SU1647768A1 - Зар дно-пусковое устройство - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  стаИзобретение относитс  к электротехнике , в частности к стабилизирующим устройствам дл  зар да аккумул торных батарей посто нным импульсным током от однофазной промышленной сети. Целью изобретени   вл етс  повышение надежности работы устройства. На фиг.1 изображена принципиальна  электрическа  схема устройства; на фиг.2 - диаграммы напр жений на входе и выходе различных элементов устройства и тока аккумул торной батареи в режиме ее зар да и билизированного зар да аккумул торных батарей импульсным током. Цель изобретени  - повышение надежности работы зар д- но-пускового устройства. Устройство содержит преобразователь переменного напр жени  в регулируемое посто нное и датчик тока, соединенные через разделительный диод, выпр митель и стабилизатор напр жени , компаратор, конденсатор, RS- триггер, усилитель мощности сигналов управлени  преобразователем и регул тор тока зар да, соединенный через схему совпадающий с RS-триггером. Выход RS- триггера через RC-цепь подключен к логическому элементу НЕ. Первый вход компаратора соединен с общей шиной через управл емый ключ. Регул тор тока зар да выполнен на последовательно соединенных тактируемом интеграторе и пороговом компараторе. Устройство снабжено регул тором напр жени , выходом св занным с входом порогового компаратора или с дополнительным входом элемента совпадений. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. работы в буфере с данным устройством при включении стартера автомобил . Зар дно-пусковое устройство содержит последовательно включенные между входными выводами 1-3 и выходными выводами 4и 5 преобразователь 6 переменного напр жени  в регулируемое посто нное и датчик 7 тока, последовательно соединенные через разделительный диод 8 выпр митель 9 и стабилизатор 10 напр жени , компаратор 11, конденсатор 12, RS-триггер 13, усилитель 14 мощности, выходом соединенный с СП с с ч vj О 00

Description

управл ющим входом 15 преобразовател  б переменного напр жени  в регулируемое посто нное, регул тор 16 тока зар да, выходами 17 и 18 подключенный к выходу задатчика 19 тока и выходу датчика 7 тока, выходом 20 - к первому входу элемента 21 совпадений, выход которого соединен с R- входом RS-триггера, пр мой выход 22 которого подключен через дифференцирующую RC-цепочку 23 к входу логического элемента НЕ 24, второй вход элемента 21 совпадений и S-вход RS-триггера 13 объединены, первый вход 25 компаратора 11 соединен через установочный резистор 26 с выходным выводом 4, а второй вход27-содним выходом стабилизатора.

Управл емый ключ 28 включен между первым входом 25 компаратора 11 и общей шиной 2, выход компаратора 11 соединен с управл ющим входом ключа 28 и вто- рым входом элемента 21 совпадений непосредственно , а через конденсатор 12 - с инверсным выходом 29 RS-триггера, выход логического элемента НЕ 24 соединен с выходом 30 элемента 21 совпадений, управ- л ющий вход усилител  14 мощности включен между общей шиной и свободным выводом резистора 31 дифференцирующей RC-цепочки 23, ввод 32 питани  усилител  14 мощности подключен к первому выходу выпр мител  9, а третий вход 33 компаратора 11 соединен непосредственно с вторым выходом выпр мител  9.

При этом регул тор 16 тока зар да выполнен на последовательно соединенных тактируемом интеграторе 34 и пороговом компараторе 35, выход которого образует выход регул тора 16 тока зар да, а входы тактируемого интегратора образуют входы регул тора 16 тока зар да, причем тактовый вход 36 интегратора 34 соединен с выходом элемента 21 совпадений.

При работе устройства в буфере с аккумул тором дл  включени  стартера автомобил  аккумул торна  батаре  (АБ) подключаетс  к выводам 37 и 38. Дл  ограничени  верхнего уровн  напр жени  на АБ в устройство введен регул тор 39 напр жени , входами 40 и 41 подключенный соответственно к выходу задатчика 42 на- пр жени  и выходному выводу 4, а выходом соединенный с управл ющим входом 43 порогового компаратора 35 регул тора 16 тока зар да.

