SU1683127A1

SU1683127A1 - Device for charging and discharging storage batteries

Info

Publication number: SU1683127A1
Application number: SU894760989A
Authority: SU
Inventors: Владимир Федорович Чеславский
Original assignee: Днепропетровский Центр Научно-Технического Творчества "Импульс"
Priority date: 1989-11-21
Filing date: 1989-11-21
Publication date: 1991-10-07

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано дл зар да и разр да аккумул торных батарей (АБ). Цель изобретени - снижение массогабаритных показателей. Устройство содержит источник переменного тока, включенный на вход выпр мител через разделительный конденсатор , накопительный конденсатор, включенный в цепь посто нного тока, импульсный трансформатор, имеющий первую и вторую первичные и одну вторичную обмотки . Перва первична обмотка подключена к выходу выпр мител через накопительный конденсатор, втора - к обкладкам накопительного конденсатора через ключевой элемент, вторична обмотка через диод соединена с аккумул торной батареей , а разр дна цепь содержит активное сопротивление, подключенное к аккумул торной батарее через выключатель . Разделительный и накопительный конденсаторы, соединенные через выпр митель , образуют схему умножени частоты , использование которой позвол ет снизить массогабаритные показатели устройства . 2 ил.The invention relates to electrical engineering and can be used to charge and discharge batteries (AB). The purpose of the invention is to reduce weight and size parameters. The device contains an alternating current source connected to the rectifier input through an isolating capacitor, a storage capacitor connected to a direct current circuit, a pulse transformer having first and second primary and one secondary winding. The first primary winding is connected to the output of the rectifier through a storage capacitor, the second to the plates of the storage capacitor through a key element, the secondary winding is connected via a diode to a battery, and the discharge circuit contains an active resistance connected to the battery through a switch. The separation and storage capacitors, connected via a rectifier, form a frequency multiplication circuit, the use of which allows for a reduction in the mass and dimensions of the device. 2 Il.

Description

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в устройствах зар да и разр да аккумул торных батарей.The invention relates to electrical engineering and can be used in devices for charging and discharging batteries.

Цель изобретени - снижение массо-габаритных показателей.The purpose of the invention is to reduce the weight and size parameters.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - принципиальна схема управлени . .FIG. 1 shows the scheme of the proposed device; in fig. 2 is a circuit diagram. .

Устройство дл зар да и разр да аккумул торной батареи содержит силовую зар дную цепь, включающую двухполупе- риодный выпр митель 1, подключенный через разделительный конденсатор 2 к сети частотой 50 Гц. Устройство включает также импульсный трансформатор 3, имеющий первую 4 и вторую 5 первичные и вторичныеThe device for charging and discharging a battery contains a power charging circuit including a full-wave rectifier 1 connected through a coupling capacitor 2 to a network with a frequency of 50 Hz. The device also includes a pulse transformer 3, having the first 4 and second 5 primary and secondary

6 обмотки. Выход выпр мител 1 соединен с первой первичной обмоткой 4 через накопительный конденсатор 7. Втора первична обмотка 5 импульсного трансформатора 3 подключена к обкладкам накопительного конденсатора 7 через ключевой элемент, в качестве которого использован тиристор 8. Вторична обмотка 6 трансформатора 3 через диод 9 соединена с аккумул торной батареей 10. Разр дна цепь содержит активное сопротивление 11, подключенное к аккумул торной батарее 10 через выключатель 12. Дл контрол величины тока зар да и разр да аккумул торной батареи 10 последовательно в цепи вторичной обмотки б трансформатора 3 включен шунт6 windings. The output of the rectifier 1 is connected to the first primary winding 4 through the storage capacitor 7. The second primary winding 5 of the pulse transformer 3 is connected to the plates of the storage capacitor 7 via a key element, which is used as the thyristor 8. The secondary winding 6 of the transformer 3 is connected through a diode 9 to the battery a battery 10. The discharge circuit contains active resistance 11 connected to the battery 10 through a switch 12. To control the magnitude of the charge current and the discharge of the battery 10 n hence the circuit of the secondary winding of the transformer 3 used included shunt

аbut

0000

N3 44N3 44

«"

13 амперметра 14. Дл контрол напр жени параллельно аккумул торной батарее 10 подключен вольтметр 15. Дл защиты диодов выпр мител 1 и тиристора 8 параллельно обмоткам 4 и 5 трансформатора 3 подключены диоды 16 и 17. Устройство содержит также схему 18 управлени , выход которой подключен к управл ющему электроду тиристора 8.13 ammeters 14. A voltmeter 15 is connected in parallel to the battery 10 to control the voltage. To protect the diodes of the rectifier 1 and the thyristor 8 in parallel to the windings 4 and 5 of the transformer 3, the diodes 16 and 17 are connected. The device also contains a control circuit 18 whose output is connected to thyristor control electrode 8.

