SU902149A1 - Устройство дл питани нагрузки посто нным током - Google Patents

Description

t

Изобретение относитс  к системам питани  нагрузки посто нным током как в стационарных услови х, так и на подвилснйх объектах от источника с большим внутренним сопротивлением и буферной аккумул торной батареей (АБ), подзар жаемой импульсным током источника.

Известно устройство дп  питани  нагрузки от источника посто нного тока типа топливной батареи и буферной АБ,разделенной на несколько секций . Секции батареи в таком устройстве поочередно подключаютс  к источнику электрической энергии с помощый соответствующей пары автоматически управл емых выключателей, что позвол ет импульсно подзар жать эти секций , в результате чего потери энергии в батарее уменьшаютс  5

Однако низкий КПД передачи энергии источника в нагрузку и необходимость использовани  в качестве выключателей полностью управл емых

2

вентилей существенно ограничивает использование этого устройства. Кроме того, АБ должна быть разделена на несколько секций.

Известно также устройство дл  зар да АБ импульсным током, энерги  источника питани  посто нного тока в котором передаетс  В АБ через зар дный конденсатор даухобмоточный линейный дроссель и вентили. Благо10 дар  трансформаторной св зи обмоток дроссел  энерги  источника передаетс  в АБ во врем  зар да и разр да конденсатора 2j.

Отсутствие непосредственной ванической св зи обмоток дроссел  не позвол ет уменьшить его массу за счет введени  автотрансформаторной св зи его обмоток.

Наиболее близК1Ш по технической

Claims (3)

