CN1063979A

CN1063979A - 可控硅大功率交直流电功率转换电路

Info

Publication number: CN1063979A
Application number: CN 91100723
Authority: CN
Inventors: 刘治贤; 李富顺
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-02-08
Filing date: 1991-02-08
Publication date: 1992-08-26

Abstract

本发明适用于电解、充电及其它用电设备的直流电源，特别适用于制造次氯酸钠消毒液及铅酸蓄电池自动充电机的电源。本发明的主要部分是由同步电源，触发器，缓启动电路，半波可控硅整流电路和过流及短路保护电路构成。主回路省去了笨重的变压器，使体积、重量减小，保护电路中利用电流表的分流器作为取样电阻，实现了用控制小电流的方法来控制大电流的目的，使所用的继电器的体积减小。

Description

本发明涉及一种大功率的交直流电功率转换电路，可用于电解、充电及其它用电设备的直流电源，特别适用于制造次氯酸钠消毒液及铅酸蓄电池自动充电机的电源。

现有技术的大功率直流电源中都设置了变压器，采用全波整流，滤波等，电路较为复杂，且保护电路采用跳机切断总电源的办法，所用继电器大，总成本高、笨重，由于发热而不可能提高整机工作效率。如专利申请号为88206441.X就是这样，故只适用于功率不大的电源，而88214734.X采用了传统的双反星形可控硅整流，在变压器原方设置了六个可控硅进行调压，电路也比较复杂。

本发明的目的在于克服上述缺点，提供一种不用变压器实现大功率交直流电功率转换的电路。用于电解时：其输出电流0～26安培，连续可调，用于充电时：充电电流0～15安培连续可调，充电电压分别为12、24、36、48、60伏五档。

本发明主要部分由同步电源，触发器，半波可控硅整流，缓启动电路，过流和短路保护电路组成。

图1是本发明的方块图;

图2是触发器，同步电源及缓启动电路的原理电路图;

图3是定时电路的原理电路图;

图4是过流和短路保护电路的实施例1电路图;

图5是过流和短路保护电路的实施例2电路图;

图6是半波可控硅整流主回路原理电路图;

图7是制造次氯酸钠消毒液的实施例电路图;

图8是本发明作为铅酸蓄电池自动充电机的实施例电路图;

下面结合附图对本发明的构成及实施例作进一步说明：

参看图1、图2、图4、图5、图6、图7、图8。

触发器由BG₂及R₂、R₃、R₄、R₅、W₁、C₂及D₃组成。其同步电源由R₉、D₁及DW₁组成，由此可产生与主回路同步的移相脉冲，不采用变压器，直接由单相动力电220V经R₉降压，二极管D₁整流，稳压管DW₁整形得到。缓启动电路由BG₁、R₆、R₇、R₈、R₁₀、D₂、DW₂及C₃组成。接通电源的瞬间，C₃上电压为零，BG₁处于截止状态，触发器无脉冲输出，可控硅导通角为零，随着C₃上的电压不断增加，BG₁由截止到导通最后达到饱和，触发器逐步达到某一确定的振荡状态，而可控硅也就具有某一确定的导通角，主回路开始工作，调节电位器W₁可连续调节输出电流和电压。缓启动电路的设置可避免因操作不慎造成的电流冲击损坏电流表头。

主回路为可控硅半波整流电路，R₁、C₁为可控硅电压吸收电路，取消了笨重的变压器，直接由单相动力电通过触发器输出的脉冲来控制可控硅的导通角，经可控硅整流后输出一定的电流和电压。R₁、C₁电压吸收电路的作用是防止可控硅瞬间过压被击穿。

