RU73560U1 - DC POWER SUPPLY AND CHARGING BATTERIES - Google Patents
DC POWER SUPPLY AND CHARGING BATTERIES Download PDFInfo
- Publication number
- RU73560U1 RU73560U1 RU2007147969/22U RU2007147969U RU73560U1 RU 73560 U1 RU73560 U1 RU 73560U1 RU 2007147969/22 U RU2007147969/22 U RU 2007147969/22U RU 2007147969 U RU2007147969 U RU 2007147969U RU 73560 U1 RU73560 U1 RU 73560U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- output
- input
- control
- inputs
- Prior art date
Links
Landscapes
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Устройство питания постоянного напряжения и зарядки аккумуляторных батарей (АБ) позволяет повысить стабильность выходного напряжения за счет улучшения линейности характеристики его управления. Устройство включает в себя коммутатор 1, коммутирующий входы n преобразователей напряжения 21-2n по сети питания. На выходе каждого преобразователя напряжения включено устройство слежения 3, образуя n параллельно соединенных каналов из последовательно включенных преобразователей 2 и устройств слежения 3, выходы которых соединены со входом датчика тока 4, выходы сигналов слежения подключены к входам управления соответствующих преобразователей 2, а выходы сигналов выравнивания токов объединены шиной. Выход датчика тока 4 соединен с измерителем выходного напряжения 6 и является выходом устройства Uвых для подключения АБ или нагрузки. Выходы управления датчика тока 4 и измерителя напряжения 6 соединены с контроллером 5. Панель управления 8 с ЖК - индикатором, связана с контроллером 5 через порт RS-485 интерфейса 7. Каждый из n каналов содержит цепочку из последовательно соединенных интегратора 9, прецизионного делителя напряжения 10 и сумматора напряжения 11, выход которого соединен со входом опорного напряжения преобразователя напряжения 2, выход опорного напряжения которого подключен к другому входу сумматора напряжения 11 и интегратора 9, вход управления которого соединен с входами управления остальных из n интеграторов 9 и подключен к соответствующему выходу контроллера 5. 1 н.з. ф-лы, 1 ил.The constant voltage power supply and battery charging (AB) device improves the stability of the output voltage by improving the linearity of its control characteristics. The device includes a switch 1, switching the inputs of n voltage converters 2 1 -2 n through the power network. At the output of each voltage converter, a tracking device 3 is turned on, forming n parallel-connected channels from series-connected converters 2 and tracking devices 3, the outputs of which are connected to the input of the current sensor 4, the outputs of the tracking signals are connected to the control inputs of the corresponding converters 2, and the outputs of the current equalization signals united by a bus. The output of the current sensor 4 is connected to the output voltage meter 6 and is the output of the device U o for connecting the battery or load. The control outputs of the current sensor 4 and voltage meter 6 are connected to the controller 5. The control panel 8 with an LCD indicator is connected to the controller 5 through the RS-485 port of interface 7. Each of the n channels contains a chain of integrator 9 connected in series, a precision voltage divider 10 and a voltage combiner 11, the output of which is connected to a voltage input of the voltage converter 2, the voltage output of which is connected to another input of the voltage combiner 11 and integrator 9, the control input of which is connected to Control of the remaining passages n integrators 9 and connected to a corresponding output of the controller 5. 1 N.C. f-ly, 1 ill.
Description
Полезная модель относится к области электротехники, конкретно к преобразователям напряжения и может быть использована для питания потребителей постоянным напряжением и автоматической зарядки и подзарядки аккумуляторных батарей (АБ).The utility model relates to the field of electrical engineering, specifically to voltage converters and can be used to power consumers with constant voltage and automatically charge and recharge batteries (AB).
