Научная статья на тему 'Устройства для заряда и разряда аккумуляторных батарей источников бесперебойного питания'

Устройства для заряда и разряда аккумуляторных батарей источников бесперебойного питания Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY-NC
292
47
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЗАРЯД / РАЗРЯД / АККУМУЛЯТОРНАЯ БАТАРЕЯ / АКТИВНЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ / КОЭФФИЦИЕНТ МОЩНОСТИ / CHARGE / DISCHARGE / BATTERY / ACTIVE RECTIFIER / POWER FACTOR

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Мартынов Александр Александрович, Самсыгин Вадим Константинович

Объект и цель научной работы. Объектом исследования являются зарядно-разрядные устройства (ЗРУ) аккумуляторных батарей. Цель исследования разработка предложений по улучшению массогабаритных и энергетических характеристик зарядно-разрядных устройств. Материалы и методы. Применены аналитические методы исследования для сравнительной оценки базовых показателей работы ЗРУ. Основные результаты. Предложена схема ЗРУ с активным выпрямителем и двумя встречно-параллельно включенными высокочастотными инверторными каскадами, каждый из которых выполнен с выходным трансформатором и выпрямителем. Заключение. Показана возможность создания ЗРУ с улучшенными массогабаритными и энергетическими характеристиками.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Мартынов Александр Александрович, Самсыгин Вадим Константинович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Chargers/dischargers for UPS batteries

Object and purpose of research. This paper studies chargers/dischargers for batteries to outline the ways to improve their mass, size and performance. Materials and methods. Analysis and comparative assessment of basic performance parameters for chargers/dischargers. Main results. This paper suggests a design of charger/discharger with active rectifier and two cascades of back-to-back high-frequency inverters, each having its own transformer and rectifier. Conclusion. The study demonstrates the possibility of a charger/discharger with enhanced mass, size and performance.

Текст научной работы на тему «Устройства для заряда и разряда аккумуляторных батарей источников бесперебойного питания»

DOI: 10.24937/2542-2324-2020-1-391-151-158 УДК 621.43.044.7:621.354

А.А. Мартынов1, В.К. Самсыгин2

1 Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения, Санкт-Петербург, Россия

2 Филиал «ЦНИИ СЭТ» ФГУП «Крыловский государственный научный центр», Санкт-Петербург, Россия

УСТРОЙСТВА ДЛЯ ЗАРЯДА И РАЗРЯДА АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ ИСТОЧНИКОВ БЕСПЕРЕБОЙНОГО ПИТАНИЯ

Объект и цель научной работы. Объектом исследования являются зарядно-разрядные устройства (ЗРУ) аккумуляторных батарей. Цель исследования - разработка предложений по улучшению массогабаритных и энергетических характеристик зарядно-разрядных устройств.

Материалы и методы. Применены аналитические методы исследования для сравнительной оценки базовых показателей работы ЗРУ.

Основные результаты. Предложена схема ЗРУ с активным выпрямителем и двумя встречно-параллельно включенными высокочастотными инверторными каскадами, каждый из которых выполнен с выходным трансформатором и выпрямителем.

Заключение. Показана возможность создания ЗРУ с улучшенными массогабаритными и энергетическими характеристиками.

Ключевые слова: заряд, разряд, аккумуляторная батарея, активный выпрямитель, коэффициент мощности. Авторы заявляют об отсутствии возможных конфликтов интересов.

DOI: 10.24937/2542-2324-2020-1-391-151-158 UDC 621.43.044.7:621.354

A. Martynov1, V. Samsygin2

1 St. Petersburg University of Aerospace Engineering, Russia

2 TsNII SET branch of Krylov State Research Centre, St. Petersburg, Russia

CHARGERS/DISCHARGERS FOR UPS BATTERIES

Object and purpose of research. This paper studies chargers/dischargers for batteries to outline the ways to improve their mass, size and performance.

Materials and methods. Analysis and comparative assessment of basic performance parameters for chargers/dischargers.

Main results. This paper suggests a design of charger/discharger with active rectifier and two cascades of back-to-back high-frequency inverters, each having its own transformer and rectifier.

Conclusion. The study demonstrates the possibility of a charger/discharger with enhanced mass, size and performance.

