PL216997B1 - Układ modułowej przetwornicy rewersyjnej - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ modułowej przetwornicy rewersyjnej, mający zastosowanie w systemach telekomunikacyjnych do ładowania i wyładowywania baterii akumulatorów.

W systemach zasilania urządzeń telekomunikacyjnych, korzystających z baterii akumulatorów o napięciu ok. 48 V jako rezerwowego źródła zasilania, zachodzi konieczność okresowego przeprowadzania dla celów kontrolnych - naładowania, wyładowania i ponownego naładowania baterii akumulatorów (czasami o wadze kilkuset kilogramów), bez przenoszenia ich w miejsce wyposażone w dedykowane specjalistyczne oprzyrządowanie. Dla przeprowadzenia operacji ładowania, przy wykorzystaniu dostępnego w obiekcie wydajnego źródła energii (prostowników siłowni) należy początkowo obniżać, a następnie podwyższać uzyskiwane z nich napięcie (przy zachowaniu stałego, stabilnego wymaganego prądu z zakresu co najmniej do 150 A).

W celu wyładowania baterii (stałym, stabilnym i określonym prądem z zakresu co najmniej do 150 A), z oddawaniem energii do „odbiorów dołączonych do siłowni” (m.in. dla uniknięcia podgrzewania pomieszczenia mocą do 8 kW) również występuje konieczność najpierw obniżania, a następnie podwyższania napięcia - rozładowywanej baterii (aby dostosować je do napięcia prostowników siłowni zasilających takie odbiory i wymusić przepływ prądu właśnie z baterii).

W znanym i powszechnie stosowanym rozwiązaniu [1] baterie akumulatorów są dołączone do wyjść zespołów prostownikowych oraz do odbiorów.

W rozwiązaniu [2] znanym z patentu PL 56845, pomiędzy połączone równolegle (np. dwie) baterie akumulatorów a zespół prostownikowy z przyłączonymi odbiorami dołączone jest na stałe źródło regulowanego napięcia dodatkowego o odwracalnej biegunowości, uniezależniające napięcie podawane na odbiory od napięcia panującego na zaciskach połączonych równolegle baterii.

Znany jest także układ, w którym umieszczony pomiędzy odbiorami a prostownikami reduktor [3] np. „diodowy” lub „przetwornica DC/DC”, obniża podawane na odbiory napięcie, w czasie, gdy baterie akumulatorów, dołączone bezpośrednio do prostowników, są ładowane napięciem powyżej 57V.

W rozwiązaniu znanym z patentu US 6,636,431 B2 SYMETRICAL DC/DC CONVERTER przedstawiono typowe układy rewersyjnych przetwornic zbudowanych z dwóch identycznych modułów połączonych dławikiem. W przedstawionych układach mierzone są napięcia i prądy po obu stronach przetwornicy.

W rozwiązaniu znanym [4] z patentu US 6,188,199 B1 pomiędzy baterię akumulatorów, a szynę DC, do której z kolei dołączony jest zespół prostownikowy i obciążenie - włączony jest układ optymalizujący ładowanie BCO zbudowany z dwóch równolegle połączonych przetwornic, z których jedna zapewnia obniżanie napięcia szyny DC do aktualnego napięcia akumulatora (np. podczas ładowania powrotnego), a druga podwyższanie napięcia szyny DC w przypadku, gdy napięcie akumulatora ma być wyższe niż szyny (np. podczas ładowania wyrównawczego odłączonej od odbiorów baterii).

W znanym [5] z patentu PL 201960 rozwiązaniu pomiędzy jedną wyznaczoną do kontroli baterię akumulatorów, a szynę DC, do której z kolei dołączony jest zespół prostownikowy i obciążenie - jest włączany układ konwertera (przetwornica dodawczo-odjemcza), który zapewnia, odpowiednio do potrzeb, podawanie na akumulator obniżonego lub podwyższonego napięcia szyny DC (podczas ładowania akumulatora) lub podawanie na szynę DC napięcia nieznacznie wyższego od dostarczanego przez prostowniki, w celu przekazania energii do odbiorów nie z prostowników, ale z rozładowywanego (kontrolnie) akumulatora.

