CN205429847U - 一种具有双闭环控制的矿用充电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有双闭环控制的矿用充电装置，包括主电路、双闭环控制电路，所述主电路包括依次串接的输入整流滤波电路、逆变器、高频变压器、输出整流滤波电路、铅酸电池，双闭环控制电路包括DSP处理器、驱动电路、电流检测电路与电压检测电路，电流检测电路与输出整流滤波电路的输出端、DSP处理器相连，电压检测电路与输出整流滤波电路的输出端、DSP处理器相连，DSP处理器与驱动电路相连，驱动电路与逆变器相连。本实用新型的DSP处理器根据检测到的输出整流滤波电路输出端电流、电压值实现对铅酸电池的恒流、恒压充电模式的灵活切换，有效提高了充电系统的动态性能，延长了电池的使用寿命。

Description

一种具有双闭环控制的矿用充电装置

技术领域

本实用新型涉及矿用机电设备领域，特别涉及一种具有双闭环控制的矿用充电装置。

背景技术

随着煤矿生产自动化程度以及开采环境对运输设备特殊的安全要求的不断提高，以蓄电池作为动力源的矿用电动车被广泛应用于煤矿生产中。对于对各种型号和功能的矿用电动车，需匹配相应的充电装置。目前，我国煤矿对蓄电池充电大多使用恒流充电法、恒压充电和恒压限流充电三种方式。由于恒流充电这种方法其前期充电电流很小使得充电总时间增长，后期由于电流过大导致电能大多用于析气；恒压充电这种方法初期充电电流急骤上升，易造成充蓄电池过流及设备损坏，而且不适用蓄电池的初充电和去硫充电，容易导致电池寿命缩短；恒压限流充电对于充电电压选择比较困难，若充电电压选择过高，会引起充电初期充电电流过大，会损害蓄电池寿命；充电电压过低,则到充电后期充电电流会很小，充电时间长，会使电池充电不足。

发明内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种安全性高、成本低、控制可靠的具有双闭环控制的矿用充电装置。

本实用新型解决上述问题的技术方案是：一种具有双闭环控制的矿用充电装置，包括主电路、双闭环控制电路，所述主电路包括依次串接的输入整流滤波电路、逆变器、高频变压器、输出整流滤波电路、铅酸电池，双闭环控制电路包括DSP处理器、驱动电路、电流检测电路与电压检测电路，所述电流检测电路的输入端与输出整流滤波电路的输出端相连，电流检测电路的输出端与DSP处理器相连，电压检测电路的输入端与输出整流滤波电路的输出端相连，电压检测电路的输出端与DSP处理器相连，DSP处理器与驱动电路相连，驱动电路与逆变器相连。

上述具有双闭环控制的矿用充电装置还包括电压保护电路，电压保护电路的输入端与输入整流滤波电路的输入端相连，电压保护电路的输出端与DSP处理器相连。

上述具有双闭环控制的矿用充电装置中，所述输入整流滤波电路采用不控全桥整流滤波电路。

上述具有双闭环控制的矿用充电装置中，所述逆变器采用电压型全桥逆变电路。

上述具有双闭环控制的矿用充电装置中，所述DSP处理器的主芯片采用TMS320F28335。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型的输入整流滤波电路对电网侧380V工频交流电压进行单相不控整流，获得直流电压后DSP处理器实时调节逆变电路的功率管导通与关断，由高频变压器、输出整流滤波电路输出所需电平电压，DSP处理器根据检测到的输出整流滤波电路输出端电流、电压值实现对铅酸电池的恒流、恒压充电模式的灵活切换，有效提高了充电系统的动态性能，避免了恒流充电法充电后期电流过大以及恒压充电法充电前期电流过大给电池带来的寿命影响，延长了电池的使用寿命；同时，DSP处理器根据检测到的逆变电路的温度及主电路电压、电流值，实现过热、过压、过流保护，具有安全性高、成本低、控制可靠的优点。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图。

图2为图1中输入整流滤波电路的电路图。

图3为图1中逆变器的电路图。

图4为图1中输出整流滤波电路的电路图。

图5为图1中保护电路的电路图。

图6为图1中电流检测电路、电流检测电路的电路图。

具体实施方式1下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示，本实用新型包括主电路、双闭环控制电路，所述主电路包括依次串接的输入整流滤波电路、逆变器、高频变压器、输出整流滤波电路、铅酸电池，双闭环控制电路包括DSP处理器、驱动电路、电流检测电路与电压检测电路，所述DSP处理器的主芯片采用TMS320F28335，所述电流检测电路的输入端与输出整流滤波电路的输出端相连，电流检测电路的输出端与DSP处理器相连，电压检测电路的输入端与输出整流滤波电路的输出端相连，电压检测电路的输出端与DSP处理器相连，DSP处理器与驱动电路相连，驱动电路输出端与逆变器的开关器件相连。