Keywords: charge, discharge, battery, active rectifier, power factor. Authors declare lack of the possible conflicts of interests.

Введение

Introduction

Источники бесперебойного питания находят широкое применение в устройствах энергообеспечения

многих наземных, воздушных и морских систем и объектов, включая подводные роботы [1-9]. Разработано и внедрено в различные системы и устройства достаточно большое число источников бесперебойного питания. В состав современных

Для цитирования: Мартынов А.А., Самсыгин В.К. Устройства для заряда и разряда аккумуляторных батарей источников бесперебойного питания. Труды Крыловского государственного научного центра. 2020; 1(391): 151-158. For citations: Martynov A., Samsygin V. Chargers/dischargers for UPS batteries. Transactions of the Krylov State Research Centre. 2020; 1(391): 151-158 (in Russian).

источников бесперебойного питания входят ЗРУ, выполненные на основе как управляемых тири-сторных выпрямителей, так и активных выпрямителей. К ЗРУ, как правило, предъявляются достаточно жесткие требования по массогабаритным показателям, энергетическим характеристикам (КПД и коэффициент мощности) и электромагнитной совместимости, а также ряд других. Часто к ЗРУ предъявляется требование обеспечения потенциальной развязки питающей сети и цепи постоянного тока аккумуляторной батареи (АБ). С учетом этого рассмотрим ряд схем ЗРУ, наиболее часто применяемых на практике, и проведем их сравнительную оценку.

Зарядно-разрядные устройства на основе управляемых тиристорных выпрямителей

Chargers/dischargers based on controlled thyristor rectifiers

Управляемые выпрямители (УВ) являются обратимыми преобразователями, что позволяет реализовать как процесс заряда, так и процесс разряда АБ [1-6]. Для согласования напряжения питающей сети с напряжением АБ на входе ЗРУ включают трансформатор. Трансформатор осуществляет также и потенциальную развязку питающей сети и цепи постоянного тока АБ [10]. При смене режима заряда на режим разряда АБ необходимо изменить направление тока АБ. Поскольку управляемый выпрямитель способен пропускать ток только в одном направлении, то для реализации режимов заряда и разряда АБ ЗРУ должно быть выполнено с двумя комплектами управляемых выпрямителей [4, 5].

УВ-2

УВ-1

ZWW^Z^Z

заряд

- Сф

разряд _

Рис. 1. Схема зарядно-разрядного устройства, выполненного на основе управляемого тиристорного выпрямителя с сетевым трансформатором

Fig. 1. Charger/discharger based on controlled thyristor rectifier and grid transformer

На рис. 1 приведена схема ЗРУ, выполненная из двух управляемых выпрямителей УВ-1 и УВ-2, включенных по встречно-параллельной схеме. Один управляемый выпрямитель, УВ-1, работает в режиме выпрямления при заряде АБ, а другой, УВ-2, - в режиме инвертирования при разряде АБ. Важным энергетическим показателем, характеризующим эффективность работы ЗРУ, является коэффициент мощности х, определяемый по формуле

Х = Р1(1) /51 = кискксдв, (1)

где Рц!) - активная мощность, потребляемая ЗРУ из сети переменного тока по первой (основной) гармоники; 5*1 - полная мощность, потребляемая ЗРУ из сети переменного тока; киск - коэффициент искажения формы тока, потребляемого выпрямителем из сети переменного тока; ксдв - коэффициент сдвига, определяемый углом сдвига первой гармоники тока и напряжением, ксдв = соБф^).

Угол ф(1) в управляемом тиристорном выпрямителе определяется углом регулирования а и углом коммутации у, ф^) = а + у/2.

Пренебрегая искажением форма тока и полагая угол коммутации равным нулю, можно установить зависимость коэффициента мощности ЗРУ от степени регулирования Ср выходного напряжения цепи постоянного тока [10]:

X = cosa = Ср.

(2)

Ьф АБ

Чем в больших пределах требуется регулировать напряжение цепи постоянного тока выпрямителя при заряде и разряде аккумуляторной батареи, тем в больших пределах изменяется коэффициент мощности ЗРУ. Прямо пропорциональная зависимость х = АСр) является очевидным недостатком ЗРУ, выполненным на основе управляемого тири-сторного выпрямителя.

