SU1705953A1 - Устройство дл зар да аккумул торной батареи - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике и может быть использовано дл  зар да аккумул торной батареи от источника посто нного тока. Цель изобретени  - улучшение массоэнерге- тических показателей путем снижени  потерь мощности в устройстве. Устройство выполнено на основе транзисторного повышающего конвертора параллельного типа, который содержит цепь иа соединенных последовательно датчика зар дного тока, зар дного диода и первичной обмотки дроссел , соедин ющую входные клеммы дл  подключени  источника посто нного тока и выходные клеммы дл  подключени  зар жаемой аккумул торной батареи, конденсатор, шунтирующий последи юо вместе с датчиком ее зар дного тока„ Управление силовым транзистором конвертора производитс  от широтно-импульсного модул тора с системой логических блоков и коммутаторов на основе данных контрол  зар дного тока и изменени  зар дного напр жени  по ЭДС вторичной обмотки дроссел . Режим зар да батареи выбираетс  таким, что в начале и в конце его транзисторный конвертор работает в прерывистом режиме, а промежуточна  стади  зар да реализована превращением конвертора в параллельный регул тор непрерывного действи . 1 з.п„ ф-лы, 2 ил. г л

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к устройствам дл  зар да аккумул торной батареи от источника посто нного тока, и может быть использовано в составе автономных систем электроснабжени .

Целью изобретени   вл етс  улучшение массоэнергетических показателей путем снижени  потерь мощности в устройстве .

На фиг. 1 показана принципиальна  электрическа  схема устройства дл 

зар да аккумул торной батареи; на фиг. 2 - диаграммы его работы.

Устройство содержит датчик 1 зар дного тока (ЛЗТ) , конденсатор 2, подключенный параллельно выходным клеммам, последовательно включенные между входной и выходной положительными клеммами устройства дроссель 3 и диод , точка соединени  которых св зана с входной и выходной отрицательными клеммами устройства через силовой транзистор (СТ) 5, базова 

ел

со

СЛ

СО

цепь которого соединена с широтно- импульсным модул тором (ШИМ) 6 и через элемент 7 сравнени  (ЭС), св занный также с ДЗТ 1, с эталонным эле- , ментом (ЭЭ) 8, два логических блока (ЛБ) 9 и 10, три электронных ключа (ЭК) 11, 12 и 13, три пороговых элемента (ПЭ) , 15 и 16 и датчик 17 напр жени  (ДН)0 Вход ДН 17 подключен ю через выпр митель 18 к дополнительной обмотке дроссел  3, а выход - к одному из входов первого ЛБ 9, другой вход которого св зан с выходом первого ПЭ 1, а выход - с первыми вхо- 15 дами электронных ключей 11, 12 и 13. Третий ЭК 13 выходной цепью шунтирует установленный в базовую цепь СТ 5Ч третий ПЭ 16, выходом св занный с одним из входов второго ЛБ 10, другой 20 вход которого подключен к выходу второго ПЭ 15. Выход второго ЛБ 10 св зан с вторыми входами электронных ключей 11, 12 и 13. Входы первого Ц и второго 15 ПЭ соединены с выходом 25 ДЗТ 1. Выходы первого 11 и второго 12 ЭК включены соответственно в цепь, шунтирующую вход и выход ШИМ 6, и в цепь питани  этого модул тора. Каждый из ЛБ 9 и 10 выполнен в виде совокуп- зо ности логических элементов НЕ, И, причем выход элемента И и один из его входов образуют соответственно выход и один из входов ЛБ 9 О0). Другой

р дный ток по цепи: ИПТ 22 - основна  обмотка дроссел  3 - диод - ДЗТ 1 - АБ 23о Зар дный ток из-за наличи  переходных процессов в устройстве постепенно нарастает и в некоторый момент времени достигает порога срабатывани  ПЭ И,контролирующего верхние °

нюю границу тока зар да ЛБ I На его выходе формируетс  сигнал, поступающий на вход ЛБ 9, на другом входе которого сигнал во врем  переходных процессов в устройстве отсутствует , благодар  подключению катода диода 21 к концу дополнительной обмотки дроссел  3° Указанна  комбинаци  сигналов на соответствующих входах ЛБ 9 вызывает по вление на его выходе сигнала, перевод щего соответственно в открытое и закрытое состо ни  ЭК 11, 12 и 13 В результате эмиттер-базова  цепь СТ 5 через открытый ЭК 11, усилитель 19 и ПЭ 16 подключаетс  к выходу ЭС 7о Сигналом с выхода ЭС 7 обеспечиваетс  заданный зар дный ток АБ 23, раоный 1И, при этом СТ 5 работает в режиме параллельного регул тора непрерывного действи . Одновременно на выходе ПЭ 15, контролирующего уменьшение зар дного тока АБ 23 ниже минимального допустимого уровн  1МИн сигнал отсутствует, а через ПЭ 16 протекает управл ющий ток

