CN88212345U - 大容量蓄电池快速充电机 - Google Patents

Abstract

一种大容量蓄电池快速充电机，其技术特点是，充电主回路包括一个有两组输出接头和一组输入接头的整流变压器和三相半控桥式充电电路与去极化放电电路，控制回路包括一个充放电逻辑控制与移相触发电路和一个时间控制与频率产生电路。

适于380伏～660伏电源电压，有优良的去极化功能，并且有结构合理、性能可靠的特点。可广泛地用于汽车、矿山电机车等蓄电池充电，一般充电时间为1～4小时。

Description

大容量蓄电池快速充电机

本实用新型涉及一种大容量蓄电池快速充电机。

现有的快速充电机，均采用0.5～0.8C大电流宽脉冲充电与负脉冲放电去极化，其控制回路多为晶体管，并采用机械式时间继电器人工转换控制时间，放电回路使用斩波或大晶体管，存在结构复杂、故障多及工作不稳定和损耗大的不足之处，且充放电的时间和频率不能随着蓄电池内部化学变化而自动改变其参数。因此，难以提高充电质量与效率。

本实用新型的目的在于，设计一种快速充电机，使之具有结构简单、性能可靠的特点，并能使用380伏与660伏电源电压，有良好的去极化效果，以克服现有技术的不足。

下面结合附图及实施例对本实用新型做出说明。

图1是本实用新型的外部结构图，它包括箱体（11）和控制板（21）。图2是电路原理框图。由图2可知，本实用新型的充放电主回路由整流变压器ZB（1）、三相半控桥式充电回路与可控硅放电回路（2）、蓄电池组（3）构成，控制回路包括三相控制稳压变压器KB（4）、充放电逻辑控制与移相触发电路（5）、时间控制和频率产生电路并电压表和检测停机报警电路（6）、控制电源三相全桥整流和触发脉冲功率放大电路（7）、稳压＋12伏与－6伏并不稳压＋20伏电源（8）、发光二极管显示电路（9），其连接关系为，主回路的整流变压器（1）将三相交流变压后输入充放电回路（2），在可控硅的控制下向蓄电池组（3）充放电；三相交流同步电流经控制变压器KB（4）后一组经电路（7）整流供给电路（8）而由其输出＋12伏与－6伏的稳压电源做为电路（5）（6）的电源而＋20伏不稳压作为功率放大级电源，另一组3伏交流信号经电路（5）作为同步控制信号，再通过电路（7）进行功率放大后送至电路（2）触发可控硅，蓄电池组（3）端电压通过电路（6）实现电压检测与报警停机，电路（6）（7）（8）通过（9）发光显示，由电路（6）产生的时间频率信号控制电路（5）的逻辑功能。

图3指出了由图2所示的充放电主回路的实际线路。由图3可知，整流变压器ZB（1）的初级绕组有一组输入接头而次级绕组有两组输出接头，即输入为380伏时的输出接头A₁B₁C₁和输入为660伏时的输出接头A₂B₂C₂。这样，就实现了用户可用380伏或660伏两种输入电压而不会在有移相和放电环节的电路中产生不利的相位变化。为此，须将该变压器的一次侧匝数按660伏设计而其电流密度按380伏时的电流设计，并将其二次侧匝数增加并抽头。控制变压器KB也按相同方法设计。

下面结合附图对本实用新型的电路结构和工作原理与过程做出进一步说明。

由图3可知，主回路整流变压器ZB相接于半控桥式整流电路（PK₁～PK₅、D₀₁～D₀₃），输出连续脉冲150安。其中三相半控桥式整流回路包括由可控硅PK₁～PK₃同整流二极管D₀₁～D₀₃组成的充电电路部份，而其放电回路包括并接于PK₂的PK₄与并接于D₀₃的PK₅组成放电电路部份。可控硅在时间电路的控制下以确定的频率与电流电压分四阶段执行快充递降自动循环工作。其工作过程为：按下QA₁（参见图1与图5），蓄电池加入0.5C电流经半小时后电流逐渐下降至确定值时，自动进入第二阶段的频率工作，同时电流也相应上升至略小于0.5C；当进入到第四阶段后，装置就始终停在该频率下循环直至蓄电池充电完毕后自动停机显示。

