CN203554043U - 一种智能船舶充电机 - Google Patents
一种智能船舶充电机 Download PDFInfo
- Publication number
- CN203554043U CN203554043U CN201320740685.4U CN201320740685U CN203554043U CN 203554043 U CN203554043 U CN 203554043U CN 201320740685 U CN201320740685 U CN 201320740685U CN 203554043 U CN203554043 U CN 203554043U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- voltage
- current
- switching tube
- circuit
- ring
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 18
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 8
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009194 climbing Effects 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
本实用新型提出了一种智能船舶充电机，包括：依次连接的EMI滤波器、第一整流电路、第一滤波电路、全桥电路、变压器、第二整流电路和第二滤波电路，所述EMI滤波器连接到三相交流输入电压，所述第二滤波电路连接到蓄电池组；输出采样电路采样蓄电池组的充电电压和充电电流，输出对应的电压反馈值和电流反馈值；单片机输出电流给定值和电压给定值；双PI调节电路包括并联连接的电流PI环和电压PI环，其输出信号耦接到PWM控制器，PWM控制器输出脉冲信号耦接到所述全桥电路。本实用新型的智能充电机提高了整机效率，且控制简单，充电机体积变得更小、更加适合于大功率场合。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力电子技术领域，特别涉及一种充电机。
背景技术
船舶是水上交通运输和水上作业的主要工具，伴随着社会的发展以及科学的进步，船舶的数目及种类越来越多，在运输业中也起着越来越重要的作用。应急蓄电池用来在主电源断电时给通信设备供电，对于海上救生有着决定性意义。应急蓄电池作为船上的应急电源，为应急照明、电话、报警系统、无线电设备等提供电力，并用来启动应急发电机、救生艇等。而现有的应急蓄电池存在着充电管理不科学的问题，严重缩短了蓄电池的寿命，船舶一旦在运行途中停电，就会陷入无处充电的境地，大大影响了运输安全；而且，现有的充电机主要采用硬开关技术，充电效率低，充电机中磁性元器件的体积和重量大，导致充电机的体积和重量无法减小。
实用新型内容
本实用新型提出一种智能船舶充电机，解决了现有技术中应急蓄电池充电管理不科学、充电机体积大、充电效率低的问题。
本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种智能船舶充电机，包括：依次连接的EMI滤波器、第一整流电路、第一滤波电路、全桥电路、变压器、第二整流电路和第二滤波电路，所述EMI滤波器连接到三相交流输入电压，所述第二滤波电路连接到蓄电池组；
所述全桥电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管，第一开关管和第三开关管串联连接，第二开关管和第四开关管串联连接；
输出采样电路采样蓄电池组的充电电压和充电电流，输出对应的电压反馈值和电流反馈值；
单片机输出电流给定值和电压给定值，经过D/A转换器转换为模拟信号；
双PI调节电路包括并联连接的电流PI环和电压PI环，电流PI环对电流反馈值和电流给定值进行PI调节，电压PI环对电压反馈值和电压给定值进行PI调节，最小值选择电路对电流PI环和电压PI环的输出信号的最小值进行选择，双PI调节电路的输出信号耦接到PWM控制器，与PWM控制器内部的斜波电压进行比较，调整PWM控制器输出脉冲信号的宽度，PWM控制器输出脉冲信号耦接到所述第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管的控制端。
可选地，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管为IGBT晶体管。
可选地，所述第一开关管和第三开关管分别并联有反向二极管和电容器，所述第二开关管和第四开关管为逆阻型IGBT管。
可选地，所述最小值选择电路包括第一二极管和第二二极管，第一二极管的阴极连接到所述电流PI环的输出端，第二二极管的阴极连接到所述电压PI环的输出端，第一二极管的阳极和第二二极管的阳极连接在一起，作为双PI调节电路的输出端。
可选地，所述PWM控制器为UC系列控制器。
可选地，所述PWM控制器为UCC3895控制器。
可选地，所述单片机为atmega64单片机。
本实用新型的有益效果是：
(1)能够实现充电状态自动切换；
(2)软开关降低了开关损耗，提高了整机效率，且控制简单，充电机体积变得更小、更加适合于大功率场合。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型一种智能充电机的总体结构框图；