Недостатками ЗРУ, выполненных на основе управляемых тиристорных выпрямителей, являются также:

■ плохие массогабаритные характеристики из-за больших размеров и массы сетевого трансформатора;

■ плохая электромагнитная совместимость с питающей сетью из-за наличия высших гармоник во входном токе выпрямителя [10];

■ значительные потери мощности и сравнительно низкий КПД.

К достоинствам ЗРУ, выполненных на тиристорах, можно отнести простоту технической реализации и невысокую стоимость основных элементов.

Зарядно-разрядные устройства с активным выпрямителем и сетевым трансформатором

Chargers/dischargers with active rectifier and grid transformer

Улучшить электромагнитную совместимость и существенно повысить коэффициент мощности возможно в ЗРУ, выполненным на основе активного выпрямителя [11, 12]. Рассмотрим схему ЗРУ с сетевым трансформатором, активным выпрямителем и двумя преобразователями постоянного напряжения в постоянное напряжение, схема которого приведена на рис. 2. В этом ЗРУ импульсное напряжение, формируемое активным выпрямителем на стороне переменного тока, благодаря использованию режима ши-ротно-импульсной модуляции (ШИМ), имеет благоприятный гармонический состав, в котором первая (основная) гармоника и высшие гармоники существенно различаются по частоте. Это создает благоприятные условия для фильтрации высших гармоник тока, потребляемого из питающей сети [12], и повышения коэффициента искажения формы тока до значения, близкого к 1. Таким образом решается задача потребления из сети тока, форма которого близка к синусоидальной. Фазовый угол потребляемого тока ф(1) зависит от соотношения амплитуд и фазовых углов напряжений, приложенных к буферным реакторам Ьдр со стороны сети и со стороны активного выпрямителя, а также от параметров (индуктивности и активного сопротивления) реактора.

Варьируя с помощью системы управления АВ параметры основной гармоники переменного напряжения на зажимах A1, B1, C1, можно обеспечить

потребление из сети переменного тока с заданным фазовым углом, например, фц = 0. Иными словами, можно обеспечить работу АВ с заданным значением коэффициента сдвига, например, равным единице, ксдв = 1 [12]. В этом случае величина коэффициента мощности АВ будет определяться коэффициентом искажения формы тока киск.

При расчете индуктивности буферных реакторов, устанавливаемых в цепи переменного тока АВ, следует учитывать заданное значение коэффициента гармоник сетевых токов кгт [6]. Именно величина коэффициента гармоник сетевых токов во многом определяет электромагнитную совместимость АВ. При известной величине коэффициента гармоник тока кг.т величину коэффициента искажения тока можно определить по формуле

¿иск = lA/ï+ÎT.

В первом приближении требуемое значение индуктивности буферного реактора можно определить по формуле

L =■

U.

dlH

/ шим ^ф

Гн,

(3)

6-п • /

где /шим - частота ШИМ, Гц; ПА1н - номинальное напряжение в звене постоянного тока активного выпрямителя; Д/ф - амплитудное значение тока ШИМ-гармоники.

Пренебрегая более высокими гармониками, можно принять

А/ф = кг.т • /ф.н -V2,

где /ф.н - номинальное действующее значение тока фазы сети переменного тока АВ.

VD1 - VD6

Ud1

Ua

Ub

Uc

Рис. 2. Схема активного выпрямителя с сетевым трансформатором и двумя преобразователями постоянного напряжения в постоянное напряжение

Fig. 2. Active rectifier with grid transformer and two DC-to-DC converters

A Lдр

_ -TW^I-

B Lдр

—щ—nm-

T ^2

C Lдр

—Ф—nm-

jr A jr A jr A

A1

B1

C1

jr A jr 2\ jr A

VT7

С A

Cфl

-i— +

с V

/\

VT8 <1-1 1—ii-

VD8

L

Uаб

АБ

Cф2

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

VT1 -VT6

DC / DC1+DC / DC2

+

X 0,8

0,6

0,4

0,2

0

2

1

0,2

0,4

0,6

0,8

Cp

Рис. 3. Зависимость коэффициента мощности от степени регулирования выходного напряжения:

