SU760300A1 - Storage battery charging device - Google Patents

Description

Изобретение относится к силовой преобразовательной технике и может найти применение в устройствах для заряда аккумуляторных батарей (АБ) ₁ асимметричным током.The invention relates to a power converter technology and can be used in devices for charging batteries (AB) ₁ asymmetric current.

Известны способы заряда АБ постоянным током повышенной плотности с наложенными на него отрицательны- , ми разрядными импульсами тока, частота подачи которых определяется интенсивностью поляризованных процессов и для свинцовдкислых и щелочных АБ может достигает' ЮОг.ЗОО Гц. Благодаря отсутствий пауз и кратковременности подачи разрядных деполяри- 1 зующих импульсов происходит существенное сокращение времени заряда АБ [1] , (2] и 13) .There are known methods for charging an AB with a high-density direct current with negative current impulses superimposed on it, the feed frequency of which is determined by the intensity of polarized processes and can reach as high as 10.5 Hz for lead acid and alkaline AB. Due to the absence of pauses and the short duration of the discharge of discharge depolarizing pulses, there is a significant reduction in the charging time of the batteries [1], (2] and 13).

Из указанных известных зарядно- 2Of these known charge- 2

разрядных устройств наиболее совершенным является тиристорный преобразователь, работающий при заряде АБ в Выпрямительном режиме, а при формировании разрядных импульсов тока - в инверторном режиме. Такие преобразователи выполняются на основе выпрямительно-инверторных однофазных или многофазных, полумостовых или мостовых тиристорных схем.Discharge devices The most perfect is the thyristor converter, which operates when the battery is charged in the rectifier mode, and during the formation of discharge current pulses - in the inverter mode. Such converters are made on the basis of single-phase or multi-phase rectifier-inverter, half-bridge or bridge thyristor circuits.

22

Применительно к мощностям десятков и сотен киловатт наилучшими технико-экономическими показателями обладает зарядно-разрядное устройство, содержащее трехфазный трансформатор, к концам вторичной обмотки которого подключен трехфазный мостовой тиристорный выпрямитель, подсоединенный со стороны постоянного тока через дроссели к выходным зажимам устройства, и трехфазный мостовой инвертор [4] .As applied to the capacities of tens and hundreds of kilowatts, a charging-discharge device containing a three-phase transformer, the ends of the secondary winding of which is connected to a three-phase bridge thyristor rectifier connected on the DC side through chokes to the output terminals of the device and a three-phase bridge inverter, has the best technical and economic indicators [ four] .

Недостатком этого устройства является низкая эффективность процесса заряда АБ вследствие невозможности получения в них кратковременных разрядных импульсов тока прй наличии общего сглаживающего дросселя, при отсутствии сглаживающих дросселей - пониженные энергетические показатели из-за прерывистого режима работы устройства.A disadvantage of this device is the low efficiency of the process of charging the AB due to the impossibility of receiving short-term current discharge pulses in them in the presence of a common smoothing choke, in the absence of smoothing chokes - reduced energy performance due to intermittent operation of the device.

Цель изобретения - повышение эффективности процесса заряда и энергетических показателей зарядного оборудования.The purpose of the invention is to improve the efficiency of the charge process and the energy performance of charging equipment.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током трехфазный мостовой инверторThis goal is achieved by the fact that in the device for charging the battery with an asymmetric current a three-phase bridge inverter

33

760300760300

4four

подключен к концам вторичной обмотки трансформатора через дополнительные вольтодобавочныё обмотки,а к вы* ходным зажимам устройства - непосредственно.It is connected to the ends of the secondary winding of the transformer via additional volt-auxiliary windings, and directly to the output terminals of the device.

На фиг.1 показана принципиальная схема устройства;на фиг.2(а,б,в)-диаг- ³ раммы напряжений и токов, характеризующие работу устройства.Figure 1 shows a schematic diagram of the device; figure 2 (a, b, c) -diag- ³ frames ^of voltages and currents characterizing the operation of the device.

