SU1735967A1

SU1735967A1 - Device for charging and discharging storage batteries

Info

Publication number: SU1735967A1
Application number: SU884363974A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Григорьевич Николаев; Николай Алексеевич Шумаков
Original assignee: Военный Инженерный Краснознаменный Институт Им.А.Ф.Можайского
Priority date: 1988-01-18
Filing date: 1988-01-18
Publication date: 1992-05-23

Abstract

Изобретение относитс к области электротехники , в частности к устройствам формовки при производстве и зар де (подзар де) аккумул торов и аккумул торных батарей (АБ), в процессе их эксплуатации и может быть использовано в системах электроснабжени стационарных и подвижных автономных объектов со средствами форсированного зар да АБ асимметричным током от источника переменного тока (ИПТ) 1 и источника посто нного тока, например, типа АБ. Цель изобретени - улучшение удельных энергетических показателей при зар де от трехфазного источника переменного тока путем уменьшени мощностей искажений и несимметрии его фазных токов. Устройство содержит зар жаемую 1 и разр жаемую 2 аккумул торные батареи и источник 3 переменного тока с трем фазными выводами 11, 12, 13. Положительный 4 и отрицательный 5 выходные выводы устройства соединены с зар жаемой батареей 1. Разр жаема 2 АБ св зана с положительной 6 и отрицательной 7 клеммами. Диод 8 подключен к клемме 7 и выводу 5. Диод 9 соедин ет положительный выходной вывод 4 с положительной клеммой 6. Зар дно-раз- р дный конденсатор 10 подключен к положительному выходному выводу 4 и фазному (линейному) выводу 11 источника 3. Второй фазный вывод 12 источника 3 соединен через токоограничивающий конденсатор 14 с клеммой 6. Фазный вывод 13, вывод 11 и вывод 12 подсоединены к обмоткам источника 3, которые могут быть соединены по схеме как треугольника, так и звезды, в том числе и с выводом нейтрали. 1 ил. И ю Ь 9 (Л С vi со ел чэ ON VI i 67The invention relates to the field of electrical engineering, in particular, to forming devices during production and charging (charging) of batteries and batteries (AB), during their operation, and can be used in power supply systems of stationary and mobile autonomous objects with forced charging means. Yes AB is an asymmetric current from an alternating current source (IPT) 1 and a direct current source, such as type AB. The purpose of the invention is to improve the specific energy indices when charging from a three-phase AC source by reducing the power of distortion and asymmetry of its phase currents. The device contains a charged 1 and discharged 2 batteries and an AC source 3 with three phase terminals 11, 12, 13. Positive 4 and negative 5 output terminals of the device are connected to a charged battery 1. Discharging 2 AB is associated with a positive 6 and negative 7 terminals. A diode 8 is connected to terminal 7 and terminal 5. A diode 9 connects positive output terminal 4 to positive terminal 6. A capacitor 10 is connected to the positive output terminal 4 and the phase (line) terminal 11 of source 3. The second phase terminal pin 12 of source 3 is connected via a current-limiting capacitor 14 to terminal 6. Phase pin 13, pin 11 and pin 12 are connected to the windings of source 3, which can be connected according to both a triangle and a star circuit, including the neutral pin. 1 il. Y o Ü 9 (L Ñ vi co so ela che ON VI i 67

Description

Изобретение относитс к электротехнике , в частности к устройствам дл формовки при производстве и зар де(подзар де) аккумул торов и аккумул торных батарей (АБ) в процессе их эксплуатации, и может быть использовано в системах электроснабжени стационарных и подвижных автономных объектов по средствами форсированного зар да АБ асимметричным током (AT) от источника переменного тока (ИПТ) и источника посто нного тока, например , типа АБ.The invention relates to electrical engineering, in particular, to devices for forming during production and charging (charging) of batteries and batteries (AB) during their operation, and can be used in power supply systems of stationary and mobile autonomous objects by means of forced charging. Yes AB is an asymmetric current (AT) from an alternating current source (IPT) and a direct current source, such as type AB.