Układ modułowej przetwornicy rewersyjnej według wynalazku jest rozwiązaniem technicznym przetwornicy, które zapewnia dwukierunkową regulację przepływającego do/z baterii (o napięciu ok. 48 V) prądu (o natężeniu ponad 150 A) przy wykorzystaniu ogólnie dostępnych układów elektronicznych (takich jak tranzystory, kondensatory, dławiki) i łatwej w stosowaniu technologii ich montażu, a proponowane rozwiązanie jest optymalne dla realizacji założonych celów oraz charakteryzuje się tym, że w przetwornicy, której moduł jest zbudowany z dwóch asymetrycznych pakietów połączonych dławikiem pierwszym, dołączonej pomiędzy baterię połączoną z masą i system zasilania połączony z masą, zacisk ujemny baterii połączony jest z wejściem pierwszym przetwornika analogowocyfrowego i z wejściem układu pomiaru prądu, który jest połączony z wejściem drugim przetwornika analogowo-cyfrowego, a wyjście układu pomiaru prądu połączone jest z końcówką pierwszą dławika drugiego, przy czym pomiędzy końcówkę pierwszą i końcówkę drugą dławika drugiego włączona jest dioda pierwsza i z kondensatorem pierwszym połączonym z masą, zaś końcówka druga dławika drugiego połączona jest z końcówką „źródło” tranzystora pierwszego, a końcówka „źródło” połączona jest

PL 216 997 B1 z układem dopasowującym pierwszym, a bramka tranzystora pierwszego połączona jest również z indywidualnym i elektrycznie izolowanym galwanicznie od układu sterującego układem dopasowującym pierwszym, zaś końcówka „dren” tranzystora pierwszego połączona jest z końcówką „źródło” tranzystora drugiego, w którym końcówka „źródło” połączona jest z końcówką pierwszą dławika pierwszego, zaś końcówka „źródło”, jak również bramka tranzystora drugiego połączone są z indywidualnym i elektrycznie izolowanym galwanicznie od układu sterującego układem dopasowującym drugim, natomiast końcówka druga dławika pierwszego połączona jest z końcówką „źródło” tranzystora piątego, w którym końcówka „dren” połączona jest z wewnętrznym rezystorem połączonym z masą, zaś bramka połączona jest z indywidualnym i elektrycznie izolowanym galwanicznie od układu sterującego układem dopasowującym piątym, a również końcówka druga dławika pierwszego jest połączona z końcówką „źródło” tranzystora czwartego, w którym końcówka „dren” połączona jest z masą, zaś końcówka „źródło” i bramka połączone są z indywidualnym i elektrycznie izolowanym galwanicznie od układu sterującego układem dopasowującym czwartym, a również końcówka druga dławika pierwszego jest połączona z końcówką „dren” tranzystora trzeciego, w którym końcówka „źródło” i bramka połączone są z indywidualnym i elektrycznie izolowanym galwanicznie od układu sterującego układem dopasowującym trzecim, a końcówka „źródło” jest również połączona z końcówką pierwszą dławika trzeciego, przy czym pomiędzy końcówkę pierwszą i końcówkę drugą dławika trzeciego włączona jest dioda druga, a końcówka druga dławika trzeciego połączona jest jednocześnie z połączonym z masą kondensatorem drugim i z zaciskiem ujemnym systemu zasilania, który jest połączony z wejściem trzecim przetwornika analogowo-cyfrowego i z systemem zasilania połączonym z masą, a ponadto pomiędzy wyjście układu pomiaru prądu i zacisk ujemny systemu zasilania korzystnie dołączony jest równolegle co najmniej jeden moduł przetwornicy, a ponadto zasilacz pierwszy, zasilacz drugi, zasilacz trzeci i zasilacz czwarty są galwanicznie odseparowane od źródła napięcia, z którego są zasilane, zaś tranzystory w modułach przetwornicy są połączone równolegle i jako tranzystory pierwszy i trzeci zastosowane są korzystnie trzy tranzystory połączone równolegle, a jako tranzystory drugi i czwarty są zastosowane korzystnie dwa tranzystory połączone równolegle, a ponadto moduł przetwornika analogowo-cyfrowego i połączone równolegle moduły przetwornicy są sterowane z tego samego układu sterowania, przy czym moduł przetwornika analogowo cyfrowego i połączone równolegle moduły przetwornicy mogą być sterowane przez układ sterujący synchronicznie lub z przesunięciem czasowym a ponadto jako kondensator pierwszy i kondensator drugi stosowane są równolegle połączone kondensatory elektrolityczne i monolityczne o małym ESR.

