CN216819483U

CN216819483U - 三相整流可控硅充电系统

Info

Publication number: CN216819483U
Application number: CN202123455647.8U
Authority: CN
Inventors: 黄东阳; 陈颖; 徐纪佬; 何介红
Original assignee: Hangzhou Buleike Electrical Co ltd; Hangzhou Breke Testing Technology Co ltd
Current assignee: Hangzhou Buleike Electrical Co ltd; Hangzhou Breke Testing Technology Co ltd
Priority date: 2021-12-31
Filing date: 2021-12-31
Publication date: 2022-06-24
Anticipated expiration: 2031-12-31

Abstract

本申请中提供了一种三相整流可控硅充电系统，包括：控制模块、电路模块以及超级电容；所述控制模块用于控制电路模块向超级电容输出的电压等级；所述控制模块包括操作输入单元，用于显示当前实时电流、电压的监控单元以及用于设定电流、电压的设定单元；所述电路模块包括多组三相桥式整流电路，输出方式控制单元，电流、电压检测单元及PLC控制器，根据所述超级电容所需的电压或电流，选择将多组三相桥式整流电路并联或串联输出；所述操作输入单元与三相桥式整流电路、输出方式控制单元连接，所述电流、电压检测单元，设定单元，三相桥式整流电路，输出方式控制单元与PLC控制器连接。

Description

三相整流可控硅充电系统

技术领域

本申请涉及电力电子技术领域，特别涉及三相整流可控硅充电系统。

背景技术

超级电容功率密度高，循环寿命长，可用于继电器的短路、过载、寿命测试。将多个超级电容串并联可以满足不同电压电流的测试要求，模拟继电器、熔断器等在实际使用中的情况。由于超级电容容量很大，充电电流小的话需要充电很长时间，如何实现在超级电容充电过程中，既保证有足够高的电压源，又保证输出足够大的电流是本领域技术人员所面临的一项难题。

发明内容

本申请针对性的提供一种三相整流可控硅充电系统，其基本上解决了由于现有技术的限制和缺点导致的一个或更多个问题。

本申请是通过以下技术措施来实现的：三相整流可控硅充电系统，用于为超级电容充电，包括：控制模块、电路模块超级电容；所述控制模块用于控制电路模块向超级电容输出的电压等级和电压输出方式；所述控制模块包括操作输入单元，用于显示当前实时电流、电压的监控单元以及用于设定电流、电压的设定单元；所述电路模块包括多组三相桥式整流电路，输出方式控制单元，电流、电压检测单元及PLC控制器，根据所述超级电容所需的电压或电流，选择将多组三相桥式整流电路并联或串联输出；所述操作输入单元与三相桥式整流电路、输出方式控制单元连接，所述电流、电压检测单元，设定单元与PLC控制器连接。

本申请中，通过多组三相桥式整流电路并联或串联输出，调整充电电路输出的电压等级和电流大小，以适应不同容量的超级电容，实现对超级电容的充电。通过电流、电压检测单元监测电路中当前电压和电流大小，一方面可通过PLC控制器根据电压和电流大小自动调整输出电压等级和电压输出方式，另一方面可通过监控单元显示的电压电流值通过操作输入单元手动切换电压等级和电压输出方式。当电路中的实时电压达到设定电压时，停止充电，实现充电过程的可控。需要说明的是，用于超级电容的充电是本申请充电系统的一个用途，本申请充电系统还可以向其他负载提供负载所需的电压和电流。

作为优选，所述电路模块包括两组三相桥式整流电路，所述电路模块包括两组三相桥式整流电路，每组三相桥式整流电路包括依次连接的供电控制单元、变压器、输出电压切换单元以及整流单元，输出电压切换单元与操作输入单元，PLC控制器连接。

作为优选，所述变压器为双变压器。

本申请中，双变压器是通过一个变压器输出两种电压值，采用双变压器可以达到节约成本和节省占用空间的目的。

作为优选，所述双变压器的输入电压为380VAC，输出电压为400VAC和800VAC。作为优选，所述输出电压切换单元为两档位切换开关，切换开关的I档用于接入双变压器的输出的400VAC，切换开关的II档用于接入双变压器输出的800VAC。