Известно устройство зар да (УЗ) АБ AT от двух источников: от одного ИПТ - через выпр митель, а от другого ИПТ - через за- р дно-разр дный конденсатор (ЗРК),It is known a device for charging (US) AB from two sources: from one IPT - through a rectifier, and from another IPT - through a charge-discharge capacitor (ADMS),

В качестве этих источников используют, например, две фазы трехфазного ИПТ (ТИТП), провод щие через зар жаемую АБ посто нную и переменную составл ющие AT.As these sources, for example, two phases of a three phase IPT (TITP) are used, which conduct the constant and variable components of AT through an AB charged current.

Эти УЗ характеризуютс низкими энергетическими показател ми, поэтому их примен ют крайне редко.These ultrasound systems are characterized by low energy indices, so they are used extremely rarely.

Известно также УЗ с двум АБ и инвертором напр жени , включенным на выходе управл емого выпр мител однофазного ИПТ.It is also known an ultrasound with two ABs and a voltage inverter connected at the output of a controlled single-phase rectifier rectifier.

Недостатком этого УЗ вл етс необходимость использовани в нем промежуточного автотрансформатора, регулирующего зар дный ток АБ путем изменени напр жени на входе управл емого выпр мител . Это увеличивает массу УЗ, а наличие в нем двух дросселей, включенных в цепи ЗРК, дополнительно ухудшает удельные энергетические показатели устройства в целом.The disadvantage of this ultrasound is the need to use an intermediate autotransformer that regulates the charge current of the AB by changing the voltage at the input of the controlled rectifier. This increases the mass of the ultrasound, and the presence in it of two chokes, included in the SA-N circuit, further worsens the specific energy performance of the device as a whole.

Известно также устройство дл зар да и разр да АБ.содержащее ИПТ, выпр митель , два диода, рактивное токоограничива- ющее сопротивление, положительный и отрицательный выходные выводы дл подключени зар жаемой АБ и положительную и отрицательную клеммы дл соединени с разр жаемой АБ.It is also known a device for charging and discharging an AB containing IPT, a rectifier, two diodes, a protective current-limiting resistance, positive and negative output terminals for connecting a charged AB and a positive and negative terminal for connecting to a discharged AB.

Недостатками такого устройства вл ютс относительно большие потери энергии при проведении импульсов зар дного тока АБ, обусловленные последовательным включением трех вентилей (двух в управл емом выпр мителе и третьего - диода), а также сравнительно низкой добротностью зар дной цепи с дросселем и, св занным с этим увеличением габаритов и массы УЗ, что приводит к ухудшению его удельных энергетических показателей.The disadvantages of such a device are relatively large energy losses during the conduction of the AB charge current pulses, due to the successive switching on of three gates (two in the controlled rectifier and a third - diode), as well as a relatively low quality factor of the charging circuit with the choke and this increase in the size and mass of the ultrasound, which leads to a deterioration of its specific energy indicators.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности вл етс устройство дл зар да и разр да аккумул торных батарей , содержащее источник переменного тока , два диода, зар дно-разр дный конденсатор , токоограничивающий конденсатор, положительный и отрицательный выходные выводы дл подключени зар жаемой аккумул торной батареи, положительную и отрицательную клеммы дл соединени с разр жаемой аккумул торной батареей, причем анод первого диода подключен к положительной клемме и через токоограни0 чивающий конденсатор - к второму фазному выводу источника переменного тока, а его катод - к положительному выходному выводу и одной обкладке зар дно-разр д- ного конденсатора, второй диод катодомThe closest to the invention in its technical essence is a device for charging and discharging batteries, containing an AC source, two diodes, a charge-discharge capacitor, a current-limiting capacitor, a positive and negative output terminals for connecting a rechargeable battery , the positive and negative terminals for connection to a discharged battery, the anode of the first diode is connected to the positive terminal and through a current-limiting capacitor to the second the phase output of the AC source, and its cathode to the positive output terminal and one plate of the charge-discharge capacitor, the second diode by the cathode

5 подключен к отрицательной клемме, анодом - к первому фазному выводу источника и отрицательному выходному выводу.5 is connected to the negative terminal, the anode to the first phase terminal of the source and the negative output terminal.

