CN206341004U - 一种大容量电容器充放电电压的控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大容量电容器充放电电压的控制电路，其特征在于：至少包括：三段稳压集成电路IC芯片元器件、全桥整流电路、第一电压比较器、第二电压比较器、第一光耦合器、第二光耦合器、第三光耦合器、以及第四光耦合器；三段稳压集成电路IC芯片元器件的输入端子与电源电连接；三段稳压集成电路IC芯片元器件的输出端子为12V直流电；三段稳压集成电路IC芯片元器件的输出端子通过电容接地；全桥整流电路与电压输入端子电连接。该实用新型通过电压比较器输出电压的高低,从而输出电压上限信号，下限信号，PLC感知相应的信号后，去控制充电回路和放电回路工作，从而实现对电容的充电和放电，达到对电容器稳定充放电的目的。

Description

一种大容量电容器充放电电压的控制电路

技术领域

本实用新型涉电容器充放电电路技术领域，特别是涉及一种大容量电容器充放电电压的控制电路。

背景技术

如今，由于社会对石油、煤炭等传统能源的依赖，对生态环境造成了严重的污染。目前人们研究的层次还是局限于油、气混合动力燃料电池、化学电池的研究。虽然其研究成果取得了一定的成就但是他们的缺点也日益暴露出来比如：使用寿命短、温度特性差、充放电速度慢、放电电流小、对环境仍有一定的污染等。所以人们迫切希望能够找到一种绿色环保的储能装置代替传统的储能装置。电容器作为一种新型储能器件，由于其具有功率高、充电速度快、储存能量大、放电电流大、使用寿命长、免维护等优点。因而在很多领域获得了极大的应用。

但由于电容器器件本身的离散性，即使是同一规格同一批次生产的电容器在其电压、内阻、容量等参数上都存在着差异性，这是由其制造过程中工艺和材质不均和机械误差造成的。而在使用中需要采用串并联的方式提高整体的输出电压和输出电流，由于这种差异性的存在如果直接给电容进行充电或者放电很容易造成对电容的过充或者过放，缩短电容器的使用寿命，进而影响系统整体的稳定性。所以对电容在充放电时的电压控制是十分重要的。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种大容量电容器充放电电压的控制电路，该大容量电容器充放电电压的控制电路通过电压比较器输出电压的高低,从而输出电压上限信号，下限信号，PLC感知相应的信号后，去控制充电回路和放电回路工作，从而实现对电容的充电和放电，达到对电容器稳定充放电的目的。

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种大容量电容器充放电电压的控制电路，至少包括：

型号为LM7812的三段稳压集成电路IC芯片元器件；所述三段稳压集成电路IC芯片元器件的输入端子与电源电连接；所述三段稳压集成电路IC芯片元器件的输出端子为12V直流电；所述三段稳压集成电路IC芯片元器件的输出端子通过电容接地；

与电压输入端子电连接的全桥整流电路；

第一电压比较器和第二电压比较器；

第一光耦合器、第二光耦合器、第三光耦合器、以及第四光耦合器；其中：

所述三段稳压集成电路IC芯片元器件的输出端子依次通过第十一电阻、第一可变电阻、第二可变电阻接地；所述三段稳压集成电路IC芯片元器件的输出端子通过第十一电阻与第二二极管的负极连接；所述第二二极管的正极接地；所述第一电压比较器的正极输入端子分别通过第二可变电阻、第三可变电阻接地；所述第一电压比较器的负极与第二电压比较器的正极电连接；所述第二电压比较器的负极分别通过第二可变电阻、第三可变电阻接地；所述第一电压比较器的输出端子依次通过第十电阻、第四电阻、第一光耦合器的输入端子接地；所述第一电压比较器的输出端子依次通过第五电阻、第二光耦合器的输入端子接地；所述第二电压比较器的输出端子依次通过第六电阻、第三光耦合器的输入端子接地；所述第二电压比较器的正极依次通过第七电阻、第四光耦合器的输入端子接地；所述第一电压比较器的输出端子依次通过第十电阻、第九电阻与第一电压比较器的输出端子电连接；所述全桥整流电路的输出端子依次通过第一电阻、第二电阻、第八电阻与第二电压比较器的正极连接；所述第一光耦合器的输出端子为电源监测输出端子；所述第二光耦合器的输出端子为电压下限输出端子；所述第三光耦合器的输出端子为电压上限输出端子；所述第四光耦合器的输出端子为信号监测输出端子。