Zaletą układu jest możliwość zastosowania elementów przełączających, będących tranzystorami MOSFET z wbudowaną diodą zwrotną, o mniejszej mocy i cenie, oraz standardowych, identycznych modułów do budowy przetwornic o różnej mocy. Ponadto tranzystory MOSFET mogą być łączone równolegle. Wszystkie moduły mogą przy tym być sterowane synchronicznie lub też z przesunięciem czasowym, co zmniejsza zakłócenia radioelektroniczne. Ponieważ poszczególne tranzystory MOSFET są na różnym potencjale względem masy, to ich bramki sterowane są przez indywidualne i elektrycznie izolowane galwanicznie od układu sterującego układy dopasowujące: od układu dopasowującego pierwszego do układu dopasowującego piątego, a każdy z nich jest zasilany poprzez odseparowany galwanicznie zasilacz: od zasilacza pierwszego do zasilacza czwartego.

Układ modułowej przetwornicy rewersyjnej według wynalazku pokazany jest w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia schemat blokowy układu.

W układzie modułowej przetwornicy rewersyjnej według wynalazku, w module przetwornicy pierwszym M1, zbudowanym z dwóch połączonych dławikiem pierwszym L1 asymetrycznych pakietów - pakietu pierwszego (ML) i pakietu drugiego (MP), dołączonym pomiędzy baterię B połączoną z masą i system zasilania SZ połączony z masą, zacisk ujemny baterii -B połączony jest z wejściem pierwszym 1 przetwornika analogowo-cyfrowego A/D i z wejściem 1 układu pomiaru prądu LM, który jest połączony z wejściem drugim 2 przetwornika analogowo-cyfrowego A/D, a wyjście 2 układu pomiaru prądu LM, połączone jest z końcówką pierwszą 1 dławika drugiego L2, przy czym pomiędzy końcówkę pierwszą 1 i końcówkę drugą 2 dławika drugiego L2 włączona jest dioda pierwsza D1 i z kondensatorem pierwszym C1 połączonym z masą, zaś końcówka druga 2 dławika drugiego L2 połączona jest z końcówką „źródło” S tranzystora pierwszego T1, w którym końcówka „źródło” S połączona jest z indywidualnym i elektrycznie izolowanym galwanicznie od układu sterującego US układem dopasowującym pierwszym U1, a bramka G tranzystora pierwszego T1 połączona jest również z układem dopasowującym pierwszym U1, zaś końcówka „dren” D tranzystora pierwszego T1 połączona jest z końcówką „źródło” S tranzystora drugiego T2, w którym końcówka „źródło” S połączona jest z koń4

PL 216 997 B1 cówką pierwszą 1 dławika pierwszego L1, a końcówka „dren” D tranzystora drugiego T2 połączona jest również z masą, zaś końcówka „źródło” S tranzystora drugiego T2, jak również bramka G tranzystora drugiego T2 połączone są z indywidualnym i elektrycznie izolowanym galwanicznie od układu sterującego US układem dopasowującym drugim U2, natomiast końcówka druga 2 dławika pierwszego L1 połączona jest z końcówką „źródło” S tranzystora piątego T5, w którym końcówka „dren” D połączona jest z wewnętrznym rezystorem Ro połączonym z masą, zaś bramka G połączona jest z indywidualnym i elektrycznie izolowanym galwanicznie od układu sterującego US układem dopasowującym piątym U5, a również końcówka druga 2 dławika pierwszego L1 jest połączona z końcówką „źródło” S tranzystora czwartego T4, w którym końcówka „dren” D połączona jest z masą, zaś końcówka „źródło” S i bramka G połączone są z indywidualnym i elektrycznie izolowanym galwanicznie od układu sterującego US układem dopasowującym czwartym U4, a również końcówka druga 2 dławika pierwszego L1 jest połączona z końcówką „dren” D tranzystora trzeciego T3, w którym końcówka „źródło” S i bramka G połączone są z indywidualnym i elektrycznie izolowanym galwanicznie od układu sterującego US układem dopasowującym trzecim U3, a końcówka „źródło” S jest również połączona z końcówką pierwszą 1 dławika trzeciego L3, przy czym pomiędzy końcówkę pierwszą 1 i końcówkę drugą 2 dławika trzeciego L3 włączona jest dioda druga D2, a końcówka druga 2 dławika trzeciego L3 połączona jest jednocześnie z połączonym z masą kondensatorem drugim C2 i z zaciskiem ujemnym systemu zasilania -SZ, który jest połączony z wejściem trzecim 3 przetwornika analogowocyfrowego A/D, i z systemem zasilania SZ połączonym z masą, a ponadto indywidualne i elektrycznie izolowane galwanicznie od układu sterującego US układy dopasowujące: układ dopasowujący pierwszy U1, układ dopasowujący drugi U2, układ dopasowujący trzeci U3, układ dopasowujący czwarty U4 i układ dopasowujący piąty U5, są połączone z układem sterującym US i są zasilane poprzez galwanicznie odseparowane od zasilającego je źródło napięcia V zasilacze: zasilacz pierwszy Z1, zasilacz drugi Z2, zasilacz trzeci Z3 i zasilacz czwarty Z4, a ponadto pomiędzy wyjście 2 układu pomiaru prądu LM i zacisk ujemny systemu zasilania -SZ korzystnie dołączony jest równolegle co najmniej jeden moduł przetwornicy M1...Mi..

