Устройство для заряда емкостного накопителя электрической энергии

Устройство для заряда емкостного накопителя электрической энергии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ Св ВТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<>790143 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 020378 (21) 2586497/18-21 с присоединением заявкм Но (23) Приоритет

Опубликовано 231280. бюллетень М 47 р }М. К.3

Н 03 К 3/53

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 373. .431(088.8) Дата опубликования описания 2 51280 (72) Автор изобретения

О. Г. Потанин (71) Заявитель

{54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАРЯДА ЕМКОСТНОГО

НАКОПИТЕЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

ЭНЕРГИИ

Изобретение относится к электротехнике и преимущественно может быть использовано в автономных системах 4 электропитания емкостных накопителей электроэнергии. 5

Известно устройство для заряда емкостного, накопителя электрической энергии, содержащее трехфазный источник переменного тока, подключенный через трехфазный управляемый мостовой 1Е выпрямитель, линейный дроссель и тиристор к емкостному накопителю электрической энергии Щ .

Однако это устройство за счет. большого количества полупроводниковых элементов, равного семи, имеет завышенные значения массы и габаритов.

Кроме этого, такое устройство обеспечивает сравнительно низкое максимальное значение зарядного напряжения ем- 29 костно=о накопителя.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для заряда емкостного накопителя электрической энергии, содержащее трехфазный источ- 25 них переменного тока с тремя выходными фазными клеммами, три емкостных токоограничивающих зарядных элемента, два из которых выполнены в виде токоограничивакщих кондеисато- 9 ров, один индуктивный зарядный элемент, выполненный в виде линейного дросселя, две диодные цепочки, каждая из которлс состоит кз двух соединенных последовательно-согласно диодов, причем точки соединения диодов в этих цепочках подключены через упомянутые токоограничивакщие конденсаторы соответственно к двум выходным фазным клеммам трехфазного источника переменного тока, при этом катод диода первой цепочки подключен к одной, анод диода второй цепочки к другой обкладкам емкостного накопителя электрической энергии, а анод другого диода первой цепочки — к первому выводу обмотки линейного дросселя"f27

Однако в укаэанном устройстве потери электрической энергии на шести диодах обуславливают невысокий коэфФициент полезного действия, а следовательно, завьхаенные массу и габариты. Кроме этого, максимальное зарядное напряжение емкостного saxonsтеля сравнительно невысоко.

Цель изобретения — улучшение удельных массогабаритных показателей устройства и увеличение максимальногт790143

На чертеже изображена принципиальная электрическая схема устройства для заряда емкостного накопителя электрической энергии.

Устройство содержит трехфазный источник переменного тока с тремя фазными выходными клеммами 1,2,3, два токоограничивающих конденсатора

4 и 5, две диодные цепочки, каждая из которых состоит из двух соединенных последовательно согласно диодов, соответственно 6 и 7 и 8 и 9 линейного дросселя 10 и емкостной ячейки

11, выполненной из двух соединенных последовательно конденсаторов 12 и

13 и подключенной к обкладкам емкостного накопителя электрической энергии 14. Первая фазная выходная клемма 1 трехфазного источника переменного тока через конденсатор 4 подключена к точке соединения диодов

6 и 7 первой диодной ценочки, втЯэая фазная выходная клемма 2 через конденсатор 5 — к точке соединения диодов 8 и 9 второй диодной цепочки, а

