces the charging current or regeneration current. This ensures stabilization of the charging current, which is further facilitated by the transformation ratio of the high-frequency inverter output transformer selected according to expression 1.
Задание коэффициента трансформации трансформатора инвертора согласно выражению 1 и соединение источника питания переменного тока через второй конденсатор со входом второго выпрямителя обеспечивает режим стабилизации тока заряда АБ или тока регенерации ХЭ так же при росте ЭДС по мере их заряда. Setting the transformation coefficient of the inverter transformer according to expression 1 and connecting the AC power source through the second capacitor to the input of the second rectifier provides a mode of stabilization of the charge current of the battery or the current of regeneration of CEs as the EMF increases as they charge.
Литература
1. В. В. Романов, Ю.М.Хашев. Химические источники тока. М. "Сов.радио". 1973 г. 262 стр.Literature
1. V.V. Romanov, Yu.M. Khashev. Chemical current sources. M. "Sov.radio." 1973 262 p.
2. Авторское свидетельство СССР N 653681, кл. H 02 J 7/10. Опубликовано 25.03.79. Бюллетень N 11. 2. USSR author's certificate N 653681, cl. H 02 J 7/10. Published on March 25th, 79. Bulletin N 11.
3. В. С. Моин, Н.Н.Лаптев. Стабилизированные транзисторные преобразователи. "Энергия". М. 1972 г. 511 стр. 3. V.S. Moin, N.N. Laptev. Stabilized transistor converters. "Energy". M. 1972 511 pp.
Claims (1)
Kт= U
где U
n количество аккумуляторов или регенерируемых элементов, соединенных последовательно;
Rв н, Е соответственно внутреннее сопротивление и ЭДС одного химического элемента или заряжаемого аккумулятора;
Iз номинальный ток заряда или регенерации;
Кд дополнительный коэффициент, находится в диапазоне 1,2 1,3;
Rдт сопротивление датчика тока.A device for the regeneration of chemical elements and battery charge with a stabilized asymmetric current, comprising an AC power source, characterized in that it further comprises two rectifiers, a high-frequency inverter with a transformer output, a comparator, a current sensor, a voltage limiter, a key element whose control input is connected to the output of the comparator, connected by an input to the terminals of the current sensor connected in series between the first common connection point of the first output DC current of the first rectifier, the first output of the voltage limiter and the second common point of the first output of the key element and the first output terminal of the device, the second conclusions of the voltage limiter, the key element, the second output terminal of the device, the second DC output of the first rectifier connected together, AC terminals the first rectifier is connected to the transformer output of the high-frequency inverter, and its input is connected to the terminals of the first capacitor and the DC terminals of the second rectifier, while its first AC output is connected through the second capacitor to the first output of the AC power source, and the second AC output of the second rectifier is connected directly to the second output of the AC power source, and the transformation coefficient K t of the high-frequency inverter with transformer output defined by the expression
K t = U
where u
n the number of batteries or regenerative cells connected in series;
R in n , E, respectively, internal resistance and EMF of one chemical element or rechargeable battery;
I c rated charge or regeneration current;
K d additional factor is in the range of 1.2 1.3;
R dt current sensor resistance.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94039375A RU2076422C1 (en) | 1994-09-27 | 1994-09-27 | Device for reconditioning chemical cells and charging storage batteries with regulated asymmetric current |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94039375A RU2076422C1 (en) | 1994-09-27 | 1994-09-27 | Device for reconditioning chemical cells and charging storage batteries with regulated asymmetric current |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94039375A RU94039375A (en) | 1996-07-20 |
RU2076422C1 true RU2076422C1 (en) | 1997-03-27 |
Family
ID=20161930
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU94039375A RU2076422C1 (en) | 1994-09-27 | 1994-09-27 | Device for reconditioning chemical cells and charging storage batteries with regulated asymmetric current |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2076422C1 (en) |
-
1994
- 1994-09-27 RU RU94039375A patent/RU2076422C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N 653681, кл. H 02 J 7/10, 1979. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU94039375A (en) | 1996-07-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6519165B2 (en) | Dc-to-dc converter | |
US20140152242A1 (en) | Switching charger, the control circuit and the control method thereof | |
KR19990082458A (en) | High Voltage AC to Low Voltage DC Converter | |
US6577110B2 (en) | DC-to-DC converter with constant ripple current regulation for continuous and discontinuous conduction mode operation | |
US20080174293A1 (en) | Controller With Loop Impedance Modulation For Power Converter | |
US20200076305A1 (en) | Electronic converter and method of operating an electronic converter | |
US6177782B1 (en) | Circuit and method of controlling a regulator with an output feedback signal and devoid of an input feedforward signal | |
US4546304A (en) | Electronic device with choke inverter | |
US5045768A (en) | Off-line battery charger | |
US9401634B2 (en) | Saturation prevention in an energy transfer element of a power converter | |
RU2076422C1 (en) | Device for reconditioning chemical cells and charging storage batteries with regulated asymmetric current | |
EP0765021A1 (en) | A voltage regulator device for an alternator having permanent magnets | |
JP2011120466A (en) | Power regeneration device | |
SU1065997A2 (en) | D.c. voltage convereter | |
CN111769752A (en) | Band-type brake control circuit and elevator control system | |
JPH08221141A (en) | Power supply circuit | |
SU1095307A1 (en) | Device for charging storage battery by constant power | |
SU1640682A1 (en) | Stabilized voltage source | |
SU1149350A1 (en) | Device for charging storage battery | |
RU2123755C1 (en) | Secondary power supply | |
RU2269858C1 (en) | Secondary power supply unit | |
Mürken et al. | Application of a floating H-Bridge converter to stabilize the automotive energy net | |
SU1746502A1 (en) | Push-pull inverter | |
SU664267A1 (en) | Transformerless stabilized dc-to-dc voltage converter | |
SU944029A1 (en) | Stepdown inverter |