Источниками энергии при зар де АБ служат трехфазные источники переменногоThe sources of energy for charging zA AB are three-phase sources of alternating

0 тока, использование которых в однофазном режиме вносит несимметрию в работу фаз источника и тем самым ухудшает его удельно-энергетические показатели. Это вл етс основным его недостатком,0 current, the use of which in the single-phase mode introduces asymmetry in the operation of the phases of the source and thereby worsens its specific energy performance. This is its main disadvantage.

5Цель изобретени - улучшение удельных энергетических показателей при зар де от трехфазного источника переменного тока путем уменьшени мощностей искажений и несимметрии его фазных токов.The purpose of the invention is to improve the specific energy indicators when charging from a three-phase AC source by reducing the power distortion and asymmetry of its phase currents.

0 Поставленна цель достигаетс тем, что в устройстве дл зар да и разр да аккумул торных батарей, содержащем источник переменного тока, два диода, зар дно-разр дный конденсатор, токоограничивающий0 The goal is achieved by the fact that in the device for charging and discharging batteries, containing an AC source, two diodes, a charge-discharge capacitor, a current-limiting

5 конденсатор, положительный и отрицательный выходные выводы дл подключени зар жаемой аккумул торной батареи, положительную и отрицательную клеммы дл соединени с разр жаемой аккумул 0 торной батарей, причем анод первого диода подключен к положительной клемме и через токоограничивающий конденсатор - к второму фазному выводу источника переменного тока, а его катод к положительному5 capacitor, positive and negative output terminals for connecting a charged battery, positive and negative terminals for connecting with a discharging battery, the anode of the first diode connected to the positive terminal and through the current limiting capacitor to the second phase output of the AC source and its cathode to positive

5 выходному выводу и одной обкладке зар д- но-разр дного конденсатора, второй диод катодом подключен к отрицательной клемме , анодом - к первому фазному выводу источника и отрицательному выходному вы0 воду, источник переменного тока снабжен третьим фазным выводом, который подключен к второй обкладке зар дно-разр дного конденсатора.5 output terminal and one plate of the charge-discharge capacitor, the second diode is connected to the negative terminal by the cathode, the anode to the first phase output of the source and the negative output output, the AC source is provided with a third phase output that is connected to the second charge plate bottom discharge capacitor.

Такое соединение выводов трехфазногоThis connection of the conclusions of the three-phase

5 источника переменного тока и второй обкладки ЗРК практически устран ет несимметрию фазных (линейных) токов ТИПТ, симметриру значени токов зар да-разр да АБ и конденсаторов, уменьшает мощность искажений и несимметрии ТИПТ, в5 of the alternating current source and the second plate of the ADMS almost eliminates the asymmetry of the phase (linear) currents of the TIPT, balancing the values of the charge-discharge currents of the AB and capacitors, reduces the power of distortions and the asymmetry of the TIPT,

результате чего энергетические показатели устройства улучшаютс удельно.the result is that the energy performance of the device is improved specifically.

На чертеже приведена электрическа схема устройства джл зар да и разр да АБ.The drawing shows the electrical circuit of the device for charging and discharging AB.

Устройство содержит зар жаемую 1 и разр жаемую 2 АБ и источник 3 переменного тока. Положительный 4 и отрицательный 5 выходные выводы устройства соединены с зар жаемой АБ 1, а разр жаема АБ2 - с положительной 6 и отрицательной 7 клеммами . Диод 8 подключен к отрицательной клемме 7 и к отрицательному выходному выводу 5. Диод 9 соедин ет положительный выходной вывод 4 с положительной клеммой 6, Зар дно-разр дный конденсатор 10 (ЗРК10) подключен к положительному выходному выводу 4 и к фазному (линейному) выводу 11 источника 3, имеющего еще два фазных вывода 12 и 13. Второй фазный (линейный ) вывод 12 источника 3 соединен через токоограничивающий конденсатор 14 с положительной клеммой 6. Первый фазный вывод источника 3 подключен к отрицательному выходному выводу 5. Первый фазный (линейный) вывод 13 источника 3, его второй вывод 12 и третий 11 подключен к обмоткам ТИПТ, которые могут быть соединены по схеме как треугольника, так и звезды, в том числе и с выводом нейтрали.The device contains a charged 1 and a discharged 2 AB and an alternating current source 3. Positive 4 and negative 5 output terminals of the device are connected to the charged AB 1, and discharged AB2 - to the positive 6 and negative 7 terminals. Diode 8 is connected to the negative terminal 7 and to the negative output terminal 5. Diode 9 connects the positive output terminal 4 to the positive terminal 6, the charge capacitor 10 (SRK10) is connected to the positive output terminal 4 and to the phase (linear) terminal 11 sources 3, which has two more phase terminals 12 and 13. The second phase (linear) terminal 12 of source 3 is connected via a current limiting capacitor 14 with a positive terminal 6. The first phase terminal of source 3 is connected to the negative output terminal 5. The first phase (linear) terminal waters 13 of the source 3, its second output 12 and the third 11 is connected to the windings of TIPT, which can be connected according to the scheme of both a triangle and a star, including the neutral output.