W układzie zastosowano jako kondensator pierwszy (C1) i kondensator drugi C2 równolegle połączone kondensatory elektrolityczne i monolityczne o małym ESR.

W układzie zastosowano jako elementy przełączające tranzystory MOSFET z wbudowanymi diodami oraz standardowe, identyczne moduły do budowy przetwornic o różnej mocy. Wszystkie moduły mogą przy tym być sterowane synchronicznie lub też z przesunięciem czasowym, co zmniejsza zakłócenia radioelektroniczne. Ponieważ poszczególne tranzystory MOSFET są na różnym potencjale względem masy, to ich bramki G sterowane są przez indywidualne i elektrycznie izolowane galwanicznie od układu sterującego - układy dopasowujące U1 do U5, a każdy z nich jest zasilany poprzez odseparowane galwanicznie od źródła zasilania V zasilacze: od zasilacza pierwszego Z1 do zasilacza czwartego Z4.

Układ modułowej przetwornicy rewersyjnej, według wynalazku może pracować w następujących trybach pracy:

przesyłanie energii z baterii -B do systemu zasilania SZ przy utrzymywaniu zadanego prądu baterii i obniżaniu napięcia uzyskiwanego z baterii, przesyłanie energii z baterii -B do systemu zasilania SZ przy utrzymywaniu zadanego prądu baterii i podwyższeniu napięcia uzyskiwanego z baterii, przesyłanie energii z systemu zasilania SZ do baterii -B przy utrzymywaniu zadanego prądu baterii i obniżeniu napięcia uzyskiwanego z systemu zasilania, przesyłanie energii z systemu zasilania SZ do baterii -B przy utrzymywaniu zadanego prądu baterii i podwyższeniu napięcia uzyskiwanego z systemu zasilania, wyładowywanie zadanym prądem baterii -B na wewnętrzny stały rezystor Ro przy obniżaniu napięcia uzyskiwanego z baterii, wyładowywanie zadanym prądem baterii -B na wewnętrzny rezystor Ro przy podwyższaniu napięcia uzyskiwanego z baterii.

W układzie według wynalazku podstawowy moduł przetwornicy pierwszy M1 zbudowany jest z dwóch pakietów, różniących się od siebie budową, połączonych dławikiem pierwszym L1. W przypadku, gdy potrzebna jest przetwornica rewersyjna o większej mocy (o prądzie powyżej 150A), k orzystne jest równoległe dołączenie drugiego lub więcej modułów przetwornicy Μ1 ...Μί, przy czym moduły przetwornicy Μ1...Μi są sterowane jednym układem sterującym US. Zadaniem układu według wynalazku jest ładowanie i wyładowanie baterii akumulatorów prądem o zadanej wartości. Wartość

PL 216 997 B1 tego prądu jest, w stanie ustalonym, stała w ciągu całego cyklu ładowania lub rozładowania baterii B, przy czym zapewniany jest „łagodny start”, (czyli powolny wzrost wartości prądu przy starcie przetwornicy) oraz łagodne „kończenie cyklu pracy”.

Układ według wynalazku posiada trzy obwody pomiarowe:

pomiar prądu ładowania - wyładowania baterii realizowany przez układ pomiaru prądu LM, pomiar napięcia systemu zasilania SZ, pomiar napięcia baterii B.

Wyniki pomiarów napięć są wykorzystane przez urządzenie sterujące US do:

określenia, czy napięcia te znajdują się w przedziale zapewniającym prawidłową pracę urządzenia, osiągnięcia przez baterię B granicznej wartości napięcia, kończącego dany cykl pracy, wyboru trybu pracy modułów przetwornicy

Wydajność prądowa przetwornicy (każdego modułu, w tym modułu przetwornicy pierwszego MD jest regulowana na podstawie wartości prądu zmierzonej przez układ pomiaru prądu LM, o ile urządzenie nie znajduje się w fazie startu lub w fazie kończącej cykl pracy.

