Многоканальное зарядное устройство

 

Зарядное устройство относится к области электротехники, в частности к выпрямительным устройствам для заряда аккумуляторных батарей. Зарядное устройство 1 представляет собой единую конструкцию, состоящую из выпрямительных блоков 6 и силового трансформатора 2 с соединением обмоток звезда-звезда или треугольник-звезда. Вторичные обмотки трансформатора 2, с отводами от них, подключены к выпрямительным блокам 6, где контактами переключающих устройств 5 соединяются в звезду, переключая выходные напряжения блока 6. Переключающие устройства 5 управляются переключателем 21. При каждом значении выходного напряжения блока ток, или напряжение регулируется изменением угла управления тиристорами выпрямителя 7. Импульсы управления тиристорами и формируются системой управления 10. Напряжение управления с регулятора тока 20 или напряжение 21, а также напряжение обратной связи с датчиков тока 14 или напряжение 29 поступают в систему управления через аналого-цифровой переключатель 25, выполненный на основе двухканального мультиплексера. Переключатель 25 управляется кодом сформированным компараторами 26, на которые поступает напряжение с узла потенциальной развязки 16 или непосредственно с выхода блока 6. Алгоритм управления выбран таким, что при включении блок 6 работает в режиме заряда аккумуляторной батареи 17 постоянным током, причем ток с помощью узла 11 плавно увеличивается с нуля до значения, установленного регулятором тока 20. При отключении или переключении напряжений снимаются импульсы управления с тиристоров выпрямителя 7, входящего в состав блока 6. В режим инвертора, ведомого сетью, блок переключается с помощью реле 23 и 24, управляемых переключателем 22, при этом полярность подключения аккумуляторной батареи 17 изменяется на противоположную и подключается дополнительная фазосдвигающая цепь 12.

Настоящая полезная модель относится к области электротехники, в частности к многоканальным выпрямительным устройствам для заряда аккумуляторных батарей подвижного транспорта.

Известно выпрямительное устройство для заряда аккумуляторных батарей, состоящие из четырех одинаковых блоков, в состав которых входит управляемый выпрямитель с системой управления и автоматического регулирования, а также приборы контроля и элементы сигнализации. В каждом блоке возможно применение таймера [1].

Недостатком данного устройства является наличие одного значения выпрямленного напряжения, что при заряде аккумуляторных батарей с напряжением меньше номинального приводит к ухудшению энергетических показателей выпрямительного блока из-за увеличения угла управления тиристоров.

Задачей предлагаемой полезной модели является расширение возможностей многоканальных зарядных устройств и улучшение их эксплуатационных и энергетических характеристик.

Решение поставленной задачи достигается путем использования в многоканальном устройстве единого для всех блоков силового трансформатора, что позволило уменьшить массу выпрямительных блоков и сделать их выдвижными. С целью повышения энергетических показателей выпрямленное напряжение каждого блока делится на несколько промежуточных значений, для этого вторичные обмотки силового трансформатора, подключенные к выпрямительному блоку, имеют от одного до нескольких отводов. Это позволяет заряжать аккумуляторные батареи с разными значениями напряжения без ухудшения энергетических характеристик выпрямительных блоков.

Кроме того, все или часть выпрямительных блоков, входящих в состав устройства, кроме режима выпрямления могут работать в режиме инвертора, ведомого сетью, что позволяет проводить тренировочные циклы заряд-разряд аккумуляторной батареи с рекуперацией энергии в сеть переменного тока, вместо разряда аккумуляторной батареи на реостат. Все выпрямительные блоки, входящие в состав устройства, при включении начинают работу в режиме заряда аккумуляторной батареи постоянным током.

Схема подключения силового трансформатора к многоканальному зарядному устройству приведена на Фиг.1.

Многоканальное зарядное устройство 1 представляет собой единую конструкцию, состоящую из выпрямительных блоков 6 и трехфазного трансформатора 2 с соединением обмоток звезда-звезда или треугольник-звезда.

Первичная обмотка каждой фазы трансформатора 2 размещена равномерно по всей длине стержня магнитопровода. Поверх первичной обмотки равномерно расположены секции вторичных обмоток с отводами.

Ступенчатое переключение выходных напряжений блоков 6 происходит путем соединения в звезду отводов от вторичных обмоток контактами переключающих устройств 5 любого типа, например реле. Переключающие устройства 5 находятся внутри блока 6 и управляются переключателем 21.

Взаимосвязь между узлами выпрямительного блока 6 поясняется фиг.2.

При каждом значении выходного напряжения блока 6 регулировка выходного тока или напряжения осуществляется изменением угла управления тиристоров выпрямителя 7. Выпрямитель 7 управляется системой управления 10, синхронизированной с питающей сетью и вторичными обмотками трансформатора 2 с помощью трансформатора 9, к которому также подключен блок питания 13, служащий для питания остальных узлов выпрямительного блока 6.

