Перетворювач напруги для зарядки акумулятора

Корисна модель відноситься до електротехніки, а точніше до перетворювачів напруги для зарядки акумуляторів і може бути використана у системах електроустаткування тракторів, автомобілів і інших транспортних засобів. Відомий перетворювач напруги для зарядки акумулятора, який містить інвертор і блок контролю зарядки [1]. Перетворювач напруги є частиною системи електроживлення на два рівні напруги, однією з функцій якої є зарядка двох акумуляторів. Як перетворювач напруги, що забезпечує зарядку одного з акумуляторів, використовується генератор і випрямляч, а блок контролю зарядки виконаний у вигляді регулятора напруги, підключеного до обмотки збудження генератора. Відомий пристрій забезпечує підтримку напруги зарядного струму на оптимальному рівні. Недоліком відомого пристрою є те, що при виході з ладу акумулятора не забезпечується відключення його від інвертора, що знижує надійність пристрою. Найбільш близьким до заявляємого і прийнятим як прототип є відомий перетворювач напруги, що містить інвертор і блок контролю струму навантаження [2]. Навантаженням може служити, зокрема, акумулятор, що заряджається. Інвертор містить підсилювач, трансформатор і випрямляч, а блок контролю - датчик струму, підсилювач і регулятор. При зменшенні струму навантаження блок контролю формує керуючий сигнал, що надходить на вхід інвертора, у результаті чого на його виході напруга змінюється на величину, що компенсує зменшення струму навантаження. Таким чином, відомий пристрій призначений тільки для перетворення напруги і її стабілізації. Недоліком відомого пристрою є те, що при виході з ладу навантаження, зокрема, акумулятора, що заряджається, наприклад у результаті короткого замикання в акумуляторі, не забезпечується відключення навантаження від інвертора, що знижує надійність роботи перетворювача напруги. В основу корисної моделі поставлена задача створити такий перетворювач напруги для зарядки акумулятора, у якому введення нових блоків і нові взаємозв'язки між блоками дозволили б розширити функціональні можливості перетворювача, тобто додатково до основних функцій перетворювача забезпечили б його вимикання при виході з ладу акумулятора, що заряджається, що запобігло би можливість марної зарядки несправного акумулятора або роботи на коротке замикання. Поставлена задача вирішується тим, що в перетворювач напруги для зарядки акумулятора, який містить інвертор і блок контролю зарядки, що включає датчик струму, підсилювач і регулятор, відповідно до корисної моделі, встановлений блок контролю стану акумулятора, який містить з'єднаний з інвертором пристрій блокування і з'єднану з виходом перетворювача і пристроєм блокування схему порівняння рівня напруги на акумуляторі з нижнім граничним рівнем напруги. У результаті використання корисної моделі забезпечується одержання технічного результату, який полягає в розширенні функціональних можливостей перетворювача напруги для зарядки акумулятора. Між сукупністю суттєвих ознак пристрою, що заявляється, і технічним результатом, який досягається, існує наступний причинно-наслідковий зв'язок. Для одержання технічного результату використовується нова сукупність суттєвих ознак, а саме використання в перетворювачі напруги нового блоку - блоку контролю акумулятора, що містить пристрій блокування і схему порівняння. Схема порівняння вимірює рівень напруги на акумуляторі, і якщо він нижче припустимого, що свідчить про коротке замикання банок акумулятора, або напруга відсутня, коли акумулятор не підключений до зарядної мережі або закорочений, на вхід пристрою блокування подається сигнал, і пристрій блокування виключає інвертор, відключаючи ланцюг зарядки від джерела напруги. Таким чином, поряд з виконанням основної функції, перетворювач напруги одержує нову функцію - можливість відключення зарядного ланцюга, а отже несправного акумулятора, від