Известно зарядное устройство аккумуляторных батарей (RU, заявка №2003116121, МПК Н02J 7/00, 2005.01.10), содержащее оптоэлектронное включающее - выключающим к сети устройство, блок питания и блок управления, преобразователь напряжения с ограничителем потребляемого тока и напряжения на входе, блок независимой защиты от неправильного подключения аккумуляторной батареи, блок контроля за степенью зарядки аккумулятора и автоматического управления зарядным током, блок контроля тепловых процессов в устройстве и автоматического управления ими. Устройство также содержит индикатор полностью заряженной аккумуляторной батареи. Блок контроля за степенью зарядки аккумулятора и автоматического управления зарядным током взаимодействует с сетью через оптоэлектронное устройство.Known battery charger (RU, application No. 2003116121, IPC Н02J 7/00, 2005.01.10), comprising an optoelectronic switch that turns off the device, a power supply and a control unit, a voltage converter with a limiter of current consumption and input voltage, block independent protection against improper battery connection, a control unit for the degree of battery charging and automatic control of the charging current, a control unit for thermal processes in the device and automatic control of them. The device also contains a fully charged battery indicator. The control unit for the degree of battery charging and automatic control of the charging current interacts with the network through an optoelectronic device.
Недостатком таких схем является то, что при выходе из строя преобразователя напряжения надежность гарантированного электропитания The disadvantage of such schemes is that when the voltage converter fails, the reliability of the guaranteed power supply
резко снижается, что в условиях электропитания (особенно судовых объектов) бывает недопустимо.sharply reduced, which in the conditions of power supply (especially ship facilities) is unacceptable.
В качестве ближайшего аналога предлагаемого технического решения принято устройство питания постоянного напряжения и зарядки аккумуляторных батарей по патенту RU №64824, МПК H02J 7/00, 2007.01.09). Устройство включает в себя коммутатор, коммутирующий входы параллельно соединенных n преобразователей напряжения по сети питания. На выходе каждого преобразователя напряжения включено устройство слежения, выходы которых соединены со входом датчика тока, выходы управления подключены к контроллеру 5, выходы сигналов уравнивания к входам управления соответствующих преобразователей, а выходы сигналов выравнивания токов объединены шиной. Блок защиты от переполюсовки АБ подключен к выходу датчика тока 4, соединенного с измерителем выходного напряжения. Недостатком такого устройства является сложность подстройки диапазона регулировки напряжения, что может приводить к высокой нелинейности характеристики управления выходным напряжением и, как следствие, к его нестабильности.As the closest analogue of the proposed technical solution, a DC voltage supply and battery charging device was adopted according to patent RU No. 64824, IPC H02J 7/00, 2007.01.09). The device includes a switch that commutes the inputs of n voltage converters connected in parallel through the power supply network. At the output of each voltage converter, a tracking device is turned on, the outputs of which are connected to the input of the current sensor, the control outputs are connected to the controller 5, the output of the equalization signals to the control inputs of the respective converters, and the outputs of the current equalization signals are connected by a bus. The reverse polarity protection block AB is connected to the output of the current sensor 4 connected to the output voltage meter. The disadvantage of this device is the difficulty of adjusting the voltage adjustment range, which can lead to high nonlinearity of the output voltage control characteristics and, as a consequence, to its instability.
Технической задачей полезной модели является повышение стабильности выходного напряжения, увеличения надежности и эффективности устройства.The technical task of the utility model is to increase the stability of the output voltage, increase the reliability and efficiency of the device.