Moduły przetwornicy lub równolegle połączone moduły przetwornicy mogą być sterowane przez układ sterujący US synchronicznie lub z przesunięciem czasowym. Moduł przetwornicy pierwszy M1 może pracować w jednym z następujących trybów pracy, przy czym w każdym z rodzajów pracy a ktywne są wszystkie istotne elementy układu:

1. W trybie przekazywania energii z baterii B do systemu zasilania SZ przy obniżaniu napięcia stany tranzystorów MOSFET są następujące: tranzystor pierwszy T1 - jest kluczowany, tranzystor drugi T2 - jest trwale w stanie wysokiej rezystancji, tranzystor trzeci T3 - jest trwale w stanie zwarcia, tranzystor czwarty T4 - jest trwale w stanie wysokiej rezystancji, a tranzystor piąty T5 - jest trwale w stanie wysokiej rezystancji.

Po starcie modułu przetwornicy pierwszego M1 tranzystor pierwszy T1 przełączany jest w stan zwarcia i napięcie baterii B podawane jest do systemu zasilania SZ przez dławik pierwszy L1 powodujący efekt stopniowego narastania prądu wyjściowego w module przetwornicy pierwszym M1. Prąd zamyka się w obwodzie: masa, system zasilania SZ, zacisk ujemny systemu zasilania -SZ, dławik trzeci L3, dioda zwrotna tranzystora T3, dławik pierwszy L1, tranzystor pierwszy T1, dławik drugi L2, układ pomiaru prądu LM, zacisk ujemny baterii -B, bateria B i masa. Po osiągnięciu wartości progowej prądu tranzystor pierwszy T1 jest przełączany w stan wysokiej rezystancji, a energia nagromadzona w dławiku pierwszym L1 wymusza dalszy przepływ prądu, który teraz zamyka się w obwodzie: masa, system zasilania SZ, zacisk ujemny systemu zasilania -SZ, dioda druga D2, dioda zwrotna tranzystora T3, dławik pierwszy L1, dioda zwrotna tranzystora T2 i masa. Gdy wartość prądu ulegnie zmniejszeniu, tranzystor pierwszy T1 jest ponownie przełączany w stan zwarcia. Napięcie wyjściowe na wyjściu, na zacisku ujemnym systemu zasilania -SZ jest niższe od napięcia na zaciskach ujemnych baterii -B, a jego wartość zależy od współczynnika wypełnienia impulsów prądu.

2. W trybie przekazywania energii z baterii B do systemu zasilania SZ przy podwyższaniu napięcia stany tranzystorów MOSFET są następujące: tranzystor pierwszy T1 - jest trwale w stanie zwarcia, tranzystor drugi T2 - jest trwale w stanie wysokiej rezystancji, tranzystor trzeci T3 - jest trwale w stanie wysokiej rezystancji, tranzystor czwarty T4 - jest kluczowany, zaś tranzystor piąty T5 - jest trwale w stanie wysokiej rezystancji. Po starcie modułu przetwornicy pierwszego M1, tranzystor czwarty T4 przełączany jest w stan zwarcia i napięcie baterii B przez zacisk ujemny baterii -B podawane jest na dławik pierwszy L1, a prąd płynie w obwodzie: masa, tranzystor czwarty T4, dławik pierwszy L1, tranzystor pierwszy T1, dławik drugi L2, układ pomiaru prądu LM, zacisk ujemny baterii -B, bateria B i masa. Indukcyjność dławika pierwszego L1 powoduje efekt stopniowego narastania prądu do osiągnięcia wartości progowej. Następnie tranzystor czwarty T4 przełączany jest w stan wysokiej rezystancji, a prąd płynie teraz w obwodzie: masa, system zasilania, zacisk ujemny systemu zasilania -SZ. dioda druga D2, dioda zwrotna tranzystora T3, dławik pierwszy L1, tranzystor pierwszy T1, dławik drugi L2, układ pomiaru prądu LM, zacisk ujemny baterii -B, bateria B i masa. Energia zgromadzona w dławiku pierwszym L1 powoduje podwyższenie napięcia baterii B. Gdy wartość prądu ulegnie zmniejszeniu tranzystor czwarty T4 jest ponownie przełączany w stan zwarcia i cykl jest powtarzany.