В св зи с тем, что напр жение АБ2 меньше ее ЭДС на величину падени напр жени на ее внутреннем сопротивлении, а напр жение зар жаемой АБ1 превышает ЭДС на ту же величину, дл полного использовани энергии разр жаемой АБ2 (например, при формовке батарей на заводе-изготовителе во врем их циклических зар дов и разр дов) при канализации этой энергии в зар жаемую АБ1 асимметричным током необходимо наличие дополнительного источника электрической энергии, напр жение которого не менее чем в два раза превышает падение напр жени на внутреннем сопротивлении батарей. В случае импульсного отбора энергии из разр жаемой АБ2 потери на ее внутреннем сопротив- лении имеют минимальное значение. Поэтому асимметричный ток, необходимый дл эффективного зар да АБ1, АБ2, целесообразно формировать путем наложени унипол рных импульсов разр да разр жаемой АБ2 на переменный ток, Этот режим характеризуетс наименьшими потер ми при подключении зар жаемой АБ1 к источнику 3 переменного тока через зар дно-раз- р дный конденсатор 10, который, запаса энергию разр дных импульсов.батареи, возвращает ее затем в эту же батарею.Due to the fact that the voltage of AB2 is less than its emf by the amount of voltage drop on its internal resistance, and the voltage of the charged AB1 exceeds the EMF by the same amount, to fully use the energy of the discharged AB2 (for example, when forming batteries during their cyclic charges and discharges), when this energy is sewed into an asymmetrical current charged by AB1, an additional source of electrical energy is required, the voltage of which is no less than twice the voltage drop across the internal battery resistance. In the case of pulsed extraction of energy from the discharged AB2, the losses on its internal resistance have a minimum value. Therefore, it is advisable to form the asymmetric current required for effective charging of АБ1, АБ2, by imposing unipolar pulses of discharge of discharged АБ2 on alternating current. - a row capacitor 10, which, the reserve energy of the discharge pulses of the battery, then returns it to the same battery.

При рассмотрении работы устройства считаем, что фазные (линейные) напр жени ГИПТ сдвинуты друг относительно друга на 120 эл. град. Считаем также, что в системе пр мой пор док чередовани фаз, а фазные обмотки ТИПТ соединены по схеме треугольника , хот устройство работоспособноWhen considering the operation of the device, we assume that the phase (linear) voltages of the HIPT are shifted relative to each other by 120 e. hail. We also consider that in the system the direct order of phase alternation, and the phase windings of TIPT are connected in a triangle pattern, although the device is operational

и при соединении их звездой. Условимс and when connecting them with a star. Conditions

считать, что ТК и ЗРК в исходном состо нииassume that the TK and SRA in the initial state

(до подачи напр жени .ТИПТ) разр жены.(before voltage applied. TIPT) discharged.

В устройстве можно выделить 4 группыThe device can be divided into 4 groups.

0 а, б, в, г каналов: а) каналы передачи энергии0 a, b, c, d channels: a) energy transfer channels

разр жаемой А62 и ТИПТ и ИК, б) каналыdischarged A62 and TIPT and IR, b) channels

передачи энергии от зар жаемой А61 и energy transfer from the charged A61 and

ТИПТ и ЗРК, в) каналы передачи энергии отTIPT and ZRK, c) energy transfer channels from

ЗРК и ТИПТ в зар жаемую АБ1, г) каналыADMS and TIPT into charged AB1, d) channels

5 передачи энергии от ТК и ТИПТ в зар жаемую АБ1.5 energy transfer from the TC and TIPT to the charged AB1.