图2为本实用新型一种智能充电机的主电路的一个实施例的电路图；
图3为本实用新型一种智能充电机的主电路的再一个实施例的电路图；
图4为图3中全桥电路的工作波形图；
图5为本实用新型智能充电机的双PI调节电路的控制框图；
图6为本实用新型智能充电机的双PI调节电路的一个实施例的电路图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，本实用新型的一种智能船舶充电机，包括：依次连接的EMI滤波器12、第一整流电路13、第一滤波电路14、全桥电路20、变压器15、第二整流电路16和第二滤波电路17，EMI滤波器12连接到三相交流输入电压11，第二滤波电路17连接到蓄电池组18；输出采样电路19采样蓄电池组18的充电电压和充电电流，输出对应的电压反馈值和电流反馈值；单片机22输出电流给定值和电压给定值，经过D/A转换器转换为模拟信号；双PI调节电路30接收上述电压反馈值、电流反馈值、电流给定值和电压给定值并进行PI调节，双PI调节电路30的输出信号耦接到PWM控制器21，与PWM控制器21内部的斜波电压进行比较，调整PWM控制器输出脉冲信号的宽度，PWM控制器输出的脉冲信号控制全桥电路20中开关管的导通时间。
如图2所示，本实用新型智能充电机主电路的一个实施例中，第一整流电路为三相整流桥，连接到三相交流输入，第一滤波电路为LC滤波器，包括电感L和电容C；全桥电路包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4，第一开关管Q1和第三开关管Q3串联连接，第二开关管Q2和第四开关管Q4串联连接；变压器T包括漏感Lr，第二整流电路为全波整流电路，包括二极管DR1和二极管DR2；第二滤波电路为LC滤波器，包括电感Lf和电容Cf，第二滤波电路连接到蓄电池组R。三相交流输入380V电压经整流和滤波后变成直流电，全桥电路每个桥臂的两个开关管(斜对角的两个开关管)180度互补导通，两个桥臂的导通之间相差一个移相角。通过调节移相角的大小，来调节输出电压脉冲宽度，从而达到调节相应的输出电压的目的。
如图3所示，本实用新型智能充电机主电路的再一个实施例中，全桥电路的第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管为IGBT晶体管，第一开关管Q1并联有反向二极管D1和电容器C1，第三开关管并联有反向二极管D3和电容器C3，第二开关管Q2和第四开关管Q4为逆阻型IGBT管。二极管D1和电容器C1、二极管D3和电容器C3可以是IGBT的体二极管和寄生电容，也可以是外部并联的二极管和电容。
图3中的全桥电路采用了移相全桥软开关技术，把谐振变换技术和普通的PWM变换技术相结合，可以使开关器件在较低的电压、电流应力下实现软开关。软开关ZVS指的是开关管在开通或关断前管压降已经为零，从而实现导通损耗和关断损耗为零。下面结合图4对图3中全桥电路的工作状态进行详细说明。
(1)开关模态0
t0之前：Q1和Q4导通，输入功率传递给负载，这段时间内原边的电流ip给隔直电容Cb充电，隔直电容Cb上的电压线性上升。
t0时刻，Q1关断，进入开关模态1。
(2)开关模态1[t0，t1]
t0时刻，Q1关断，电流向Q1、Q3的结电容C1、C3转移，C1充电，C3放电，开关管Q1两端的电压线性上升。C1、C3限制了Q1两端电压的上升率，Q1实现了ZVS关断。t1时刻，C3上的电压下降至零，随后D3导通进入开关模态2。
(3)开关模态2[t1，t2]
t1时刻，C3上的电压下降至零，随后Q3的反并二极管D3导通续流，Q3两端的电压被钳位到零，这时开通Q3，所以Q3是零电压导通。Q3导通以后桥路之间的电压UAB被钳位到零，隔直电容上的电压加到漏感Lr上，这期间，初级电流ip线性下降。漏感Lr中的能量返回到隔直电容，变压器副边的两个整流二极管DR1、DR2同时导通。
(4)开关模态3[t2，t3]
t2时刻，ip下降至零，力图变为负。但是由于滞后臂Q2和Q4采用的是逆阻性IGBT，阻隔了负向电流，所以ip维持为零。在这期间，隔直电容的电压维持不变，Q4仍然导通，但是没有电流流过。t3时刻，Q4零电流关断。副边两个二极管同时导通，均分负载电流。
(5)开关模态4[t3，t4]
Q4零电流关断以后，初级的电流ip仍为零，负载电流沿着DR1、DR2续流，在很小的延时t4时刻，Q2零电流开通。
(6)开关模态5[t4，t5]
t4时刻，Q2开通，由于漏感的存在，初级电流不能突变，所以Q2的导通过程也是零电流开通。Q2导通以后，初级电流ip线性增加，所有负载电流均流过DR2向负载提供能量。
t5～t6期间，Q2、Q3导通，输入功率传递给负载。[t6，t7]时段与[t0，t1]时段类似。
如图5所示，双PI调节电路30包括并联连接的电流PI环31和电压PI环32，电流PI环31对电流反馈值和电流给定值进行PI调节，电压PI环32对电压反馈值和电压给定值进行PI调节，最小值选择电路33对电流PI环31和电压PI环32的输出信号的最小值进行选择，双PI调节电路的输出信号耦接到PWM控制器21，与PWM控制器21内部的斜波电压进行比较，调整PWM控制器21输出脉冲信号的宽度，PWM控制器21输出脉冲信号耦接到第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4的控制端。
