CN102361341A - 一种逆变脉动程控式充电设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种逆变脉动程控式充电设备，包括电源抗干扰模块、三相整流滤波模块、IGBT变频逆变模块、脉动程控模块、纳米晶体变压模块、高频整流滤波模块、计量显示反馈模块，电源抗干扰模块连接三相整流滤波模块，三相整流滤波模块连接IGBT变频逆变模块的电源输入端；IGBT变频逆变模块由IGBT和与IGBT连接的辅助电路构成；纳米晶体变压模块连接IGBT变频逆变模块；高频整流滤波模块连接纳米晶体变压模块的输出端；脉动程控模块包括PWM单元和脉动调制单元；计量显示反馈模块实时采集蓄电池充电参数，反馈给脉动调制单元；脉动调制单元根据反馈实施脉动调控；本发明设备体积小、能效高、寿命长、无污染。

Description

一种逆变脉动程控式充电设备

技术领域

本发明涉及一种充电设备，具体涉及一种逆变脉动程控式充电设备。 

背景技术

目前，蓄电池生产企业在蓄电池化成充电中基本都在使用可控硅调压式直流充电机，由于该类充电机在电源输入端都需配置工频电源变压器，所以体积庞大笨重，一台50KW充电机，体积约1.8m³，重量达600kg。工作时由于变压器的电感和可控硅的移相导通，使该类充电机的功率因素只能达到65％，在电容柜完全补偿下，其电能转换效率也只能达到75％； 

由于受充电设备性能限制，目前我国蓄电池行业的化成充电工艺仍在延续分段式恒流限压或恒压限流等连续性不间断模式，而这种模式不符合电化学能转换特性，所以在化成充电过程中会产生极化现象，这种极化现象严重阻碍了电化学能的转换，使蓄电池内阻变大，端电压升高，其结果是蓄电池内部发热，析出气体形成酸雾，并使蓄电池脱水，造成环境污染的同时也降低了蓄电池的使用寿命； 

要减轻这种现象只有减小化成充电电流，延长化成充电时间，所以目前国内较先进的蓄电池内化成工艺用时在100小时，化成当量相当于蓄电池容量的8倍，此种方式造成大量的电能源浪费，并且工序时间长，使企业生产成本大幅度提高。 

由此可看出，当前蓄电池充电机存在着体积大、电能转换效率低、污染环境、使用寿命短等诸多问题，同时带给蓄电池生产企业极大的生产成本压力。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种体积小、能效高、寿命长、无污染的逆变脉动程控式充电设备，使用本发明产品对蓄电池充电能有效 解决上述问题，提高充电效能，缩短充电时间，大大延长蓄电池使用寿命。 

为达到上述目的，本发明所采用的技术手段是：一种逆变脉动程控式充电设备，包括电源抗干扰模块、三相整流滤波模块、IGBT变频逆变模块、脉动程控模块、纳米晶体变压模块、高频整流滤波模块、计量显示反馈模块，所述电源抗干扰模块连接三相整流滤波模块，三相整流滤波模块连接IGBT变频逆变模块的电源输入端；所述IGBT变频逆变模块由IGBT和与IGBT连接的辅助电路构成；所述纳米晶体变压模块连接IGBT变频逆变模块的输出端，进行逆变变压；高频整流滤波模块连接纳米晶体变压模块的输出端，将逆变后电源输出；所述脉动程控模块包括PWM(脉冲逐波调控)单元和脉动调制单元；所述计量显示反馈模块不断从高频整流滤波模块输出端采集蓄电池充电中的多种参数，并反馈给脉动调制单元；所述脉动调制单元根据反馈参数信息，调控脉动电压、脉动电流，脉动频率和充停占空比的值，使蓄电池在充电过程中的电化学能转换效率最优。 

本发明的工作原理：本发明利用变频逆变配合脉动程控技术，将常规50HZ交流电的变流，提升到10～100KHZ频率上来完成，从而甩掉了笨重耗能的铁芯变压器，以先进的纳米晶体变压器取代它，利用IGBT器件大功率高速低内阻特性替代可控硅器件，IGBT模块在10～100KHZ频率下的调控速度达到微秒级，相比可控硅在50HZ电源频率下的控制速度毫秒级，其调控速度和精度增加近千倍；当利用本发明设备对蓄电池化成充电时，计量显示反馈模块不断采集蓄电池化成充电中的多种参数并反馈给脉动程控模块，再由脉动程控模块根据蓄电池特性、规格和充电接受能力，来调控脉动电压、脉动电流，脉动频率和充停占空比，使蓄电池在化成充电过程中的电化学能转换效率最优化；从而达到高效、节能、环保的生产方式。 

本发明的有益效果是：1、体积小，由于使用了IBGT，相同功率输出下，纳米晶体变压模块只有传统铁芯变压器的几十分之一；2、能效高，桥式整流加电容滤波配合IGBT，使充电设备功率因素高达95％，再加上脉动程控配合，电 能转换效率高达92％；3、寿命长、无污染，脉动程控模块根据蓄电池特性、规格和充电接受能力，来调控脉动电压、脉动电流，脉动频率和充停占空比，解决了现有充电模式下蓄电池内发热，析出酸雾造成环境污染，蓄电池脱水同时也降低了蓄电池使用寿命的问题。 