本申请中，采用输入电压为380VAC，输出电压为400VAC和800VAC的双变压器，已达到同时输出400VAC和800VAC电压的目的，输出多大的电压通过量档位切换开关来控制实现。。

作为优选，所述输出方式控制单元包括继电器KM1、KM2、KM3，继电器KM1、KM2、KM3配置为：当KM1断开，KM2和KM3闭合时，两组三相桥式整流电路并联输出；当KM1闭合，KM2和KM3断开时，两组三相桥式整流电路串联输出；当KM1断开，KM2或KM3闭合时，一组三相桥式整流电路工作。

本申请中，交流端输出电压为400VAC或800VAC，直流端输出电压为0-565VDC或0-1131VDC；两组三相桥式整流电路串联时，直流端输出两倍的电压；两组三相桥式整流电路并联时，直流端输出两倍的电流。因此输出电压的等级和输出方式跟充电电路所需的电压和电流值相关，本申请可以根据所需电压和电流的大小，灵活调节所输出的电压等级、输出方式和电流大小。

作为优选，所述供电控制单元和变压器之间串接有用于滤波的电抗器。

本申请中，位于供电控制单元和变压器之间的电抗器用于实现前级滤波。

作为优选，所述整流单元采用三相桥式全控整流电路。

作为优选，所述整流单元和输出方式控制单元之间串接有直流平波电抗器。

本申请中，位于整流单元和输出方式控制单元之间的直流平波电抗器用于实现后级滤波。直流平波电抗器的主要作用是滤波和限流，可以使输出电流波形较为平滑且抑制瞬时大电流。

作为优选，所述整流单元的两个输出端之间设有续流二极管。

附图说明

附图用来提供对本申请的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中：

图1为本申请充电系统的系统框图；

图2为三相整流充电控制系统面板图；

图3为电路模块图（1）；

图4为电路模块图（2）；

图5为电路模块图（3）。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

三相整流可控硅充电系统，用于向超级电容300充电，如图1所示，包括：控制模块100和电路模块200。控制模块100用于控制电路模块200向超级电容300输出的电压等级和电压输出方式。

如图2所示，控制模块包括用于显示当前实时电流、电压的监控单元110、用于设定电流、电压的设定单元120以及操作输入单元130。

电路模块包括多组三相桥式整流电路，输出方式控制单元220，电流、电压检测单元230及PLC控制器，根据超级电容所需的电压或电流，选择将多组三相桥式整流电路并联或串联输出。并联用于提高输出电流的上限，串联用于提高输出电压的上限。

本实施例以两组三相桥式整流电路为例。如图3所示，每组三相桥式整流电路包括依次连接的供电控制单元2110、变压器2120、输出电压切换单元2130以及整流单元2140。供电控制单元2110采用断路器，变压器2120选用双变压器，输入电压为380VAC，输出电压为400VAC和800VAC。三相桥式整流电路的输入电压为400VAC时，输出电压范围为0—565VDC；输入电压为800VAC时，输出电压范围为0—1131VDC。整流单元由六只晶闸管组成，VS1、VS2、VS3、为共阴极组，VS4、VS5、VS6为共阳极组，通过PLC控制器（控制触发板）来改变晶闸管的导通角从而调节输出电压和电流大小。电流、电压检测单元对应电流传感器和电压传感器。

以第一组三相桥式整流电路为例，断路器Q1和变压器T1之间串接有用于滤波的电抗器L1。输出电压切换单元为两档位切换开关Q5，切换开关Q5的I档用于接入双变压器的输出的400VAC，切换开关Q5的II档用于接入双变压器输出的800VAC。整流单元2140采用三相桥式全控整流电路，整流单元和输出方式控制单元之间串接有直流平波电抗器L3。整流单元的两个输出端之间设有续流二极管V3。

输出方式控制单元220包括继电器KM1、KM2、KM3，继电器KM1、KM2、KM3配置为：当KM1断开，KM2和KM3闭合时，两组三相桥式整流电路并联输出；当KM1闭合，KM2和KM3断开时，两组三相桥式整流电路串联输出；当KM1断开，KM2或KM3闭合时，一组三相桥式整流电路工作。

