SU1741227A1

SU1741227A1 - Система электропитани

Info

Publication number: SU1741227A1
Application number: SU904848193A
Authority: SU
Inventors: Петр Федорович Федоров
Original assignee: Производственное объединение "Луганский тепловозостроительный завод им.Октябрьской революции"
Priority date: 1990-07-17
Filing date: 1990-07-17
Publication date: 1992-06-15

Abstract

Использование: повышение надежности питани электрооборудовани транспортных средств посто нного тока. Сущность изобретени : устройство поочередного переключени режимов зар да батарей (28) осуществл ет по сигналу с датчиков (26,27) напр жени переключение одного из выпр мителей тиристорного моста (5, 6) в режим стабилизации напр жени , необходимого дл зар да соответствующей группы аккумул торных батарей, а другого - в режим стабилизации напр жени на нагрузке (17). После зар да обеих групп аккумул торных батарей оба выпр мител тиристорного моста переключаютс в режим стабилизации напр жени на нагрузке. Контактор (23) подключает нагрузку к аккумул торной батарее при снижении напр жени зар дного выпр мител (11), Диод

Description

Изобретение относитс к электрооборудованию транспортных средств, в частности к системам питани нагрузок посто нным током, и может быть использовано в устройствах , не допускающих перерыва в электропитании ,

Известна система электропитани , содержаща зар дной выпр митель, выполненный в виде соединенных последовательно двух идентичных, управл емых от фазосдвигающих устройств тири- сторных выпр мителей, выходы которых подключены соответственно к двум соединенным последовательно и через датчики тока подключенным к выводам подключени нагрузки группам аккумул торных батарей , устройство поочередного переключени батарей из режима зар да в режим разр да, выполненное в виде двух пороговых элементов, двух усилителей обратной св зи, тиристорных выпр мителей,

усилител сигнала обратной св зи по выходному напр жению и статического триггера, нагрузкой которого служит реле с двум группами контактов на переключение. Входы фазосдвигающих устройств тиристорных выпр мителей св заны через контакты указанного реле с выходами усилителей обратной св зи тиристорных выпр мителей и усилител обратной св зи по выходному напр жению , входы которых св заны соответственно с выходами тиристорных выпр мителей и выводами подключени нагрузки . Входы пороговых элементов соединены с выходами соответствующих датчиков тока, а выходы пороговых элементов - с входами статического триггера.

Недостатки этой системы заключаютс в том, что аккумул торна батаре обладает пониженной разр дной емкостью, так как зар д одной из групп аккумул торных батарей сопровождаетс одновременным

го ю

XI

р дом другой группы на нагрузку до минимального возможного напр жени . Кроме того, в ней оказывают вли ние на режим зар да групп аккумул торных батарей колебани напр жени зар дного выпр мител в переходных режимах работы динамической нагрузки. Так, при пусках электродвигателей кратковременное снижение напр жени зар дного выпр мител вызывает снижение тока зар да зар жаемой группы аккумул торных батарей, что ведет к срабатыванию соответствующего порогового элемента, триггера и реле, которое преждевременно переключает группу аккумул торных батарей из режима зар да в режим разр да. Это приводит к нарастающему недозар ду аккумул торной батареи в процессе эксплуатации, потере емкости, снижению срока службы. Указанные недостатки отрицательно вли ют на надежность системы электропитани при отказах зар дного выпр мител , а также при проведении технического обслуживани , предпусковых и пусковых операций в случае применени ее на транспортном средстве.

Цель изобретени - повышение надежности путем увеличени разр дной емкости аккумул торной батареи.

Выполнение системы электропитани с введением дополнительных элементов и их св зей обеспечивает увеличение разр дной емкости аккумул торной батареи, оказывающее положительное вли ние на надежность работы системы.