Через каналы группы а по цеп м: 2-6- 14-12-13-8-7-2 и 2-6-14-12-11-13-8-7-2 осуществл етс зар д ТК 11 от разр жае0 мой АБ2 и ТИПТ до напр жени (Vp ), где Vp - напр жение разр жаемой АБ2, V,max - амплитудное значение нар жени источника. Этот зар д прекращаетс в момент времени, когда напр жение ТИПТ до5 стигнет амплитудного значени .Through the channels of group a on the chains: 2-6-14-12-13-8-7-2 and 2-6-14-12-11-13-8-7-2, the charge TC 11 is discharged from the discharge 0 my AB2 and TIPT are up to a voltage (Vp), where Vp is the discharge voltage of AB2, V, max is the amplitude value of the source's discharge. This charge ceases at the point in time when the TIPT voltage reaches 5 and reaches an amplitude value.

Одновременно через каналы группы б по цеп м: 1-4-10-11-13-5-1 и 1-4-10-11- 12-13-5-1 осуществл етс подразр д (импульсный ) зар жаемой АБ1 на ЗРК 10. ЗРКAt the same time, through the channels of group b, the following sub-section (pulsed) chargeable AB1 on the air defense system 10. Air defense missile system

0 10 импульсно зар дитс до напр жени (V3 + ), где V3 - напр жение зар жаемой АБ1. Этот зар дный импульс ЗРК 10 завершитс в момент достижени напр жением источника 3 своего амплитудного зна5 чени .0 10 pulsed to voltage (V3 +), where V3 is the voltage of the charged AB1. This charge pulse ZRK 10 will be completed when the voltage source 3 reaches its peak value.

При уменьшении мгновенного значени напр жени источника 3 энерги , запасенна в ЗРК 10, возвращаетс в АБ1 через каналы группы В по цеп м: 10-4-1-5-130 11-10 и 10-4-1-5-13-12-11-10.When the instantaneous value of the voltage of source 3 decreases, the energy stored in the AMS 10 returns to AB1 through the channels of group B along the chains: 10-4-1-5-130 11-10 and 10-4-5-5-13-12 -11-10.

Энерги , запасенна в ТК 11, катализируетс через каналы группы г по цеп м: 14-9-4-1-5-13-12-14 и 14-9-4-1-5-13- 11-12-14, АБ1 по этим цеп м зар жаетс доThe energy stored in TC 11 is catalyzed through channels of group g along chains: 14-9-4-1-5-13-12-14 and 14-9-4-1-5-13- 11-12-14, AB1 along these circuits is charged to

5 напр жени (Up + 2U jnax).5 voltages (Up + 2U jnax).

В процессе зар да ТК, ЗРК и передачи энергии в зар жаемую АБ1 при работе всех групп каналов загружены все три фазы ТИПТ, что практически исключает несим0 метрию токов фаз источника, все три линии нагружаютс одинаково, поэтому мощность несимметрии фазовых токов ТИПТ и мощность искажений ТИПТ близки к нулевому значению, если обмотки ТИПТ соединеныIn the process of charging TC, ADMS and energy transfer to the charged AB1, when all channel groups are working, all three phases of TIPT are loaded, which practically eliminates the unbalance of currents of the source phases, all three lines are loaded equally, therefore the power of TIPT phase currents and TIPT close to zero if TIPT windings are connected

5 треугольником.5 triangles.

Claims

The invention The device for charging and discharging batteries, containing an alternating current source, two diodes, charge-discharge capacitor, current-limiting

a capacitor, a positive and negative output terminals for connecting a charged battery, a positive and negative terminals for connecting to a discharging battery, the anode of the first diode being connected to the positive terminal and through a current-limiting capacitor to the second phase terminal of the AC source, and its cathode is to a positive output terminal and one plate of a charge-discharge capacitor, the second

0

The cathode diode is connected to the negative terminal, the anode to the first phase output of the source and the negative output output, characterized in that, in order to improve the specific energy performance during charging from a three-phase AC source by reducing the distortion power and asymmetry of its phase currents, the source of The current is supplied with a third phase output, which is connected to the second plate of the charge-discharge capacitor.