3. W trybie przekazywania energii z systemu zasilania SZ do baterii B przy obniżaniu napięcia stany tranzystorów MOSFET są następujące: tranzystor pierwszy T1 - jest trwale w stanie zwarcia, tranzystor drugi T2 - jest trwale w stanie wysokiej rezystancji, tranzystor trzeci T3 - jest kluczowany,

PL 216 997 B1 tranzystor czwarty T4 - jest trwale w stanie wysokiej rezystancji, tranzystor piąty T5 - jest trwale w stanie wysokiej rezystancji.

Układ jest podobny do układu pracy w trybie 1, z tym, że energia przekazywana jest w kierunku odwrotnym. Po starcie modułu przetwornicy pierwszego M1, tranzystor trzeci T3 przełączany jest w stan zwarcia i napięcie z systemu zasilania przez zacisk ujemny systemu zasilania -SZ podawane jest do zacisku ujemnego baterii -B przez dławik pierwszy L1 powodujący efekt stopniowego narastania prądu wyjściowego w module przetwornicy pierwszym M1. Prąd zamyka się w obwodzie: masa, system zasilania SZ, zacisk ujemny systemu zasilania -SZ. dioda druga D2, tranzystor trzeci T3, dławik pierwszy L1, tranzystor pierwszy T1, dławik drugi L2, układ pomiaru prądu LM, zacisk ujemny baterii -B, bateria B i masa.

Po osiągnięciu wartości progowej prądu tranzystor trzeci T3 jest przełączany w stan wysokiej rezystancji, a energia nagromadzona w dławiku pierwszym L1 wymusza dalszy przepływ prądu, który teraz zamyka się w obwodzie: masa, bateria B, zacisk ujemny baterii -B, układ pomiaru prądu LM. dioda pierwsza D1, tranzystor pierwszy T1, dławik pierwszy L1, dioda zwrotna tranzystora T4 i masa. Gdy wartość prądu ulegnie zmniejszeniu tranzystor trzeci T3 jest ponownie przełączany w stan zwarcia. Napięcie wyjściowe na wyjściu na zacisku ujemnym baterii -B jest niższe od napięcia na zaciskach ujemnych systemu zasilania -SZ, a jego wartość zależy od współczynnika wypełnienia impulsów prądu.

4. W trybie przekazywania energii z systemu zasilania SZ do baterii B przy podwyższaniu napięcia stany tranzystorów MOSFET są następujące: tranzystor pierwszy T1 - jest trwale w stanie wysokiej rezystancji, tranzystor drugi T2 - jest kluczowany, tranzystor trzeci T3 - jest trwale w stanie zwarcia, tranzystor czwarty T4 - jest trwale w stanie wysokiej rezystancji, tranzystor piąty T5 - jest trwale w stanie wysokiej rezystancji.

Po starcie modułu przetwornicy pierwszego M1, tranzystor drugi T2 przełączany jest w stan zwarcia i napięcie systemu zasilania SZ poprzez zacisk ujemny systemu zasilania -SZ podawane jest na dławik pierwszy L1, a prąd płynie w obwodzie: masa, tranzystor drugi T2, dławik pierwszy L1, tranzystor trzeci T3, dławik trzeci L3, zacisk ujemny systemu zasilania -SZ, system zasilania SZ i masa. Indukcyjność dławika pierwszego L1 powoduje efekt stopniowego narastania prądu do osiągnięcia wartości progowej.

Następnie tranzystor drugi T2 przełączany jest w stan wysokiej rezystancji, a prąd płynie teraz w obwodzie: masa, bateria, zacisk ujemny baterii -B, układ pomiaru prądu LM, dioda pierwsza D1, dioda zwrotna tranzystora T1, dławik pierwszy L1, tranzystor trzeci T3, dławik trzeci L3, zacisk ujemny systemu zasilania -SZ, system zasilania SZ i masa. Energia zgromadzona w dławiku pierwszym L1 powoduje podwyższenie napięcia baterii B. Gdy wartość prądu ulegnie zmniejszeniu tranzystor drugi T2 jest ponownie przełączany w stan zwarcia i cykl jest powtarzany.

5. W trybie wyładowania baterii B na wewnętrzny rezystor Ro przy obniżaniu napięcia stany tranzystorów MOSFET są następujące: tranzystor pierwszy T1 - jest kluczowany, tranzystor drugi T2 jest trwale w stanie wysokiej rezystancji, tranzystor trzeci T3 - jest trwale w stanie wysokiej rezystancji, tranzystor czwarty T4 - jest trwale w stanie wysokiej rezystancji, a tranzystor piąty T5 - jest trwale w stanie zwarcia.