1 - для управляемого тиристорного выпрямителя;

2 - для активного выпрямителя

Fig. 3. Power factor vs output voltage control degree:

1 - controlled thyristor rectifier;

2 - active rectifier

P

>.н

dH

зЦф.н n

выполнен по схеме с последовательным включением транзистора VT7 и включает в свой состав также сглаживающий дроссель L и диод VD7. Преобразователь DC/DC2 выполнен по схеме с параллельным включением транзистора VT8 и включает в свой состав также сглаживающий дроссель L и диод VD8. Таким образом, один и тот же сглаживающий дроссель L используется в работе обоих преобразователей, что является достоинством схемы ЗРУ, приведенной на рис. 2.

При работе DC/DC1 происходит заряд АБ. Напряжение питающей сети выпрямляется АВ, далее понижается преобразователем DC/DC1 и поступает на АБ. Напряжение аккумуляторной батареи иАБ регулируется путем изменения величины коэффициента заполнения импульса D транзистора VT7 [14]:

Uae = UdiD.

(4)

где Ран - номинальная мощность цепи постоянного тока; п - КПД ЗРУ.

Из формулы (3) следует, что стремление достичь значение кг т ~ 0 не имеет практического смысла, поскольку это потребует существенного увеличения индуктивности буферного реактора, а значит, и увеличения массы и габаритов реактора и ЗРУ в целом.

Зависимости коэффициента мощности от степени регулирования напряжения цепи постоянного тока, х = У(Ср), приведены на рис. 3, где график 1 отражает зависимость х = АСр) для ЗРУ, выполненного на основе управляемого тиристорного выпрямителя, а график 2 отражает зависимость х = АСр) для ЗРУ, выполненного на основе активного выпрямителя.

Сравнение графиков 1 и 2, приведенных на рис. 3, показывает существенное улучшение коэффициента мощности ЗРУ, выполненным на основе активного выпрямителя по сравнению с коэффициентом мощности ЗРУ, выполненным на основе управляемого тиристорного выпрямителя. Регулирование величины тока заряда и тока разряда АБ в ЗРУ, схема которого приведена на рис. 2, осуществляется с помощью двух преобразователей постоянного напряжения в постоянное напряжение - преобразователя DC/DC1, понижающего напряжение, и преобразователя DC/DC2, повышающего напряжение [13]. Преобразователь DC/DC1

При работе DC/DC2 выполняется разряд АБ. Напряжение АБ повышается преобразователем DC/DC2 до уровня Udl [14]:

Udi = UW(l-D). (5)

При этом АВ переходит в режим инвертирования и передает энергию, запасенную АБ, в сеть переменного тока.

Согласование напряжения питающей сети с напряжением цепи АБ, а также потенциальная развязка питающей сети и цепи АБ осуществляется в этой схеме ЗРУ аналогично тому, как и в схеме ЗРУ с управляемым тиристорным выпрямителем, т.е. с помощью сетевого трансформатора (Т). Поэтому эта схема ЗРУ имеет также неудовлетворительные массогабаритные характеристики из-за больших размеров и массы сетевого трансформатора.

Достоинства ЗРУ, схема которого приведена на рис. 2, очевидны:

■ высокое (близкое к 1) значение коэффициента мощности;

■ хорошая электромагнитная совместимость ЗРУ с сетью переменного тока.

Зарядно-разрядные устройства с активным выпрямителем без сетевого трансформатора

Chargers/dischargers with active rectifier but without grid transformer

Для улучшения массогабаритных характеристик ЗРУ необходимо исключить из схемы ЗРУ сетевой трансформатор, обладающий большой массой