Поставленна цель достигаетс тем, что в систему электропитани преимущественно дл транспортных средств, содержащую зар дный выпр митель, выполненный в виде соединенных последовательно первого и второго управл емых от фазосдвигающих устройств тиристорных выпр мителей, две группы аккумул торных батарей, выводы подключени нагрузки, датчики, устройство поочередного переключени режимов зар да батарей, выполненное в виде первого и второго пороговых элементов, двух усилителей обратной са зи первого и второго тиристорных выпр мителей, первого усилител сигнала обратной св зи по выходному напр жению и статического триггера, нагрузкой которого служит первое реле с двум группами контактов на переключение, причем выход первого усилител сигнала обрат- ной св зи по выходному напр жению св зан через последовательно соединенные замыкающие и размыкающие контакты первой группы на переключение первого реле с выхода усилител обратной св зи первого тиристорного выпр мител , а через последовательно соединенные размыкающие и замыкающие контакты второй группы на переключение - с выходом усилител обратной св зи второго тиристорного выпр мител , входы усилителей обратной св зи первого и второго тиристорных выпр мителей и первого усилител сигнала обратной св зи по выходному напр жению подключены соответственно к выходам первого и второго тиристорных выпр мителей и к

0 выводам подключени нагрузки, выходы первого и второго пороговых элементов соединены с входами статического триггера, дополнительно введены генератор переменного тока, первый,второй, третий диоды,

5 резистор, контактор, третий пороговый элемент , датчики напр жени , при этом выход зар дного выпр мител соединен с выводами подключени нагрузки через первый диод , подключенный в пр мом направлении к

0 плюсовому выводу зар дного выпр мител , а первый и второй тиристорные выпр мители выполнены трехфазными с нулевым выводом соответственно катодного и анодного типа, вентильные блоки которых подсоеди5 нены к трехфазной, соединенной в звезду, обмотке генератора переменного тока, группы аккумул торных батарей соединены последовательно через последовательно соединенные в зар дном направлении вто0 рой и третий диоды и подключены к выводам подключени нагрузки, причем второй и третий диоды шунтированы размыкающим контактом контактора, катушка которого св зана с выходом третьего порогового эле5 мента, подключенного к выходу зар дного выпр мител , а обща точка соединени второго и третьего диодов соединена через резистор с нулевым выводом обмотки генератора переменного тока, датчики напр же0 ни подключены параллельно группам аккумул торных батарей и выходами соединены с входами первого и второго пороговых элементов устройства поочередного переключени режимов зар да батарей, ко5 торое снабжено дополнительно четвертым, п тым, шестым пороговыми элементами без самовозврата, элементом И, вторым реле с двум группами контактов на переключение , вторым усилителем сигнала обратной

0 св зи по выходному напр жению, причем четвертый пороговый элемент св зан входом с выходом первого усилител сигнала обратной св зи по выходному напр жению, а выходом - с фазосдвигающими устройст5 вами первого и второго тиристорных выпр мителей , п тый и шестой пороговые элементы св заны входами с выходами соответственно первого и второго пороговых элементов, а выходами - с входами элемента И, нагрузкой которого служит второе реле

с двум группами контактов на переключение , при этом вход фазосдвигающего устройства первого тиристорного выпр мител включен через размыкающие контакты одной из групп на переключение второго реле с общими точками соединени замыкающих и размыкающих контактов первой группы на переключение первого реле, а через замыкающие контакты этой же группы второго реле - с выходом второго усилител сигнала обратной св зи по выходному напр жению, вход фазосдвигаю- щего устройства второго тиристорного выпр мител включен через размыкающие контакты другой группы на переключение второго реле с общими точками соединени замыкающих и размыкающих контактов второй группы на переключение первого реле и через замыкающие контакты этой же группы второго реле с выходом второго уси- лител сигнала обратной св зи по выходному напр жению, соединенного входом с выводами подключени нагрузки.

На фиг. 1,2 представлена функциональна электрическа схема системы электро- питани ; на фиг. 3-диаграммы напр жений и токов,характеризующие работу системы.

