CN1829040A - 开关电源式蓄电池充电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及充电装置类，具体地说是涉及一种660VAC交流电压输入的开关电源式大功率蓄电池专用的智能化充电设备，该装置由660VAC交流电源直接供电，经过非隔离斩波变换电路和隔离式H桥变换电路，产生用于蓄电池充电的电流和电压，并采用数字信号处理器作为控制核心，实现蓄电池充电过程的智能化，通过方便的参数设定后，自动完成全部的充电工作。

Description

开关电源式蓄电池充电装置
技术领域
本发明涉及充电装置类，具体地说是涉及一种660VAC交流电压输入的开关电源式大功率蓄电池专用的智能化充电设备，属于电力电子技术和控制技术领域。
背景技术
蓄电池充电机是应用非常广泛的设备。随着人们的环境保护意识不断提高，电动车具使用日益增多，作为储能单元的蓄电池无疑是极为重要的部分。如何利用和使用好蓄电池，充电机则是一个非常关键的装置。
目前，大功率蓄电池充电机的主电路一般仍采用由晶闸管构成的三相整流电路结构，这需要一个工频整流变压器，体积和重量都很大。控制电路大多采用模拟方式，充电工艺的实现比较单一，使用不方便。先进一点的充电机采用模拟和数字相结合的方式实现充电工艺控制。这种结构的充电机在技术上已经比较落后，存在输出电压范围窄、功率因数低、允许的输入电压波动范围小、效率低、对电网的影响大等缺点。
现有技术中开关电源式蓄电池充电机的主电路一般采用H桥或半桥结构，由于大多数用户的供电电源都是380VAC，因此产品主要是以380VAC为主。此外，电压等级的提高，充电机的主电路制作也较困难。在大部分的工矿企业，660VAC供电较常见，一般的做法是用变压器降压，再使用已有的充电机。由于工频变压器的使用，带来了一些由体积和重量引起的不便。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的不足之处，提供一种660VAC输入的开关电源式蓄电池充电装置，该装置由660VAC交流电源直接供电，经过非隔离斩波变换电路和隔离式H桥变换电路，产生用于蓄电池充电的电流和电压，并采用数字信号处理器作为控制核心，实现蓄电池充电过程的智能化，通过方便的参数设定后，自动完成全部的充电工作。同时，装置还可以具有完善的保护功能、故障报警和处理功能。
本发明的技术方案如下：
一种开关电源式蓄电池充电装置，包括功率变换和充电控制电路，其特征在于所述的功率变换电路包括整流电路、直流斩波变换电路、H桥隔离变换电路，其中三相660VAC交流电经过整流电路得到近900VDC的直流电压，再经直流斩波变换将该电压变换为600VDC稳定的直流电压，H桥隔离变换电路再将600VDC电压转换为0-200VDC的可控直流电压，再输出到外部，给蓄电池充电。
所述的整流电路为不可控整流电路，该电路由输入接触器(Q1)、熔断器(FU1)、(FU2)、(FU3)、电源滤波器(FL1)、上电电阻(R1)、(R2)、(R3)和上电接触器(Q2)，以及三相不可控整流模块(RM1)和滤波电容(C1)、(C2)、(C3)构成。
所述的直流斩波变换电路为非隔离斩波变换电路，该电路由开关管(VT1)、二极管(VD1)、滤波电感(L1)以及滤波电容(C4)、(C5)构成。
所述的H桥隔离变换电路由开关管(QT1)、(QT2)、(QT3)、(QT4)、电容(Cp1)、(Cp2)、(Cp3)、(Cp4)、电感(Lr)、电容(Cr)、高频变压器(B1)、二极管(VD3)、(VD4)、滤波电感(Lo)、滤波电容(Co)构成。
所述的功率变换电路采用单端反激式电路构成能量反馈单元，用于蓄电池快速充电方式中去极化阶段的放电控制，该电路由开关管(VT2)、二极管(VD4)以及和滤波电感(Lo)组合形成的反激式变压器构成，它将蓄电池的放电能量反馈输入到电容(C4)、(C5)上。
所述的充电控制电路指的是蓄电池充电工艺智能控制单元，该单元对直流斩波变换控制单元、H桥变换控制单元以及输入接触器Q1实行集中控制。
所述的控制单元具有液晶显示、键盘以及按钮的人机接口。
所述的蓄电池充电工艺智能控制单元可以对蓄电池的充电方式进行控制，该控制由数字信号处理器在所编制的软件程序下实现，根据程序可以完成蓄电池初充电、多阶段充电、以及多种快速充电的控制方式。
本发明的优点是广采用660VAC直接供电，省去了笨重的工频变压器，因而装置具有体积小、重量轻、效率高、对电网影响小等特点，可以保证对多种蓄电池的安全、可靠充电，充电过程实现程控智能化，不需人工看护，可成为660VAC供电电源环境下，大功率蓄电池充电的专用设备。
附图说明
附图1为本发明的结构原理图。
具体技术方案
以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：
如图1所示，三相交流660VAC电压经过输入接触器Q1、熔断器FU1-3、电源滤波器FL1，连接到上电电阻R1-3和上电接触器Q2，再经过三相不可控整流模块RM1和滤波电容C1-3，获得近900VDC的直流电压，图中电阻R4-6为均压电阻。该直流电压经由IGBT开关管VT1、二极管VD1、滤波电感L1以及滤波电容C4-5构成的斩波变换电路，产生稳定的600VDC直流电压，图中电阻R7-8为均压电阻。斩波变换电路由斩波变换控制单元控制。斩波变换电路产生的600VDC直流电压再经由IGBT开关管QT1-4、电容Cp1-4、电感Lr、电容Cr、高频变压器B1、二极管VD3-4、滤波电感Lo、滤波电容Co构成的H桥式功率变换电路，产生0-200VDC可调的直流电压。再经过输出接触器到外部，给蓄电池充电。在进行蓄电池快速充电时，用于去极化放电的电路由IGBT开关管VT2、二极管VD4以及和滤波电感Lo组合形成的反激式变压器构成，它将蓄电池的放电能量反馈输入到电容C4-5上。H桥式功率变换电路由H桥变换控制单元实行控制。蓄电池充电工艺智能控制单元对斩波变换控制单元、H桥变换控制单元以及输入接触器Q1实行集中控制，该控制单元具有液晶显示、键盘以及按钮等人机接口。蓄电池的各种充电方式和智能化充电控制主要由该单元实现。
综上所述，本实施例涉及的充电装置包括功率变换和智能充电控制两部分，功率变换部分将三相660VAC交流电经过不可控整流电路得到近900VDC的直流电压；直流斩波变换将该电压变换为600VDC稳定的直流电压；H桥隔离变换再将600VDC电压转换为0-200VDC的可控直流电压，实现蓄电池充电用的可调直流电压。采用单端反激式电路构成能量反馈单元，用于蓄电池快速充电方式中去极化阶段的放电控制。在蓄电池充电技术方面，采用DSP控制，实现了充电的智能化，可以提供多种充电方式和参数的选择，应用灵活，使用方便，具有友好的显示界面。蓄电池智能充电控制由数字信号处理器在所编制的软件程序下实现，根据程序可以完成蓄电池初充电、多阶段充电、以及多种快速充电等控制方式。每种充电方式都具有相应的设定参数，可以根据需要选择最合适的参数进行充电，充电过程由程序控制自动完成。可以具有过电流、过电压、温度以及蓄电池充电保护等功能，使得该装置工作可靠、运行稳定。
本实施例采用高频技术、软开关技术和数字控制技术，实现蓄电池的智能化、高质量充电，具有友好的显示界面和方便的操作使用。

Claims (8)

1、一种开关电源式蓄电池充电装置，包括功率变换和充电控制电路，其特征在于所述的功率变换电路包括整流电路、直流斩波变换电路、H桥隔离变换电路，其中三相660VAC交流电经过整流电路得到近900VDC的直流电压，再经直流斩波变换将该电压变换为600VDC稳定的直流电压，H桥隔离变换电路再将600VDC电压转换为0-200VDC的可控直流电压，再输出到外部，给蓄电池充电。
2、根据权利要求1所述的一种开关电源式蓄电池充电装置，其特征在于所述的整流电路为不可控整流电路，该电路由输入接触器(Q1)、熔断器(FU1)、(FU2)、(FU3)、电源滤波器(FL1)、上电电阻(R1)、(R2)、(R3)和上电接触器(Q2)，以及三相不可控整流模块(RM1)和滤波电容(C1)、(C2)、(C3)构成。
3、根据权利要求1所述的一种开关电源式蓄电池充电装置，其特征在于所述的直流斩波变换电路为非隔离斩波变换电路，该电路由开关管(VT1)、二极管(VD1)、滤波电感(L1)以及滤波电容(C4)、(C5)构成。
4、根据权利要求1所述的一种开关电源式蓄电池充电装置，其特征在于所述的H桥隔离变换电路由开关管(QT1)、(QT2)、(QT3)、(QT4)、电容(Cp1)、(Cp2)、(Cp3)、(Cp4)、电感(Lr)、电容(Cr)、高频变压器(B1)、二极管(VD3)、(VD4)、滤波电感(Lo)、滤波电容(Co)构成。
5、根据权利要求1所述的一种开关电源式蓄电池充电装置，其特征在于所述的功率变换电路采用单端反激式电路构成能量反馈单元，用于蓄电池快速充电方式中去极化阶段的放电控制，该电路由开关管(VT2)、二极管(VD4)以及和滤波电感(Lo)组合形成的反激式变压器构成，它将蓄电池的放电能量反馈输入到电容(C4)、(C5)上。
6、根据权利要求1所述的一种开关电源式蓄电池充电装置，其特征在于所述的充电控制电路指的是蓄电池充电工艺智能控制单元，该单元对直流斩波变换控制单元、H桥变换控制单元以及输入接触器Q1实行集中控制。
7、根据权利要求6所述的一种开关电源式蓄电池充电装置，其特征在于所述的控制单元具有液晶显示、键盘以及按钮的人机接口。
8、根据权利要求6所述的一种开关电源式蓄电池充电装置，其特征在于所述的蓄电池充电工艺智能控制单元可以对蓄电池的充电方式进行控制，该控制由数字信号处理器在所编制的软件程序下实现，根据程序可以完成蓄电池初充电、多阶段充电、以及多种快速充电的控制方式。
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