Схема 18 управлени содержит последовательно соединенные блок 19 питани , стабилизатор 20 напр жени , задающий генератор 21 и формирователь 22 импульсов. Дл регулировани частоты зар дных импульсов к задающему генератору 21 подсоединен задатчик частоты, в качестве которого использовано переменное сопротивление 23. Блок 19 питани включает силовой трансформатор 24, первична обмотка которого через предохранитель 25 подключена к сети питани частотой 50 Гц, а вторична соединена с входом двухполу- периодного выпр мител 26. Вкчод последнего соединен с входом стабилизатора 20 напр жени . Стабилизатор 20 напр жени содержит последовательно соединенные резистор 27 и стабилитроны 28 и 29, служащие дл стабилизации напр жени и температурной компенсации соответственно, подключенные параллельно к выходу выпр мител 26. Дл сглаживани пульсаций параллельно стабилитронам 28 и 29 подключен конденсатор 30. В качестве задающего генератора 21 использован триггер, собранный на двух транзисторах 31 и 32, двух конденсаторах 33 и 34 и четырех резисторах 35-38. К правому плечу задающего генератора 21 подключен формирователь 22 импульсов, включающий транзистор 39 и импульсный трансформатор 40, вторична обмотка которого через диод 41 подключена к управл ющему электроду тиристора 8.The control circuit 18 comprises a series-connected power supply unit 19, a voltage stabilizer 20, a master oscillator 21, and a pulse shaper 22. To control the frequency of the charging pulses, a frequency generator is connected to the master oscillator 21, which uses variable resistance 23. The power supply unit 19 includes a power transformer 24, the primary winding of which is connected to the 50 Hz power supply network through a fuse 25, and the secondary one is connected to a two-floor input - periodical rectifier 26. The last one is connected to the input of voltage regulator 20. Voltage stabilizer 20 includes a series-connected resistor 27 and zener diodes 28 and 29, which serve to stabilize the voltage and temperature compensation, respectively, connected in parallel to the output of the rectifier 26. To smooth the pulsations parallel to the zener diodes 28 and 29, a capacitor 30 is connected. As a master oscillator 21 used the trigger, assembled on two transistors 31 and 32, two capacitors 33 and 34 and four resistors 35-38. A pulse driver 22 is connected to the right shoulder of the master oscillator 21, including a transistor 39 and a pulse transformer 40, the secondary winding of which is connected through a diode 41 to the control electrode of the thyristor 8.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

При подаче напр жени на вход силовой зар дной цепи через разделительный конденсатор 2, мостовую схему двухполупе- риодного выпр мител 1 начинает зар жатьс накопительный конденсатор 7 по цепи: сеть питани - разделительный конденсатор 2 - выпр митель 1 - перва первична обмотка 4 импульсного трансформатора 3 - конденсатор 7 - выпр митель 1 - сеть питани . При этом в первой первичной обмотке 4 импульсного трансформатора 3 возникает импульс тока, который индуктирует во вторичной обмотке 6 импульс тока, который вызывает зар д аккумул торной батареи 10 по цепи обмотка 6 - диод 9 - шунт 13 - аккумул торна батаре When voltage is applied to the input of the power charging circuit through separation capacitor 2, the bridge circuit of the full-wave rectifier 1 starts charging storage capacitor 7 along the circuit: power supply - separation capacitor 2 - rectifier 1 - the first primary winding 4 of the pulse transformer 3 - capacitor 7 - rectifier 1 - supply network. In this case, a current pulse occurs in the first primary winding 4 of the pulse transformer 3, which induces a current pulse in the secondary winding 6, which causes the battery 6 to charge the winding 6 along the circuit 6 - diode 9 - shunt 13 - battery