Дл  низковольтных АБ подключение к сети осуществл етс  через согласующий трансформатор 44.

Увеличение выходного тока в режиме пуска стартера автомобил  обеспечиваетс  переключателем 45, который уменьшает

число витков в первичной обмотке трансформатора и, следовательно, ее реактанс рассеивани , ограничивающий ток короткого замыкани  трансформатора.

На фиг,2 обозначены: напр жение46 на входах компаратора 11, напр жение 47 на выходе компаратора 11, напр жение 48 на выходе интегратора, напр жение 49 на выходе порогового компаратора 35, напр жение 50 на выходе элемента 21 совпадени , напр жение 51 на выходе (пр мом) 22 RS- триггера 13, напр жение 52 на инверсном выходе 29 RS-триггера 13, ток 53 на выходе усилител  14 мощности, напр жение 54 на АБ и ток 55 АБ.

Устройство работает следующим образом .

После включени  питающего напр жени  и подключени  аккумул торной батареи (АБ) к выходным вь.зодам 4 и 5 компаратор 11 формирует последовательность импульсов 47, следующих с удвоенной частотой питающей сети. При отсутствии сигнала задани  по току зар да на выходе порогового компаратора 35 устанавливаетс  нулевой потенциал 49 и переключение RS-триггера осуществл етс  короткими импульсами через конденсатор 12 с выхода компаратора 11. Выходное напр жение компаратора 11 управл ет работой управл емого ключа 28, который измен ет напр жение АБ, поступающее на первый вход 25 компаратора (фиг.2, позици  46). Благодар  этому, передний фронт импульса на выходе компаратора 11 формируетс  при мгновенном значении напр жени  питающей сети большем либо равном напр жению АБ, а задний фронт - всегда при напр жении сети, близком к нулю. Регулировка переднего фронта осуществл етс  установочным резистором 26, а заднего - входным сопротивлением компаратора 11 по второму входу 27 и первому входу 25, а также напр жением открытого ключа 28.

Выходные импульсы 51 триггера 13 через дифференцирующую цепочку 23 формируют управл ющие импульсы 53 усилител  14 мощности. Необходима  минимальна  длительность импульсов реализуетс  благодар  св зи выхода логического элемента НЕ с R-входом RS-триггера 13 и определ етс  параметрами дифференцирующей цепочки 23. С выхода, усилител  14 мощности импульсы подаютс  на управл ющие входы преобразовател  6 переменного напр жени  в регулируемое посто нное, выполненного , например, на тиристорном управл емом выпр мителе.

Таким образом, при отсутствии выходного сигнала задатчика 19 тока управл ющие импульсы на преобразователь 6 переменного напр жени  в регулируемое посто нное подаютс  при мгновенном значении напр жени  сети переменного тока меньшем , чем напр жение АБ. В этом случае ток через АБ не протекает (фиг.2, позици  55), причем минимальное напр жение АБ, которое может быть подключено к данному устройству , практически не ограничено и определ етс  в основном порогом переключени  компаратора 11, задаваемым по второму входу 27. Дл  регул тора 16 тока зар да, выполненного на тактируемом интеграторе 34 и пороговом компараторе 35, при каждом переключении RS-триггера 13 через логический элемент НЕ 24 происходит сброс тактируемого интегратора в нулевое состо ние. Возврат RS-триггера 13 в исходное состо ние осуществл етс  нулевым потенциалом на выходе компаратора 11.