Po starcie modułu przetwornicy pierwszego M1, tranzystor pierwszy T1 jest przełączany w stan zwarcia i napięcie baterii B podawane jest na rezystor Ro przez dławik pierwszy L1 powodujący efekt stopniowego narastania prądu wyjściowego w module przetwornicy pierwszym M1. Prąd zamyka się w obwodzie: masa, rezystor Ro, tranzystor piąty T5, dławik pierwszy L1, tranzystor pierwszy T1, dławik drugi L2, układ pomiaru prądu LM, zacisk ujemny baterii -B, bateria B i masa. Po osiągnięciu wartości progowej prądu tranzystor T1 jest przełączany w stan wysokiej rezystancji, a energia nagromadzona w dławiku pierwszym L1 wymusza dalszy przepływ prądu, który teraz zamyka się w obwodzie: masa, rezystor Ro, tranzystor piąty T5, dławik pierwszy L1, dioda zwrotna tranzystora T2 i masa. Gdy wartość prądu ulegnie zmniejszeniu tranzystor pierwszy T1 jest ponownie przełączany w stan zwarcia. Napięcie wyjściowe na rezystorze Ro jest niższe od napięcia na zaciskach ujemnych baterii -B, a jego wartość zależy od współczynnika wypełnienia impulsów prądu.

6. W trybie wyładowania baterii B na wewnętrzny rezystor Ro przy podwyższaniu napięcia, stany tranzystorów MOSFET są następujące: tranzystor pierwszy T1 - jest trwale w stanie zwarcia, tranzystor drugi T1 - jest trwale w stanie wysokiej rezystancji, tranzystor trzeci T3 - jest trwale w stanie wysokiej rezystancji, tranzystor czwarty T4 - jest kluczowany, a tranzystor T5 - jest trwale w stanie zwarcia. Po starcie modułu przetwornicy pierwszego M1 tranzystor czwarty T4 przełączany jest w stan

PL 216 997 B1 zwarcia i napięcie baterii poprzez zacisk ujemny baterii -B podawane jest na dławik pierwszy L1, a prąd płynie w obwodzie: masa, tranzystor czwarty T4, dławik pierwszy L1, tranzystor pierwszy T1, dławik drugi L2, układ pomiaru prądu LM, zacisk ujemny baterii -B, bateria B i masa. Indukcyjność dławika pierwszego L1 powoduje efekt stopniowego narastania prądu do osiągnięcia wartości progowej. Następnie tranzystor czwarty T4 przełączany jest w stan wysokiej rezystancji, a prąd płynie teraz w obwodzie: masa, rezystor Ro, tranzystor piąty T5, dławik pierwszy L1, tranzystor pierwszy T1, dławik drugi L2, układ pomiaru prądu LM, zacisk ujemny baterii -B, bateria B i masa. Energia zgromadzona w dławiku pierwszym L1, powoduje podwyższenie napięcia baterii B. Gdy wartość prądu ulegnie zmniejszeniu tranzystor czwarty T4 jest ponownie przełączany w stan zwarcia i cykl jest powtarzany.

Claims (9)