Система электропитани содержит (фиг. 1) генератор 1 переменного тока с трехфазной соединенной в звезду обмоткой 2, к которой подключены вентильные блоки 3 и 4 первого и второго трехфазных тиристорных выпр мителей (ТВ) 5 и 6 соответственно катодного и анодного типа с об- щим нулевым выводом (нулевой вывод обмотки 2). ТВ 5 и ТВ 6 оборудованы обратными диодами 7 и 8, фазосдвигающи- ми устройствами (ФСУ) 9 и 10, к выходам которых подключены управл ющие перехо- ды тиристоров вентильных блоков 3 и 4. Зар дный выпр митель 11 образован из ТВ 5 и ТВ 6 в виде трехфазного симметричного тиристорного моста и снабжен выходным LC-фильтром, собранным из сглаживающих дросселей 12 и 13 и батарей конденсаторов 14 и 15. Выход зар дного выпр мител 11 соединен через первый диод 16с выводами 17 подключени нагрузки. Две группы аккумул торных батарей (АВ)18 и 19 соединены последовательно через второй и третий диоды 20 и 21 и подключены к выводам 17 подключени нагрузки. Параллельно диодам 20 и 21 подключен размыкающий контакт 22 контактора, катушка 23 которого св зана с выходом третьего порогового элемента 24, св занного входом с выходом зар дного выпр мител 11, а обща точка соединени диодов 20 и 21 соединена через резистор 25 с нулевым выводом трехфазной

обмотки 2. Датчики 26 и 27 напр жени подключены параллельно АБ 18 и АБ 19.

Устройство 28 поочередного переключени режимов зар да батарей состоит из следующих элементов (фиг. 2).

Усилитель 29 обратной св зи ТВ 5 св зан выходом через последовательно соединенные размыкающие контакты первой группы на переключение первого и второго реле 30 и 31 с входом ФСУ 9, а усилитель 32 обратной св зи ТВ 6 св зан через последовательно соединенные замыкающие контакты второй группы на переключение реле 30 и размыкающие контакты второй группы на переключение реле 31 с входом ФСУ 10. Первый усилитель 33 сигнала обратной св зи по выходному напр жению подключен через последовательно соединенные замыкающие контакты первой группы на переключение реле 30 и размыкающие контакты первой группы на переключение реле 31 с входом ФСУ 9, а через последовательно соединенные размыкающие контакты второй группы - на переключение реле 30 и реле 31 с входом ФСУ 10. Выход второго усилител 34 сигнала обратной св зи по выходному напр жению подключен через замыкающие контакты реле 31 к входам ФСУ 9 и ФСУ 10. Входы усилителей 29 и 32 подключены соответственно к выходам ТВ 5 и ТВ 6, причем вход усилител 29 подключен к выходу ТВ 5 после диода 16. Входы усилителей 33 и 34 соединены с выводами подключени нагрузки . Первый и второй пороговые элементы 35 и 36 св заны входами с выходами датчиков 26 и 27. Выход порогового элемента 35 соединен с S-входом статического триггера 37, R-вход которого св зан с выходом порогового элемента 36. Статический триггер 37 нагружен на реле 30. Четвертый пороговый элемент 38 без самовозврата соединен входом с выходом усилител 33, а выходом - с ФСУ 9 и ФСУ 10. П тый и шестой пороговые элементы 39 и 40 без самовозврата соединены входами с выходами элементов 35 и 36, а выходами - с входами элемента И 41, нагруженного на реле 31.

Датчики напр жени выполнены, например , в виде высокоомных делителей напр жени .

Пороговые элементы выполнены в виде устройств с релейной характеристикой вход- выход. Например, первый и второй пороговые элементы 35 и 36 выполнены в виде транзисторного ключа, нагруженного на резистор, с которого снимаетс выходной сигнал. Третий пороговый элемент выполнен , например, в виде входного высокоомного делител напр жени , подсоединенного выходом через стабилитрон к

входу транзисторного усилител , работающего в ключевом режиме. Четвертый, п тый , шестой пороговые элементы 38, 39, 40 выполнены, например, в виде тиристорных ключей, нагруженных на резисторы, с которых снимаетс выходной сигнал.

Принцип работы системы электропитани основан на поочередном зар де двух последовательно соединенных групп аккумул торных батарей от зар дного выпр мител с одновременной стабилизацией напр жени на нагрузке.

Система работает следующим образом.