Решение указанной задачи достигается тем, что в устройство питания постоянного напряжения и зарядки аккумуляторных батарей, содержащем The solution to this problem is achieved by the fact that in the power supply device constant voltage and charging batteries containing
коммутатор сетевого напряжения, n параллельных каналов из последовательно соединенных преобразователя напряжения и устройства слежения, входы по сети питания преобразователей напряжения соединены с коммутатором, датчик тока, вход которого подключен к выходу устройств слежения, выход сигнала слежения за напряжением каждого из которых соединен со входом управления соответствующего преобразователя напряжения, а «входы-выходы» сигналов выравнивания токов устройств слежения объединены шиной выравнивания, измеритель выходного напряжения, подключенный к выходу датчика тока, который является выходом устройства для подключения аккумуляторной батареи или нагрузки, контроллер, к соответствующим входам которого подключены датчик тока и измеритель выходного напряжения, панель управления и индикации, подключенная через интерфейс к контроллеру, каждый из преобразователей напряжения имеет дополнительно вход опорного напряжения и выход опорного напряжения, а каждый из n каналов дополнительно содержит цепочку из последовательно соединенных интегратора, делителя напряжения и сумматора напряжения, выход которого соединен со входом опорного напряжения преобразователя напряжения, выход опорного напряжения которого подключен к другому (второму) входу сумматора напряжения и входу интегратора, второй вход которого соединен с аналогичными входами остальных из n интеграторов и подключен к соответствующему выходу контроллера.network voltage switch, n parallel channels from a voltage converter and a tracking device connected in series, inputs from the voltage converters are connected to a switch, a current sensor whose input is connected to the output of the tracking devices, the output of the voltage tracking signal of each of which is connected to the control input of the corresponding voltage converter, and the "inputs and outputs" of the equalization signals of the currents of the tracking devices are combined by the alignment bus, the output voltage meter connected to the output of the current sensor, which is the output of the device for connecting the battery or load, the controller, to the corresponding inputs of which the current sensor and the output voltage meter are connected, the control and display panel connected through the interface to the controller, each of the voltage converters has the reference voltage input and the reference voltage output, and each of the n channels further comprises a chain of series-connected integrator, voltage divider and a voltage adder, the output of which is connected to the reference voltage input of the voltage converter, the voltage reference of which is connected to another (second) input of the voltage adder and the integrator input, the second input of which is connected to similar inputs of the remaining n integrators and connected to the corresponding controller output.
Сущность технического решения поясняется чертежом структурной схемы устройства питания и зарядки аккумуляторов, на которой обозначено: 1 - автоматический коммутатор; 21-2n -преобразователи напряжения; 31-3n - устройства слежения; 4 - датчик тока; 5 - контроллер; 6 - измеритель выходного напряжения; 7 - интерфейс; 8 - панель управления и индикации; 91-9n - интеграторы; 101-10n -делители напряжения; 111-11n - сумматоры напряжения.The essence of the technical solution is illustrated by a drawing of a structural diagram of a power supply and battery charging device, which indicates: 1 - automatic switch; 2 1 -2 n -voltage converters; 3 1 -3 n - tracking devices; 4 - current sensor; 5 - controller; 6 - output voltage meter; 7 - interface; 8 - control and display panel; 9 1 -9 n are integrators; 10 1 -10 n voltage dividers; 11 1 -11 n - voltage combiners.
Устройство питания постоянного напряжения и зарядки аккумуляторных батарей с встроенным микроконтроллерным управлением включает в себя коммутатор 1 (выключатель серии multi 9, тип С60а), коммутирующий входы преобразователей напряжения 21-2n на одно- или трехфазное переменное напряжение 220 В частотой 50 Гц и защищающий устройство от токов короткого замыкания автоматическим выключением сети переменного тока. Преобразователь напряжения 2 включает в себя фильтр низких частот (защищающий сеть от помех преобразования), диодные выпрямители, накопительные емкости, импульсный преобразователь (высокочастотный трансформатор и ключевые устройства), управляемый широтно-импульсный (ШИМ) генератор и источник опорного напряжения (выполнены на микросхеме SG3525A). На выходе каждого преобразователя напряжения 21-2n включено устройство слежения 3, образуя n параллельно соединенных каналов из последовательно включенных преобразователя напряжения и устройства слежения. Вход прецизионного твердотельного The DC voltage supply and battery charging device with integrated microcontroller control includes switch 1 (multi 9 series circuit breaker, type C60a), switching the inputs of voltage converters 2 1 -2 n to a single or three-phase alternating voltage 220 V at a frequency of 50 Hz and protecting device against short-circuit currents by automatically turning off the AC network. Voltage converter 2 includes a low-pass filter (protecting the network from conversion interference), diode rectifiers, storage capacitors, a pulse converter (high-frequency transformer and key devices), a controlled pulse-width (PWM) generator, and a voltage reference (made on the SG3525A chip ) At the output of each voltage converter 2 1 -2 n, a tracking device 3 is turned on, forming n parallel-connected channels from the series-connected voltage converter and a tracking device. Precision Solid State Input
