МНОГОКАНАЛЬНОЕ ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО

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.