Устройство содержит трансформатор 1 с обмотками 2-4, тиристоры , _п The device contains a transformer 1 with windings 2-4, thyristors, _p

5-16 дроссели 17, 18 и батарею 19,5-16 inductors 17, 18 and battery 19,

Концы первичной обмотки 2 трансформатора 1 образуют входные зажимы устройства. К концам его вторичной обмотки 3 подключен трехфаэный ,5 мостовой выпрямитель на тиристорах 5-10, соединенный со стороны постоянного тока через анодный и катодный дроссели 17, 18 с выходными зажимами устройства. Тиристоры 11-16 20The ends of the primary winding 2 of the transformer 1 form the input terminals of the device. To the ends of its secondary winding 3 is connected three-phase, 5 bridge rectifier on thyristors 5-10, connected on the DC side through the anode and cathode chokes 17, 18 with the output terminals of the device. Thyristors 11-16 20

образуют трехфазный инверторный мост, подключенный со стороны переменного тока к концам вторичной обмотки 3 трансформатора 1 через вольтодобавочные обмотки 4, а со стороны постоянного тока - непосрёдст- 45 венно к выходным зажимам устройства.they form a three-phase inverter bridge connected from the alternating current side to the ends of the secondary winding 3 of transformer 1 via booster winding 4, and from the direct current side - directly to the output terminals of the device.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

При подаче узких сдвоенных уп- 30. равняющих импульсов, формируемых схемой автоматического управления (не показана на фиг. 1) на тиристоры 510 выпрямительного моста в порядке их нумерации поочередно через 35When applying the narrow dual control pulses generated by the automatic control circuit (not shown in Fig. 1) to the rectifier bridge thyristors 510 in the order of their numbering alternately through 35

60 эл.град, происходит выпрямление питающего переменного напряжения и формирование постоянного зарядного тока повышенной плотности, сглаженного до требуемого уровня дросселями 17, 18. Величина зарядного тока, протекающего в цепи АБ, определяется разностью выпрямленного напряжения и ЭДС аккумуляторной батареи, а также сопротивлением зарядной цепи и регулируется за счет 45 фазового управления углами включения тиристоров 5-10 (фиг.2а).60 el.grad, rectification of the supply AC voltage occurs and the formation of a constant charging current of increased density, smoothed to the required level by chokes 17, 18. The magnitude of the charging current flowing in the AB circuit is determined by the difference of the rectified voltage and the EMF of the battery, as well as the resistance of the charging circuit and is regulated by 45 phase control thyristor switching angles 5-10 (Fig. 2a).

При необходимости подачи кратковременных разрядных деполяризующих импульсов частотой,например, в 300 Гц, 50 аналогичные сдвоенные через 60 зл.град управляющие импульсы поочередно подают и на тиристоры 11-16 инверторного моста в порядке их нумерации.If it is necessary to supply short-time bit depolarizing pulses with a frequency of, for example, 300 Hz, 50 similar control pulses doubled through 60 zl.grad alternately serve the inverter bridge thyristors 11-16 in the order of their numbering.

Эти импульсы подают на тиристоры <-<These pulses are fed to thyristors <- <

с опережением на угол £ , равный требуемой длительности разрядных импульсов тока, относительно моментов равенства мгновенных значений суммарных линейных напряжений вторичной и вольтодобавочной обмоток транс- 60with advance on the angle £ equal to the required duration of the discharge current pulses, relative to the moment of equality of the instantaneous values of the total linear voltages of the secondary and booster winding trans- 60

форматора 1. 'formatter 1. '

величина вольтодобавки определяется требуемой амплитудой и требуемойthe magnitude of the boost is determined by the required amplitude and the required

длительностью разрядных импульсов то·the duration of the discharge pulses

ка (фиг. 2 а,б).ka (Fig. 2 a, b).

Регулируя опережающий фазовый угол включения <1 тиристоров 11-16 и величину вольтодобавки за счет отпаек вольтодобавочной обмотки трансформатора 1, получают требуемую амплитуду и длительность разрядных импульсов тока. Поскольку разрядная цепь АБ обладает собственными индуктивность^ емкостью и активным сопротивлением, происходит демпфирование переднего фронта разрядных импульсов тока и они приобретают форму, близкую к синусоидальной (фиг.2 б).Adjusting the advanced phase angle of inclusion <1 thyristors 11-16 and the magnitude of the booster voltage by tamping the booster winding of the transformer 1, the required amplitude and duration of the discharge current pulses are obtained. Since the discharge circuit of an AB has its own inductance, capacitance and active resistance, the leading edge of the discharge current pulses is damped and they take on a form that is close to sinusoidal (figure 2b).