и габаритами. Для потенциальной развязки сети переменного тока и цепи постоянного тока АБ, а также для согласования напряжения питающей сети и цепи постоянного тока АБ можно использовать высокочастотный трансформатор, подключенный к выходу инвертора напряжения. Функциональная схема ЗРУ без сетевого трансформатора и с промежуточным высокочастотным инвертором с трансформаторным выходом приведена на рис. 4. В схеме между АВ и АБ включены встречно-параллельно два канала, каждый из которых содержит один высокочастотный инвертор напряжения (ИН) с выходным трансформатором (Т), к вторичной обмотке которого подключен неуправляемый выпрямитель (В). Заряд АБ производится при подключении входа инвертора к выходу АВ и подключении выхода выпрямителя к АБ. Регулирование напряжения, подаваемого на АБ, осуществляется путем регулирования коэффициента заполнения импульсов управления транзисторов инвертора. Режим разряда аккумуляторной батареи в ЗРУ с одним каналом, содержащим инвертор напряжения с трансформаторным выходом и неуправляемый выпрямитель, невозможен, поскольку неуправляемый выпрямитель, подключенный к вторичной обмотке трансформатора, не обладает обратимостью.

Для осуществления режимов заряда и разряда АБ в ЗРУ необходимо иметь два канала: канал заряда АБ и канал разряда АБ - так, как это показано на рис. 4. Один канал, верхний, предназначен для заряда АБ, а второй, нижний - для разряда АБ. Канал заряда АБ содержит инвертор напряжения с трансформаторным выходом ИН1 и неуправляемый выпрямитель В1.

Канал разряда АБ содержит инвертор напряжения с трансформаторным выходом ИН2 и неуправляемый выпрямитель В2.

Различие каналов заключается в схеме подключения к АВ и к АБ, а также в значениях коэффициентов трансформации выходных трансформаторов.

В канале разряда цепь постоянного тока инвертора подключается к клеммам АБ, цепь постоянного тока неуправляемого выпрямителя подключается к цепи постоянного тока АВ.

Схема одного канала с высокочастотным инвертором напряжения с трансформаторным выходом и неуправляемым выпрямителем приведена на рис. 5.

Процессы заряда и разряда АБ имеют существенное различие, заключающиеся в том, что при заряде АБ напряжение аккумуляторной батареи иАБ

вход

220/380 В АВ

fc = 50 Гц

t t

ИН1

" 1 В1

Т1

выход

канал заряда АБ канал разряда АБ

выход

ИН2

В2 1 -

Т2

АБ

вход

Рис. 4. Функциональная схема зарядно-разрядного устройства без сетевого трансформатора

Fig. 4. Flow chart of charger/discharger without grid transformer

поднимается от напряжения иАБ = иАБ min до напряжения UAS = иАБ max при постоянной величине тока заряда, 1з = Раб/Uae max = const [11]. Процесс разряда АБ ведется, как правило, с постоянной мощностью Рразр = 1разиАБ. Следовательно, при уменьшении напряжения АБ в процессе разряда ток разряда увеличивается.

Оценим влияние диапазона изменения напряжения АБ на величину коэффициента трансформации трансформаторов каналов заряда и разряда АБ.

Требуемая величина коэффициента трансформации трансформатора канала заряда kW3\

kp.3 = W1/W2 = (UdlN - 2Дикэ.нас)£тах/[иАБ max +

+ ДЦта. + ДПк + ДЦр + Див.Пр].

(6)

+ F1 Вход

Сф1

VT1

D1

VT2

VD1

VD3

и

ii

VD2

pryy^

"-М-

D2

VD4

VT3

Vh

VT4

Выход

Сф2

В

{»-! VD9-VD12

F2

+

Рис. 5. Схема однофазного высокочастотного инвертора напряжения с трансформаторным выходом и неуправляемым выпрямителем

Fig. 5. Single-phase high-frequency voltage invertor with output transformer and uncontrolled rectifier

+

+

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Требуемая величина коэффициента трансформации трансформатора канала разряда kp^:

£w = W1/W2 = (UdiN + 2ДUв.Пр + AUтр + AUK)/

/[(UABmin - AURL - ^^кэ.нас^шах!

(7)

где ДЦр - падение напряжения на активном сопротивлении обмотки трансформатора; Дивпр - падение напряжения на открытом диоде выпрямителя; Дивъ - падение напряжения на активном сопротивлении обмотки дросселя; Дикэ.нас - падение напряжения на открытом транзисторе; Дик - падение напряжения, вызванное коммутацией диодов выпрямителя.