При увеличении выходного сигнала за- датчика 19 тока до заданного уровн  напр жени  48 на выходе тактируемого интегратора 34 регул тора 16 тока зар да достигает уровн  переключени  порогового компаратора 35 (6-8 В) и на его выходе по вл етс  1. Если при этом и на выходе компаратора 11, определ ющего допустимую зону работы преобразовател  переменного напр жени  в регулируемое посто нное также установилс  единичный уровень напр жени , то на выходе элемента 21 совпадений по витс  нулевой синхро- низирущий импульс 50. Этот импульс переключает RS-триггер 13, который через дифференцирующую цепочку 23 запускает усилитель 14 мощности. На тиристорный выпр митель преобразовател  6 переменного напр жени  в регулируемое посто нное подаютс  управл ющие импульсы, что приводит к включению соответствующего тиристора и протеканию через АБ зар дного тока.

В момент включени  тиристоров тактируемый интегратор 34 обнул етс  по цепи 36 и снова интегрирует разницу между сигналом задани  и сигналом обратной св зи по току зар ду. В установившемс  режиме эта разница посто нна и определ етс  только уровнем переключени  порогового компаратора 35, который также посто нен, так как определ етс  напр жением на выходе стабилизатора 10. Этим обеспечиваетс  точна  стабилизаци  тока зар да АБ независимо от напр жени  АБ и напр жени  питающей сети. При мгновенном значении напр жени  сети, близком к нулю, происходит переключение компаратора 11 и через конденсатор 12 на инверсный выход RSтриггера 13 поступает еще один синхронизирующий импульс. Однако переключение триггера не происходит, так как он уже переключилс  по импульсу на выходе порогового компаратора 35 и, следовательно, на его инверсном выходе уже имеетс  нулевой потенциал (фиг.2, позици  52). Возврат триггера 13 в исходное состо ние и в этом режиме осуществл етс  нулевым потенциа0 лом на выходе компаратора 11. При этом триггер подготавливаетс  к очередному переключению по сигналу элемента 21 совпадений или компаратора 1.

В переходных режимах и в режиме

5 Пуск при посадке напр жени  питающей сети, чрезмерном увеличении сигнала за- датчика 19 тока, сбо х в работе RS-триггера и т.п., переключение порогового компаратора 35 может произойти раньше, чем по вит0 с  единичный потенциал на выходе компаратора 11. В этом случае синхронизирующий импульс на выходе элемента 21 совпадений по витс  практически в момент переключени  компаратора 11 из нулевого

5 в единичное состо ние. При этом вследствие задержки (на 0,5-1 мкс) прохождение сигнала по цепи элемент 21 совпадени  - RS - триггер 13 - дифференцирующа  цепочка 23 - усилитель 14 мощности включе0 ние управл емого ключа 28 всегда происходит раньше включени  преобразовател  6 переменного напр жени  в регулируемое посто нное. Это обеспечит заблаговременное изменение порога пере5 ключени  компаратора 11 и сохранение им единичного потенциала на выходе при протекании тока 55 зар да АБ, когда напр жение 54 на АБ значительно возрастает (фиг.2, позици  46).

0 Таким образом, включение управл емого ключа 28 указанным способом позволило по сравнению с известным отказатьс  от двух цепочек задержки, повысить надежность работы устройства, упростить его на5 ладку (не требуетс  подбор RC-цепочек), что снизило требовани  к цепи питани  усилител  мощности и позволило изменить его подключение по цепи ввода питани  и управл ющему входу.

0 Подключение ввода 32 питани  усилител  14 мощности к выходу выпр мител  9, т.е. до стабилизатора 10 напр жени , позвол ет ограничитьс  простейшим параметрическим стабилизатором напр жени  при

5 одновременном снижении помех по цепи питани  регул тора 16 тока зар да компаратора 11, RS-триггера 13, элемента 21 совпадени  и т.д.

Предлагаемое устройство без введени  дополнительной коммутационной аппаратуры обеспечивает в буфере с АБ режим пуска стартера автомобил  при подключении АБ к выводам 38 и 37. При таком подключении выходной ток устройства протекает , мину  датик 7 тока. При максимальном сигнале задатчика 19 тока зар да это обеспечивает включение преобразовател  6 переменного напр жени  з регулируемое посто нное (фиг.2, позиции 46, 48, 54 и 55) по переднему фронту выходного импульса компаратора 11 (фиг.2, позиции 47 и 53). Выходной ток устройства при этом ограничен только сопротивлением нагрузки и реактансом рассеивани  трансформатора. Переключатель 45 обеспечивает (при необходимости ) два уровн  максимального тока в режиме пуска стартера или зар д АБ с высоким напр жением.