55!! a;>! >.!> li >:.:: >! >! а емкОстнОм накОпителе

:>. еi;! рн lanai он э iicpl"èè

У каз анная цель достигается тем, что в устройстве для заряда емкостного накогителя электрической энергии, содержащем трехфазный источник переменного тока с тремя выходными фазными клеммами, три емкостных токоограничивающих элемента, два из которых выполнены в виде токоограничивающнх конденсаторов, один индуктив >ый зарядный элемент, выполненный в виде линейного дросселя, две диоднл>х цепочки, каждая из которых состоит из двух соединенных последовательно-согласно диодов, причем точки соед11нен11я диодов в этих .цепочках под- t5 клю <ены через упомянутые токоограничивающне конденсаторы соответственно к двум выходным фазным клеммам трех4>азяого источника переменного тока, при этом катод диода первой цепочки подключен к одной, анод диода второй цепочки — к другой обкладкам емкостного накoïêòeëÿ электрической энергии, а анод другого диода первой — 1< ПЕРВОМУ BbIBOP 06MOT1ров, которая подключена к обкладкам емкостногo накопителя электрической энергии, причем точка соединения конденсатОрОв этой ячейки подключена ко второму выводу обмотки линейного дросселя,. при этом анод диода первой диодной цепочки, связан- 35 ный с первым выводом обмотки линейного дросселя, подключен к катоду крайнего диода второй диодной цепочки и к третьей выходной фазной клемме трехфазного источника переменного 40 тока. третья фазная выходная к> эмма 3 подключена непосредственно к точке последовательно согласно соединения диодных цепочек и к первому выводу обмотки линейного дросселя 10> второй вывод обмотки которого î.>êëi"чен к точке ""oåäèíåíêÿ конденсаторов

12 и 13 емкостной ячейки 11, катод диода 6 первой диодной цепочки и анод диода 9 второй диодной цепочки подсоединены к соответствующим обкладкам емкостного накопителя электрической энергии 14.

Устройство работает следующим образом.

Вначале ка>1<дого цикла заряда емкостного накопителя электрической энергии 14, когда напряжение на нем меньше по величине амплитуды линейного напряжения за один. период изменения напряжений трехфазного источника переменного тока, заряд емкостного накопителя будет происходить следующим образом.

В промежуток времени, при кот>ром потенциал фазной выходной клеммы выше потенциала фазной выходной клем<> мы 2, ток заряда течет по клемме 1, токоограничив ающему конденсатору 4, диоду б, емкостному накопителю 14, диоду 9, токоограничивающему конденсатору 5 и клемме 2. В промежуток времени,при котором потенциал фазной выходной клеммы 3 выше потенциала фазной выходной клеммы 2, ток заряда течет по цепи: клемма 3, линейный дроссель 10, конденсатор 12, емкостный накопитель 14, диод 9, конденсатор 5, клемма 2, а по окончании раз— ряда конденсатора 12 до напряжения, равного нулю, ток заряда потечет по цепи: клемма 3, диод 7, диод б, емкостный накопитель 14, диод 9, конденсатор 5, клемма 2. В промежуток времени, при котором потенциал фазной выходной клеммы 1 выше потенциала фазной выходной клеммы 3, ток заряда течет вначале по цепи: клемма 1, конденсатор 4, диод б, емкостный накопитель 14, конденсатор 13, линейный дроссель 10, клемма 3, а по окончании разряда конденсатора 13 до напряжения, равного по величине нулю, ток заряда потечет по цепи: клемма

1, конденсатор 4, диод 5 емкостный накопитель 14, диод 9, диод 8, клемма 3. В процессе дальнейшего заряда емкостного накопителя электрической энергии 14 на нем будет увеличиваться напряжение и при достижении этого напряжения величины, равнои удвоенному амплитудному значению линейного напряжения трехфазного источника переменного тока, режим заряда емкостного накопителя изменится и за один период изменения напряжений трехфазного источника заряд емкостного накопителя будет происходить следующим образом. В промежуток времени, при

790143 котором потенциал фазной выходнс клеммы 1 выше потенциала фазной ы-ходной клеммы 3, заряд емкостно.... накопителя 14 осуществляется ro цепи: клемма 1, конденсатор 4 (заряженный полярностью, показанно." на че-:.. же, до амплитудного значения лин .. †.ого напряжения Р „ в предыду::. полупериоде изменения этого же л-..:-:-. îão . напряжения, диод б, емкостньй .-::.=-.копитель 14, конденсатор 13 заряженный полярностью, указанной на чертеже до половинного значения напряжения емкостного накопителя), линейн ..= : дроссель 10, клемма 3. Одновременно с этим происходит заряд конденсатора 12 до половинного значения на- 15 пряжения на емкостном накопителе 14 по це — û: клемма 1, токоограничивающий конденсатор 4, диод б, конденсатор 12, линейный дроссель 10, клемма 3. В промежуток времени, при като- 2О ром потенциал фазной выходной клеммы