10 - обмотка 6, Разр д конденсатора 7 осуществл етс при подаче импульса на управл ющий электрод тиристора 8 от схемы 18 управлени . Разр д осуществл етс по цепи конденсатор 7 - тиристор 8 - втора первична обмотка 5 - конденсатор 7. В процессе разр да конденсатора 7 в обмотке 5 возникает импульс тока, индуктирующий во вторичной обмотке 6 импульс тока, кото0 рый осуществл ет зар д аккумул торной батареи 10 нотой же цепи, как и при возникновении импульса в первичной обмотке 4. Величина емкостей конденсаторов 2 и 7 выбрана таким образом, что за врем полупе5 риода питающей сети конденсатора 2 зар жаетс один раз до напр жени питающей сети, а конденсатор 7 - несколько раз в зависимости от соотношени емкостей 2 и 7, Таким образом, конденсатор 7 может10 — winding 6. The discharge of the capacitor 7 is effected when a pulse is applied to the control electrode of the thyristor 8 from the control circuit 18. The discharge is carried out along the circuit capacitor 7 - thyristor 8 - second primary winding 5 - capacitor 7. During the discharge of capacitor 7 in winding 5, a current pulse occurs, which induces a current pulse in the secondary winding 6, which charges the battery 10 notes of the same circuit as in the case of a pulse in the primary winding 4. The capacitance values of the capacitors 2 and 7 are chosen so that during the half-period of the power supply network of the capacitor 2 it is charged once before the supply voltage, and the capacitor 7 in the head ing on the ratio of containers 2 and 7, Thus, the capacitor 7 can

0 быть разр жен в течение полупериода питающей сети такое же количество раз,0 to be discharged during the power supply half-cycle the same number of times

Как известно, при соотношении емкостей разделительного и накопительного конденсаторов, равном 2, частоте перемен5 ного тока в сети 50 Гц, частота следовани импульсов равна 350 Гц. Повышение отношени емкостей увеличивает частоту следовани импульсов. Так, при соотношении емкостей равном 8, частота следовани им0 пульсов достигает 1800 Гц. Разр д конденсатора 7 должен осуществл тьс с частотой, не превышающей период его зар да. В результате частота импульсов во вторичной обмотке 6 трансформатора 3 в два раза вы5 ше частоты зар да конденсатора 7, так как импульсы в обмотке 6 возникают как при зар де, так и при разр де конденсатора 7. Зар дный ток через аккумул торную батарею 10 протекает при превышении напр 0 жени импульса в обмотке 6 по отношению к напр жению зар жаемой батареи 10. Поэтому в конце полупериода питающей сети, когда напр жение импульсов в обмотке 6 ниже напр жени зар жаемой аккумул 5 торной батареи 10 прохождение зар дного тока через батарею 10 прекращаетс (фиг. 3). Начинаетс процесс разр да батареи 10 по цепи положительный вывод батареи 10 - шунт 13 амперметра 14, активное сопротив0 ление 11 - замкнутый выключатель 12 - отрицательный вывод батареи 10. Величина активного сопротивлени 11 подобрана таким образом, чтобы через него протекал ток разр да батареи 10 по величине в 10-20 разAs is known, when the ratio of the capacitors of the separation and storage capacitors is 2, the frequency of the alternating current in the network is 50 Hz, the pulse frequency is 350 Hz. Increasing the capacitance ratio increases the pulse frequency. So, with a capacitance ratio of 8, the pulse frequency reaches 1800 Hz. The discharge of the capacitor 7 should be carried out with a frequency not exceeding the period of its charge. As a result, the frequency of the pulses in the secondary winding 6 of the transformer 3 is twice the charging frequency of the capacitor 7, since the pulses in the winding 6 occur both when charging and when the capacitor 7 is discharged. The charging current through the battery 10 flows when exceeding the voltage 0 in the winding 6 with respect to the voltage of the charged battery 10. Therefore, at the end of the half-cycle of the supply network, when the voltage of the pulses in the winding 6 is lower than the voltage of the charged battery of the 5 torus 10, the charging current flows through the battery 10 stopped aets (FIG. 3). The process of discharge of the battery 10 along the circuit of the positive terminal of the battery 10 - shunt 13 of the ammeter 14, active resistance 11 - closed switch 12 - negative terminal of the battery 10 begins. The active resistance 11 is chosen so that the current of the battery 10 flows through it 10-20 times

5 меньший, чем средн величина тока зар да батареи 10.5 less than the average value of the battery charge current 10.

Схема управлени 18 работает следующим образом.The control circuit 18 operates as follows.