джерела напруги. Завдяки реалізації додаткової функції запобігається марна зарядка несправного акумулятора, а також подача напруги в ланцюг зарядки при відсутності акумулятора. Усе вищевикладене свідчить про наявність причинно-наслідкового зв'язку між сукупністю суттєвих ознак пристрою, що заявляється, і технічним результатом, який досягається. На кресленні зображена блок-схема пропонованого перетворювача напруги для зарядки акумулятора. Перетворювач напруги 1 містить інвертор 2, блок 3 контролю зарядки і блок 4 контролю стану акумулятора 5. Блок 3 контролю зарядки містить у собі датчик струму 6, підсилювач 7 і регулятор 8. У блок 4 контролю стану акумулятора входять пристрій блокування 9 і схема порівняння 10. Інвертор 2 має три входи. З першим входом живильним - з'єднаний генератор постійного струму (на кресленні не показаний), із другим входом - блокуючим з'єднаний пристрій блокування 9, а з третім - керуючим - з'єднаний регулятор 8. Датчик струму 6 своїм входом з'єднаний з інвертором 2, а виходом - із входом підсилювача 7, вихід якого з'єднаний з регулятором 8. Схема порівняння 10 своїм входом з'єднана з виходом перетворювача напруги 1, а виходом - із пристроєм блокування 9. Пропонований перетворювач напруги для зарядки акумулятора працює таким чином. Включення перетворювача напруги 1 здійснюється подачею керуючого сигналу на вхід пристрою блокування 9 (на кресленні показано стрілкою), що включає інвертор 2. Інвертор 2 перетворює постійну напругу живлення в перемінну напругу високої частоти, збільшує його за рівнем, забезпечує гальванічну розв'язку між вхідною і вихідною напругою перетворювача 1 і потім знову перетворює перемінну напругу в постійну, значення якої перевищує напругу живлення на величину, яка необхідна для зарядки акумулятора 5. Величина зарядного струму регулюється блоком 3 контролю зарядки. Датчик струму 6 вимірює зарядний струм і на його виході з'являється сигнал, що пропорційний вимірюваному струму. Сигнал надходить у підсилювач 7, де підсилюється до рівня, необхідного для роботи регулятора 8, який формує керуючий сигнал, що подається на інвертор 2. При збільшенні рівня зарядного струму змінюється рівень регулюючого вихідного сигналу регулятора 8. Це приводить до зменшення величини напруги на виході інвертора 2 і, отже, до зменшення зарядного струму. Як тільки на виході інвертора 2 напруга досягла рівня опорної напруги (максимально припустимої напруги зарядженого акумулятора 5), рівень сигналу на виході регулятора 8 змінюється, унаслідок чого напруга на виході інвертора 2 зменшується і зарядка акумулятора 5 припиняється. Наявність і справність акумулятора 5, що заряджається, контролюється блоком 4 контролю стану акумулятора. Схема порівняння 10 вимірює напругу на виході перетворювача 1 і порівнює його з нижнім граничним рівнем напруги (мінімально припустимим рівнем напруги справного акумулятора 5). Якщо вимірювана напруга нижче граничного рівня (наприклад, при короткому замиканні в акумуляторі 5) або відсутня (коли акумулятор відсутній або закорочений), схема порівняння 10 видає сигнал на вхід пристрою блокування 9, що формує і видає заборонний сигнал на інвертор 2, виключає його, і зарядка акумулятора 5 припиняється. Наявність блоку 4 контролю стану акумулятора розширює функціональні можливості пропонованого перетворювача напруги 1, тому що дає можливість поряд з виконанням основних функцій (перетворення і регулювання напруги) забезпечити також відключення акумулятора від зарядного ланцюга у випадку несправності або відсутності акумулятора, що заряджається, що в цілому підвищує надійність системи електроустаткування, наприклад трактора, у якій використовується перетворювач напруги, що заявляється. Джерела інформації: 1. Авторське свідоцтво СРСР №1001313, МПК 3 Н02J7/34, 28.02.83. Бюл. №8. 2. Авторське свідоцтво СССР №767911, МПК 3 Н02M3/24, 28.02.83. Бюл. №36 (прототип).