Напряжения управления и обратной связи поступают в систему управления 10 с выходов двухканального переключателя 25, выполненного на основе аналого-цифрового мультиплексера. На входы одного из каналов поступают напряжения управления с регулятора тока 20 и регуляторов напряжения 28, на входы другого - напряжения обратной связи с датчиков тока 14 и напряжения 29. Датчики 29, при необходимости, подключаются к узлу потенциальной развязки 16 или непосредственно к выходу выпрямителя 7. На входы управления поступает управляющий код, сформированный компараторами 26. Компараторы 26 подключаются или непосредственно к выходу выпрямителя 7 или через узел 16. При включении блока 6 управляющий код автоматически устанавливается в положение заряда постоянным током. В процессе заряда аккумуляторной батареи 17, напряжение на ней увеличивается до напряжения переключения одного из компараторов 26, код управления переключателем 25 меняется и выпрямительный блок 6 переключается в режим подзаряда батареи 17 постоянным напряжением. В режиме подзаряда ток заряда аккумуляторной батареи 17 уменьшается и после достижения установленного минимального значения блок 6 и батарея 17 автоматически отключаются.

Выбранный режим заряда позволяет отказаться от таймера и уменьшает возможность перезаряда батареи. При необходимости количество входов управления и обратной связи в каналах переключателя 25, а также входов управления увеличивается с помощью электронных переключателей 27.

Для уменьшения коммутационного износа контактов переключающего устройства 5, при выключениях и переключениях выпрямительного блока 6, с тиристоров выпрямителя 7 снимаются импульсы управления, а при включениях, с помощью устройства плавного пуска 11 постепенно увеличивается ток заряда батареи 17 с нуля до величины, установленной регулятором 20. Устройство плавного пуска 11 позволяет включать выпрямительный блок 6 на разряженную аккумуляторную батарею.

При переключении выпрямительного блока 6 в режим инвертора ведомого сетью, полярность подключения аккумуляторной батареи 17 к выпрямителю 7 изменяется на противоположную переключающим устройством 15, состоящим из реле 23 и 24. В режиме выпрямления включено реле 23, а инвертирования - реле 24. Реле переключаются переключателем 22, исключающим одновременное включение обеих реле. Контакты реле 24 подключают дополнительное фазосдвигающее устройство 12, которое смещает импульсы управления выпрямителем 7 в область инвертирования. В инверторном режиме выпрямительный блок 6 управляется регулятором тока 20 и работает в режиме стабилизации тока.

Для уменьшения пульсаций тока в режиме выпрямления и повышения коммутационной устойчивости в режиме инвертирования на выходе выпрямительного блока 6 включен реактор 19.

Предлагаемое многоканальное устройство позволяет автоматизировать процесс заряда и разряда аккумуляторных батарей, уменьшить энергопотребление и увеличить срок службы устройств, а также в процессе разряда аккумуляторных батарей возвращать энергию разряда в сеть переменного тока.

Источник информации

[1] - Технический центр «Электромодуль». Автоматизированное зарядное устройство ВЗА-20-36-4.

1. Многоканальное зарядное устройство, состоящее из одинаковых выпрямительных блоков, в каждом из которых находится управляемый выпрямитель с системой управления и автоматического регулирования, приборами контроля и элементами сигнализации, имеющий режимы стабилизации тока и напряжения, защиту от переполюсовки и работы на холостом ходу, отличающееся тем, что имеет общий для всех выпрямительных блоков трехфазный трансформатор, вторичные обмотки которого вместе с отводами, размещенными отдельными секциями по длине первичной обмотки, при этом количество секций в каждой фазе равно числу выпрямительных блоков, а число отводов - количеству выходных напряжений выпрямительного блока, которые переключаются соединением в звезду отводов от вторичных обмоток разных фаз замыкающими контактами реле, причем для каждого напряжения используется отдельное реле.

2. Многоканальное выпрямительное устройство по п.1, отличающееся тем, что для уменьшения износа контактов в момент отключения или переключения напряжений выпрямительного блока под нагрузкой управляемый выпрямитель запирается, а при включении выпрямительные блоки начинают работать в зарядном режиме со стабилизацией тока, причем ток заряда плавно увеличивается с нуля до значения, установленного регулятором тока.

3. Многоканальное зарядное устройство по п.1, отличающееся тем, что кроме режима заряда аккумуляторной батареи все или часть выпрямительных блоков могут работать в режиме инвертора, ведомого сетью с рекуперацией энергии аккумуляторной батареи в сеть переменного тока, при этом полярность подключения аккумуляторной батареи изменяется на противоположную с помощью реле с одновременным включением в цепи синхронизации дополнительных фазосдвигающих цепей.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для контроля и заряда неограниченного количества типов аккумуляторных батарей, применяемых в переносных, подвижных, стационарных средствах связи и в других областях применения

Экобус // 83033

Техническим результатом полезной модели является повышение КПД, в том числе на дозвуковых скоростях самолетов, расширение применения без турбинных двигателей на современных самолетах за счет упрощения конструкции

Полезная модель относится к электротехнике и предназначена для заряда электрохимических накопителей энергии, а именно аккумуляторных батарей
Наверх