双PI调节电路可以实现电流PI环和电压PI环的自动切换，充电开始以后，从单片机的DA口给出电流给定值基准和电压给定值基准；在刚开始充电的时候，充电电压达不到设定的基准，电压PI环饱和，这个阶段只有电流PI环起作用，也就是充电机在进行恒流充电，充电电压逐渐上升；当充电电压达到设定的基准时，电压PI环退出饱和状态，电压PI环和电流PI环共同起作用，选择最小值输出；当电压PI环的输出低于电流PI环的输出的时候，最终输出值取电压PI环的值，此时电流PI环饱和，只有电压PI环起作用，此后进行恒压充电，从而完成切换，电流PI环与电压PI环的切换是一个最小值选取的过程。
如图6所示，最小值选择电路33包括第一二极管34和第二二极管35，第一二极管34的阴极连接到电流PI环31的输出端，第二二极管35的阴极连接到电压PI环32的输出端，第一二极管34的阳极和第二二极管35的阳极连接在一起，作为双PI调节电路的输出端。
PWM控制器21输出四路互补的驱动信号，驱动信号经过图腾柱放大和隔离变压器隔离驱动IGBT，双PI调节电路30的输出端连接到PWM控制器21，该电压与PWM控制器内部的斜波电压进行比较，调整PWM控制器输出脉冲信号的宽度，驱动发生移相、从而稳定输出电压。PWM控制器可以选用UC系列控制器，例如UCC3895控制器，双PI调节电路30的输出端连接到UCC3895的脚EAP，该电压与UCC3895内部的斜波电压进行比较。
优选地，单片机22还存储有涓流参考值，单片机22的输入端接收上述电流反馈值，通过内部比较器将电流反馈值与涓流参考值相比较，当电流反馈值小于涓流参考值时，单片机22输出控制信号到PWM控制器21，PWM控制器21输出脉冲信号控制全桥电路20工作在涓流充电状态。例如，当蓄电池组充电电流减小到额定电流的十分之一时，蓄电池已充好，充电机转为涓流充电阶段，充电电流进一步减小甚至为零，在没有外部变化的情况下，一直维持在涓流充电状态，以补偿蓄电池自放电造成的电量损失。
单片机22可以选用atmega64单片机，电流给定值和电压给定值由MAX518进行D/A转换，电压给定值为2.82v，电流给定值为3V，可获得最大输出电压为28.2V，最大输出电流为40A。还可以通过atmega64单片机作为核心完成显示以及通讯等功能，例如，采用SPI方式，由MAX7219驱动，数码管显示蓄电池组的充电电压和充电电流。
如图1所示，本实用新型的智能船舶充电机还包括保护电路24，通过电压、电流、温度检测电路23检测蓄电池组18的充电状态，及时对开路、短路、低电压、过电压等故障进行保护，停止工作，保护充电机安全。
本实用新型的智能船舶充电机能够实现充电状态自动切换，软开关的实现降低了开关损耗，提高了整机效率，且控制简单，能够对充电机进行实时的监控，充电机体积变得更小、更加适合于大功率场合。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种智能船舶充电机，其特征在于，包括：依次连接的EMI滤波器、第一整流电路、第一滤波电路、全桥电路、变压器、第二整流电路和第二滤波电路，所述EMI滤波器连接到三相交流输入电压，所述第二滤波电路连接到蓄电池组；
所述全桥电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管，第一开关管和第三开关管串联连接，第二开关管和第四开关管串联连接；
输出采样电路采样蓄电池组的充电电压和充电电流，输出对应的电压反馈值和电流反馈值；
单片机输出电流给定值和电压给定值，经过D/A转换器转换为模拟信号；
双PI调节电路包括并联连接的电流PI环和电压PI环，电流PI环对电流反馈值和电流给定值进行PI调节，电压PI环对电压反馈值和电压给定值进行PI调节，最小值选择电路对电流PI环和电压PI环的输出信号的最小值进行选择，双PI调节电路的输出信号耦接到PWM控制器，与PWM控制器内部的斜波电压进行比较，调整PWM控制器输出脉冲信号的宽度，PWM控制器输出脉冲信号耦接到所述第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管的控制端。
2.如权利要求1所述的智能船舶充电机，其特征在于，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管为IGBT晶体管。
3.如权利要求2所述的智能船舶充电机，其特征在于，所述第一开关管和第三开关管分别并联有反向二极管和电容器，所述第二开关管和第四开关管为逆阻型IGBT管。
4.如权利要求1所述的智能船舶充电机，其特征在于，所述最小值选择电路包括第一二极管和第二二极管，第一二极管的阴极连接到所述电流PI环的输出端，第二二极管的阴极连接到所述电压PI环的输出端，第一二极管的阳极和第二二极管的阳极连接在一起，作为双PI调节电路的输出端。
5.如权利要求1所述的智能船舶充电机，其特征在于，所述PWM控制器为UC系列控制器。
6.如权利要求5所述的智能船舶充电机，其特征在于，所述PWM控制器为UCC3895控制器。
7.如权利要求1所述的智能船舶充电机，其特征在于，所述单片机为atmega64单片机。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201320740685.4U CN203554043U (zh) | 2013-11-22 | 2013-11-22 | 一种智能船舶充电机 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201320740685.4U CN203554043U (zh) | 2013-11-22 | 2013-11-22 | 一种智能船舶充电机 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN203554043U true CN203554043U (zh) | 2014-04-16 |