过流、短路保护电路，用来当主回路出现过流或短路时，避免电路或电表被损坏。由于设备的工作电流为23～25安培。难于在主回路设置取样电阻，我们巧妙地利用主回路中电流表的分流器FL作为取样电阻，而且不发热。参看图4，图5和图7，选用运算放大器IC₂对取样电阻FL上的信号进行放大，然后输入至BG₆和BG₇组成的翻转电路（图4）的输入端，通常情况下，BG₆处于饱和状态，BG₇处于截止状态，继电器J₂不动作，发光管D₁₁（绿）亮，过流或短路出现时，翻转电路翻转，BG₆截止，BG₇饱和，J₂动作，J_2-1断开触发器脉冲输出信号，可控硅不导通。同时J_2-2断开电流表头，并有声光报警，对电路进行全面保护。若故障排除，按下微动开关S，使翻转电路翻转，设备继续运行，或输入至由IC₃组成的翻转电路（图5）的输入端，IC₃选用时基电路NE555，其翻转特性是：当输入端电压小于2/3V_CC时，输出端为高电位，当输入端电压大于2/3V_CC时，输入端由高电位跳变为低电位，通过调整W₃可以调节运算放大器的增益，当出现过流或短路时，使IC₃的输入电压大于2/3V_CC，因而IC₃翻转，J₂动作，跳机保护，这时触点J_2-1断开可控硅的输入脉冲，J_2-2断开电流表头，并有声光报警，故障消除后，按下微动开关S则电路翻转，设备继续工作。

参看图8，在充电时，若操作不慎使充电机两极相碰造成本发明输出端短路，可能烧毁可控硅，为避免发生此情况，也需设置短路保护电路，该电路由BG₃、BG₄、J₂、D₁₆及R₄₄、R₄₅、R₄₆、R₄₇、DW₇组成，正常情况时，BG₃饱和，BG₄截止，J₂不动作，D₁₂亮，若出现短路，则BG₃截止，BG₄饱和，J₂动作，D₁₆灭，触点J_2-1切断可控硅的输入脉冲，J_2-2断开电流表头，对电路实现了保护。

参看图3本发明用于电解时，还设置了定时电路，由时基电路集成块IC₁、C₄、C₅、C₆、C₇、DW₃、D₄、R₁₂、W₂、J₁组成。其直流电源直接由C₇、DW₃、D₄、C₆获得，开启电源，定时开始，电源通过R₁₂、W₂向C₅充电，开始时A点电位U_A为低电位，IC₁的输出端B点为高电位，这时继电器不动作，D₆亮，显示定时正在进行，当C₅上的电位逐渐升高使U_A＝2/3V_CC时，IC₁发生翻转，B点变为低电位，D₆灭，J₁动作，其触点J₁断开可控硅的输入脉冲，切断主回路（参见图6）。定时的长短通过调节W₂来确定，其中关键件是C₅，我们选用了耐压高的电解电容以使漏电小，经实测，本定时电路的定时精度为，定时1小时，误差在2分钟以内，完全满足了使用要求。

参看图8，本发明用于充电时，还设置了充电自控电路，以防止过充和欠充，从而保证电池的使用寿命，在充电过程中，电池电压上升到其额定电压值的125%时，认为该电池已充满，应停止充电。充电自控电路由小型变压器T，整流桥DC，三端集成稳压器IC₄以及C₁₃、C₁₅构成稳压器（输出8V电压，作为时基电路IC₁电源），取样电阻（由R₃₄～R₄₃组成），IC₁、BG₅和继电器J₃构成控制电路。取样电压通过开关K₂输入至IC₁的输入端，在充电过程中，IC₁输出为高压电，BG₅截止，J₃不动作，当电池电压增加使其输入端为2/3V_CC（电池电压上升至额定电压值的125%）时，电路翻转，IC₁输出端由高电压跳变至低电位，BG₅饱和，J₃动作，触点J₃断开可控硅BCR的输入脉冲，切断主回路，于是充电结束。