Зар д АБ 18 и АБ 19 и питание нагрузки, подключенной к выводам 17, осуществл етс от зар дного выпр мител 11. По сигналу с датчика напр жени 26 (27) с выхода порогового элемента 35 (36) поступает сигнал на вход статического триггера 37, в результате чего происходит срабатывание (отпускание) реле 30. Контакты реле 30 переключают (ФСУ) 9, 10 к выходам усилителей 29, 32 сигнала обратной св зи (ТВ) 5, 6, или к выходу усилител 33 сигнала обратной св зи по выходному напр жению. Сигналы с элементов 35 и 36 поступают также на входы пороговых элементов 39 и 40 без самовозврата , по сигналу с которых элемент И 41 включает реле 31. Контакты реле 31 переключают (ФСУ) 9, 10 к выходу усилител 34 сигнала обратной св зи по выходному напр жению . Усилители 29 и 32 обратной св зи задают на выходе ТВ 5 и ТВ 6 стабилизированное напр жение, необходимое дл зар да АБ 18 и АБ 19, а усилители 33 и 34 сигнала обратной св зи по выходному напр жению с разными коэффициентами усилени задают номинальное напр жение на нагрузке. Пороговый элемент 24 включает катушку 23 контактора, который силовым размыкающим контактом 22 размыкает цепь шунтировани диодов 20 и 21, исключа разр д АБ 18 и АБ 19 на нагрузку. Напр жение срабатывани порогового элемента 24 настраиваетс на напр - жение, превышающее минимально допустимое напр жение на нагрузке. С выхода порогового элемента 38 без самовозврата в ФСУ 9 и ФСУ 10 подаетс сигнал на сн тие управл ющих импульсов с тиристоров ТВ 5 и ТВ 6. Срабатывание порогового элемента 38 настраиваетс на напр жение, пропорциональное напр жению, превышающему максимально допустимое напр жение на нагрузке.

Пусть после включени системы сигналы на выходе статического триггера 37 и элемента И 41 равны нулю. В этом случае реле 30 и реле 31 отключены. При превышении напр жени на выходе зар дного выпр мител минимально допустимого напр жени на нагрузке срабатывает пороговый элемент 24, по сигналу с которого включаетс катушка 23 контактора, контакт 22 которого разрывает цепь шунтировани диодов 20 и 21. АБ 18, подключенна к ТВ 5, работающему в режиме стабилизации напр жени , необходимого дл зар да, начинает зар жатьс по цепи: плюсовой вывод ТВ 5 0 диод 16 - АБ 18 - диод 20 - резистор 25 - нулевой вывод обмотки 2 (общий выходной вывод ТВ 5 и ТВ 6). При этом на АБ 19 устанавливаетс напр жение ТВ 6, работающего в режиме стабилизации напр жени

5 на нагрузке. Это напр жение по величине меньше ЭДС АБ 19, разр д которой на нагрузку исключаетс запертым диодом 21, Поэтому АБ 19 разр жаетс только небольшим током саморазр да. Напр жение на на0 грузке равно сумме напр жений на выходах ТВ 5 и ТВ 6. По мере зар да АБ 18 снижаетс ток зар да и падение напр жени на резисторе 25, что ведет к увеличению напр жени на выводах АБ 18. При определенном

5 напр жении, определ ющем окончание зар да , по сигналу с датчика 26 срабатывают пороговые элементы 35 и 39. По сигналу с порогового элемента 35 происходит переключение триггера 37 и реле 30, а пороговый

0 элемент 39 без самовозврата устанавливает на одном из входов элемента И 41 сигнал логической единицы. Реле 30 переключает ТВ 5 из режима стабилизации напр жени , необходимого дл зар да АБ 18, в режим

5 стабилизации напр жени на нагрузке, а ТВ 6 - из режима стабилизации напр жени на нагрузке в режим стабилизации напр жени , необходимого дл зар да АБ 19. АБ 19 начинает зар жатьс по цепи: нулевой вы0 вод обмотки 2 (общий выходной вывод ТВ 5 и ТВ 6) - резистор 25 - диод 21 - АБ 19 - минусовый вывод ТВ 6. При этом АБ 18 разр жаетс незначительным током саморазр да , а разр д на нагрузку исключен

