CN202134949U - 基于微型plc控制的车载大功率充电装置 - Google Patents

基于微型plc控制的车载大功率充电装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及PLC和针对铅酸蓄电池的一种大功率充电装置，特别涉及电动汽车用铅酸蓄电池的大功率充电装置。本实用新型由主电路和反馈控制电路组成；主电路由电源、EMI滤波器、AC-AC逆变电路、非晶变压器、高频整流电路、非晶平波电抗器、铅酸蓄电池组组成；反馈控制电路由反馈电路、PLC、PWM电路、驱动电路进行有效的电连接组成。其特征是：主电路和反馈控制电路构成闭环控制系统，由反馈控制电路控制AC-AC逆变电路，保证充电过程正常进行。由PLC指令实现对充电过程的恒流控制和恒压控制，周期为5分钟的脉冲由PLC产生。本实用新型所具有的优点和积极效果是：控制电路结构简单，电路可靠性高，抗干扰能力强，控制方式的灵活，造价也不高。

Description

基于微型PLC控制的车载大功率充电装置
技术领域
本实用新型涉及可编程控制器(PLC)和针对铅酸蓄电池的一种大功率充电装置，特别涉及电动汽车用铅酸蓄电池的大功率充电装置。
背景技术
随着能源和环境问题日益突出，传统燃油汽车环境污染严重，而电动汽车具有节能、环保的优势，可有效缓解资源紧张、大气污染严重等问题，电动汽车越来越多受到人们的关注和青睐。车用动力电池的充电成为影响电动汽车发展的关键因素。
目前电动汽车充电手段主要有车载充电器充电和充电站充电。电动汽车充电站能快速有效地对车载动力电池进行能量补充，由于长期以来，电动汽车能源供给基础设施建设没有得到足够重视，与传统燃油汽车有遍布城乡的能源供给网络相比，电动汽车充电站非常少，而且其成本投入巨大，只有大型企业才有实力建设；一般车载充电器功率小、体积小，绝大多数采用常规充电方式，充电时间长，需要6-8小时，不能满足实际需求。目前车载小功率充电器的控制主要有单片机控制型和普通电子线路控制型，虽然这些充电控制电路成本略低，但可靠性差，使用寿命短。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于非晶变压器和PLC控制的大功率充电装置，采用在充电前期进行大电流恒流充电，在充电后期进行恒压充电。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：本实用新型由主电路、反馈控制电路组成，其中主电路由三相电源、EMI滤波器、AC-AC逆变电路、非晶变压器、高频整流电路、非晶平波电抗器、铅酸蓄电池组组成；反馈控制电路由驱动电路、PWM电路、微型PLC以及含电压/电流传感器的反馈电路组成；其特征是：三相电源经EMI滤波器接入AC-AC逆变电路形成高频高压脉冲，经非晶变压器耦合变压后进入高频整流电路整流成合适的电压，再经非晶平波电抗器对铅酸蓄电池进行充电。在充电过程中，PLC不断将反馈电路采集的充电电流和充电电压数据进行PID运算后，将控制信号传送给PWM电路以控制PWM电路输出脉冲的宽度，PWM电路的输出脉冲经驱动电路控制AC-AC逆变电路产生高频高压脉冲，以使充电电流或充电电压达到设定值。
在充电过程中PLC始终产生周期为5分钟，占空比为9∶1的脉冲，同时PLC利用程序对充电过程进行控制，在充电前期PLC只对充电电流进行控制，保证对铅酸蓄电池恒流充电；在充电过程的后期，PLC只对充电电压进行控制，以保证铅酸蓄电池在恒压下进行浮充电，当浮充时间达到40分钟时，PLC自动切断充电装置的电源，停止充电，充电过程结束。
三相电源与EMI滤波器相连，EMI滤波器与AC-AC逆变电路相连，AC-AC逆变电路与非晶变压器相连、非晶变压器与高频整流电路相连，高频整流电路与非晶平波电抗器相连，非晶平波电抗器与铅酸蓄电池组相连。反馈电路与微型PLC的模拟量输入端相连，PLC的模拟量输出端与PWM电路中PWM控制集成电路的1脚相连，PWM电路的输出端与驱动电路的输入端相连，驱动电路的输出端与AC-AC逆变电路中对应的功率开关管的触发端相连。由微型PLC采用PID控制指令实现对充电过程的恒流控制和恒压控制，周期为5分钟的脉冲由PLC产生。
由于采用上述方案，本实用新型所具有的优点和积极效果是：控制电路结构简单，电路可靠性大大提高，抗干扰能力强，控制方式的灵活性提高，造价也不高。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的整体电路结构示意图。
图中：1.三相电源    2.EMI滤波器    3.AC-AC逆变电路    4.非晶变压器    5.高频整流电路    6.非晶平波电抗器    7.铅酸蓄电池组8.反馈电路    9.可编程控制器PLC    10.PWM电路    11.驱动电路
具体实施方式
在图1中，三相电源(1)与EMI滤波器(2)的三个输入端相连，EMI滤波器(2)的三个输出端与AC-AC逆变电路(3)的三个输入端相连，AC-AC逆变电路(3)两个输出端与非晶变压器(4)原绕组相连、非晶变压器(4)副绕组两个输出端与高频整流电路(5)的两个交流输入端相连，高频整流电路(5)的输出正极与非晶平波电抗器(6)的一端相连，非晶平波电抗器(6)的另一端与铅酸蓄电池组(7)的正极相连，铅酸蓄电池组(7)的负极与高频整流电路(5)的输出负极相连，同时铅酸蓄电池组(7)的负极与高频整流电路(5)的输出负极的连接线穿过电流传感器的磁芯。铅酸蓄电池组(7)的正、负极分别与反馈电路(8)的反馈电压输入端相连，电流传感器的输出端与反馈电路(8)的反馈电流输入端相连，反馈电路(8)输出端与分别PLC(9)的两个模拟量输入端相连，PLC(9)的模拟量输出端与PWM电路(10)中PWM控制集成电路的1脚相连，PWM电路(10)的输出端与驱动电路(11)的输入端相连，驱动电路(11)的输出端与AC-AC逆变电路(3)中对应的功率开关管的触发端相连。由PLC(9)采用PID控制指令实现对充电过程的恒流控制和恒压控制，周期为5分钟的脉冲由PLC(9)产生。

Claims (1)

1.一种基于微型PLC控制的车载大功率充电装置，由EMI滤波器、AC-AC逆变电路、非晶变压器、高频整流电路、非晶平波电抗器、铅酸蓄电池组、反馈电路、PLC、PWM电路、驱动电路组成；三相电源(1)与EMI滤波器(2)相连，EMI滤波器(2)与AC-AC逆变电路(3)相连，其特征是：AC-AC逆变电路(3)与非晶变压器(4)相连、非晶变压器(4)与高频整流电路(5)相连，高频整流电路(5)与非晶平波电抗器(6)相连，非晶平波电抗器(6)与铅酸蓄电池组(7)相连，反馈电路(8)与PLC(9)的模拟量输入端相连，PLC(9)的模拟量输出端与PWM电路(10)相连，PWM电路(10)与驱动电路(11)相连，驱动电路(11)的输出端与AC-AC逆变电路(3)中对应的功率开关管的触发端相连。 
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