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 

图1为本发明的电路连接原理框图； 

图2为本发明充电输出电压、电流特性图； 

图3为本发明变频逆变脉动电路工作原理图。 

具体实施方式

如图1、图2、图3所示，一种逆变脉动程控式充电设备，包括电源抗干扰模块1、三相整流滤波模块2、IGBT变频逆变模块3、脉动程控模块4、纳米晶体变压模块5、高频整流滤波模块6、计量显示反馈模块7，所述电源抗干扰模块1使用抗干扰电路去除杂波对电路的影响，在电源抗干扰模块1输出端连接有风机和辅助电源电路，风机为整个充电设备散热，而辅助电源为PWM(脉冲逐波调控)单元提供稳压源和过欠压保护，电源抗干扰模块1连接三相整流滤波模块2，三相整流滤波模块2包括三相桥式整流器和电容滤波电路，体积小，易于维护更换，三相整流滤波模块2连接IGBT变频逆变模块3的电源输入端，使功率因素高达95％；所述IGBT变频逆变模块3由IGBT和与IGBT连接的辅助电路构成，IBGT的工作频率为设置在10～100KHZ，由于IGBT器件在频率过高时存在器件发热过大的问题，为了保证工作性能稳定，优选设置25KHZ，利用IGBT器件大功率高速低内阻特性，在25KHZ频率下的调控速度是3us，相比可控硅在50HZ电源频率下的控制速度2ms，其调控速度和精度提高近千倍；所述纳米晶体变压模块5连接IGBT变频逆变模块3的输出端，纳米晶体变压模块5中的变压器采用纳米晶体变压器进行逆变变压，在相同功率输出下，纳米晶体变压模块5只有传统铁芯变压器体积的几十分之一，仅此一项在充电设备生产中每 50KW/台，节约硅钢片铜材等贵重金属约400kg；高频整流滤波模块6连接纳米晶体变压模块5的输出端，将逆变后电源输出；所述脉动程控模块4包括PWM(脉冲逐波调控)单元41和脉动调制单元42；所述计量显示反馈模块7包括显示单元71和反馈网络72，其中反馈网络72不断从高频整流滤波模块6输出端采集蓄电池充电中的多种参数，并反馈给脉动调制单元42，显示单元71显示充电过程中的相关值，包括电流值、电压值等；所述脉动调制单元42根据反馈的参数信息，结合蓄电池特性、规格和充电接受能力曲线，控制PWM单元41，通过PWM单元41自动调控，改变脉动电压、脉动电流，脉动频率和充停占空比在不同充电阶段所需值，使蓄电池在充电过程中的电化学能转换效率最优化，为了使充电设备充电时具有智能识别的能力，脉动调制单元42具有记忆学习能力，可将新的蓄电池参数记忆到内部存储器里，保证电能转换效率高达92％，从而达到高效、节能、环保的充电方式。对比不同规格蓄电池化成充电结果对比分析，节时可达25％-35％，节能可达30％-40％，减少了析气，脱水后的补水次数和酸雾排放，改善了生产作业环境，降低了生产工人劳动力强度。 

Claims (6)

1.一种逆变脉动程控式充电设备，其特征在于：包括电源抗干扰模块(1)、三相整流滤波模块(2)、IGBT变频逆变模块(3)、脉动程控模块(4)、纳米晶体变压模块(5)、高频整流滤波模块(6)、计量显示反馈模块(7)，所述电源抗干扰模块(1)连接三相整流滤波模块(2)，三相整流滤波模块(2)连接IGBT变频逆变模块(3)的电源输入端；所述IGBT变频逆变模块(3)由IGBT和与IGBT连接的辅助电路构成；所述纳米晶体变压模块(5)连接IGBT变频逆变模块(3)的输出端；高频整流滤波模块(6)连接纳米晶体变压模块(5)的输出端，将逆变后电源输出；所述脉动程控模块(4)包括PWM单元(41)和脉动调制单元(42)；所述计量显示反馈模块(7)不断从高频整流滤波模块(6)输出端采集蓄电池充电中的多种参数，并反馈给脉动调制单元(42)；所述脉动调制单元(42)根据反馈参数信息，调控设置脉动电压、脉动电流，脉动频率和充停占空比的值，使蓄电池在充电过程中的电化学能转换效率最优。

2.根据权利要求1所述的逆变脉动程控式充电设备，其特征在于：所述计量显示反馈模块(7)包括显示单元(71)和反馈网络(72)，其中反馈网络(72)不断从高频整流滤波模块(6)输出端采集蓄电池充电中的多种参数，并反馈给所述脉动调制单元(42)，显示单元(71)显示充电过程中的相关值。

3.根据权利要求1所述的逆变脉动程控式充电设备，其特征在于：所述三相整流滤波模块(2)包括三相桥式整流器和电容滤波电路。

4.根据权利要求1所述的逆变脉动程控式充电设备，其特征在于：所述IGBT变频逆变模块(3)电路IBGT的工作频率为10～100KHZ。

5.根据权利要求4所述的逆变脉动程控式充电设备，其特征在于：所述IGBT变频逆变模块(3)电路IBGT的工作频率为25KHZ。

6.根据权利要求1所述的逆变脉动程控式充电设备，其特征在于：纳米晶体变压模块(5)中的变压器采用纳米晶体变压器。

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