Family
ID=50472112
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201320740685.4U Expired - Fee Related CN203554043U (zh) | 2013-11-22 | 2013-11-22 | 一种智能船舶充电机 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN203554043U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103618366A (zh) * | 2013-11-22 | 2014-03-05 | 镇江赛尔尼柯自动化有限公司 | 一种智能船舶充电机及充电方法 |
| CN104393654A (zh) * | 2014-12-10 | 2015-03-04 | 黑龙江真美广播通讯器材有限公司 | 一种移相全桥式充电器 |
| CN105337370A (zh) * | 2015-11-30 | 2016-02-17 | 东莞市港奇电子有限公司 | 新型电动船舶充电机充电方法及新型电动船舶充电机 |
-
2013
- 2013-11-22 CN CN201320740685.4U patent/CN203554043U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103618366A (zh) * | 2013-11-22 | 2014-03-05 | 镇江赛尔尼柯自动化有限公司 | 一种智能船舶充电机及充电方法 |
| CN104393654A (zh) * | 2014-12-10 | 2015-03-04 | 黑龙江真美广播通讯器材有限公司 | 一种移相全桥式充电器 |
| CN105337370A (zh) * | 2015-11-30 | 2016-02-17 | 东莞市港奇电子有限公司 | 新型电动船舶充电机充电方法及新型电动船舶充电机 |
| CN105337370B (zh) * | 2015-11-30 | 2019-02-12 | 东莞市港奇电子有限公司 | 电动船舶充电机充电方法及电动船舶充电机 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103618366B (zh) | 一种智能船舶充电机及充电方法 | |
| CN105024582B (zh) | 一种新型两级式双向储能变流器控制系统及其控制方法 | |
| CN203660877U (zh) | 一种浮空器用宽电压输入高效直流电源变换器 | |
| CN107579698A (zh) | 一种光伏电站储能方法 | |
| CN109617419A (zh) | 一种隔离型三端口dc-dc变换器 | |
| CN102163871B (zh) | 一种多电源供电系统及方法 | |
| CN201805362U (zh) | 一种用于航空航天交流直流变换的分级限流电路 | |
| CN102237799A (zh) | 一种谐振电容加变压器原边箝位的三电平谐振变换器 | |
| CN107404232B (zh) | 一种双向dc-dc变换器 | |
| CN103259059B (zh) | 一种液流电池初始充电方法及电路 | |
| CN108032740A (zh) | 一种储能式电动汽车充电桩系统 | |
| CN206789649U (zh) | 一种锂电池化成系统 | |
| CN104753445B (zh) | 太阳能供电装置 | |
| CN107482922A (zh) | 一种基于切换开关的双向llc谐振变换器 | |
| CN102104341A (zh) | 一种单级升压逆变器 | |
| CN102437752A (zh) | 一种用于航空航天交流直流变换的分级限流电路 | |
| CN203554043U (zh) | 一种智能船舶充电机 | |
| CN112311106A (zh) | 一种单级全桥恒流恒压无线充电装置及其控制方法 | |
| CN206673608U (zh) | 基于移相全桥llc技术的充电桩智能充电电源系统 | |
| CN102255356B (zh) | 高效率的不间断电源 | |
| CN104201761A (zh) | 一种光伏与通信电源组合使用的供电系统 | |
| CN208571618U (zh) | 一种多绕组谐振独立电流控制的电池储能系统 | |
| CN107681677A (zh) | 一种双向反激原边集成式的电池储能系统 | |
| CN107069914A (zh) | 轨道车辆充电装置及充电控制方法 | |
| CN208257661U (zh) | 35kV振荡波系统的可控高压直流电源 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140416 |