RU2402856C1 - Транзисторный преобразователь с двумя выходами с переключением аккумуляторной батареи электромеханическим контактором - Google Patents

Транзисторный преобразователь с двумя выходами с переключением аккумуляторной батареи электромеханическим контактором Download PDF

Info

Publication number
RU2402856C1
RU2402856C1 RU2009137963/07A RU2009137963A RU2402856C1 RU 2402856 C1 RU2402856 C1 RU 2402856C1 RU 2009137963/07 A RU2009137963/07 A RU 2009137963/07A RU 2009137963 A RU2009137963 A RU 2009137963A RU 2402856 C1 RU2402856 C1 RU 2402856C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
voltage
transducer
converter
diode
Prior art date
Application number
RU2009137963/07A
Other languages
English (en)
Inventor
Андрей Александрович Ганьшин (RU)
Андрей Александрович Ганьшин
Александр Анатольевич Точенов (RU)
Александр Анатольевич Точенов
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Электро СИ"
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 Закрытое акционерное общество "Электро СИ" filed Critical Закрытое акционерное общество "Электро СИ"
Priority to RU2009137963/07A priority Critical patent/RU2402856C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2402856C1 publication Critical patent/RU2402856C1/ru

Links

Images

Landscapes

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

Abstract

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности, может быть использовано в преобразователях для систем энергообеспечения транспортных средств. Преобразователь, имеющий два выхода, обеспечивает стабильное напряжение на нагрузке первого выхода во всех режимах при одновременном заряде аккумуляторной батареи АБ по второму выходу. Технический результат - предотвращение тяжелых режимов силовых транзисторов и диодов преобразователя при его запуске. Для этой цели при запуске преобразователя система управления вырабатывает определенную временную последовательность нарастания напряжения на первом канале выхода 1, при которой в процессоре управляющего устройства вырабатываются два различных опорных напряжения, подключаемых в зависимости от уровня напряжения UАБ на (АБ). В зависимости от температуры и состояния разряженности напряжение АБ при запуске преобразователя может быть как меньше, так и больше требуемого выходного напряжения первого канала Uвых1. Поэтому, если UАБ<Uвых1, при запуске преобразователя может проходить недопустимо большой ток через силовые ключи, диоды преобразователя и диод (3). Кроме того, большой ток, проходящий через АБ в процессе запуска, приводит к сокращению ее срока службы. Предложенный алгоритм запуска преобразователя, предусматривающий два уровня опорного напряжения, исключает данный недостаток. 3 ил.

