ЗАРЯДНО-РАЗРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО

ЗАРЯДНО-РАЗРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО


RU (11) 2217853 (13) C2

(51) 7 H02J7/10, H02J9/06 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 2001127450/09 
(22) Дата подачи заявки: 2001.10.09 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2001.10.09 
(43) Дата публикации заявки: 2003.07.20 
(45) Опубликовано: 2003.11.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2165669 С1, 20.04.2001. JP 09308128, 28.11.1997. JP 07007859, 10.01.1995. US 4510400 А, 09.04.1985. ЧЕТТИ П. Проектирование ключевых источников электропитания. - М.: Энергоатомиздат, 1990, с. 202-210. 
(71) Заявитель(и): Федеральный научно-производственный центр Закрытое акционерное общество "Научно-производственный концерн (объединение) "Энергия" 
(72) Автор(ы): Савенков В.В.; Попов А.П. 
(73) Патентообладатель(и): Федеральный научно-производственный центр Закрытое акционерное общество "Научно-производственный концерн (объединение) "Энергия" 

(54) ЗАРЯДНО-РАЗРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам электропитания (СЭП) автономных объектов, использующих в качестве накопителей энергии аккумуляторные батареи. Зарядно-разрядное устройство содержит первый и второй конденсаторы фильтра, первый, второй и третий МДП-транзисторы, первый, второй и третий диоды, при этом сток первого МДП-транзистора и катод первого диода подсоединены к первому выводу первого конденсатора фильтра, исток первого МДП-транзистора и анод первого диода соединены с первым выводом дросселя, стоком второго МДП-транзистора и катодом второго диода, исток второго МДП-транзистора и анод второго диода подсоединены ко вторым выводам первого и второго конденсаторов фильтра, аноду третьего диода и общему проводу схемы, исток третьего МДП-транзистора подключен ко второму выводу дросселя и катоду третьего диода, а его сток соединен с первым выводом второго конденсатора фильтра, при этом выводы первого конденсатора фильтра предназначены для подключения аккумуляторной батареи, а выводы второго конденсатора фильтра для подключения источника питания и нагрузки, а также четвертый МДП-транзистор и четвертый диод, сток и анод которых подключены ко второму выводу дросселя, исток четвертого МДП-транзистора подключен к общему проводу схемы, а катод четвертого диода - к стоку третьего МДП-транзистора. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей устройства. 2 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам электропитания (СЭП) автономных объектов, использующих в качестве накопителей энергии аккумуляторные батареи.

Для построения СЭП со стабилизированной шиной электропитания автономных объектов с использованием аккумуляторной батареи с целью обеспечения высоких значений кпд и снижения габаритов и массы зарядно-разрядное устройство целесообразно выполнять с использованием однотактных схем непосредственного преобразования энергии с промежуточным накоплением энергии в дросселе.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является принятое за прототип зарядно-разрядное устройство [1], содержащее первый и второй конденсаторы фильтра, первый, второй и третий МДП-транзисторы, первый, второй и третий диоды, при этом сток первого МДП-транзистора и катод первого диода подсоединены к первому выводу первого конденсатора фильтра, исток первого МП-транзистора и анод первого диода соединены с первым выводом дросселя, стоком второго МДП-транзистора и катодом второго диода, исток второго МДП-транзистора и анод второго диода подсоединены ко вторым выводам первого и второго конденсаторов фильтра, аноду третьего диода и общему проводу схемы, исток третьего МДП-транзистора подключен ко второму выводу дросселя и катоду третьего диода, а его сток соединен с первым выводом второго конденсатора фильтра, при этом выводы первого конденсатора фильтра предназначены для подключения аккумуляторной батареи, а выводы второго конденсатора фильтра - для подключения источника питания и нагрузки.

Однако такое зарядно-разрядное устройство предназначено для работы в системе, где напряжение аккумуляторной батареи должно быть всегда выше напряжения шины.

Задачей, на решение которой направлено создание предлагаемого устройства, является расширение функциональных возможностей зарядно-разрядного устройства для обеспечения работы аккумуляторной батареи, конечное разрядное напряжение которой ниже, чем напряжение шины, а конечное зарядное напряжение выше напряжения шины, а также повышение кпд.

Задача решается тем, что в зарядно-разрядное устройство, содержащее первый и второй конденсаторы фильтра, первый, второй и третий МДП-транзисторы, первый, второй и третий диоды, при этом сток первого МДП-транзистора и катод первого диода подсоединены к первому выводу первого конденсатора фильтра, исток первого МДП-транзистора и анод первого диода соединены с первым выводом дросселя, стоком второго МДП-транзистора и катодом второго диода, исток второго МДП-транзистора и анод второго диода подсоединены ко вторым выводам первого и второго конденсаторов фильтра, аноду третьего диода и общему проводу схемы, исток третьего МДП-транзистора подключен ко второму выводу дросселя и катоду третьего диода, а его сток соединен с первым выводом второго конденсатора фильтра, при этом выводы первого конденсатора фильтра предназначены для подключения аккумуляторной батареи, а выводы второго конденсатора фильтра - для подключения источника питания и нагрузки, дополнительно введены четвертый МДП-транзистор и четвертый диод, сток и анод которых подключены ко второму выводу дросселя, исток четвертого МДП-транзистора подключен к общему проводу схемы, а катод четвертого диода - к стоку третьего МДП-транзистора.

На фиг. 1 представлена схема зарядно-разрядного устройства, на фиг.2 - эпюры напряжений на затворах транзисторов при различных режимах работы.