1. 30 сущности к изобретению  вл етс  устройство дл  питани  нагрузки посто нным током, содержащее источник электрической энергии с большим внутренним сопротивлеинем, например батарею топливных элементов, отрицательный вывод которой подключен к отрицательному выводу дл  подключени  АБ, а положиТбльные выводы источ ника и устройства объединены через  чейку из двух соединенных последовательно-согласно тиристоров, зар д ный конденсатор,.линейный дроссель и днод, обеспечивающие зар д АБ до направлени , вдвое превышающего напр жение источника Т. Недостатком этого устройства  вл етс  то, что во врем  зар да конденсатора энерги  в АБ непосредственно от источника не поступает, а во врем  зар да АБ от конденсатора энерги  источника не используетс . Это ограничивает .скорость передачи энергии от источника в АБ, приводит к низкому коэффициенту использовани источника по мощности и ухудшает удельные энергетические показатели устройства в целом. Цель изобретени  - улучшение удельных энергетических показателей устройства дл  питани  нагрузки пос то нным током путем увеличени  скорости передачи энергии от источника в АБ без увеличени  его массы. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  питани  нагрузки посто нным током, содержащем источник электрической энергии с большим внутренним сопротивлением например батарею топливных элементо отрицательный выходной вывод которой подключен к отрицательному выво ду дл  подключени  АБ, а положитель ные выводы источника и устройства соединены через  чейку из двух соед ненных последовательно-согласно тиристора , зар дный конденсатор, лине ный дроссель и диод, обмотка зар дного линейного дроссел  снабжена отводом, который через зар дный кон денсатор подключен к точке соединени  тиристоров, один вьюод его обмо ки подключен к отрицательному вьшоду дл  подключени  АБ, а другой - к аноду диода, катод которого соедине с положительным выводом устройства. Кроме того, положительиь й вывод дл  подключени  АБ через дополнител ный конденсатор подк.-вочен к отводу обмотки зар дного линейного дроссел Упом нутый диод вклю ен согласно последовательно с тиристорами в упо м нутую  чейку, а зар дный конденсатор шунтирован дополнительным диодом. Такое выполнение устройства позвол ет питать нагрузку посто нным током повышенного напр жени  не только от источника посто нного, но и от источников переменного тока. На фиг, 1 приведена электрическа  схема устройства дл  питани  нагрузки посто нным токомJ на фиг. 2, 3, 4 и 5 - варианты ее выполнени  . Устройство (фиг.1) содержит источник посто нного тока (ИПТ) с большим внутренним сопротивлением (не показано ) с потфжительным и отрицательным выводами. К положительному выводу ИПТ подключена тиристорна   чейка из двух соединенных последовательносогласно тиристоров I и 2, точка соединени  которых через конденсатор 3 и дроссель 4 подключена к отрицательному выводу ИПТ и устройства. Катоды тиристора 2 и диода 5 подключены к положительному выводу АБ 6. А параллельно АБ 6 включено сопротивление нагрузки 7. В варианте устройства (фиг.2) имеетс  дополнительный конденсатор 8 подключенный между положительным вьшодом АБ 6 и отводом зар дного линейного дроссел  4. В варианте устройства (фиг.З) введен дополнительный диод 9 и изменена схема подключени  тиристорной  чейки к положительной выходной клемме устройства. В вариантах устройств (фиг.4 и 5) содержитс  два параллельно включенных устройства по фиг. 1 и 3 соответственно . Управление тиристорами в обеих  чейках осуществл етс  от парафазного автогенератора (не показан), который выполнен по любой известной схеме, описанной в технической литературе . Принцип работы устройства следующий . При подаче импульса на открытие тиристора i ток ИПТ проходит по цепи: положительна  клемма ИПТ - элементы I, 3 и 4 - отрицательна  клемма ИПТ. Одновременно осуществл етс  зар д АБ 6 электромагнитным путем по контуру 4-5-6-4. При этом зар д электрическим кондукционным путем не происходит, так как ЭДС АБ больше 5 напр жени  ИПТ. Прохождение тока че рез зар дный конденсатор (ЗК) 3 и АБ приводит к накоплению ими энерги После того, как ЗК зар дитс  до своего максимального напр жени , практически вдвре превышающего напр жение ИПТ, тиристор 1 запираетс  . (путем самопогасани ) и к его катод прикладываетс  положительное напр жение ЗК. При подаче сигнала на управл ющи электрод тиристора 2 последний откр ваетс  и за счет энергии, запасенной ЗК, ток его разр да, проход  по цепи 3-2-6-4-3, подзар жает АБ. Зар дный линейный дроссель-4, ограничива  ток разр да ЗК, запасает в своем магнитном поле энергию, пропо циональную квадрату мгновенного зна чени  тока. Диод 5 в начале разр да 3 3 заперт, так как к его катоду приложено положительное напр жение ЗК, а в момент времени, когда пол р ность напр жени  дроссел  4 за счет ЭДС самоиндукции изменитс  сначала на противоположную, АБ продолжает подзар жатьс  по цепи 4-5-6-4 за счет энергии, запасенной в магнитном поле дроссел  во врем  разр да З При подаче очередного импульса на открытие тиристора I, вновь, как было рассмотрено ранее, осуществл етс  зар д ЗК и АБ. Если отвод выполнен от середины обмотки зар дного дроссел  4, АБ зар жаетс  до напр жени , вдвое большего напр жени  источника за счет повышени  напр жени  на обмотке дроссел ..