1. Układ modułowej przetwornicy rewersyjnej, zawierający tranzystory MOSFET z wbudowaną diodą zwrotną, diody, dławiki, kondensatory i układ sterowania, znamienny tym, że w module przetwornicy pierwszym (M1) dołączonym pomiędzy baterię (B) połączoną z masą i system zasilania (SZ) połączony z masą, zacisk ujemny baterii (-B) połączony jest z wejściem pierwszym (1) przetwornika analogowo-cyfrowego (A/D) i z wejściem (1) układu pomiaru prądu (LM), który jest połączony z wejściem drugim (2) przetwornika analogowo-cyfrowego (A/D), a wyjście 2 układu pomiaru prądu (LM) połączone jest z końcówką pierwszą (1 dławika drugiego (L2), przy czym pomiędzy końcówkę pierwszą (1) i końcówkę drugą (2) dławika drugiego (L2) włączona jest dioda pierwsza (D1) i z kondensatorem pierwszym (C1) połączonym z masą, zaś końcówka druga (2) dławika drugiego (L2) połączona jest z końcówką „źródło” (S) tranzystora pierwszego (T1), w którym końcówka „źródło” (S) połączona jest z układem dopasowującym pierwszym (U1), a bramka (G) tranzystora pierwszego (T1) połączona jest również z układem dopasowującym pierwszym (U1), zaś końcówka „dren” (D) tranzystora pierwszego (T1) połączona jest z końcówką „źródło” (S) tranzystora drugiego (T2), w którym końcówka „źródło” (S) połączona jest z końcówką pierwszą (1) dławika pierwszego (LI), a końcówka „dren” (D) tranzystora drugiego (T2) połączona jest również z masą, zaś końcówka „źródło” (S), jak również bramka (G) tranzystora drugiego (T2) połączone są z układem dopasowującym drugim (U2), natomiast końcówka druga (2) dławika pierwszego (L1) połączona jest z końcówką „źródło” (S) tranzystora piątego (T5), w którym końcówka „dren” (D) połączona jest z wewnętrznym rezystorem (Ro) połączonym z masą, zaś bramka (G) połączona jest z układem dopasowującym piątym (U5), a również końcówka druga (2) dławika pierwszego (L1) jest połączona z końcówką „źródło” (S) tranzystora czwartego (T4), w którym końcówka „dren” (D) połączona jest z masą, zaś końcówka „źródło” (S) i bramka (G) połączone są z układem dopasowującym czwartym (U4) a również końcówka druga (2) dławika pierwszego (L1) jest połączona z końcówką „dren” (D) tranzystora trzeciego (T3), w którym końcówka „źródło” (S) i bramka (G) połączone są z układem dopasowującym trzecim (U3), a końcówka „źródło” (S) jest również połączona z końcówką pierwszą (1) dławika trzeciego (L3), przy czym pomiędzy końcówkę pierwszą (1) i końcówkę drugą (2) dławika trzeciego (L3) włączona jest dioda druga (D2), a końcówka druga (2) dławika trzeciego (L3) połączona jest jednocześnie z połączonym z masą kondensatorem drugim (C2) i z zaciskiem ujemnym systemu zasilania (-SZ), który jest połączony z wejściem trzecim (3) przetwornika analogowo-cyfrowego (A/D) i z systemem zasilania (SZ) połączonym z masą, a ponadto układy dopasowujące: układ dopasowujący pierwszy (U1), układ dopasowujący drugi (U2), układ dopasowujący trzeci (U3), układ dopasowujący czwarty (U4) i układ dopasowujący piąty (U5), są połączone z układem sterującym (US) i są połączone z połączonymi ze źródłem napięcia (V) zasilaczami: zasilaczem pierwszym (Z1), zasilaczem drugim (Z2), zasilaczem trzecim (Z3) i zasilaczem czwartym (Z4).

2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że pomiędzy wyjście (2) układu pomiaru prądu (LM) i zacisk ujemny systemu zasilania (SZ) korzystnie dołączony jest równolegle co najmniej jeden moduł przetwornicy (Mi).

3. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że każdy z modułów przetwornicy (M1....Mi) jest zbudowany z dwóch asymetrycznych pakietów: pierwszego (ML) i drugiego (MP) połączonych dławikiem pierwszym (L1).

4. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że układ dopasowujący pierwszy (U1), układ dopasowujący drugi (U2), układ dopasowujący trzeci (U3), układ dopasowujący czwarty (U4) i układ dopasowujący piąty (U5) są galwanicznie odseparowane od układu sterowania (US).

PL 216 997 B1

5. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że zasilacz pierwszy (Z1), zasilacz drugi (Z2), zasilacz trzeci (Z3) i zasilacz czwarty (Z4) są galwanicznie odseparowane od źródła napięcia (V), z którego są zasilane.

6. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że tranzystory w modułach przetwornicy (M1)... (Mi) są połączone równolegle i jako tranzystory pierwszy (T1) i trzeci (T2) zastosowane są korzystnie trzy tranzystory połączone równolegle, a jako tranzystory drugi (T2) i czwarty (T4) są zastosowane korzystnie dwa tranzystory połączone równolegle.

7. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że moduł przetwornika analogowo-cyfrowego (A/D) i połączone równolegle moduły przetwornicy (M1 ...Mi) są sterowane z tego samego układu sterowania (US).

8. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że moduł przetwornika analogowo-cyfrowego (A/D) i połączone równolegle moduły przetwornicy (M1...Mi) mogą być sterowane przez układ sterujący (US) synchronicznie lub z przesunięciem czasowym.

9. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że jako kondensator pierwszy (C1) i kondensator drugi (C2) stosowane są równolegle połączone kondensatory elektrolityczne i monolityczne o ma łym ESR.