5 запертым диодом 20. При повышении напр жени на выводах АБ 19 до заданного значени срабатывают пороговые элементы 36 и 40. По сигналу с порогового элемента 36 переключаютс триггер 37 и реле 30, а

0 пороговый элемент 40 без самовозврата устанавливает сигнал логической единицы на втором входе элемента И 41, который включает реле 31. Реле 31 размыкающими контактами отключает ФСУ 9 и ФСУ 10 от

5 усилителей 29, 32, 33, а замыкающими контактами соедин ет (ФСУ) 9, 10 параллельно и подключает их к выводу усилител 34 сигнала обратной св зи по выходному напр жению . По сигналу с усилител 34 обеспечиваетс стабилизаци напр жени

на нагрузке, которым производитс компенсационный подразр д АБ 18 и АБ 19. Дл обеспечени компенсационного подразр - да количество последовательно соединенных аккумул торов в АБ 18 и АБ 19 выбираетс таким, чтобы напр жение компенсационного подразр да было равно номинальному напр жению на выводах 17.

Диод 16 обеспечивает разв зку мощных нагрузок от аккумул торной батареи, которые подключаютс к выходу зар дного выпр мител 11 со стороны анодного вывода диода 16 (не показаны).

При выходе из стро одного из тири- сторных выпр мителей 5 или б (напр жение равно нулю) по сигналу с порогового элемента 24 отключаетс катушка 23 контактора , который размыкающим контактом 22 подключает нагрузку к последовательно соединенным АБ 18 и АБ 19. При этом, если вышел из стро тиристорный выпр митель, работающий в режиме стабилизации напр жений на нагрузке, происходит заброс напр жени на выводах 17, что приводит к срабатыванию порогового элемента 38, по сигналу с которого ФСУ 9 и ФСУ 10 снимают управл ющие импульсы с ТВ 5 и ТВ 6, Возврат пороговых элементов 38,39,40 в исходное состо ние производитс отключением блока питани во врем паузы в работе транспортного средства, например по сигналу с датчика пускового устройства первичного двигател (не показаны).

Особенности работы предлагаемой системы на транспортном средстве по сн ютс диаграммами на фиг, 3, где Us - напр жение на выходе тиристорного выпр мител 5; Ue - напр жение на выходе тиристорного выпр мител 6; Ui - напр жение на выводах 17; Uie - напр жение на выводах батареи 18; U 19 - напр жение на выводах батареи 19; 1)24 - напр жение срабатывани порогового элемента 24; U35 напр жение срабатывани пороговых элементов 35 и 39; 1)зб - напр жение срабатывани пороговых элементов 36 и 40; Узе - напр жение срабатывани порогового элемента 38; lie - ток батареи 18; Иэ - ток батареи 19; Тр - врем работы транспортного средства; Тп - врем паузы в работе транспортного средства.

Как видно из фиг. 3, в начальный момент зар да АБ 18(19) ток имеет максимальное значение при стабилизированном напр жении ТВ 5 (6). При этом падение напр жени на резисторе 25 также максимально, а напр жение на выводах АБ 18(19) имеет максимальное значение, так как оно равн етс разности между выходным напр жением ТВ 5(6) и падение напр жени на резисторе

25(безучета падени напр жени надиодах 20 и 21). По мере зар да АБ 18(19) растет ЭДС пол ризации и снижаетс ток зар да. При этом уменьшаетс падение напр жени на резисторе 25, что приводит к росту напр жени на выводахАБ 18(19). Напр жение на выходах 17 равно сумме напр жений на выходе ТВ 5 и ТВ 6 и стабилизируетс на посто нном уровне.

0 При компенсационном подзар де выходные напр жени ТВ 5 и ТВ 6 равны между собой, а их сумма равна номинальному напр жению на нагрузке. Ток АБ 18 в начальный период компенсационного подза5 р да имеет повышенное значение из-за предшествующего саморазр да. По мере компенсации саморазр да ток снижаетс до установившегос значени . При этом ток через резистор 25 снижаетс до нул . В пе0 риод паузы в работе транспортного средства АБ 18, 19 разр жаютс током саморазр да и токами нагрузок, необходимых дл технического обслуживани , проведени предпусковых и пусковых операций.