В следующем полупериоде осуществл етс  разр д зар дного конденсатора, напр жение которого также почти.в два раза больше напр жени  источника. Поэтому зар д АБ почти до удвоенного напр жени  источника происходит практически непрерывно, а скорость передачи энергии от ИПТ в АБ в два раза больше, прототипе. В результате в два раза повышаетс  коэффициент -использовани  источника по мощности , что приводит к значительному улучшению удельных энергетических показателей устройства. В устройстве по схеме фиг.2 с дополнительным конденсатором 8 включенным между положительным выводом АБ и отводом обмотки зар дного дроссел  4 путем наложени  на посто нную составл ющую тока зар да АБ (провоДИМОЙ через конденсатор 3 и дроссель 496 4), переменной сос- авл ющей по цепи АБ - дополнительный конденсатор 8 - зар дный дроссель 4 - АБ формируетс  -ассиметричный ток зар да АБ, позвол ющий осуществл ть ускоренный зар д АБ. В устройстве по схеме фиг.З при подаче импульса на открытие тиристора 1 ток Ш1Т йроходит по цепи 1-3-4 и осуществл ет зар д ЗК так, что на его левой обкладке оказываетс  положитехшный потенциал. Одновременно с этим за счет электромагнитной св зи ВИТКОВ обмо.тки дроссел  4, охваченных общим магнитным потоком, на выводе обмотки дроссел , соединенной о анодом диода 5, наводитс  результирующее положительное напр -, ж;ение. Под действием этого напр жени , еслионо больше напр жени  АБ, диод 5 открываетс  и энерги  ИПТ передаетс  в АБ. Передача энергии в АБ осуществл етс  электромагнитным путем по цепи 4-5-6-4. Кондукционным путем энерги  от ИПТ в АБ не передаетс , так как ЭДС АБ больше напр жени  ИПТ. Диод 9 и тиристор 2 в этом интервале времени наход тс  в закрытом состо нии, так как к их катодам приложено положительное напр жение. Если отвод от обмотки дроссел  выполнен от половины ее витков, то напр жение на всей обмотке вдвое превышает напр жение на половине ее витков и в начальный период времени зар да ЗК примерно равно удвоенному напр жению ИПТ, а затем в процессе зар да ЗК уменьшаетс  и при достижении напр жени  на обмотке, равного ЭДС АБ, зар д электромагнитным путем прекращаетс , так как напр жением АБ запираетс  диод 5. В конце зар да ЗК напр жение на его обкладках примерно в два раза больше напр жени  ИПТ. В следующем полупериоде подаетс  сигнал на открытие тиристора 2 н ЗК, разр жа сь по цепи 3-2-5-6-4-3, передает свою энергию в АБ. Одновременно ток разр да ЗК проходит по цепи 3-2-4-3 и в-начале разр да к верхней половине омботки приложено примерно удвоенное напр жение источника , при этом напр жение Eta всей обмотке дроссел , примерно в 4 раза превышающее напр жение источника, прикладываетс  к АБ и она зар жаетс  по цепи 4-5-6-4. Зар д АБ продолжа79 етс  до тех пор, пока напр жение на обмотке сравн етс  с ЭДС АБ. В устройствах по схемам фиг.4 и 5 сигналы на открытие тиристоров обеих  чеек сдвинуты на 80 эл.град., т.е одновременно открьшаютс  тиристоры I и 2, а затем - 2 и 1. Этр обеспечи вает улз чшение использовани  энергии и, соответственно, типовой мощности ИПТ за счет лучшего использова ни  его тока. Процессы в этом устройстве аналогичны рассмотренным выше. Так как в устройства согласно изобретению АБ зар жаетс  до повышен ного ( в 2-4 раза ) напр жени  по срав нению с напр жением ИПТ или о Т зар дного конденсатора, или от зар дного дроссел , то скорость передачи энергии от ИПТ в АБ и коэффициент использовани  источника по мощности увеличиваетс , что существенно улучшает удельные энергетические показатели устройства. Формула изобретени  1 . Устройство дл  питани  нагруэ ки посто нным током, содержащее .источник электрической энергии с боль шим внутренним сопротивлением, например батарею топливных элементов, отрицательный вывод которой подключен к отрицательному выводу дл  подключени  аккумул торной батареи, а положительные выводы источника и 8 устройства соединены через  чейку из двух соединенных последовательносогласно тиристоров, зар дные конденсатор . , линейный дроссель и диод, отличающеес  тем, что, с целью улучшени  удельных энергетических показателей, обмотка зар дного линейного дроссел  снабжена отводом, который через зар дный конденсатор подключен к точке соединени  тиристоров , один вывод его обмотки подключен к отрицательному выводу дл  подключени  аккумул торной батареи, а другой - к аноду диода, катод которого соединен с положительным выводом устройства. 2.Устройство по п.1, о т л и ч а ю Щ е е с   тем, положительный вывод дл  подключени  аккумул торной батареи через дополнительный конденсатор подключен к отводу обмотки зар дного линейного дроссел . 3.Устройство по п.1, о т л и ча .ющеес  тем, что упом нутый диод включен согласно-последовательно в упом нутую  чейку, а зар дный конденсатор шунтирован дополнительным диодом. Источники информации, прин тые во внимание Ори экспертизе Г. Авторское свидетельство СССР №269263, кл. Н 02 1 7/00, 1970. ,
2. 2. Авторское свидетельство СССР 702459, кл. Н 02 7/10, 1977.
3. 3. Опубликованна  за вка Англии №1438377, кл. Н 2 J 7/00, 1976 (прототип ) .

   (риг. if

   (раг. 5