进一步：所述第一电压比较器和第二电压比较器的型号为LM393。

本实用新型具有的优点和积极效果是：

通过采用上述技术方案，使整个系统电路大大精简。且采用无触点开关,不仅工作噪音降低了,而且降低了故障率,大大提高了设备的质量和生产效率。极大改善了设备的整体性能。

通过电压比较器输出电压的高低,控制充电控制回路和放电控制回路，从而达到控制整体设备是充电回路工作还是放电回路工作的目的.由于采用了无触点的光耦实现对充放电的控制,进一步通过硬件与软件的结合保证了充电回路与放电回路不能同时工作,提高了系统的可靠性.通过调整电位器(第一可变电阻)的阻值,可达到调整电容充电电压的目的，满足设备对不同电压规范的要求。

附图说明

图1是本实用新型优选实施例的电路图。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的实用新型内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参阅图1，一种大容量电容器充放电电压的控制电路，包括：

型号为LM7812的三段稳压集成电路IC芯片元器件；所述三段稳压集成电路IC芯片元器件的输入端子与电源电连接；所述三段稳压集成电路IC芯片元器件的输出端子为12V直流电；所述三段稳压集成电路IC芯片元器件的输出端子通过电容C1接地；

与电压输入端子电连接的全桥整流电路；

第一电压比较器LM393-1和第二电压比较器LM393-2；

第一光耦合器、第二光耦合器、第三光耦合器、以及第四光耦合器；其中：

所述三段稳压集成电路IC芯片元器件的输出端子依次通过第十一电阻R11、第一可变电阻VR1、第二可变电阻VR2接地；所述三段稳压集成电路IC芯片元器件的输出端子通过第十一电阻R11与第二二极管VD2的负极连接；所述第二二极管VD2的正极接地；所述第一电压比较器LM393-1的正极输入端子分别通过第二可变电阻VR2、第三可变电阻VR3接地；所述第一电压比较器LM393-1的负极与第二电压比较器LM393-2的正极电连接；所述第二电压比较器LM393-2的负极分别通过第二可变电阻VR2、第三可变电阻VR3接地；所述第一电压比较器LM393-1的输出端子依次通过第十电阻R10、第四电阻R4、第一光耦合器的输入端子接地；所述第一电压比较器LM393-1的输出端子依次通过第五电阻R5、第二光耦合器的输入端子接地；所述第二电压比较器LM393-2的输出端子依次通过第六电阻R6、第三光耦合器的输入端子接地；所述第二电压比较器LM393-2的正极依次通过第七电阻R7、第四光耦合器的输入端子接地；所述第一电压比较器LM393-1的输出端子依次通过第十电阻R10、第九电阻R9与第一电压比较器LM393-1的输出端子电连接；所述全桥整流电路的输出端子依次通过第一电阻R1、第二电阻R2、第八电阻R8与第二电压比较器LM393-2的正极连接；所述第一光耦合器的输出端子为电源监测输出端子；所述第二光耦合器的输出端子为电压下限输出端子；所述第三光耦合器的输出端子为电压上限输出端子；所述第四光耦合器的输出端子为信号监测输出端子。

在上述优选实施例中：所述第一电压比较器和第二电压比较器的型号为LM393。

上述优选实施例中的控制电路主要由反馈电路、电压比较电路、结果输出电路组成；

LM7812一方面为比较器提供电源另一方面为比较器提供比较的标准电压。

反馈电路，放电电容器两端的电压取出后，经全桥整流，在经过电阻分压后，输出到比较器的一端与基准电压进行比较。

有二个电压比较电路；第一个电压比较电路由第一比较器LM393-1、第五电阻R5，第十电阻R10和第三可变电阻VR3组成；该电压比较电路将从充、放电电容引来的电压经第一电阻R1,第二电阻R 2，第三电阻R3分压后,加在第一比较器LM393-1的反相输入端(负极)上,其值由第一电阻R1,第二电阻R 2，第三电阻R3的阻值决定,即u1-＝R3/(R1+R 2+R3)uC，该值为变化量；而从+12V引来的电压经第十一电阻R11，第一可变电阻VR1和第二可变电阻VR2分压后,加到第一比较器LM393-1的正相输入端(正极),在第十一电阻R11一定时,第一可变电阻VR1，第二可变电阻VR2，第三可变电阻VR3调整好后，其值应为恒定值,即u1+＝VR3/(R 11+VR 1+VR2+VR3)×12.当充电到额定工作电压的下限时，u1+>u1-，则

第一比较器LM393-1的输出电压为高电平；结果输出电路通过光耦输出电压下限信号，系统收到该信号后即对电容进行充电，当充电一段时间,u1+<u1-,则LM393-1的输出为低电平。结果输出电路通过光耦取消电压下限信号。