Claims

5 Формула изобретени

Система электропитани , преимущественно дл транспортных средств, содержаща зар дный выпр митель, выполненный в виде соединенных последовательно пер0 вого и второго управл емых от фазосдвига- ющих устройств тиристорных выпр мителей, две группы аккумул торных батарей, вывод подключени нагрузки, датчики , устройство поочередного переключе5 ни режимов зар да батарей, выполненное в виде первого и второго пороговых элементов , двух усилителей обратной св зи первого и второго тиристорных выпр мителей, первого усилител сигнала обратной св зи

0 по выходному напр жению и статического триггера, нагрузкой которого служит первое реле с двум группами контактов на переключение , причем выход первого усилител сигнала обратной св зи по выходному на5 пр жению св зан через последовательно соединенные замыкающие и размыкающие контакты первой группы на переключение первого реле с выходом усилител обратной св зи первого тиристорного выпр мител , а

0 через последовательно соединенные размыкающие и замыкающие контакты второй группы на переключение - с выходом усилител обратной св зи второго тиристорного выпр мител , входы усилителей обратной

5 св зи первого и второго тиристорных выпр мителей и первого усилител сигнала обратной св зи по выходному напр жению подсоединены соответственно к выходам первого и второго тиристорных выпр мителей и к выводам подключени нагрузки, выходы первого и второго пороговых элементов соединены с входами статического триггера , отличающа с тем, что, с целью повышени надежности путем увеличени разр дной емкости аккумул торной бата- реи, в систему дополнительно введены генератор переменного тока, первый, второй, третий диоды, резистор, контактор, третий пороговый элемент, датчики напр жени , при этом выход зар дного выпр мител со- единен с выводами подключени нагрузки через первый диод, подключенный в пр мом направлении к плюсовому выводу зар дного выпр мител , а первый и второй тиристорные выпр мители выполнены трех- фазными с нулевым выводом соответственно катодного и анодного типа, вентильные блоки которых подсоединены к трехфазной, соединенной в звезду, обмотке генератора переменного тока, группы аккумул тор- ных батарей соединены последовательно через последовательно соединенные в зар дном направлении второй и третий диоды и подключены к выводам подключени нагрузки , причем второй и третий диоды шун- тированы размыкающим контактом контактора, катушка которого св зана с выходом третьего порогового элемента, подключенного входом к выходу зар дного выпр мител , а обща точка соединени второго и третьего диодов соединена через резистор с нулевым выводом обмотки генератора переменного тока, датчики напр жени подключены параллельно группам аккумул торных батарей и выходами соеди- йены с входами первого и второго пороговых элементов устройства поочередного переключени режимов зар да батарей, которое снабжено дополнительно четвертым,

п тым, шестым, пороговыми элементами без самовозврата, элементом И, вторым реле с двум группами контактов на переключение , вторым усилителем сигнала обратной св зи по выходному напр жению, причем четвертый пороговый элемент св зан входом с выходом первого усилител сигнала обратной св зи по выходному напр жению , а выходом - с фазосдвигающи- ми устройствами первого и второго тиристорных выпр мителей, п тый и шестой пороговые элементы св заны входами с выходами соответственно первого и второго пороговых элементов, а выходами - с входами элемента И, нагрузкой которого служит второе реле с двум группами контактов на переключение, при этом вход фа- зосдвигающего устройства первого тиристорного выпр мител включен через размыкающие контакты одной из групп на переключение второго реле с общими точками соединени замыкающих и размыкающих контактов первой группы на переключение первого реле, а через замыкающие контакты этой же группы второго реле - с выходом второго усилител сигнала обратной св зи по выходному напр жению, вход фазосдвигающего устройства второго тиристорного выпр мител включен через размыкающие контакты другой группы на переключение второго реле с общими точками соединени замыкающих и размыкающих контактов второй группы на переключение первого реле и через замыкающие контакты этой же группы второго реле - с выходом второго усилител сигнала обратной св зи по выходному напр жению, соединенного входом с выводами подключени нагрузки.

28

фигЛ

Фиг. 2.

Ve Vig

Фи 5