датчика тока 4 (выполнен на микросхеме ACS755 и осуществляет измерение выходного тока, необходимого для питания нагрузки и зарядки АБ) соединен с выходом устройств слежения 31-3n, выход сигнала слежения за напряжением которых подключены к входам управления соответствующих преобразователей напряжения 21-2n, а «входы-выходы» сигналов выравнивания токов устройств слежения 31-3n объединены общей аналоговой шиной выравнивания. Конструктивно устройство слежения 3 каждого канала преобразования выполнено на базе низкоомного шунта (~0,005 ом.) и микросхемы типа UC3902. Каждый из n каналов содержит цепочку из последовательно соединенных интегратора 9 (интегратор выполнен с опторазвязкой и с триггером Шмидта), прецизионного резисторного делителя напряжения 10 (выполнен с возможностью регулировки потенциометром) и сумматора напряжения 11 (выполнен на резисторах), выход которого соединен со входом опорного напряжения ШИМ генератора преобразователя напряжения 2, выход источника опорного напряжения которого подключен к другому (второму) входу сумматора напряжения 11 и входу опорного напряжения интегратора 9, вход управления которого соединен с входами управления остальных из n интеграторов 9 и подключен к соответствующему выходу контроллера 5. Контроллер осуществляет защиту от включения на неисправную нагрузку, управляет величиной выходного тока и выходного напряжения, выдает информацию об измеренных величинах на панель управления и индикации и current sensor 4 (made on an ACS755 chip and measures the output current necessary to power the load and charge the battery) is connected to the output of the tracking devices 3 1 -3 n , the output of the voltage tracking signal of which is connected to the control inputs of the corresponding voltage converters 2 1 -2 n , and the "inputs and outputs" of the equalization signals of the currents of the tracking devices 3 1 -3 n are combined by a common analog equalization bus. Structurally, the tracking device 3 of each conversion channel is based on a low-impedance shunt (~ 0.005 ohms) and a UC3902 type microcircuit. Each of the n channels contains a chain of sequentially connected integrator 9 (the integrator is optically isolated and with a Schmidt trigger), a precision resistor voltage divider 10 (configured to adjust a potentiometer) and a voltage combiner 11 (made on resistors), the output of which is connected to the reference input the voltage of the PWM generator of the voltage converter 2, the output of the reference voltage source of which is connected to another (second) input of the voltage adder 11 and the input of the voltage reference of the integrator 9, stroke control is connected to the control inputs of the other n integrators 9 and connected to a corresponding output of the controller 5. The controller performs switching for protection against faulty load, controls the output current value and the output voltage, outputs information about the measured values to the control and display panel and
т.д. Количество ветвей преобразователя напряжения 2 с устройством слежения 3 и цепочкой из интегратора 9, делителя напряжения 10 и сумматора напряжения 11, обусловлено степенью надежности и необходимой выходной мощностью и составляет обычно от 2 до 8. Датчик тока 4 соединен с измерителем выходного напряжения 6 (резистивный делитель) и является выходом устройства Uвых для подключения АБ или нагрузки. Выход сигнала датчика тока 4 и измерителя напряжения 6 соединены с соответствующими входами контроллера 5, выполненного на микросхеме типа Atmega 168 (фирмы «Атмел» США). Через измеритель напряжения 6 непрерывно осуществляется измерение выходного напряжения Uвых устройства контроллером 5. Панель управления и индикации 8 представляет собой микропроцессорную систему с многофункциональным жидкокристаллическим (ЖК) графическим индикатором, связанную с контроллером 5 с помощью последовательного порта RS-485 интерфейса 7. Контроль выходных параметров устройства осуществляется непрерывной цифровой индикацией значений выходного тока и напряжения на ЖК индикаторе панели управления.etc. The number of branches of voltage converter 2 with a tracking device 3 and a chain of integrator 9, voltage divider 10 and voltage combiner 11 is determined by the degree of reliability and the required output power and is usually from 2 to 8. The current sensor 4 is connected to the output voltage meter 6 (resistive divider ) and is the output of the device U o for connecting the battery or load. The signal output of the current sensor 4 and voltage meter 6 are connected to the corresponding inputs of the controller 5, made on an Atmega 168 type microcircuit (Atmel USA company). Through the voltage meter 6, the output voltage U of the output device is continuously measured by the controller 5. The control and display panel 8 is a microprocessor system with a multifunctional liquid crystal (LCD) graphic indicator connected to the controller 5 using the RS-485 serial port of interface 7. Monitoring of output parameters the device is carried out by a continuous digital indication of the values of the output current and voltage on the LCD indicator of the control panel.