вход ЛБ 9 (Ю), соединенный с выхода- 35

ми ДН 17 или третьего ПЭ 16 соответственно лл  первого 9 или второго 10 ЛБ, св зан с вторым входом логического элемента И через элемент НЕ. Дл  согласовани  параметров ЭС 7 и ШИН 6 од используетс  усилитель 19. Выпр митель 18 включает конденсатор 20 и вентиль 21, подсоединенный анодом к концу дополнительной обмотки дроссел  3, начало основной обмотки которого под- 45 ключено к входной положительной клемме устройства. Устройство подключаетс  к источнику 22 посто нного тока (ИПТ), а к его выходу подсоедин етс  зар жаема  аккумул торна  батаре  сп (АБ) 23.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состо нии ЭК 11, 12 и 5 13 и СТ 5 закрыты, конденсатор 2 разр жен . При подключении ЛБ 23 к устройству через батарею начинает течь заде формируетс  сигнал, подтверждающий работу СТ 5 в линейном режиме. Указанна  комбинаци  сигналов с выходов ПЭ 15 и 16 подаетс  на соответствующие входы ЛБ 10, в результате чего подтверждаетс  закрытое состо ние ЭК 12 и 13 и открытое состо ние ЭК 11. По мере зар да ЛБ 23 ее напр жение увеличиваетс , ток через эмиттер-коллекторную цепь СТ 5 уменьшаетс  (тран зистор 5 призакрываетс ), скорость нарастани  напр жени  ЛБ 23 также уменьшаетс  и с момента времени t до момента t2 зар дное напр жение измен етс  незначительно. Параметры схемы управлени  выбраны такими, что, если напр жение ИПТ 22 посто нно, в момент времени t СТ 5 полностью закрываетс  и зар д АБ 23 на интервале t, tq производитс  непосредст венно от ИПТ 22 без промежуточного преобразовани  потребл емой мощности. При этом дроссель 3 используетс , дл  сглаживани  зар дного тока, измен ю , ю 15 20 25 зо

5953

р дный ток по цепи: ИПТ 22 - основна  обмотка дроссел  3 - диод - ДЗТ 1 - АБ 23о Зар дный ток из-за наличи  переходных процессов в устройстве постепенно нарастает и в некоторый момент времени достигает порога срабатывани  ПЭ И,контролирующего верхние °

нюю границу тока зар да ЛБ I На его выходе формируетс  сигнал, поступающий на вход ЛБ 9, на другом входе которого сигнал во врем  переходных процессов в устройстве отсутствует , благодар  подключению катода диода 21 к концу дополнительной обмотки дроссел  3° Указанна  комбинаци  сигналов на соответствующих входах ЛБ 9 вызывает по вление на его выходе сигнала, перевод щего соответственно в открытое и закрытое состо ни  ЭК 11, 12 и 13 В результате эмиттер-базова  цепь СТ 5 через открытый ЭК 11, усилитель 19 и ПЭ 16 подключаетс  к выходу ЭС 7о Сигналом с выхода ЭС 7 обеспечиваетс  заданный зар дный ток АБ 23, раоный 1И, при этом СТ 5 работает в режиме параллельного регул тора непрерывного действи  Одновременно на выходе ПЭ 15, контролирующего уменьшение зар дного тока АБ 23 ниже минимального допустимого уровн  1МИн сигнал отсутствует, а через ПЭ 16 протекает управл ющий ток

де формируетс  сигнал, подтверждающий работу СТ 5 в линейном режиме. Указанна  комбинаци  сигналов с выходов ПЭ 15 и 16 подаетс  на соответствующие входы ЛБ 10, в результате чего подтверждаетс  закрытое состо ние ЭК 12 и 13 и открытое состо ние ЭК 11. По мере зар да ЛБ 23 ее напр жение увеличиваетс , ток через эмиттер-коллекторную цепь СТ 5 уменьшаетс  (транзистор 5 призакрываетс ), скорость нарастани  напр жени  ЛБ 23 также уменьшаетс  и с момента времени t до момента t2 зар дное напр жение измен етс  незначительно. Параметры схемы управлени  выбраны такими, что, если напр жение ИПТ 22 посто нно, в момент времени t СТ 5 полностью закрываетс  и зар д АБ 23 на интервале t, tq производитс  непосредст венно от ИПТ 22 без промежуточного преобразовани  потребл емой мощности. При этом дроссель 3 используетс , дл  сглаживани  зар дного тока, измен ющегос  ДО 1/иин

-г}

1-от I.