与电路模块相对应地，操作输入单元包括：用于控制第一组三相桥式整流电路的“1路上电”“1路断电”操作按键，与断路器Q1连接，用于手动控制断路器Q1的通断；用于控制第二组三相桥式整流电路的“2路上电”“2路断电”操作按键，与断路器Q2连接，用于手动控制断路器Q2的通断。“串联合闸”（S1）“串联分闸”（S2）“并联合闸”（S3）“并联分闸”（S4）用于控制继电器KM1、KM2、KM3开关的闭合或断开组合方式，实现输出电压等级和电压输出方式的手动调节。电路连接方式如图4、图5所示。注，图5中其他电气元件可忽略。“启动”按钮用于充电启动，“停止”按钮用于停止充电过程（图中未示出）。

设定单元、电流、电压检测单元与PLC控制器输入端连接。通过检测到的实时电压与设定电压的对比，实时电流与设定电流的对比，PLC控制器进行输出电压等级和电压输出方式的调节。具体地，切换开关Q5和Q6由PLC控制器控制，PLC控制器将实时的电流、电压与设定的电流/阈值电压进行对比，调整切换开关Q5和Q6的接通档位，例如当实时电压低于400VDC阈值电压时，将变压器输出电压自动切换为400VAC；当实时电压高于400VDC阈值电压时，将变压器输出电压自动切换为800VAC。阈值电压是用于PLC控制器程序控制的参数。设定电压是充电的目标电压，实时电压达到设定电压时，PLC控制器控制系统自动停止充电，设定电压的大小由所连接的超级电容或是负载来决定。

监控单元、设定单元和操作输入单元一起设置在三相整流充电控制系统面板上。电流、电压检测单元与监控单元连接，将检测到的电流电压值显示在系统面板上。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.三相整流可控硅充电系统，用于向超级电容充电，其特征在于，所述充电系统包括：控制模块和电路模块；所述控制模块用于控制电路模块向超级电容输出的电压等级和电压输出方式；所述控制模块包括操作输入单元，用于显示当前实时电流、电压的监控单元以及用于设定电流、电压的设定单元；所述电路模块包括多组三相桥式整流电路，输出方式控制单元，电流、电压检测单元及PLC控制器，根据所述超级电容所需的电压或电流，选择将多组三相桥式整流电路并联或串联输出；所述操作输入单元与三相桥式整流电路、输出方式控制单元连接；所述电流、电压检测单元，设定单元与PLC控制器连接。

2.根据权利要求1所述的三相整流可控硅充电系统，其特征在于，所述电路模块包括两组三相桥式整流电路，每组三相桥式整流电路包括依次连接的供电控制单元、变压器、输出电压切换单元以及整流单元，输出电压切换单元与操作输入单元，PLC控制器连接。

3.根据权利要求2所述的三相整流可控硅充电系统，其特征在于，所述变压器为双变压器。

4.根据权利要求3所述的三相整流可控硅充电系统，其特征在于，所述双变压器的输入电压为380VAC，输出电压为400VAC和800VAC。

5.根据权利要求4所述的三相整流可控硅充电系统，其特征在于，所述输出电压切换单元为两档位切换开关，切换开关的I档用于接入双变压器的输出的400VAC，切换开关的II档用于接入双变压器输出的800VAC。

6.根据权利要求2所述的三相整流可控硅充电系统，其特征在于，所述输出方式控制单元包括继电器KM1、KM2、KM3，继电器KM1、KM2、KM3配置为：

当KM1断开，KM2和KM3闭合时，两组三相桥式整流电路并联输出；

当KM1闭合，KM2和KM3断开时，两组三相桥式整流电路串联输出；

当KM1断开，KM2或KM3闭合时，一组三相桥式整流电路工作。

7.根据权利要求2所述的三相整流可控硅充电系统，其特征在于，所述供电控制单元和变压器之间串接有用于滤波的电抗器。

8.根据权利要求2所述的三相整流可控硅充电系统，其特征在于，所述整流单元采用三相桥式全控整流电路。

9.根据权利要求2所述的三相整流可控硅充电系统，其特征在于，所述整流单元和输出方式控制单元之间串接有直流平波电抗器。

10.根据权利要求9所述的三相整流可控硅充电系统，其特征在于，所述整流单元的两个输出端之间设有续流二极管。