如图2所示，输入整流滤波电路采用不控全桥整流滤波电路，来自交流电网的幅值为380V频率为50Hz的工频交流电压连接于D1、D2、D3、D4四个电力二极管，由于二极管的单相导电特性的存在，当输入的正弦交流电压处于正半周期时，D1、D4处于正向导通状态，D2、D3处于反相截止状态，OUT1和OUT2之间输出电压同输入一样为正弦波正半波；当输入的正弦交流电压处于负半周期时，D2、D3处于正向导通状态，D1、D4处于反相截止状态，OUT1和OUT2之间输出与输入正弦电压反相，依然为正弦波正半波；因此，来自于交流电网的380V工频电压在经过不控桥式整流电路后将被整流成脉动频率为输入工频交流电频率两倍的直流电压。滤波电容C1、C2与电阻R1、R2、电容C3、C4并联一起实现滤波作用，R1、R2采用10阻值，用于对整流输出直流电压进行分压，以使额定电压较低的滤波电容C1、C2得以正常工作，电容C3、C4采用容值较低的10nF陶瓷电容，用以滤除整流电路输出的高频谐波。

所述逆变器采用电压型全桥逆变电路。图3为逆变器的电路原理图，逆变器输入端连接于不控整流滤波电路输出端，逆变器输出端连接于高频变压器输入端。晶体管Q1、Q2、Q3和Q4构成逆变器的两个个桥臂，通过脉宽调制信号PWM1和PWM2进行驱动，桥臂Q1和Q4为一对，桥臂Q2和Q3为另一对，成对桥臂在PWM信号控制下同时导通和关断，两对峭壁不可以同时导通，必须带有足够大的死区，否则将造成直流侧短路，D1～D4为续流二极管。

如图4所示，图4为本实用新型的输出整流滤波电路的电路原理图，输出整流滤波电路输入端连接于高频变压器输出端，L₂与C₁₀、C₁₁一起组成输出滤波电路以降低输出的电压和电流的纹波，最终将平稳的电流或电压输出给铅酸电池。

本装置还包括电压保护电路，电压保护电路的输入端与输入整流滤波电路的输入端相连，电压保护电路的输出端与DSP处理器相连。如图5所示，来自于交流电网的380V正弦交流电通过小功率工频变压器降压成24V工频交流电压，再经过由全桥整流模块BRIDGE2和容值分别为为1000uf/50V、0.1uf的两个滤波电容构成的整流滤波电路后，可以获得稳定的34V直流电压，该直流电压在经过稳压芯片LM7824进行稳压后，得到24V的直流电压，容值分别为0.1uf和100uf的电容C1、C4，其主要作用是滤除由于TLP250光耦隔离芯片的快速导通关断所产生的冲击谐波电压。

如图6所示，图6为本实用新型的电压检测电路和电流检测电路的电路图，电压检测电路的输入端通过电压传感器与输出整流滤波电路的输出端连接，输出端与DSP控制器的A/D输入端连接，电流检测电路的输入端通过霍尔传感器与输出整流滤波电路的输出端连接，输出端与DSP控制器的A/D输入端连接。

本实用新型的工作原理如下：输入整流滤波电路对电网侧380V工频交流电压进行单相不控整流，获得直流电压后再通过DSP处理器实时调节逆变电路的功率管导通与关断，由高频变压器、整流电路输出所需电平电压，DSP处理器根据检测到的直流输出整流滤波电路输出端电流、电压值进行判断，如果读取的单格电池电压小于等于0V，则关断逆变器的功率管，从而切断电源的输出，保护用电设备和电源系统，防止烧毁，若大于0V则根据电压值选择充电模式。当检测到的电压小于2.4V，进入恒流充电步骤，当检测到的电压大于或等于2.4V时则进入恒压充电步骤，在恒压充电的过程中当检测到的输出电流小于等于C/10时（C为放电电流），进入涓流充电方式直至充电完成。从而实现恒流、恒压供电模式的控制，同时，DSP处理器根据逆变电路的温度及主电路电压、电流的检测，实现过热、过压、过流保护。

Claims (5)

1.一种具有双闭环控制的矿用充电装置，其特征在于：包括主电路、双闭环控制电路，所述主电路包括依次串接的输入整流滤波电路、逆变器、高频变压器、输出整流滤波电路、铅酸电池，双闭环控制电路包括DSP处理器、驱动电路、电流检测电路与电压检测电路，所述电流检测电路的输入端与输出整流滤波电路的输出端相连，电流检测电路的输出端与DSP处理器相连，电压检测电路的输入端与输出整流滤波电路的输出端相连，电压检测电路的输出端与DSP处理器相连，DSP处理器与驱动电路相连，驱动电路与逆变器相连。

2.根据权利要求1所述的具有双闭环控制的矿用充电装置，其特征在于：还包括电压保护电路，电压保护电路的输入端与输入整流滤波电路的输入端相连，电压保护电路的输出端与DSP处理器相连。

3.根据权利要求1所述的具有双闭环控制的矿用充电装置，其特征在于：所述输入整流滤波电路采用不控全桥整流滤波电路。

4.根据权利要求1所述的具有双闭环控制的矿用充电装置，其特征在于：所述逆变器采用电压型全桥逆变电路。

5.根据权利要求1所述的具有双闭环控制的矿用充电装置，其特征在于：所述DSP处理器的主芯片采用TMS320F28335。