放电可控硅PK₄、PK₅是在充电时间结束后为消除蓄电池产生的极化电位而设置的工作元件，并采用电流经主回路逆变的方式。该方式的措施有二，一是分别与PK₄、PK₅串接的放电电阻R_X1与R_X1取值很小而消耗能量不大，二是可控硅靠过零点关闭，具有线路简单可靠的特点，对降低蓄电池温升、提高充电效率，是极有利的。

整流变压器ZB（1）的绕组接成Y／△－1而控制变压器KB（4）接成△／Y－1，即分别用－a、－b、－c相应触发A、B、C相，成倒相同步触发。另一组Y接法的绕组μ_A、V_B、W_C经三相全桥整流通过三端稳压器WDY₁、WDY₂输出＋12伏和－6伏稳压和＋20伏不稳压供功率放大用。

图4是图2所示的充放电移相和控制电路（5）的实际线路，它包括SG1414双电压比较器IC_X1、IC_X2及NE556双时基电路 1/2 IC_t1～ 1/2 IC_t3和COMS双D触发器IC_S1。由－a、－b、－c三相2.5～3伏的同步交流信号加入IC_X1与IC_X2的同相端（5、12端），在1、8端输出周期为20ms的正方波作 1/2 IC_t1～ 1/2 IC_t3输入，通过内部产生的锯齿波移相在b端生成一个移相脉冲，再经 1/2 IC_t1～ 1/2 IC_t3整形后于9端输出触发脉冲，最后由T₆～T₈和脉冲变压器MCB₁～MCB₃组成的功率放大器（图6）进行功放。当E_X升高或降低的电压加到NE556双时基电路的3端后就能实现0－180°的移相，触发图3中的可控硅g_A、g_B、g_C。

－b同相时输入 1/2 IC_X2的反相端8用于触发放电回路和充放电开通时间。其工作过程为： 1/2 IC_S1接成计数状态而另 1/2 IC_S1接成D触发器形成。当来自f_t的变频脉冲加入11端时，Q₂由“0”转换为“1”电平。此时，若IC_X2输出一个正脉冲至3端，则D触发器Q₁也由“0”转换为“1”电平，打开IC_t4与IC_t5，为延时和触发可控硅做好准备。 Q则由“1”变为“0”电平，将充电回路IC_t1～IC_t3的10端关闭，停止充电。当正方波经10ms结束时，由后沿触发IC_t4开始延时，此延时t₁作为停充后的前停，它结束后输出一个负脉冲，打开IC_t5而致使放电可控硅g_b′、g_c′同时触发，此时蓄电池内的电流经R_X1、R_X2逆变向电网放电。IC_t5的正脉冲也触发IC_t11做为放电时间t₂。t₂结束时，使IC_t11～IC_t13的10端由“0”变为“1”电平，又置IC_S1的Q₂Q₁端至“0”电平， Q为“1”电平，打开充电回路，关闭放电回路，为下一个f_t到来做好准备。如此循环，在主回路上就形成了充电→停充→放电→停放→充电的过程。

图5是由图2所示的时间控制和频率产生电路并检测停机报警电路（6）的实际线路，它包括555集成电路IC_t7～IC_t11和由IC_S3、 1/4 IC_X3、IC_t6组成的电压频率转换器以及COMS电路IC_S2。Q_A1～Q_A3三个起始定时按钮开关和QF_W复位开关与IC_S2配合，可方便地根据需充蓄电池所剩余电量来确定起动某个开关。通过IC_t7～IC_t10各个555电路的自动转换时又控制了由IC_S3、 1/2 IC_X3、IC_t6组成的电压频率变换器。其工作过程为：按下Q_A1、IC_t72端输入一个负脉冲，30分钟定时开始，3端由“0”变为“1”电平，通过COMS四双向开关IC_S3的1C端，使由R₅₅与R₅₆组成的分压器电压通过1D传送到 1/4 IC_X3的2端，在其1端得到一个新电压E_X，于是在电路（5）的移相环节中产生一定的移相角。E_X的电压加入到IC_t6组成的压控振荡器后就在3端输出一固定频率的f_t供给充放电回路的IC_S1，这时充放电就能在此30分钟内按该频率工作。当时间结束时，IC_t73端输出一负脉冲，触发IC_t8进入下一段定时，IC_t8的信号又输入2C，依照上述变化过程E_X就得到另一个新的电压，f_t也得出新的频率，如此直到IC_t10充放电在该参数下不断循环至电池充电完成，经检测报警停机。