Величина диапазона изменения напряжения аккумуляторной батареи от ПАБ тах до ПАБ тт оказывает существенное влияние на величину коэффициентов трансформации трансформаторов канала заряда и канала разряда АБ. Чем больше отношение Пае тах /ПАБ тт, тем больше различие в значениях коэффициентов трансформации трансформаторов цепи заряда и разряда. Поэтому параметры обмоток трансформаторов каналов заряда и разряда различаются как по количеству витков, так и по сечению проводов обмоток.

Пренебрегая падением напряжения на элементах схемы, можно определить в первом приближении во сколько раз коэффициент трансформации трансформатора цепи разряда ктр2 больше коэффициента трансформации трансформатора цепи заряда ктрЛ:

К ^тр2 1 ^тр.1 ~ UАБmax/(UАБminD max).

(8)

Пример: при ПАтах = 33 В, ЦдБтт = 21 В и -Отах = 0,9 отношение коэффициентов трансформации составит

К = кгр2/ктр1 = 33/(21-0,81) = 1,94.

С учетом падения напряжения на элементах схемы отношение коэффициентов трансформации трансформаторов каналов разряда и заряда ктр2/ктр.1 составит не менее 2,5.

Результаты расчета показывают, что выполнить ЗРУ с одним трансформатором, общим для обоих каналов, не представляется возможным из-за существенного различия значений коэффициентов трансформации трансформаторов каналов заряда и разряда АБ.

Схеме ЗРУ с двумя встречно-параллельно включенными каналами заряда и разряда АБ, приведенная на рис. 4, успешно решает задачу заряда и разряда АБ при любом диапазоне изменения напряжения аккумуляторной батареи.

Для уменьшения массы и габаритов трансформатора необходимо повышать рабочую частоту инвертора. Выполнение трансформатора на высокую частоту не вызывает технических затруднений. Предел рабочей частоты инвертора ограничивается предельным значением рабочей частоты транзисторов инвертора. Транзисторы М08ЕБТ на кристаллах карбида кремния, производство которых освоено промышленностью Российской Федерации, позволяют поднять рабочую частоту инвертора до 50-60 кГц.

Схема активного выпрямителя без сетевого трансформатора и с сетевым фильтром приведена на рис. 6.

Ca Cb Cc

£zï ¡ru £zs

£

X.

Cd

-Udl -•

VT1 - VT6

Рис. 6. Схема активного выпрямителя без сетевого трансформатора и с сетевым фильтром

Fig. 6. Active rectifier without grid transformer but with grid filter

Активный выпрямитель работает в режиме выпрямления и инвертирования при заданном значении напряжения цепи постоянного тока АВ, Па1н:

Цйн = 2^2Пф mm /ц, (9)

где ц - коэффициент модуляции напряжения цепи переменного тока; Пф min - минимальное значение напряжения сети переменного тока.

Для повышения эффективности подавления высших гармоник сетевого тока с целью улучшения электромагнитной совместимости на входе активного выпрямителя вместо буферных реакторов можно использовать L-C сетевой фильтр [12]. Параметры L-C сетевого фильтра можно определить, воспользовавшись уравнениями (10) и (11):

ш2LC :

1 + -

г.н2

1 + ■

1,472

-1

г.н2

C = Лн2г.э (1+Ш? LC ),

(10)

(11)

где кг.н2 = 0,05 - требуемое значение коэффициента гармоник сетевого напряжения в точках подключения фильтра к питающей сети, т. е. в точках А, В, С; Рнг.э = Рф/12ф - эквивалентное значение активного сопротивления нагрузки фазы; v - порядковый номер высшей гармонической, которую требуется подавить, v = /шим / юс = 2/ - круговая частота напряжения питающей сети.

Заключение

Conclusion

Схема ЗРУ с активным выпрямителем, с сетевым трансформатором и двумя преобразователями постоянного напряжения в постоянное напряжение обладает существенно лучшими энергетическими характеристиками и электромагнитной совместимостью по сравнению с ЗРУ, выполненном на основе тиристорного управляемого выпрямителя.