3 выае потенциала фазной выходной клеммы 2, заряд емкостного накопителя

14 осуществляется по цепи: клемма 3, линейный дроссель 10, конденсатор 12 (заряженный полярностью, показанной на чертеже, до половинного значения напряжения емкостного накопителя}, емксстной накопитель 14, диод 9, токоограничивающий конденсатор 5 (заряженный пслярностью, указанной на чертеже, до амплитудного значения линейного напряжения f в предыдущем полупериоде изменения этого же линейного напряжения;, клемма 2. Одновременно с этим происходит заряд конденсатора З5

13 до половинного значения напряжения на емкостном накопителе 14 по цепи: клемма 3, дроссель 10, конденсатор 13, диод 9, конденсатор 5, клемма 2. Поскольку каждый из конденсато- 4О ров 12 и 13 может быть заряжен до удвоенного значения амплитуды линейного напряжения, то и емкостной накопитель электрической энергии 14 заряжается до учетверенного значения амплитуды линейного напряжения трех-. фазного источника переменного тока.

В связи с тем, что линейные напряжения U и 0 трехфазного источника переменного тока сдвинуты по фа- 0 зе друг относительно друга на 120 то и импульсы заряда конденсаторов

12 и 13 будут также сдвинуты по фазе на 120, что обеспечивает возможо ность использовать линейный дроссель

10, как для заряда конденсаторов 12 и 13, так и для их разряда через емкостной накопитель электрической энергии 14.

Следует отметить, что поскольку емкостные накопители электрической бО энергии конструктивно выполняются из последовательно параллельного соединения .конденсаторов большой емкости, то такой емкостный накопитель можно включить вместо конденсаторов Я

12 и 13. В этом случае устройство для заряда будет содержать всего лишь два токоограничивающих конденсатора 4 и 5, четыре диода б-9 и лынейный дроссель 10.

Описанное решение позволяет сократить до четырех общее количество полупроводниковых элементов и, тем самым, уменьшить массу и габариты предлагаемого устройства, а также уменьшить количество электрической энергии, рассеиваемой на омических сопротивлениях этих диодов, и повысить коэффициент полезного действия устройства, что в целом улучшает удельные массогабаритные показатели устройства. Кроме того, такое схемное решение обеспечивает заряд емкостного накопителя до напряжения, превышающее амплитудное значение фазного (линейного) напряжения трехфазного источника в четыре раза.

Формула изобретения устройство для заряда емкостного накопителя электрической энергии, содержащее трехфазный источник переменного тока с тремя выходными фазными клеммами, три емкостных токоограничивающих зарядных элемента, два из которых выполнены в виде токоограничивающих конденсаторов, один индуктивный зарядный элемент, выполненный в виде линейного дросселя, две диодные цепочки, каждая из которых состоит из двух соединенных последовательно-согласно диодов, причем точки соединения диодов в этих цепочках подключены через упомянутые токоограничивакщие конденсаторы соответственно к двум выходным фазным клеммам трехфазного источника переменного тока, при этом катод диода первои цепочки подключен к одной, анод диода второй цепочки — к другой обкладкам емкостного накопителя электрической энергии, а анод другого диода первой цепочки — к первому выводу обмотки линейного дросселя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения удельных массогабаритных показателей устройства и увеличения напряжения на емкостном накопителе электрической энергии, третий емкостной токоограничивающий зарядный элемент выполнен в виде ячейки из двух соединенных последовательно конденсаторов, которая подключена к обкладкам емкостного накопителя электрической энергии, причем точка соединения конденсаторов этой ячейки подключена ко второму выводу обмотки линейного дросселя, при этом анод диода первой диодной цепочки, связанный с первым выводом обмотки линейного дросселя, подключен к катоду крайнего диода второй

790143

Составитель В. Чорба

Редактор A. Шандор ТехредЕ.Гаврилешко Корректор Е. Папп

Заказ 9132/76 Тираж 995 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.-, д. 4/5 филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул.„ Проектная,4 днодной цепочки и к третьей выходной фазной клемме трехФазного источника переменного тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 552680, кл. Н 03 К 3/53, 197.7.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 322853, кл. Н ОЗ К 3/53, 1972 (прототип).