另一个电压比较电路由第九电阻R9，第一可变电阻VR1，第二可变电阻VR2及第二比较器LM393-2组成；第十一电阻R11，第一可变电阻VR1，第二可变电阻VR2将+12V电压分压后,加至第二比较器LM393-2的反相输入端u2-,其值u2-＝VR 2/(R 11+VR 1+VR2)×12。第一可变电阻VR1，第二可变电阻VR2值一定后,u2-为恒定值。正相输入端的电压引自充、放电电容反馈来的电压，该值随充放电电容两端电压的变化而变化.当电容充电至额定工作电压时,u2+>u2-,LM393-2输出高电平.结果输出电路通过光耦则输出电压上限信号，此时系统结束对电容的充电。当电容两端的电压下降，至u2+<u2-,LM393-2输出低电平.结果输出电路通过光耦取消电压上限信号的输出。

调整第一可变电阻VR1可调节电容的充电电压，满足不同的规范要求。适当调整VR2和VR3的阻值可调整充电电压的上限和下限值，从而即可使电容的电压保持在一定的电压水平，又不至于过分频繁的充放电使系统产生震荡现象。

此外，充放电电容的反馈电压和LM7812的电压通过第四电阻R4和第七电阻R7直接加至光耦的输入端，从而分别对电源和信号进行监测并产生输出信号，配合电压上限和电压下限信号，更可靠的控制电容的充电和放电过程。

该优选实施例：一是满足设备整体控制对于充放电的控制要求；二是输出信号便于PLC接收使用。

充电开始瞬间的充电电流冲击值很大,为确保电网上其他设备正常工作,要求电网有较大的功率余量,在电源电压一定的条件下,常规处理方式，是在整流和电容储能回路之间串入充电限流电阻和充电接触器，通过调整充电回路的限流电阻R来减少冲击电流,但这样必然使充电时间常数τ＝RC增加,不利于高速重复充电。同时,由于电阻上的功耗大于电容器上所储存的能量,充电效率低,所以必须选取一个恰当的限流电阻值。

对电容充电过程的控制是这样的：先由充电电阻对电容进行限流充电，抑制了最大充电电流，随着充电过程的延伸，电容上逐渐建立起充电电压，电容器上建立一定电压后，其充电电流幅度大为降低，到达设定的充电电压后，电路发出电压上限信号，PLC判断储能电容的充电过程已经完毕，电容上电充电过程结束。此后随着电容放电，电容上的电压低至一定值后，电路发出电压下限信号，PLC判断储能电容需要充电，于是控制充电电路又开始为电容充电。

以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

Claims (2)

1.一种大容量电容器充放电电压的控制电路，其特征在于：至少包括：

型号为LM7812的三段稳压集成电路IC芯片元器件；所述三段稳压集成电路IC芯片元器件的输入端子与电源电连接；所述三段稳压集成电路IC芯片元器件的输出端子为12V直流电；所述三段稳压集成电路IC芯片元器件的输出端子通过电容接地；

与电压输入端子电连接的全桥整流电路；

第一电压比较器和第二电压比较器；

第一光耦合器、第二光耦合器、第三光耦合器、以及第四光耦合器；其中：

所述三段稳压集成电路IC芯片元器件的输出端子依次通过第十一电阻、第一可变电阻、第二可变电阻接地；所述三段稳压集成电路IC芯片元器件的输出端子通过第十一电阻与第二二极管的负极连接；所述第二二极管的正极接地；所述第一电压比较器的正极输入端子分别通过第二可变电阻、第三可变电阻接地；所述第一电压比较器的负极与第二电压比较器的正极电连接；所述第二电压比较器的负极分别通过第二可变电阻、第三可变电阻接地；所述第一电压比较器的输出端子依次通过第十电阻、第四电阻、第一光耦合器的输入端子接地；所述第一电压比较器的输出端子依次通过第五电阻、第二光耦合器的输入端子接地；所述第二电压比较器的输出端子依次通过第六电阻、第三光耦合器的输入端子接地；所述第二电压比较器的正极依次通过第七电阻、第四光耦合器的输入端子接地；所述第一电压比较器的输出端子依次通过第十电阻、第九电阻与第一电压比较器的输出端子电连接；所述全桥整流电路的输出端子依次通过第一电阻、第二电阻、第八电阻与第二电压比较器的正极连接；所述第一光耦合器的输出端子为电源监测输出端子；所述第二光耦合器的输出端子为电压下限输出端子；所述第三光耦合器的输出端子为电压上限输出端子；所述第四光耦合器的输出端子为信号监测输出端子。

2.根据权利要求1所述的大容量电容器充放电电压的控制电路，其特征在于：所述第一电压比较器和第二电压比较器的型号为LM393。