Description

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности может быть использовано в преобразователях, входящих в состав системы энергообеспечения транспортного средства.
Известен преобразователь, работающий от генератора переменного тока, включающий в себя трехфазный выпрямитель и DC-DC преобразователь с одним выходом, к которому подключается нагрузка и аккумуляторная батарея (АБ), работающая в буферном режиме [1]. Недостатками такого преобразователя являются значительные изменения напряжения на нагрузке вследствие требуемого изменения напряжения заряда АБ при изменении температуры, а также короткий срок службы работы никель-кадмиевой АБ в буферном режиме. Указанные недостатки снижают надежность системы энергообеспечения, которая, кроме того, требует дополнительной стабилизации напряжения на потребителях.
Техническим результатом данного изобретения является построение преобразователя, обеспечивающего стабильное напряжение на нагрузке первого выхода во всех режимах при одновременном заряде АБ по второму выходу, недопустимость тяжелых режимов транзисторов и диодов преобразователя при его запуске. Технический результат достигается тем, что в преобразователе (Фиг.1) установлен выходной контактор, имеющий один нормально-замкнутый (НЗ) и один нормально-разомкнутый (HP) контакты, переключающие нагрузку выхода 1 после процесса запуска на питание от преобразователя, и позволяющий одновременно с этим выход 2 - зарядное устройство (ЗУ) - подключать только к АБ; с целью повышения надежности работы транзисторов и диодов при запуске преобразователя система управления вырабатывает определенную временную последовательность нарастания напряжения на первом канале выхода 1, при которой в процессоре управляющего устройства вырабатываются два различных опорных напряжения, подключаемых в зависимости от уровня напряжения на АБ.
В зависимости от температуры и состояния разряженности напряжение АБ при запуске преобразователя может быть как меньше, так и больше требуемого выходного напряжения канала 1 Uвых1. Поэтому, если UАБ<Uвых1, при запуске преобразователя может проходить недопустимо большой ток через силовые ключи, диоды преобразователя и диод 3, показанный на Фиг.1. Кроме того, большой ток, проходящий через АБ в процессе запуска, приводит к сокращению ее срока службы.
Предложенный алгоритм запуска преобразователя, предусматривающий два уровня опорного напряжения, исключает данный недостаток.
На Фиг.1 представлена общая схема заявляемого преобразователя с источником входного напряжения, контактами HP и НЗ выходного контактора и АБ. На Фиг.2 раскрыта схема преобразователя, на Фиг.3 показаны временные диаграммы запуска преобразователя.
К трехфазной сети 1 (Фиг.1) подключен преобразователь 2, имеющий два выхода с подключенными к этим выходам диодами 3, 4, к катодам диодов подключены HP 5, НЗ 6 выходного контактора, находящегося в преобразователе, от катода диода 3 выходное напряжение выхода 1 через автомат 7 поступает на нагрузку канала 1 выхода 1, а через HP при их замыкании - на нагрузку канала 2 выхода 1. АБ 8 своим положительным выводом подключена к катоду диода 4 и датчику напряжения 9, сигнал от датчика напряжения поступает в преобразователь. К катоду диода 3 подсоединен также автомат 10, второй вывод которого подключается к преобразователю.
К трехфазной сети 1 (Фиг.2) подключены нормально разомкнутые контакты 11 зарядного контактора 12 и нормально разомкнутые контакты 13 главного контактора (ГК) 14. К контактам зарядного контактора подключены зарядные резисторы 15, которые шунтируются контактами ГК. Зарядные резисторы подключены к трехфазному мосту 16, выход которого является входом повышающего импульсного регулятора напряжения (ИРН), в который входят датчик тока 17, дроссель 18, диод 19, транзистор 20, конденсаторы емкостного делителя 21, 22. К выходу ИРН помимо конденсаторов емкостного делителя подключены элементы резонансного DC-DC преобразователя, состоящего из транзисторной стойки 23, 24, трансформатора 25. Первичная обмотка трансформатора 26 включена последовательно с конденсатором 27 и включена в диагональ моста, образованного емкостным делителем и стойкой транзисторов.
Первая вторичная обмотка трансформатора 28 подключена к выпрямительному мосту 29, к выходу которого подключены параллельно конденсатор 30 и разрядное устройство (РУ) 31. Высокочастотный фильтр (ВЧФ) 32 подключен своим входом к конденсатору и разрядному устройству, а выходом - к датчику напряжения (ДН) 33. Нагрузка преобразователя первого выхода подключена одним выводом к первой точке соединения выхода ВЧ фильтра и датчика нагрузки, а другим - к аноду диода 3, катод которого подключен к общей точке соединения HP контакта выходного контактора 34 и автоматов 7, 10.
