SU1297168A1 - Зар дный статический преобразователь - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к устройствам распределени  электрической , энергии, в частности к зар дным устройствам аккумул торных батарей. Цель изобретени  - повышение КПД. За- дакщий и ведомый генераторы (Г) 1 и 2 вырабатывают импульсы сдвинутые между собой по фазе, промежуточные усилители (У) 13 и 14 и усилители 3 и 4 мощности усиливают сигналы в мощном управл емом двухполупериодном выпр мителе 7 и в узле управлени  У 13. Напр жение аккумул торной батареи на выходе выпр мител  7 всегда-выбирают больше напр жени  источника пи- тани , при этом ток зар да отсутствует . В процессе зар да за счет увеличе (Л

Description

ни  напр жени  аккумул торной батареи амплитуда зар дного тока будет уменьшатьс  на каждой ступени, а ширина импульса будет увеличиватьс  до тех пор, пока сдвиг фаз между сигналами задающего и ведомого Г 1,2 не станет равным нулю, при этом уменьшаетс  величина среднего тока зар да. Ключ 10 должен быть посто нно открыт, чтобы не прерывать цепь: индуктивного тока, протекающего через выпр митель 7. С

1.

Изобретение относитс  к устройствам дл  преобразовани  и распределени  электрической энергии, в частности к зар дным устройствам аккумул торных батарей и может быть исполь- зовано в автономных системах электропитани .

Цель изобретени  - повьшшние КПД

преобразовател  за счет введени  пр мой зависимости токов управлени  усилителей мощности и некоъмутируемо- го транзисторного ключа от величины за:р дного тока.

На (Ьиг. 1 представлена схема зар дного статического преобразовател , на фиг.2 - эпюры его сигналов.

Зар дньй статической преЪбразова- тель (фиг.1) содержит задающий (ЗГ) 1 и ведомьй (ВГ) 2 генераторы, .усилители мощности задающего (УМ ЗГ) и ведомого (УМ ВГ) 4 генераторов соответственно с выходными трансформаторами 5 и 6, мощный управл емьй двух- полупериодный выпр митель (УВ) 7, включенный последовательно с первым выводом источника питани  и подключенный к последовательно-согласно включенным полуобмоткам 8 и 9 выходных трансформаторов 5 и 6 усилителей 3 и 4 мощности, при этом выход управ л емого выпр мител  7 через некоммутируемый транзисторный ключ 10с узлом 11 управлени  (УУ) подключен к выводу аккумул торной батареи. К эФо му же выводу батареи подключен источ ник 12 опорного напр жени  (ИОН), другим вьтодом подключенный к общей точке питани  промежуточного усиЛите л  13 мощности задающего генератора (ПУМ ВГ) и промежуточного усилител 

ростом напр жени  батареи в npt:inecro зар да напр жение на первичных обмот - ках трансформаторов 15 и 16 будет уменьшатьс , что приведет к уменьше- - нию напр жени  на выходных обмотках 17,18,20,21 и, таким образом, будет уменьшатьс  напр жение управлени  У 3 и 4 ключа 10, а на транзисторах поддерживаетс  оптимальна  глубина насы- щени  в процессе зар да батареи, что повышает КПД преобразовател . 2 ил.

14 мощности ведомого генератора (ПУМ ВГ), подключенных входами к соответствующим генераторам. Промежуточные усилители 13 и 14 мощности выполнены на транзисторах, работающих в ключевом режиме и нагруженных на трансформаторы 15 и 16, вторичные обмотки 17 и 18 которых подключены к входам соответствующих усилителей 3 и 4 мощности. База некоммутируемого транзисторного ключа через ограничительный резистор 19 подключена к узлу 11 управлени , выполненному в виде маломощного управл емого двух- полупериодного выпр мител , которьй подключен к согласно включенным дополнительным вторичным полуобмоткам 20 и 21 трансформаторов 15 и 16 промежуточных усилителей 13 и 14 мощности . Средн   точка соединени  полуобмоток 20 и 21 подключена к выходу мощного управл емого выпр мител  7. Втора  обща  точка питани  промежуточных усилителей 13 и 14 мощности подключена к второму выводу аккумул торной батареи. Сюда же подключены второй вьшод источника питани , вторые вьтоды питани  генераторов 1 и 2 и усилителей 3 и 4 мощности.

Первые выводы питани  задающего . генератора 1 и усилителей 3 и 4 MODI- ности подключены к первому выводу источника питани . Первьй вывод ведомого генератора 2 подключен к выводу напр жени  обратной св зи. Источник 12 опорного напр жени  выполнен в виде двухполупериодного управл емого транзисторного выпр мител , силовые 22 и управл ющие 23 трансформаторные

полуобмотки которого в каждом плече  вл ютс  дополнительными вторичными обмотками трансформатора любого из усилителей 3 и 4 мощности.

Зар дный статический преобразова- тель работает следующим образом.

Задающий 1 и ведомый 2 генераторы вырабатывают импульсы, сдвинутые между собой по фазе, завис щей от величины напр жени  обратной св зи, т.е. в преобразователе используетс  извесный частотно-фазовый метод регулировани . Промежуточные усилители 13 и 14 мощности, усилители 3 и 4 мощности последовательно усиливают сиг- налы генераторов и в мощном управл емом двухполупериодном выпр мителе 7 и в маломощном управл емом выпр мителе узла 11 управлени  происходит сложение их сигналов.