Из рассмотренных схем ЗРУ лучшими массога-баритными и энергетическими характеристиками, а также лучшей электромагнитной совместимостью обладает ЗРУ без сетевого трансформатора, с активным выпрямителем, L-C сетевым фильтром, двумя встречно-параллельно включенными каналами заряда и разряда АБ, в состав каждого из кото-

рых входит высокочастотный инвертор напряжения

с трансформаторным выходом и неуправляемый

выпрямитель.

Библиографический список

1. Устройство для заряда и разряда аккумуляторов: пат. 943989 СССР / КовальковВ.И. [и др.]. № 3215328; заявл. 11.12.1980; опубл. 15.07.1982, Бюл. № 26. 3 с.

2. Устройство заряда и разряда аккумуляторов: пат. 83665 РФ / Григорьев Э.Н. № 3215328; заявл. 2009.01.20; опубл. 2009.06.10. 20 с.

3. Тиристорный выпрямитель для заряда - разряда аккумуляторной батареи: пат. 2670969 РФ / Минае Г.М., Артаев Н.А. № 2017116395; заявл. 2017.05.10; опубл. 2018.11.21, Бюл. № 33. 10 с.

4. Зарядно-разрядный береговой комплекс для корабельных аккумуляторных батарей с электропитанием от высоковольтной сети: пат. 2419943 РФ / Теми-ревА.П. [и др.]. № 2010116737/07; заявл. 28.04.2010; опубл. 27.05.2011. Бюл. № 15. 18 с.

5. Реверсивный преобразователь для передачи электроэнергии между сетями переменного и постоянного тока: пат. 2343615 РФ / Архипов А.В. [и др.]. № 2007143397/09; заявл. 22.11.2007; опубл. 10.01.2009, Бюл. № 1. 12 с.

6. Источник бесперебойного питания с возможностью рекуперации энергии: пат. 166567 РФ / Лушпин Г.А., Берестов А.А., Пчельников В.Л., Царев А.А. № 2016126921/28; заявл. 2016.07.04; опубл. 2016.12.10. 5 с.

7. Источник бесперебойного питания: пат. 167946 РФ / Лушпин Г.А., Берестов А.А., Пчельников В.Л., Царев А.А. № 2016116482; заявл. 26.04.2016; опубл. 13.01.2017, Бюл. № 2. 5 с.

8. Система бесперебойного энергоснабжения: пат. 78012 РФ / Асабин А.А., Лоскутов А.Б., Чивен-ковА.И. № 2008111081/22; заявл. 2008.03.24; опубл. 2008.11.10. 11 с.

9. Система бесперебойного электропитания: пат. 76514 РФ / Королев С.И., Котов А. А., Шуры-гин Ю.А. № 2008114430/22; заявл. 2008.04.14; опубл. 2008.09.20. 19 с.

10. Мартынов А.А. Силовая электроника: В 2 ч. Ч. 1: Выпрямители и регуляторы переменного напряжения. Санкт-Петербург: ГУАП, 2011. 184 с.

11. Разработка и создание источников бесперебойного питания систем энергообеспечения морского исполнения / Мартынов А.А., Самсыгин В.К., Соколов Д.В. [и др.] // Труды Крыловского государственного научного центра. 2019. Вып. 2 (388). С. 101-111.

12. Искажение формы кривой входного тока и напряжения активного выпрямителя / Мартынов А.А., Кру-

тяковЕ.А., Самсыгин В.К. [и др.] // Труды Крыловского государственного научного центра. 2014. Вып. 81 (365). С. 119-133.

13. Мартынов А.А. Проектирование импульсных полупроводниковых преобразователей постоянного напряжения в постоянное напряжение. Санкт-Петербург: ГУАП, 2011. 216 с.

14. Севернс Р., Блум Г. Импульсные преобразователи постоянного напряжения для систем вторичного электропитания. Москва: Энергоатомиздат, 1988. 292, [1] с.

References

1. Battery charger/discharger. USSR Patent No. 943989 / V. Kovalkov et al. No. 3215328. Application date December 11, 1980, publication date July 15, 1982. Bulletin No. 26. 3 p. (in Russian).

2. Battery charger/discharger. Russian Patent 83665 / E. Gri-goryev. No. 32.15328. Application date 2009/01/20, publication date 2009/06/10. 20 p. (in Russian).