Благодаря тому, что выпрямительный и инверторный мосты разделены со стороны постоянного тока анодным и катодным сглаживающими дросселями 17, 18, обеспечиваются условия для их независимой одновременной работы и наложения разрядных импульсов тока на постоянный сглаживающий ток (фиг.2б).Due to the fact that the rectifier and inverter bridges are separated on the DC side by anode and cathode smoothing chokes 17, 18, conditions are provided for their simultaneous independent operation and the superposition of discharge current pulses on a constant smoothing current (Fig. 2b).

Благодаря подключению инверторного моста со стороны переменного напряжения к концам вторичной обмотки трансформатора (а, соответственно, и входу на переменном напряжении выпрямительного моста) через вольтодобавочные обмотки, обеспечиваются условия получения разрядных импульсов тока малой длительности и большой амплитуды.By connecting the inverter bridge from the alternating voltage side to the ends of the secondary winding of the transformer (and, respectively, the input on the alternating voltage of the rectifier bridge) through the booster wiring, conditions are provided for producing discharge pulses of short duration and large amplitude.

Формирование постоянного сглаженного тока повышенной плотности с наложенными на него разрядными импульсами малой длительности и большой амплитуды способствует повышению эффективности процесса заряда АБ и сокращению его продолжительности.The formation of a constant smoothed high-density current with superimposed discharge pulses of small duration and large amplitude helps to increase the efficiency of the process of charging AB and reduce its duration.

Поскольку выпрямительный и инверторный мосты работают независимо друг от друга и одновременно, во вторичной обмотке 3 трансформатора 1 происходит вычитание из зарядных импульсов тока разрядных импульсов тока, что приводит к снижению ее токов от загрузки, а, соответственно, и установленной мощности трансформаторного оборудования (фиг.2в).Since the rectifier and inverter bridges operate independently of each other and at the same time, in the secondary winding 3 of transformer 1, current discharge pulses are subtracted from the charging pulses of the current, which leads to a decrease in its currents from the load and, accordingly, the installed power of the transformer equipment (FIG. 2c).

Сглаживающие дроссели 17, 18 сSmoothing chokes 17, 18 s

целью снижения масса-габаритных показателей целесообразно выполнять с жесткой магнитной связью на общем магнитопроводе.in order to reduce the weight and dimensions, it is advisable to perform with a hard magnetic coupling on a common magnetic core.

Предлагаемое устройство имеет простую схему, надежно в работе, обладает высокими технико-экономическими показателями, а также возможностью модернизации существующего парка зарядно-разрядных устройств.The proposed device has a simple scheme, reliable in operation, has high technical and economic indicators, as well as the ability to upgrade the existing fleet of charge-discharge devices.

Claims (1)

Формула изобретенияClaim Устройство для заряда аккумуляторной батареи асимметричным током,Device for charging the battery with asymmetric current, 5five 760300 6760300 6 содержащее трехфаэный трансформатор, к концам вторичной обмотки которого подключен трехфазный мостовой выпрямитель, подсоединенный со стороны постоянного тока через дроссели к выходным зажимам устройства, и трехфазный мостовой инвертор, отличающееся тем, что; с целью повышения эффективности процесса заряда и энергетических показателей зарядного оборудования, трехфазный мостовой инвертор подключен к концам вторичной обмотки трансформатора через дополнительные вольтодобавочные обмотки, а к выходным зажимам устройства - непосредственноcontaining a three-phase transformer, to the ends of the secondary winding of which a three-phase bridge rectifier is connected, connected on the DC side through chokes to the output terminals of the device, and a three-phase bridge inverter, characterized in that; In order to increase the efficiency of the charging process and the energy indicators of the charging equipment, the three-phase bridge inverter is connected to the ends of the secondary winding of the transformer via additional booster windings, and to the output terminals of the device directly