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 PDF

Info

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
Application number
RU94039375A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU94039375A (en
Inventor
Вадим Васильевич ОМЕЛЬЧЕНКО
Игорь Петрович Шведюк
Original Assignee
Вадим Васильевич ОМЕЛЬЧЕНКО
Игорь Петрович Шведюк
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 Вадим Васильевич ОМЕЛЬЧЕНКО, Игорь Петрович Шведюк filed Critical Вадим Васильевич ОМЕЛЬЧЕНКО
Priority to RU94039375A priority Critical patent/RU2076422C1/en
Publication of RU94039375A publication Critical patent/RU94039375A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2076422C1 publication Critical patent/RU2076422C1/en

Links

Landscapes

  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: device has two rectifiers, transformer-output high-frequency inverter, comparator, current sensor, voltage limiter, switching element whose control input is connected to output of comparator whose input is connected to leads of current sensor connected in series between first common point of connection of first DC lead of first rectifier, first lead of voltage limiter, and second common point of connection of first lead of switching element and first output terminal of device; second leads of voltage limiter and switching element, second output terminal of device, second DC lead of first rectifier are interconnected; AC leads of first rectifier are connected to transformer output of high-frequency inverter and its input is connected to leads of first capacitor and to DC leads of second rectifier while its first AC lead is connected through second capacitor to first lead of AC power supply; second AC lead of second rectifier is connected directly to second lead of AC power supply. EFFECT: enlarged functional capabilities. 1 dwg

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 вх и /(((n•Rвн+Rдт)•Iз+n•E)•Kд), (1)
где U d[ и напряжение на входе инвертора; n количество аккумуляторов или регенерируемых элементов соединенных последовательно; Rвн, E - соответственно внутреннее сопротивление и ЭДС одного ХЭ или заряжаемого аккумулятора; Iз номинальный ток заряда или регенерации; Kд - дополнительный коэффициент, находится в диапазоне от 1,2 до 1,3; Rдт - сопротивление датчика тока.
This goal is achieved by the fact that the device for the recovery of CE and battery charge with a stabilized asymmetric current, containing an AC power source, two capacitors, additionally contains two rectifiers, a high-frequency inverter with a transformer output, a comparator, a current sensor, a voltage limiter, a key element, a control input which is connected to the output of the comparator, connected by an input to the terminals of a current sensor connected in series between the first common connection point of the first output the current of the first rectifier, the first output of the voltage limiter and the second common point of connection of the first output of the key element and the first output terminal of the device, the second conclusions of the voltage limiter, key element, the second output terminal of the device, the second DC terminal of the first rectifier connected together, AC terminals the current of 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 outputs in a rectifier, while its first AC output is connected through a 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 m of the high-frequency inverter with transformer output is determined by the expression
K m = U in and / ((((n • R int + R dt ) • I s + n • E) • K d ), (1)
where u d [ and voltage at the inverter input; n the number of batteries or regenerative elements connected in series; R vn , E - respectively, the internal resistance and EMF of one CE or rechargeable battery; I c rated charge or regeneration current; K d - additional coefficient, is in the range from 1.2 to 1.3; R dt is the resistance of the current sensor.

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 d[ и = Uи-Iон•Xc/Kм,
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 d [ and = U and -I he • X c / K m ,
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)

Устройство для регенерации химических элементов и заряда аккумуляторных батарей стабилизированным асимметричным током, содержащее источник питания переменного тока, отличающееся тем, что 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 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 Кт высокочастотного инвертора с трансформаторным выходом определяется выражением
Kт= U вх и (((n•Rвн+Rдт)•Iз+n•E)•Kд),
где U d[ и напряжение на входе инвертора;
n количество аккумуляторов или регенерируемых элементов, соединенных последовательно;
Rвн, 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 in and (((n • R int + R dt ) • I s + n • E) • K d ),
where u d [ and voltage at the inverter input;
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.
RU94039375A 1994-09-27 1994-09-27 Device for reconditioning chemical cells and charging storage batteries with regulated asymmetric current RU2076422C1 (en)

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)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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