电路中主要元器件的型号或参数见附表。

本发明经多次实验证明有如下优点：

1、全部电路省去了笨重的变压器，致使电路的体积和重量大大减小，由几十公斤减至不到4公斤），成本降低，不发热，可连续工作，提高了整机的工作效率。

2、本发明电路简单，增加了各种控制功能，如缓启动电路用以防止有冲击电流时电路的损坏，过流及短路保护电路用以保护在过流或短路时电路及电表免遭损坏。

3、由于保护电路的取样信号巧妙地利用电流的分流器，并采用小型继电器控制可控硅的触发脉冲，而达到保护的目的，实现了用控制小电流的方法来控制大电流，因而使电路简化，成本降低。

Claims

1、可控硅大功率交直流电功率转换电路，由同步电源，触发器(BG₂、R₂、R₃、R₄、R₅、W₁、C₂及D₃组成)，整流器和保护电路组成，其特征是：

(1)其同步电源由电阻R₉、二极管D₁、稳压管DW₁组成，使触发器产生与主回路同步的脉冲；

(2)主回路采用可控硅半波整流电路，由可控硅BCR，电压吸收电路R₁、C₁，电流表A构成，由触发器输入的触发脉冲来控制可控硅BCR的导通角，经可控硅整流后输出一定的电流和电压；

(3)保护电路：

对过流和短路进行保护的电路为：

(A)双极性电源(由R₂₇、R₂₈、D₉、D₁₀、DW₄、DW₅、C₁₀及C₁₁、构成，由P、Q输出正负电压，公共点为零线)，取样电阻FL，运算放大器IC₂(由双极性电源提供±12V电源)，对FL上的信号进行放大，然后输入至由IC₃组成的翻转电路，当过流或短路时，IC₃翻转，继电器J₂动作，其触点J_2-1断开可控硅的输入脉冲，J_2-2断开电流表头，并有声光报警，或

(B)双极性电源(由R₂₇、R₂₈、D₉、D₁₀、DW₄、DW₅、C₁₀、及C₁₁构成，由P、Q两点输出正负电压，公共点为零线)，取样电阻FL上的信号经运算放大器IC₂(由双极性电源提供±12V电源)放大，输入至由BG₆和BG₇组成的翻转电路，当过流或短路时，电路翻转，BG₆截止，BG₇饱和，J₂动作，触点J_2-1断开可控硅的输入脉冲，J_2-2断开电流表头，并有声光报警；

对充电短路进行保护的电路由：

(C)BG₃、BG₄、J₂、D₁₆及R₄₄、R₄₅、R₄₆、R₄₇、DW₇组成，出现短路时，BG₃截止，BG₄饱和，J₂动作，D₁₆灭，触点J_2-1切断可控硅的输入脉冲，J_2-2断开电流表头，实现了电路保护。

2、按权利要求1所说的转换电路，其特征是：

在触发器电路中设置了缓启动电路，由BG₁、R₆、R₇、R₈、R₁₀、D₂、DW₂、及C₃组成，接通电源，C₃开始充电，随着C₃上电压的不断提高使BG₁由导通到饱和，使可控硅逐渐导通，调节W₁可改变主回路输出电流和电压的大小，R₆为放电电阻。

3、按权利要求1和2所说的转换电路，其特征是：用于电解时，有一个定时电路，由时基电路集成块IC₁、C₄、C₅、C₆、C₇、DW₃、D₄、R₁₂、R₁₃、W₂、J₁组成。其直流电源直接由C₇、DW₃、D₄、C₆获得，开启电源通过R₁₂、W₂向C₅充电，充至IC₁翻转时，J₁动作，切断可控硅的输入脉冲，调节W₂可以调节定时的长短，C₅选用耐压高的电解电容，以减小漏电;

4、按权利要求1和2所说的转换电路，其特征是：用于充电时，有一个充电自控电路，由小型变压器T（12V、3W），整流桥DC，三端集成稳压器IC₄以及C₁₃、C₁₅构成稳压器，取样电阻（由R₃₄～R₄₃组成），IC₁、BG₅和继电器J₃构成控制电路，取样电压通过开关K₂输至IC₁的输入端，当充满时，翻转电路IC₁翻转，BG₅饱和，J₃动作，断开可控硅BCR的输入脉冲，充电结束。