На фиг.2а ив приведены сигналы генераторов 1 и 2 и усилителей 3 и 4 мощности каналов задающего и ведомого генераторов. Ме сду собой уровни амп- литуды их сигналов могут быть различными но совпадающими по фазе в каждом из каналов. Сдвиг фаз между сигналами каждого из каналов мен етс  с течением времени (времена t, t,, t) по мере зар да аккумул торной батареи. На фиг.26 и г приведены сигналы промежуточных усилителей 13 и 14 мощности . По мере зар да аккумул торной батареи амплитуда их сигналов уменьшаетс .

Так как напр жение аккумул торной „батареи, например сере бр но-кадмие- вой, в отсутствие импульса вольтодо- бавки, формируемого на выходе управ- л емого выпр мител  7, всегда выбираетс  больше напр жени  источника питани , то управл емый выпр митель 7 в этот момент времени заперт разни

цен напр жений аккумул торной батареи и источника питани  и ток зар да отсутствует . Ток зар да протекает только в моменты времени, когда присутствует импульс вольтодобавки (фиг.2е и ж). Внутреннее сопротивление аккумул торной батареи практически стабильно на каждой ступени зар да, поэтому и величина тока в импульсе посто нна , посто нным в импульсе будет и ток базы транзисторного ключа 10. Но в процессе зар да за счет увеличени  напр жени  аккумул торной батареи амплитуда, импульса зар дного тока будет уменьшатьс  на каждой ступени

с

fO (5 20

с

0

5

0

5

зар да, а ширина импульса зар да с каждой ступенью будет увеличиватьс  таким образом, что средн   величина тока зар да будет практически посто нной до тех пор, пока сдвиг фаз между сигналами задающего 1 и ведомого 2 генераторов не станет равным нулю, что происходит при равенстве импульсного напр жени  вольтодобавки и напр жени  батареи. При этом происходит резкое уменьшение величины среднего тока зар да (фиг.2ж).

Некоммутируемый транзисторньй ключ 10 во врем  работы зар дного преобразовател  на активно-индуктивную нагрузку , которой  вл етс  аккумул торна  батаре , должен быть посто нно открыт, чтобы не прерывать цепь индуктивного тока, протекающего через управл емый выпр митель 7, что обеспечиваетс  посто нным смещением U (фиг.2д), создаваемым за счет .выпр м-- лени  маломощным управл емым выпр мителем узла 11 управлени  разницы пр моугольных напр жений разной амплитуды на вторичных обмотках 20 и 21.

С ростом напр жени  батареи в процессе зар да напр жение на первичных обмотках трансформаторов 15 и 16 бу- .дет уменьшатьс  что будет приводить к уменьшению напр жени  на выходных обмотках 17,18,20,21 этих трансформаторов и, следовательно, будет уменьшатьс  напр жение управлени  усилителей 3 и 4 мощности и некоммутируемого транзисторного ключа 10, т.е. осуществл етс  зависимость токов управлени  усилителей 3 и 4 мощности и транзисторного ключа 10 от величины зар дного тока в импульсе, а в транзисторах поддерживаетс  оптимальна  глубина насьш(ени  в процессе зар да батареи, что повышает КПД преобразовател .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Зар дный статический преобразователь , содержащий задающий и ведомый генераторы, усилители мощности задающего и ведомого генераторов с выходными трансформаторами, мощньй управл емый двухполупериодньй выпр митель, включенный последовательно с источником- питани  и подключенный к включенным последовательно-согласно вторичным полуообмоткам указанных выходных трансформаторов, при этом выход управл емого выпр мител  через некомму- тируемьй транзисторный ключ с узлом управлени  подключен к отрицательному выходному выводу, причем узел управлени  выполнен в виде маломощного двухполупериодного управл емого выпр мител , подключенного к включенным последовательно-согласно обмоткам трансформаторов, средн   точка которых подключена к вьгооду мощного выпр мител , а выход через ограничи12971686

   соответствующих уси. ттепе чощносгтн, а их дополнительн)1е вторичные обмотки  вл ютс  обмотками трансформатороп узла управлени , а также источник опорного напр жени , имеющий величину напр жени  выше напр жени  аккумул торной батареи и встречную с ней пол рность, подключенный одним выводом к отрицательному выходному вьгаоду, fO другим выводом подключенный к общей . точке питани  промежуточных усилителей мощности, а друга  обща  точка питани  промежуточных усилителей мощности подключена к положительному вытельный резистор - к базе транзистора некоммутируемого ктаоча, отличающийс  тем, что, с целью повышени  КПД в зар дный статический |5ходному вьшоду батареи, причем источ- преобразователь введены промежуточныеник опорного напр жени  выполнен в усилители мощности задающего и ведо-виде двухполупериодного управл емого мого генераторов, подключенные входа-транзисторного выпр мител , силовые ми к соответствзгющим генераторам ии управл ющие трансфор аторные полувыполненные на транзисторах, работаю- 20обмотки которого в каждом плече  в- щих в ключевом режиме и нагруженныхл ютс  дополнительными вторичными на трансформаторы, вторичные обмоткиобмотками трансформатора любого из

   которых  вл ютс  обмотками управлени усилителей мощности.

   (

   /,J

   J

   Ги OJbLP

   S

   г,

   Hfго

   УУУЬг -гннээ : i/nufn

   fPTifl

   Узар

   Составитель М. Веденеев Редактор А.. Лежнина Техред А.Кравчук Корректор С

   Заказ 790/58Тираж 619 . Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна ,

   if