на интервале Ч.,, j.. .макс В течение интервала времени t,, tz описанное выше состо ние элементов устройства сохран етс  По мере зар да АБ 23 зар дный ток умень шаетс  и в момент времени t2 достигает порога срабатывани  ПЭ 15 Нова  комбинаци  сигналов, поступающа  на соответствующие входы ЛБ 10 с выходов

ПЭ 15 и 16, обеспечивает формирование на выходе ЛБ 10 сигнала, открывающего ЭК 12 и 13 и закрывающего ЭК 11„ При этом подаетс  питание на ШИМ 6, модул тор запускаетс  и сигнал управлени  СТ 5 проходит через ЭК 13, шунтирующий входную цепь ПЭ 1б„ В результате на выходе ДН 17 по вл етс  сигнал, поступающий на вход ЛБ 9, который при отсутствии сигнала с ПЭ 1 формирует сигнал, подтверждающий закрытое состо ние ЭК 11 и открытое состо ние ЭК 12 и 13 Дальнейша  стабилизаци  зар дного тока АБ 23 до мо

мента времени t.

когда

зар дное напр жение достигает значени  ид4

25

35

40

JMOKC

осуществл етс  за счет работы устройства в режиме широтно-импульсной мо- дул ции. При уменьшении напр жени  ИПТ 22 или при жестких требовани х к 0 точности стабилизации зар дного тока возможен переход к работе устройства в режиме широтно-импульсной модул ции и раньше момента времени t2 по снижению тока до минимального значени  1МИН и срабатыванию ПЭ 15, как это было описано выше В случае увеличени  напр жени  ИПТ 22 возможен и обратный переход от режима широтно-импульсной модул ции к режиму без стабилизации зар дного тока или к режиму работы СТ 5 в качестве параллельного регул тора непрерывного действи . При этом за счет увеличени  напр жени  ИПТ 22 коэффициент передачи по напр жению устройства становитс  близким к единице, напр жение ИПТ 22 практически полностью прикладываетс  к ЛБ 23, вызыва  увеличение ее зар дного тока„ В результате сигнал, 50 поступающий с ДН 17 на один вход ЛБ9, снимаетс , а на другом входе ЛБ 9 по достижении зар дным током установленного верхнего граничного значени  формируетс  сигнал от ПЭ IV. На выходе 55 ЛБ 9 формируетс  сигнал, перевод щий в открытое состо ние ЭК 11 ив закрытое состо ние ЭК 12 и 1 3 „

45

о

5

0

5

5

0

0 0 5

5

В оезупътате устройство продолжает зар д АБ 23 либо в режиме линейной стабилизации зар дного тока, либо без промежуточного преобразовани  мощности ИПТ 22.

Использование изобретени  обеспечивает улучшение массоэнергетических показателей устройства дл  зар да АБ.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   1 о Устройство дл  зар да аккумул торной батареи, содержащее датчик зар дного тока, конденсатор, подключенный параллельно выходным клеммам, последовательно включенные между входной и выходной положительными клеммами устройства дроссель и диод, точка соединени  которых св зана с входной и выходной отрицательными клеммами устройства через силовой транзистор, базова  цепь которого соединена с широтно-импульсным модул тором и через элемент сравнени , св занный также с датчиком зар дного тока с эталонным элементом, отличающеес  тем, что, с целью улучшени  массоэнергетических показателей , оно снабжено двум  логическими блоками, трем  электронными ключами, трем  пороговыми элементами и датчиком напр жени , входом подключенным через выпр митель к дополнительной обмотке дроссел , а выходом - к одному из входов первого логического блока , другой вход которого св зан с выходом первого порогового элемента, а выход - с первыми входами электронных ключей, последний из которых выходной цепью шунтирует установленный в базовую цепь силового транзистора третий пороговый элемент, выхо-- дом св занный с одним из входов второго логического блока, другой вход которого подключен к выходу второго порогового элемента,а выход второго логического блока св зан с вторыми входами электронных ключей, причем входы первого и второго пороговых элементов соединены с выходом датчика зар дного тока, а выходы первого и второго электронных ключей включены соответственно в цепь, шунтирующую вход и выход широтно-импульсного модул тора, и в цепь питани  этого модул тора.

   20 Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что каждый из

   7170 953 логических блоков выполнен в вид совокупности логических элементов НЕ, И, причем выход элемента И и один из его входов образуют соответственно выход и один из входов логического блока, другой вход которого, соединенный с выходами датчика напр жени  или третьего порогового элемента соответственно дл  первого или второго логического блока, св зан с вторым входом логического элемента И через элемент НЕ.

   Редактор А„ Лежнина

   Составитель В. Оглоблев

   Техред Л.Опийных Корректор Л. Пилипенко

   Заказ 200

   Тираж

   ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГККТ СССР , Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. /5

   Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина,101

   t.

   Подписное