Вторичная обмотка 35 трансформатора 25 необходима для создания второго выхода преобразователя, который является зарядным устройством (ЗУ) АБ. Эта обмотка подключена к выпрямительному мосту 36, к выходу которого подключен параллельно конденсатор 37. К конденсатору 37 подключены последовательно транзистор 38 и диод 39. Точка соединения второго выходного вывода выпрямительного моста 36, второго вывода конденсатора 37 и анода диода 39 подключена к датчику тока 40. К общей точке соединения транзистора 38 и катода диода 39 подключен первый вывод дросселя 41, второй вывод которого подключен к выводу конденсатора 42. Второй вывод этого конденсатора подключен к датчику тока 40. Элементы 38, 39, 41 и 42 образуют понижающий импульсный регулятор напряжения. К конденсатору 42 подключены разрядное устройство (РУ) 43 и высокочастотный фильтр (ВЧФ) 44. Выход ВЧФ 44 подключен к датчику напряжения (ДН) 45, одна точка соединения выхода ВЧФ 44 и ДН 45 подключена к аноду диода 4, а вторая - ко второму выводу ДН 33, образуя общую точку всего устройства.
Силовые ключи управляются от драйверов 46, 47 и 48, в свою очередь получающих входные сигналы от устройства управления 49, в котором находится цифровой сигнальный процессор (ЦСП). Температурный режим АБ от термодатчика (ТД) 50 передается в устройство управления. В зависимости от температуры окружающей среды напряжение на АБ должно выставляться различным с целью создания наилучших условий работы для АБ и повышения ее срока службы. Напряжение питания устройства управления и контакторов поступает от блока вспомогательных напряжений (БВН) 51, который начинает свою работу после замыкания автомата 10 (Фиг.1).
Алгоритм запуска преобразователя показан на Фиг.3. На этом чертеже показана работа контакторов, последовательность изменения управляющих импульсов и диаграмма нарастания напряжения на датчике напряжения 33.
Этап 1 - преобразователь выключен.
Этап 2 - включение зарядного контактора - момент включения главного контактора. На этом этапе происходит заряд конденсаторов 21, 22 емкостного делителя на выходе ИРН.
Этап 3 - включение ГК - начало формирования импульсов DC-DC.
Этап 4 - начало формирования управляющих импульсов DC-DC преобразователя - отключение ЗК. Длительность управляющих импульсов увеличивается линейно. Напряжение на выходе 1 (датчике напряжения 33) на этом этапе нарастает.
Этап 5 - отключение ЗК - момент достижения на датчике напряжения 33 значения напряжения Uвых1.min. Напряжение Uвых1.min выбирается меньше минимально возможного напряжения АБ при всех температурах и степени ее разряженности. Длительность управляющих импульсов DC-DC преобразователя в этом интервале и последующих не изменяется и составляет немного менее половины длительности полупериода его работы.
На этом этапе опорное напряжение ПИД-регулятора, работающего в ЦСП, устанавливается либо на уровень UАБ-ΔUАБ, либо на уровень Uвых1+ΔUвых1, в зависимости от того меньше или больше напряжение, UАБ требуемого выходного напряжения Uвых1.
В первом случае опорное напряжение ниже UАБ на некоторую величину (ΔUАБ) для того, чтобы преобразователь не был нагружен на АБ во время запуска. Во втором случае (когда UАБ>Uвых1) опорное напряжение Uвых1+ΔUвых1 учитывает изменение напряжения на диоде 3 от проходящего через него тока. В конце этапа ЦСП отправляет команду на переключение выходного контактора.
Этап 6 - начало плавного нарастания длительности управляющих импульсов ИРН - достижение напряжением Uвых1 значения UАБ-ΔUАБ, либо напряжение продолжает нарастать к значению Uвых1+ΔUвых1. Напряжение Uвых1 возрастает с определенной скоростью, не позволяющей чрезмерно увеличивать ток в ключах и диодах преобразователя.
Этап 7 - достижение напряжения Uвых1 значения UАБ-ΔUАБ - поступление в ЦСП сигнала о переключении выходного контактора.
На этом этапе напряжение Uвых1 либо стабилизируется на уровне UАБ-ΔUАБ, либо продолжает нарастать к значению Uвых1+ΔUвых1, в зависимости от того, какое опорное напряжение, указанное в этапе 5, установлено в ПИД-регулятор.
Этап 8 - подтверждение переключения выходного контактора (поступление сигнала в ЦСП) - окончание процесса запуска. В начале этого этапа напряжение Uвых1 в зависимости от того, какое напряжение на АБ, либо продолжает нарастать к значению UАБ-ΔUАБ, либо продолжает нарастать к значению Uвых1+ΔUвых1 (пунктирная линия на Фиг.3). В случае, если напряжение Uвых1 в начале этапа 8 было стабилизировано на уровне UАБ-ΔUАБ, опорное напряжение ПИД-регулятора изменяется и устанавливается на уровень Uвых1+ΔUвых1, а напряжение Uвых1 плавно возрастает (сплошная линия на этапе 8, Фиг.3).
Этап 9 - работа преобразователя после окончания процесса запуска. После окончания этапа 8 и переключения контактов выходного контактора от преобразователя поступает энергия в каналы 1 и 2 выхода 1, а напряжение на выходе 2 после некоторой задержки плавно нарастает и АБ заряжается при требуемом для заданной температуры напряжении.
Литература
1. А.Анучин, Ф.Силаев. «Блок регулирования напряжения для автономной системы электроснабжения пассажирских вагонов поездов дальнего следования», сборник материалов конференции «Силовая электроника», июнь 2009, стр.31…33, рис.2.

Claims (1)

  1. Транзисторный преобразователь с двумя выходами, предназначенными для подключения нагрузки и аккумуляторной батареи, отличающийся тем, что первый выход обеспечивает стабильное напряжение на нагрузке двух каналов, а второй выход предназначен для зарядки аккумуляторной батареи, при этом к первому и второму выходам подключены аноды первого (3) и второго (4) диодов соответственно, к катодам которых подключены нормально разомкнутый и нормально замкнутый контакты выходного контактора, от катода первого (3) диода выходное напряжение первого выхода через нормально разомкнутый контакт автомата поступает на нагрузку первого канала, а через нормально разомкнутый контакт выходного контактора поступает на нагрузку второго канала, аккумуляторная батарея положительным выводом подключена к катоду второго (4) диода, контакты выходного контактора переключают нагрузку первого выхода после процесса запуска на питание от преобразователя и обеспечивают возможность подключать второй выход преобразователя только к аккумуляторной батареи.
RU2009137963/07A 2009-10-14 2009-10-14 Транзисторный преобразователь с двумя выходами с переключением аккумуляторной батареи электромеханическим контактором RU2402856C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009137963/07A RU2402856C1 (ru) 2009-10-14 2009-10-14 Транзисторный преобразователь с двумя выходами с переключением аккумуляторной батареи электромеханическим контактором

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009137963/07A RU2402856C1 (ru) 2009-10-14 2009-10-14 Транзисторный преобразователь с двумя выходами с переключением аккумуляторной батареи электромеханическим контактором

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2402856C1 true RU2402856C1 (ru) 2010-10-27

Family

ID=44042385

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009137963/07A RU2402856C1 (ru) 2009-10-14 2009-10-14 Транзисторный преобразователь с двумя выходами с переключением аккумуляторной батареи электромеханическим контактором

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2402856C1 (ru)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2071714B1 (en) Dc/dc converter
KR101308783B1 (ko) 무정전 전원 장치
JP5152746B2 (ja) 燃料電池電源装置
US9425678B2 (en) Switching power supply apparatus and semiconductor device
JP2009254169A (ja) 電力供給システム
JP2014176226A (ja) Dc/dc変換装置及び分散電源システム
JP2007209056A (ja) 蓄電装置
US20160072333A1 (en) Electrical energy buffering system
US6812672B2 (en) Electric charge control device and load driving device using the same
JP2005204421A (ja) 電源装置
CN110710092B (zh) 电力转换装置
WO2013140611A1 (ja) パワーコンディショナ、及び太陽光発電システム
WO2019054138A1 (ja) 蓄電装置用昇降圧装置及び蓄電装置
JP7120041B2 (ja) 車両用電源制御装置、及び車両用電源装置
RU2402856C1 (ru) Транзисторный преобразователь с двумя выходами с переключением аккумуляторной батареи электромеханическим контактором
JP2018082579A (ja) 制御装置、車載装置、制御方法及び充放電回路
JP2008035573A (ja) 電気二重層コンデンサを用いた蓄電装置
KR20090114842A (ko) 연료전지 하이브리드 차량용 수퍼캡 초기충전장치
CN110061560B (zh) 离线式不间断电源及其控制方法
JP6962379B2 (ja) 蓄電装置
JP3608935B2 (ja) 無停電電源装置
JP3274447B2 (ja) 降圧型コンバータ
WO2021039276A1 (ja) 放電制御装置、放電制御方法
RU2781945C1 (ru) Устройство пуска дизель-генератора
JP2019149866A (ja) 電力変換装置及び電力変換システム

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20131015