Принцип работы устройства питания постоянного напряжения и зарядки аккумуляторных батарей основан на преобразовании переменного (или постоянного) напряжения в гальванически развязанное напряжение постоянного тока и стабилизации напряжения и тока на заданном уровне с помощью цифровой системы управления.The principle of operation of a constant voltage power supply and battery charging device is based on converting an alternating (or constant) voltage into a galvanically isolated DC voltage and stabilizing the voltage and current at a given level using a digital control system.
При наличии сетевого напряжения на входе каждого из преобразователей напряжения 21-2n токи вторичных обмоток их высокочастотных трансформаторов протекают через диодные выпрямители и через включенные в положительную ветвь устройства низкоомные шунты соответствующих устройств слежения 3 для активного выравнивания их величин и суммирования. Регулировки по току и напряжению в устройстве слежения 3 обеспечивают ограничение выходного напряжения и тока до заданной величины и управление преобразователями напряжения сигналами выравнивания. Контроллер 5 выдает одинаковый пропорционально распределенный сигнал управления на интеграторы 9, на другой вход которых поступает основное опорное напряжение с источников опорного напряжения соответствующих преобразователей 3. Делитель напряжения 10 выравнивает крутизну управления ШИМ генератором подбором (регулировкой потенциометром) диапазона перестройки выходного напряжения преобразователя 2. В сумматоре 11 происходит наложение на основное опорное напряжение с выхода преобразователя напряжения управления, сформированного интегратором 9 и делителем 10. Таким образом, введение блоков 9-11 в каждом канале преобразования напряжения позволяет сузить полосу пропускания существующих цепей обратной связи, снизить возможность самовозбуждения (из-за наличия параллельных каналов преобразования напряжения, большого количества обратных связей, наличия устройств слежения с разной крутизной In the presence of the mains voltage at the input of each of the voltage converters February 1 -2 n currents of the secondary windings of the high-frequency transformers flows through diode rectifiers and through branch included in the positive low resistance shunts device corresponding tracking devices 3 for active alignment in their values and summing. Adjustments for current and voltage in the tracking device 3 provide a limitation of the output voltage and current to a predetermined value and control voltage converters with alignment signals. The controller 5 generates the same proportionally distributed control signal to the integrators 9, to the other input of which the main reference voltage is supplied from the voltage sources of the respective converters 3. The voltage divider 10 equalizes the steepness of the PWM generator control by selecting (adjusting by a potentiometer) the adjustment range of the output voltage of the converter 2. In the adder 11, the main voltage is superimposed from the output of the control voltage converter formed by integ a radiator 9 and a divider 10. Thus, the introduction of blocks 9-11 in each voltage conversion channel allows you to narrow the bandwidth of existing feedback circuits, reduce the possibility of self-excitation (due to the presence of parallel voltage conversion channels, a large number of feedbacks, and the presence of tracking devices with different steepness
управления и т.п.) и повысить линейность управления преобразователей, снизив колебания величины выходного напряжения устройства.control, etc.) and increase the linearity of control of the converters, reducing the fluctuation of the output voltage of the device.