3. Thyristor rectifier for battery charger/discharger. Russian Patent 2670969 / G. Minaev, N. Artaev. No. 2017116395. Application date 2017/05/10, publication date 2018/11/21. Bulletin No. 33. 10 p. (in Russian).

4. Shore-based charging/discharing system for marine power batteries fed from high-voltage grid. Russian Patent 2419943 / A. Temirev et al. No. 2010116737/07. Application date April 28, 2010, publication date May 27, 2011. Bulletin No. 15. 18 p. (in Russian).

5. Reversible converter for power transfer between AC and DC grids. Russian Patent 2343615 / A. Arkhipov et al. No. 2007143397/09. Application date November 22, 2007, publication date January 10, 2009. Bulletin No. 1. 12 p. (in Russian).

6. Uninterruptible power supply with power recuperation capability. Russian Patent 166567 / G. Lushpin, A. Be-restov, V. Pchelnikov, A. Tsarev. No. 2016126921/28. Application date 2016/07/04, publication date 2016/12/10. 5 p. (in Russian).

7. Uninterruptible power source. Russian Patent 167946 / G. Lushpin, A. Berestov, V. Pchelnikov, A. Tsarev. No. 2016116482. Application date April 26, 2016, publication date January 13, 2017. Bulletin No. 2. 5 p. (in Russian).

8. Uninterruptible power supply system, Russian Patent 78012 / A. Asabin, A. Loskutov, A. Chivenkov. No. 2008111081/22. Application date 2008/03/24, publication date 2008/11/10. 11 p. (in Russian).

9. Uninterruptible power supply system, Russian Patent 76514 / S. Korolev, A. Kotov, Yu. Shurygin. No. 2008114430/22. Application date 2008/04/14, publication date 2008/09/20. 19 p. (in Russian).

10. A. Martynov. Power electronics. In 2 Parts. Part 1. AC rectifiers and regulators. St. Petersburg: SUAI, 2011. 184 p. (in Russian).

11. A. Martynov, V. Samsygin, D. Sokolov et al. Design and development of UPS for marine power systems // Transactions of the Krylov State Research Centre. 2019. Issue 2(388). P. 101-111 (in Russian).

12. A. Martynov, E. Krutyakov, V. Samsygin et al. Distortion of input current and voltage curve of active rectifier // Transactions of the Krylov State Research Centre. 2014. Issue 81(365). P. 119-133 (in Russian).

13. A. Martynov. Design of switchmode semiconductor DC-to-DC converters. St. Petersburg State University of Aerospace Instrumentation, 2011 (in Russian).

14. R. Severns, G. Bloom. Modern DC-to-DC Switchmode Converter Circuits. Moscow: Energoatomizdat, 1988. 292 p. (Russian translation).

Сведения об авторах

Мартынов Александр Александрович, к.т.н., доцент кафедры «Электромеханики и робототехники» Санкт-Петербургского государственного университета аэрокосмического приборостроения. Адрес: 190000, Россия, Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, 67. Тел.: +7 (960) 269-11-26. E-mail: Martynov41@mail.ru. Самсыгин Вадим Константинович, начальник лаборатории филиала «ЦНИИ СЭТ» ФГУП «Крылов-ский государственный научный центр». Адрес: 196128, Россия, Санкт-Петербург, ул. Благодатная, 6. Тел.: +7 (812) 369-92-67. E-mail: setnil123@yandex.ru.

About the authors

Alexandr A. Martynov, Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, Electromechanics and Robotics Department, St. Petersburg University of Aerospace Engineering. Address: 67, Bolshaya Morskaya st., St. Petersburg, Russia, post code 190000. Tel.: +7 (960) 269-11-26. E-mail: Martynov41@mail.ru.

Konstantin V. Samsygin, Head of Laboratory 122, SET Branch, Krylov State Research Centre. Address: 6, Blagodatnaya st. St. Petersburg, Russia, post code 196128. Tel.: +7 (812) 369-92-67. E-mail: setnil123@yandex.ru.

Поступила / Received: 20.12.19 Принята в печать / Accepted: 13.03.20 © Мартынов А.А., Самсыгин В.К., 2020

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.