На ячейках комбинированных источников тока

Быков С.В., КНИТУ, г. Казань

Науч. рук. д-р техн. наук, профессор ВАЛЕЕВ И.М.

Обеспечение современного уровня качества энергоснабжения возмущения требует создания высококачественных комбинированных источников тока. Известно, что современные энергоемкие электрические и электронные системы выдвигают жесткие требования к источникам питания. В частности, электроустановки постоянного тока системы собственных нужд электрических станций и подстанций являются важнейшей составной частью системы обеспечения управляемости и живучести, от которой зависит надежная работа цепей управления, защиты, контроля и регулирования основного оборудования электростанций и подстанций.

В данной статье приводятся новейшие методы и особенности обслуживания комбинированных источников тока с высокими энергетическими характеристиками, состоящих из суперконденсаторов, аккумуляторных батарей и электронного блока управления.

Проведенные исследования комбинированного источника тока (КИТ) на базе свинцово-кислотных батарей (Акб) и параллельно подключаемого суперконденсатора позволили выявить ряд негативных параметров КИТ, а именно, как основной параметр Акб, – отклонения напряжений на ячейках Акб даже после проведения режимов подзарядки. Вероятно, причинами таких разбросов напряжений могут быть технологические и физико-химические. Такие явления приводят к уменьшению основного параметра суперконденсатора – постоянной разрядке.

По разработанной нами методике были проведены сравнительные измерения и контроль напряжений на ячейках до и после проведения режима «подзарядки» постоянным и асимметричным токами, при которых были оценены эффективность двух методов [1] выравнивания заряда на ячейках аккумуляторной батареи: «пассивного» и «активного». Выравнивание напряжения и заряда ячеек необходимо, особенно в тех областях применения, где часто происходит заряд и разряд большими токами, что характерно для цепей оперативного тока электрических станций и подстанций.

Сущность пассивного метода состоит в том, что параллельно каждой аккумуляторной ячейке установлены резистор высокой мощности и силовой транзистор, которым управляет специальная микросхема. Напряжение на каждой аккумуляторной ячейке с помощью датчиков управляется микросхемой управления. Основным недостатком «пассивного» метода является низкий КПД и сложность систем управления.

Наиболее упрощенным методом считается «активный», заключаю-щийся в том, что зарядное напряжение аккумуляторных ячеек перераспределяется от ячеек с большим напряжением к ячейкам с меньшим напряжением, состоящий из трансформаторов, генераторов импульсов, управляемых ключевых элементов и т.д. Такая методика выравнивания напряжения и улучшения разрядных процессов суперконденсатора с использованием большой элементной базы является не единственной и эффективной.

В данной статье авторы имеют целью раскрыть информацию о том, что разработанная ими и практически простая методика выравнивания напряжения на ячейках Акб и улучшения зарядных и разрядных процессов комбинированных источников тока является наиболее эффективной.

В наших работах [2] были показаны возможности управления восстановительными реакциями и струк­турными изменениями электродных пластин Акб выбором определенных параметров зарядного периодического тока с обратным регулируемым импульсом. Такая методика позволила нам варьировать субмикроструктурой поверхности электродов, соответственно, изменением условий диффузии, выравнивания концентрации (рН) электролита в приэлектродном слое и управлять продолжительностью зарядных процессов Акб.

Таким образом, использование определенных форм и параметров периодического тока с обратным регулируемым импульсом для выравнивания напряжения и зарядов на ячейках комбинированного источника позволило нам найти эффективный метод выравнивания напряжения и зарядов на ячейках Акб и управлять продолжительностью зарядных и разрядных процессов комбинированного источника.

Литература

1. Варламов Д.О. Анализ методов выравнивания заряда на аккуму-ляторных ячейках Li-Ion тяговой высоковольтной батареи / Д.О. Варламов, В.Г. Еременко // Автомобильная промышленность. – 2008. – № 10.

2.Пат. № 110562 РФ, заявка № 2011117883, 20.11.2011. Преобразователь тока для заряда электрохимических источников питания / И.М. Валеев, А.И. Валеев, Д.Р. Кузяев.

УДК 628.9