Устройство содержит четыре однотактных непосредственных преобразователя, работающих попеременно и использующих общий дроссель - два зарядных, один из которых, повышающий, предназначен для заряда батареи при UАБ > Uнагр, другой, понижающий, используется для заряда батареи при UАБ < Uнагр и два разрядных, один из которых предназначен для разряда при напряжении батареи UАБ > Uнагр, другой - для разряда при напряжении батареи UАБ < Uнагр, и состоит из первого 1 и второго 2 конденсаторов фильтра, первого 3, второго 4, третьего 5 МДП-транзисторов, первого 6, второго 7, третьего 8 диодов, дросселя 9. Устройство содержит соединенные с выводами первого конденсатора фильтра 1 клеммы 10, 11 для подключения аккумуляторной батареи 12 и клеммы 13, 14, соединенные с выводами второго конденсатора фильтра 2 и предназначенные для подключения нагрузки 16 и источника постоянного напряжения 15, а также четвертый МДП-транзистор 17 и четвертый диод 18.

Устройство работает следующим образом.

Силовые МДП-транзисторы 3, 4, 5, 17 преобразователей работают в режиме ШИМ или находятся в закрытом или открытом состоянии в зависимости от режимов работы системы.

Транзистор 3, диод 7, дроссель 9 образуют понижающий ШИМ-преобразователь, обеспечивающий разряд батареи на нагрузку при UАБ > Uнагр с одновременной стабилизацией выходного напряжения. При этом транзисторы 4, 17 постоянно закрыты, транзистор 5 постоянно открыт, шунтируя диод 18 для снижения потерь. Во время открытого состояния транзистора 3 происходит накопление энергии в дросселе 9 - ток разряда батареи протекает через открытый транзистор 3, дроссель 9, транзистор 5 в нагрузку 16, и последующая ее отдача во время закрытого состояния транзистора 3 в нагрузку 16 осуществляется по цепи: диод 7, дроссель 9, транзистор 5.

Транзистор 4, диод 6, дроссель 9 образуют повышающий ШИМ-преобразователь, позволяющий заряжать батарею при UАБ > Uнагр. При этом транзисторы 3, 17 постоянно закрыты, транзистор 5 постоянно открыт, шунтируя диод 18. Во время открытого состояния транзистора 4 происходит накопление энергии в дросселе 9, и последующая ее отдача в аккумуляторную батарею во время закрытого состояния транзистора 4 происходит по цепи: транзистор 5, дроссель 9, диод 6.

Транзистор 5, диод 8, дроссель 9 образуют понижающий ШИМ-преобразователь, обеспечивающий заряд батареи при UАБ <U. При этом транзисторы 4, 17 постоянно закрыты, транзистор 3 постоянно открыт, во время открытого состояния транзистора 5 происходит накопление энергии в дросселе 9 - ток заряда батареи протекает через открытый транзистор 5, дроссель 9. транзистор 3 в батарею 12 и последующая ее отдача во время закрытого состояния транзистора 5 в батарею 12 происходит по цепи: диод 8, дроссель 9, транзистор 3.

Транзистор 17, диод 18, дроссель 9 образуют повышающий ШИМ-преобразователь, обеспечивающий разряд батареи на нагрузку при UАБ < Uнагр с одновременной стабилизацией выходного напряжения. При этом транзисторы 4, 5 постоянно закрыты, транзистор 3 постоянно открыт, шунтируя диод 6. Во время открытого состояния транзистора 17 происходит накопление энергии в дросселе 9 - ток разряда батареи протекает через открытые транзисторы 3, 17, дроссель 9 и последующая ее отдача во время закрытого состояния транзистора 17 в нагрузку 16 осуществляется по цепи: транзистор 3, дроссель 9, диод 18.

Переключение режимов преобразователей происходит при достижении значения напряжения UАБ=Uнагр.

Применение непосредственных преобразователей с накоплением энергии в дросселе и МДП-транзисторов позволяет увеличить кпд и снизить габариты и массу устройства по сравнению с трансформаторными схемами как полного, так и частичного преобразования энергии за счет меньшего числа ключевых элементов и отсутствия выпрямителей, более высоких динамических характеристик МДП-транзисторов по сравнению с биполярными транзисторами и диодами, а также низких значений сопротивления канала сток-исток открытого МДП-транзистора, что является условием наличия низких статических потерь в широком диапазоне выходных токов преобразователя.

В настоящее время на предприятии ФНПЦ "Энергия" изготовлены опытные образцы предлагаемого устройства. Испытания подтвердили их работоспособность, надежность и высокий кпд.

Источники информации

1. Патент РФ 2165669, кл. Н 02 J 7/10, опубл. 20.04.2001 г., бюл. 11 (прототип). 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Зарядно-разрядное устройство, содержащее первый и второй конденсаторы фильтра, первый, второй и третий МДП-транзисторы, первый, второй и третий диоды, при этом сток первого МДП-транзистора и катод первого диода подсоединены к первому выводу первого конденсатора фильтра, исток первого МДП-транзистора и анод первого диода соединены с первым выводом дросселя, стоком второго МДП-транзистора и катодом второго диода, исток второго МДП-транзистора и анод второго диода подсоединены ко вторым выводам первого и второго конденсаторов фильтра, аноду третьего диода и общему проводу схемы, исток третьего МДП-транзистора подключен ко второму выводу дросселя и катоду третьего диода, а его сток соединен с первым выводом второго конденсатора фильтра, при этом выводы первого конденсатора фильтра предназначены для подключения аккумуляторной батареи, а выводы второго конденсатора фильтра для подключения источника питания и нагрузки, отличающееся тем, что в устройство дополнительно введены четвертый МДП-транзистор и четвертый диод, сток и анод которых подключены ко второму выводу дросселя, исток четвертого МДП-транзистора подключен к общему проводу схемы, а катод четвертого диода - к стоку третьего МДП-транзистора.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru