CN201369585Y

CN201369585Y - 充电机

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Publication number: CN201369585Y
Application number: CNU200920142709XU
Authority: CN
Inventors: 刘振翮
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-01-13
Filing date: 2009-01-13
Publication date: 2009-12-23
Anticipated expiration: 2019-01-13

Abstract

一种充电机，包括箱体、三相输入整流模块、滤波电路、IGBT全桥及其吸收电路、主变压器、高频整流全桥组、热管散热器、保护电路、显示操作单元、控制单元，其特征是，增设放电电路；所述箱体分为若干个相互隔离的腔体。本实用新型用薄钢板分开各个腔体在大幅提高箱体散热能力的同时，也减小了各腔体之间的相互干扰，尤其提高了控制腔中的控制电路的抗强电磁干扰能力，可以对大容量铅酸蓄电池进行智能快速充电。本实用新型体积小、重量轻、结构紧凑，效率高，充电电压和电流范围宽，智能化、自动化程度高，可以将蓄电池极化和析气效应降至最低，延长蓄电池循环使用寿命，节约资源，减少电磁污染。

Description

充电机

技术领域

本实用新型涉及一种以高频开关电源式逆变技术为基础的充电机，尤其是散热迅速、电磁干扰小、能为大功率铅酸蓄电池快速稳定充电的充电机。

背景技术

目前广泛使用的大功率充电机，普遍采用变压器变压和可控(晶闸管)整流相结合的技术，这种充电机存在明显缺点，如设备笨重，体积大，充电时间长，效率低，充电电压动态范围窄，对电源波动适应能力差，对电网运行质量影响大，需要人工干预充电过程，从而带来使用操作不便，而且无法对充电过程的精准控制，难以实现现代充电理论要求的充电过程工艺，严重影响蓄电池循环使用寿命。

还有采取高频开关电源式逆变技术设计的充电机，虽然可以解决可控(晶闸管)整流充电技术的存在的缺点，体积和重量都大大减小，效率得到提高，输入、输出电压范围宽，智能化、自动化程度高，可以严格按照蓄电池理想充电工艺曲线进行精准充电控制，大大减弱蓄电池极化和析气效应，提高电池循环使用寿命等，这种逆变式充电机在小功率低压场合已经得到广泛应用，它包括箱体、三相输入整流模块、滤波电路、IGBT全桥及其吸收电路、主变压器、高频整流全桥组、热管散热器、保护电路、显示操作单元、控制单元，但是这种充电器充电电压低，小于200伏，充电电流小于100安培，输出功率有限，难以实现大功率快速充电，即无法为大功率电机车所用的大容量铅酸蓄电池进行快速充电。其原因在于，没能有效解决大功率充电机的散热和伴生高频电磁波对控制电路干扰造成的充电不稳定问题。

发明内容

为了克服现有开关电源式逆变充电装置无法对大功率电机车所用的大容量蓄电池进行快速稳定充电的问题，本实用新型提供一种充电机，可以有效解决大功率充电机的散热和伴生高频电磁波对控制电路干扰造成的充电不稳定问题，不仅实现了现代充电理论要求的充电工艺过程，而且输出电压达30V～360V，输出电流达5A～200A，最大输出功率达70KW。

实现本实用新型取的技术方案是，一种充电机，包括箱体、三相输入整流模块、滤波电路、IGBT全桥及其吸收电路、主变压器、高频整流全桥组、热管散热器、保护电路、显示操作单元、控制单元，其特征是，增设放电电路；所述箱体分为若干个相互隔离的腔体。

本实用新型的有益效果是，薄钢板分开的各个腔体在大幅提高箱体散热能力的同时，也减小了各腔体之间的相互干扰，尤其提高了控制腔中的控制电路的抗强电磁干扰能力，实现稳定充电，可以对大容量铅酸蓄电池进行智能快速充电。本实用新型体积小、重量轻、结构紧凑，效率高，充电电压和电流范围宽，智能化、自动化程度高，可以将蓄电池极化和析气效应降至最低，延长蓄电池循环使用寿命，节约资源，减少电磁污染。

附图说明

图1是本实用新型电路原理图。

图2是本实用新型放电电路原理图。

图3是本实用新型外观立体示意图。

图4是图3的A-A剖视图。

图5是图4中热管散热器及安装件放大图。

图中标号：1输入开关，2合闸电路，3三相输入整流模块，4输入滤波电容电荷泻放电路，5输入滤波电路，6IGBT全桥及其吸收电路，7主变压器，8高频整流全桥组及其缓冲电路，9输出滤波电路，10输出滤波电容电荷泻放电路，11放电电路，11a放电电阻，12输出开关电路，13输出电流传感器，14输出电压传感器，15温度传感器，16IGBT驱动模块，17LCM显示模块，18键盘，19显示操作控制板，20主控模块，21待充电蓄电池，22控制腔，23主回路腔，24热管散热器，25排热腔，26排热孔，27风机，28条形孔，29放电腔，30条形孔，31排热孔，32风机，33箱体。

具体实施方式

下面结合附图说明本实用新型的具体实施方式。

参见图1、图2和图5，所述的放电电路11包括三极管V、放电电阻11a、集电极电阻R1、基极电阻R2、电容C、晶闸管K1、晶闸管K2，三极管V的发射极与放电电阻11a的一端相连接，三极管V的集电极接集电极电阻R1的一端，集电极电阻R1的另一端与电容C的一端、晶闸管K2的阳极相连，三极管V的基极接基极电阻R2的一端，基极电阻R2的另一端与电容C的另一端、放电电阻11a的另一端、晶闸管K1的阳极相连接，晶闸管K1、晶闸管K2的阴极相接并接地，晶闸管K1、晶闸管K2的控制极分别接入主控制模块20。所述放电电阻11a安装在放电腔29中。

参见图4，所述若干个相互隔离的腔体为四个，分别是控制腔22、主回路腔23、放电腔29和排热腔25。

参见图4、图5，所述热管散热器24安装在主回路腔23中，所述三相输入整流模块、IGBT全桥、高频整流全桥组均安装在热管散热器24上。

参见，3、图4，所述的放电腔29二个侧壁上均开有若干条形孔30，且在放电腔29后壁设有排热孔31并装有风机32。

参见图4，所述的主回路腔23和排热腔25共有的腔壁上设置有若干个排热孔26，排热腔25内安装有风机27。

本实用新型的工作过程，参见图1，充电前，外网380V三相电源，先经合闸电路2在电阻的限流下，经三相输入整流模块3对输入滤波电容电荷泻放电路4和输入滤波电路5进行慢速预充电，电容基本充满后输入开关1闭合，此时输入直流干线获得约510V直流电压，充电准备完成。IGBT全桥6在主控制模块20控制驱动下产生的高频交流电压，经高频主变压器7偶合变压后，得到隔离后高频交流电压，此电压经高频整流全桥组8整流并经输出滤波电路9滤波后，得到稳定的电流和电压经过输出开关电路12供待充电蓄电池21充电。

在上述主变换回路充电准备完成之后，主控制模块20开始进行一系列自检，包括变换电路能否正常工作、待充电蓄电池21是否反接、是否超温及其它检测是否异常。有故障存在时，停止充电进程并报警。自检正常时，主控制模块20控制输出开关12闭合，接通蓄电池21的充电回路，继而打开IGBT驱动模块16，同时通过输出电流传感器13、输出电压传感器14以及温度传感器15实时监测负载电压、电流和温度，进行PID运算产生PWM数据，通过IGBT驱动模块16控制IGBT全桥6工作。

输出滤波电容电荷泻放电路10为输出保护电路。放电电路11在电路处于充电时不工作，当需要对蓄电池21放电时，才由主控制模块20控制其工作。输出开关电路12是保护电路，电路正常时输出开关电路12始终处于导通状态，只有当电路中电流、电压或者温度不正常时，其在主控制模块20控制下迅速断开，以保护蓄电池21不会损坏。

显示操作单元由LCM显示模块17，键盘18和显示操作控制板19组成。键盘18简捷的四键设计，配合直观提示，极易操作。显示操作控制板19采用ARM7TDMI-S CPU作为核心，完成显示、按键读取、设定参数存储及充、放电命令形成并保持与主控制模块20实时通讯等功能。

参见图1、图2，放电电路11在主控制模块20的控制下工作。当电路处于充电状态时，放电电路11中的晶闸管K1、K2在主控制模块20的控制下处于截止状态，没有电流流过放电电路11的各个元器件，放电电路11处于截止不工作的状态，充电电流通过输出滤波电路9、输出开关电路12，给蓄电池21充电。当需要对蓄电池21进行放电时，充电电路首先在主控制模块20的控制下被断开，然后主控制模块20发出触发信号加于晶闸管K1，晶闸管K1进入导通状态，放电电阻11a、电容C与蓄电池21接通而放电；与此同时，由于电容C的作用，K2瞬间承受反向电压而截止；之后三极管V通过电阻R1对C充电，随着电容C的电压升高而放电逐渐截止，此时K2处于截止态并承受高压。当触发信号加于K2时，K2导通，蓄电池21被放电，同时K1迅即承受反压而截止，电容C也被放电继而反向充电至高压，使K2截止，停止放电，完成一个放电周期，该周期可以循环，以达到放电要求。同时，通过调节主控制模块20发出触发信号的时间间隔，进而调整放电电路放电、截止时间占空比，实现放电平均电流的调节。

本实用新型设计有二种工作方式，一种是便捷方式，另一种是智能方式。便捷方式是一种常规的恒流限压定时充电的工作方式，此方式工作时，充电机以设定电流向蓄电池恒流充电，当充电电压达到限制电压时，电压不再上升，而充电电流逐渐减小。当充电时间达到设定时间时，充电机自动结束充电过程。此种模式充电，电流不宜超过100A，否则蓄电池不易充满，且析气量大。

智能方式是一种针对不同规格型号的蓄电池采取不同整定参数全自动充电的工作方式。而对每一种蓄电池又有两种充电模式，即初充模式和快速模式。初充模式为两阶段的定电流、定时间的自动充电方式，主要为新蓄电池初充设计。快速模式包含三个顺序阶段，即恒流、稳压和小电流维持三个阶段。恒流段以大电流充电为特征，当恒流充电时间达到限定值或充电电压上升到限定值时，自动转入稳压段。恒流段可使蓄电池恢复70％左右的容量。稳压段则保持恒流充电结束时的电压，因而电流会逐渐减小，当稳压充电达到设定时间时自动转入小电流维持段充电过程，维持段持续时间达到设定时间时，自动结束快充过程，这是基本快充过程。当充电时间足够长时或充电电压达到预定的设定值时，基本进程会叠加周期性的放电脉冲，叠加后的充电过程为“充电-停止-放电-停止-充电”。稳压过程结束时，蓄电池容量可恢复95％以上。当充电进程转入维持充电过程时，脉冲叠加停止。放电方式是为人工对蓄电池放电而设计的功能。进入该方式时，蓄电池按照设定电流放电，当蓄电池电压降到设定值时自动停止放电，以解决在充电过程中出现的极化和析气的问题。

以下结合图3、图4和图5，对本实用新型形状构造进行说明。

图3是充电机外观立体示意图，显示单元LCM显示模块17和操作单元键盘18安装在充电机箱体33前上部分。

图4中，把控制腔22设置在充电机箱体33正面的中上部位，为能有效解决大功率变换产生高温和电磁干扰问题，该腔与其他各腔是热隔离、电磁隔离的，安装有LCM显示模块17、键盘18、显示操作控制板19、主控模块20、输出电压传感器14。

主回路腔23位于后中部，将三相输入整流模块3、IGBT全桥及其吸收电路6、高频整流全桥组及其缓冲电路8，这三个易热高温部件排列安装在热管散热器24上；主变换回路的其它元器件以及放电电路11中除放电电阻11a外的器件均安装在本腔。

排热腔25后上部壁开设有若干条形孔28；在主回路腔23和排热腔25共有的腔壁上设置有若干个排热孔26，并在排热腔25内对应的排热孔26上安装有风机27，可以将主腔产生的热量抽出，并通过条形孔28排出箱体33之外。

放电腔29独立地设计在下部，安装有放电电阻11a。放电腔29二个侧壁上相对开设有若干条形孔30，且在后壁上开设有排热孔31并安装有风机32，以便在放电时对放电电阻11采取强制风冷。

Claims

1、一种充电机，包括箱体、三相输入整流模块、滤波电路、IGBT全桥及其吸收电路、主变压器、高频整流全桥组、热管散热器、保护电路、显示操作单元、控制单元，其特征是，增设放电电路；所述箱体分为若干个相互隔离的腔体。

2、根据权利要求1所述的充电机，其特征是，所述的放电电路包括三极管V、放电电阻11a、集电极电阻R1、基极电阻R2、电容C、晶闸管K1、晶闸管K2，三极管V的发射极与放电电阻11a的一端相连接，三极管V的集电极接集电极电阻R1的一端，集电极电阻R1的另一端与电容C的一端、晶闸管K1的阳极相连，三极管V的基极接基极电阻R2的一端，基极电阻R2的另一端与电容C的另一端、放电电阻11a的另一端、晶闸管K2的阳极相连接，晶闸管K1、晶闸管K2的阴极相接并接地，晶闸管K1、晶闸管K2的控制极分别接入主控制模块20。

3、根据权利要求1所述的充电机，其特征是，所述若干个相互隔离的腔体为四个，分别是控制腔、主回路腔、放电腔和排热腔。

4、根据权利要求3所述的充电机，其特征是，所述热管散热器安装在主回路腔中，所述三相输入整流模块、IGBT全桥、高频整流全桥组均安装在热管散热器上。