При подаче напр жени на вход блока 19 питани на его выходе по вл етс наприжение , которое подаетс на вход стабилизатора 20. При этом ток, проход щий через резистор 27, стабилитроны 28 и 29, обеспечивает стабилизированное напр жение стабилитроном 28. С выхода стабилизатора 20 напр жени стабилизатора напр жение подаетс на задающий генератор 21, который начинает работать с частотой переключени , завис щей от параметров конденсаторов 33 и 34 и резисторов 36 и 37, Плавный диапазон регулировани частоты переключени генератора осуществл етс переменным сопротивлением 23,When voltage is applied to the input of the power supply unit 19, a voltage appears at its output, which is fed to the input of the stabilizer 20. At the same time, the current passing through the resistor 27, the zener diodes 28 and 29, provides a stabilized voltage by the zener diode 28. From the output of the stabilizer 20 the voltage of the stabilizer, the voltage is applied to the master oscillator 21, which begins to work with a switching frequency, depending on the parameters of the capacitors 33 and 34 and resistors 36 and 37. A smooth control range of the switching frequency of the generator is carried out mennym resistance 23,

Выход генератора 21 соединен с базой транзистора 39 формировател 22 ммпуль- сов. В цепь коллектора транзистора 39 включена первична обмотка импульсного трансформатора 40, с вторичной обмоткой которого через диод 41 импульс подаетс на управл ющий электрод тиристора 8. В св - зи с тем, что частота зар дных импульсов определ ет среднюю величину зар дного тока в аккумул торной батарее 10 зар дный ток устанавливаетс изменением частоты задающего генератора 21. В процессе зар - да с увеличением напр жени на зар жаемой батарее 10 средн величина тока зар да уменьшаетс , так как напр жение на батарее Ua6 увеличиваетс , а величина напр жени импульсов зар дного тока 3 во вторич- ной обмотке 6 импульсного трансформатора 3 остаетс неизменной. Когда напр жение на батарее 10 превысит напр жение импульсов тока, в обмотке 6 возникает разр дный ток р. При обыкновенном зар де аккумул торной батареи 10 без реверсировани тока, т.е. при отсутствии необходимости проведени формовочного цикла батареи 10, выключатель 12 отключают.The output of the generator 21 is connected to the base of the transistor 39 of the former 22 mm pulses. The collector circuit of transistor 39 includes the primary winding of a pulse transformer 40, with the secondary winding of which through a diode 41 a pulse is fed to the control electrode of thyristor 8. Due to the fact that the frequency of charging pulses determines the average value of the charging current in the battery battery 10, the charging current is established by varying the frequency of the master oscillator 21. During the charging process, as the voltage on the charged battery 10 increases, the average charge current decreases as the voltage on the battery Ua6 increases, and The voltage of the pulses of the charging current 3 in the secondary winding 6 of the pulse transformer 3 remains unchanged. When the voltage on the battery 10 exceeds the voltage of the current pulses, a discharge current p occurs in the winding 6. With an ordinary charge of the battery 10 without reversing the current, i.e. in the absence of the need to conduct the molding cycle of the battery 10, the switch 12 is turned off.

Использование предлагаемого устройства позволит снизить массогабаритные показатели за счег использовани схемы умножени частоты (разделительный и накопительный конденсаторы, соединенные через выпр митель) в сочетании с импульсным трансформатором с двум первичными обмотками, одна из которых подключена через управл емый ключевой элемент.The use of the proposed device will make it possible to reduce the weight and size parameters by using the frequency multiplication circuit (separation and storage capacitors connected via a rectifier) in combination with a pulse transformer with two primary windings, one of which is connected via a controlled key element.

При этом в устройстве достигаетс повышение КПД за счет использовани энергии зар да и разр да накопительного конденсатора дл зар да аккумул торной батареи.In this case, the device achieves an increase in efficiency due to the use of the energy of the charge and the discharge of the storage capacitor to charge the battery.

Claims

Apparatus of the Invention A device for charging and discharging a battery comprising a charging circuit including a rectifier connected via a controllable key to an inductive element, a key control circuit, a discharging circuit, output terminals for connecting a battery and input terminals for connection of an alternating current source, characterized in that, in order to reduce the weight and size parameters, an isolating capacitor incorporated at the input of the rectifier in the alternating current circuit and the storage condenser is introduced into it op, and as an inductive element a pulse transformer is used, having first and second primary and one secondary windings, one transformer primary winding being connected to the output of the rectifier via a storage capacitor, its other primary winding is connected to the windings of the storage capacitor via a key, the secondary winding of the transformer through a diode connected to the output terminals, and the discharge circuit contains the active resistance connected to the output terminals through a switch.

12

ITLTlf

.eleven

0

15

Puz.f