所述检测由 1/4 IC_X3接成同相式继电线路，以鉴别蓄电池端电压。为了检测其真实容量，取放电后的空载电势作基准。当F_W信号处于低电平时，T₁₀T₁₁截止，其电池的空载电势通过电阻R_8b及电位器进入停机鉴别器IC_X310端和IC_X43端，若此值高于稳压管DW₁的稳压值时，直流放大器翻转触发J_Z动作。此时电压表上的数值为真实的电压值。

按照上述原理与结构设计的一种充电机参数为：输出直流70伏，最大脉冲电流150安，交流输入电压380伏～660伏，充电时间小于4小时，蓄电池温升小于15℃，整机外形尺寸800×1600×450毫米（宽×高×厚），重量200公斤，适于2.5吨蓄电池机车用。

本实用新型采用上述电路结构，可适用于380伏～660伏电源。由于采用了独特的去极化电路，能随着充电时蓄电池极化的加剧而自动改变充放电参数，因而有良好的去极化功能。由此降低了蓄电池的温升，有效地延长了蓄电池寿命，并使充电速度加快（一般为1～4小时）。还具有性能可靠、使用安全、结构简单的特点。适于汽车、矿山电机车等蓄电池充电用。

附图说明：

图1是外形图，其中：11－箱体；21－控制板。

图2是电路原理框图，其中：

1——三相整流变压器ZB

2——三相半控桥式充电回路和可控硅放电回路

3——蓄电池组

4——三相控制稳压变压器KB

5——充放电逻辑控制和移相触发电路

6——时间控制和频率产生电路并电压表和检测停机报警电路

7——控制电源三相全桥整流和触发脉冲功率放大电路

8——稳压＋12伏和－6伏电源及不稳压＋20伏电源

9——发光二极管显示电路

图3是图2中电路（1）（2）（3）的实际线路。

图4是图2中电路（5）的实际线路。

图5是图2中电路（6）的实际线路。

图6是图2中电路（7）（8）的实际线路。

Claims (1)

1、一种大容量蓄电池快速充电机，有箱体(11)和控制板(21)，它的充放电主回路由整流变压器ZB(1)、三相半控桥式充电回路与可控硅放电回路(2)、蓄电池组(3)构成，控制回路包括三相控制稳压变压器KB(4)、充放电逻辑控制与移相触发电路(5)、时间控制和频率产电电路并电压表和检测停机报警电路(6)、控制电源三相全桥整流和触发脉冲功率放大电路(7)、稳压+12伏与-6伏及不稳压+20伏电源(8)，所述电路的连接方式为，主回路的整流变压器ZB(1)将三相交流变压后输入所述充放电回路(2)，在可控硅的控制下向蓄电池组(3)充放电，三相交流同步电流经变压器(4)后的一组经所述电路(7)输入整流电路(8)后输出+12伏与-6伏稳压作为电路(5)(6)的电源而+20伏不稳压做为功放级电源，另一组3伏交流经电路(5)做为同步控制信号，它通过电路(7)进行功放后送至电路(2)触发可控硅，蓄电池组(3)的端电压由电路(6)实现电压检测与报警停机，由电路(6)产生的时间频率信号控制电路(5)的逻辑功能，本实用新型的特征在于，所述整流变压器ZB(1)的初级绕组有一组输入接头而次级绕组有一组输入为380伏时的输出接头A₁B₁C₁和另一组输入为660伏时的输出接头A₂B₂C₂，且所述初次级绕组呈y/△-1连接，所述三相半控桥式整流充电回路与可控硅放电回路(2)包括一个由可控硅PK₁～PK₃与整流二级管D₀₁～D₀₃构成的充电电路部份和一个由并接于可控硅PK₂的可控硅PK₄与并接于二级管D₀₃的可控硅PK₅构成的放电电路部份，所述充放电逻辑控制和移相触发电路(5)包括有SG1414双电压比较器IC_X1～IC_X2和NE556双时基电路 1/2 IC_t1～ 1/2 IC_t3以及COMS双D触发器IC_S1，所述时间控制和频率产生电路并电压表和检测停机报警电路(6)包括555集成电路IC_t7～IC_t11和由IC_S3、 1/4 IC_X3、IC_t6组成的电压频率转换器以及COMS电路IC_S2。

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