Полезная модель, предназначенная для преобразования переменного напряжения 220 В или 380 В частотой 50 Гц или постоянного напряжения от 200 В до 570 В в автоматически контролируемое постоянное напряжение (12 В, 24 В, 220 В) с гальванической развязкой цепей, может быть использована для питания широкого класса потребителей (включая и судовые устройства) и зарядки аккумуляторов в ручном и автоматическом режимах.A utility model designed to convert an alternating voltage of 220 V or 380 V with a frequency of 50 Hz or a constant voltage from 200 V to 570 V into an automatically controlled constant voltage (12 V, 24 V, 220 V) with galvanic isolation of circuits can be used for power supply a wide class of consumers (including marine devices) and battery charging in manual and automatic modes.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007147969/22U RU73560U1 (en) | 2007-12-21 | 2007-12-21 | DC POWER SUPPLY AND CHARGING BATTERIES |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007147969/22U RU73560U1 (en) | 2007-12-21 | 2007-12-21 | DC POWER SUPPLY AND CHARGING BATTERIES |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU73560U1 true RU73560U1 (en) | 2008-05-20 |
Family
ID=39799364
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007147969/22U RU73560U1 (en) | 2007-12-21 | 2007-12-21 | DC POWER SUPPLY AND CHARGING BATTERIES |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU73560U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2553617C2 (en) * | 2010-07-05 | 2015-06-20 | Абб Б.В. | Charger for accumulator, network of several chargers and method of their operation |
-
2007
- 2007-12-21 RU RU2007147969/22U patent/RU73560U1/en active IP Right Revival
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2553617C2 (en) * | 2010-07-05 | 2015-06-20 | Абб Б.В. | Charger for accumulator, network of several chargers and method of their operation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102336970B1 (en) | battery system | |
| US7646182B2 (en) | Power supply apparatus | |
| US8953350B2 (en) | Photovoltaic power converters | |
| US8300438B1 (en) | Power factor corrected 3-phase Ac-dc power converter using natural modulation | |
| CN110323794B (en) | Active equalization control method and circuit | |
| US20110210701A1 (en) | Battery system | |
| KR20150131122A (en) | Method and apparatus for compensating non-active currents in electrical power networks | |
| RU2007130852A (en) | METHOD FOR BALANCED CHARGING OF A LITHIUM-ION OR LITHIUM-POLYMER BATTERY | |
| CN106341044B (en) | A kind of modular power electronics transformer synthesis efficiency optimization control method | |
| CN202145619U (en) | Bidirectional DC/DC converter | |
| TWM497385U (en) | Active balancing module for a series battery | |
| CN104092438A (en) | Photovoltaic energy storage system | |
| RU73560U1 (en) | DC POWER SUPPLY AND CHARGING BATTERIES | |
| RU64824U1 (en) | DC POWER SUPPLY AND CHARGING BATTERIES | |
| JP3051192U (en) | Capacitor adjustable controllable voltage / current power supply circuit | |
| CN107069914B (en) | Rail vehicle charging device and charging control method | |
| She et al. | A cost effective power sharing strategy for a cascaded multilevel converter based solid state transformer | |
| RU2479091C1 (en) | Method of accumulator charging from solar battery and device for implementation thereof | |
| KR101813060B1 (en) | Switched-mode power supply | |
| RU143469U1 (en) | BIDIRECTIONAL RECTIFIER-INVERTER CONVERTER WITH CORRECTION OF POWER FACTOR | |
| RU144248U1 (en) | SOLAR BATTERY ELECTRIC SIMULATOR | |
| RU124994U1 (en) | ONBOARD CHARGER FOR HIGH VOLTAGE BATTERY OF ELECTRIC ENERGY STORAGE | |
| CN109104109A (en) | A kind of high efficiency inversion transformation technique protection circuit | |
| RU148649U1 (en) | SINGLE-PHASE REVERSABLE FREQUENCY CONVERTER WITH DC CONNECTED VOLTAGE FOR AIRCRAFT ELECTRICAL POWER SUPPLY SYSTEM | |
| WO2014062675A1 (en) | Single phase ac chopper for high current control of complex and simple loads |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB1K | Licence on use of utility model |
Free format text: LICENCE Effective date: 20110427 |
|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20111222 |
|
| NF1K | Reinstatement of utility model |
Effective date: 20130310 |
|
| QZ11 | Official registration of changes to a registered agreement (utility model) |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20110427 Effective date: 20170505 |