Регул тор 39 напр жени  сравнивает напр жение на АБ с сигналом задатчика 42 напр жени . При напр жении на АБ меньше заданного, на выходе регул тора 39 напр жение близко к нулю и не вли ет на работу регул тора 16 тока зар да. Если напр жение на АБ превышает заданное, то на выходе регул тора 39 напр жение становитс  отрицательным и возрастает по абсолютной величине. Это увеличивает порог переключени  порогового компаратора 35 (что равносильно уменьшению сигнала задатчика 19 тока) до тех пор, пока ток через АБ не уменьшитс  до такого значени , при котором напр жение на АБ не превысит заданное , В зависимости от типа регул тора 39 напр жени  сравнение может осуществл тьс  как по среднему напр жению АБ, так и по его амплитудному или действующему значению. Представленный регул тор 39 напр жени  реализует сравнение среднего значени  напр жени  АБ с заданным задат- чиком 42 напр жени .

Если регул тор 39 напр жени  выполнить по схеме регул тора 16 тока зар да, то его выход можно подключить к дополнительному входу элемента 21 совпадений. В этом случае переключение элемента 21 совпадений будет осуществл тьс  по последнему из трех сигналов на выходах компаратора 11, регул тора 16 гока, регул тора 39 напр жени ,

Claims (2)

1. Зар дно-пусковое устройство, содержащее последовательно включенные между входными и выходными выводами преобразователь переменного напр жени  в регулируемое посто нное и датчик тока, последовательно соединенные через разделительный диод выпр митель и стабилизатор напр жени , компаратор, конденсатор , RS-триггер, усилитель мощности, выходом соединенный с управл ющим входом преобразовател  переменного напр жени  в регулируемое посто нное,

регул тор тока зар да, входами подключенный к выходам задатчика и датчика тока, а выходом - к первому входу элемента совпадений , выход которого соединен с входом RS-триггера, пр мым выходом подключенного через дифферен цирующую RC-цепочку ко входу логического элемента НЕ, второй вход элемента совпадений и S-вход триггера объединены, первый вход компаратора соединен через устанорочный резистор с

выходным выводом, второй вход - с одним выходом стабилизатора, отличающее- с   тем, что, с целью повышени  надежности работы устройства, в него введен управл емый ключ, который включен между

первым входом компаратора и общей шиной , выход компаратора соединен с управл ющим входом ключа и вторым входом элемента совпадений непосредственно, а через конденсатор - с инверсным выходом

RS-триггера, выход логического элемента НЕ соединен с выходом элемента совпадений , управл ющий вход усилител  мощности включен между общей шиной и свободным выводом резистора дифференцирующей RC-цепочки, ввод питани  усилител  мощности подключен к первому выходу выпр мител , а третий вход компаратора соединен непосредственно с вторым выходом выпр мител .

2. Устройство поп1,отличающее- с   тем, что в него введен регул тор напр жени , входами соединенный с выходом задатчика напр жени  и выходными выводами, а выходом подключенный к управл ющему входу порогового компаратора , определ ющему уровень его порога переключени 

3 Устройство по п. 1, о т л л ч а ю щ е е- с   тем, что в него введен регул тор напр жени , входами соединенный с выходом эа- датчика напр жени  и выходными выводами, а выходом подключенный к дополнительному входу элемента совпадений

ФиъЛ

Сигналы на бходе компаратора 11 46

Выход компаратора 11 47

выход интегратора 34

48

выход порогового компаратора 35

4S

Выход элемента 21 совпадений 50

Пр мой Выход KS- триггерой

Of

Инверсный Выход RS- три гера13

Jt

Токнавходе УМ fit 53

Напр жение на А 6 54

Так AS 55