一種礦用大容量鉛酸蓄電池智能充電器系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種礦用大容量鉛酸蓄電池智能充電器系統(tǒng)，包括：用于選擇交流源的接觸器，與接觸器連接用于整流的三相全橋整流電路，與三相全橋整流電路連接用于逆變的單相高頻逆變電路，與單相高頻逆變電路連接用于變壓的高頻變壓器，與高頻變壓器連接用于高頻整流的單相高頻整流電路，與單相高頻整流電路連接用于檢測(cè)電壓的電壓檢測(cè)電路，與單相高頻整流電路連接用于檢測(cè)電流的電流檢測(cè)電路，與電壓檢測(cè)電路和電流檢測(cè)電路連接的控制電路模塊，與控制電路模塊連接的驅(qū)動(dòng)模塊、電壓檢測(cè)模塊、顯示電路和鍵盤電路。該系統(tǒng)能夠?qū)π铍姵剡M(jìn)行高頻充電，適應(yīng)不同性能的蓄電池，具有良好的電池充電和電池管理功能。
【專利說明】一種礦用大容量鉛酸蓄電池智能充電器系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于電池管理領(lǐng)域，尤其涉及一種礦用大容量鉛酸蓄電池智能充電器系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]煤礦井下的運(yùn)煤車、鏟車等大型煤礦開采設(shè)備所需要的動(dòng)力來源一般都是鉛酸蓄電池組，由多個(gè)單節(jié)蓄電池相串聯(lián)而組成。鉛酸蓄電池組的容量從200Ah — lOOOAh，蓄電池靠充電來實(shí)現(xiàn)能量循環(huán)利用，實(shí)現(xiàn)蓄電池組充電的設(shè)備就是充電器裝置，其容量從幾十至幾百kVA，充電時(shí)間多數(shù)在8小時(shí)以內(nèi)。目前煤礦所用蓄電池組充電器裝置非常廣泛，一個(gè)年產(chǎn)約1000萬噸的大型煤礦，所用容量在幾百kVA以上的蓄電池組充電器裝置約100多臺(tái)。煤礦電氣裝備的大修規(guī)程規(guī)定，充電器裝置的運(yùn)用壽命為每生產(chǎn)300萬噸煤就進(jìn)入大修期(意味著裝置的主體部件更換或整機(jī)完全更換)。
[0003]通過對(duì)神化煤田集團(tuán)的幾個(gè)大型煤礦的調(diào)研，目前容量在幾百kVA以上的煤礦井下大容量蓄電池組充電裝置，多數(shù)依賴進(jìn)口，如美國(guó)、德國(guó)的設(shè)備，而且是國(guó)外八十年代的技術(shù)，體現(xiàn)在主電路結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)都比較簡(jiǎn)單，智能化程度低，設(shè)備龐大，體積大，價(jià)格貴，這些裝置都有待國(guó)產(chǎn)化，提高產(chǎn)品的性能價(jià)格比。容量在幾百kVA以下的，較小容量的蓄電池組充電裝置，多數(shù)為國(guó)內(nèi)制造的產(chǎn)品。
[0004]當(dāng)前煤礦上所使用的鉛酸蓄電池充電設(shè)備大多還是七八十年代開發(fā)的基于晶閘管的充電設(shè)備，存在體積大，充電時(shí)間長(zhǎng)對(duì)電池的損害大，充電時(shí)間長(zhǎng)等缺點(diǎn)，隨著技術(shù)的發(fā)展，目前煤礦礦用充電機(jī)主要的關(guān)鍵技術(shù)趨向集中為以下幾點(diǎn):
[0005]a.高度集成化，密集化。功率器件的體積在不斷變小，集成化程度越來越高，其中尤以集成化IGBT的出現(xiàn)為代表。控制系統(tǒng)的集成程度也在不斷提高，工藝越來越復(fù)雜，正在朝著規(guī)?；募呻娐钒l(fā)展。
[0006]b.頻率越來越高，隨著GTO等傳統(tǒng)晶閘管功率器件逐漸被IGBT絕緣柵雙極晶體管所替代，充電器的頻率、耐壓、功耗變得越來越來高，高頻化可以明顯減少磁性變壓器材料和大電解電容的體積、重量等，可以明顯減少網(wǎng)側(cè)低次諧波含量，提高充電器的EMC性能，減輕對(duì)煤礦電網(wǎng)的諧波污染。
[0007]c.高度的數(shù)字化和智能化，盡量減少人工干預(yù)。
[0008]目前煤礦大容量鉛酸蓄電池充電方案中主要采用如圖1的結(jié)構(gòu):
[0009]I).主回路采用三相半控橋式電路，由快速熔斷器，整流變壓器，壓敏電阻、分流器、三相半控橋式整流電路組成。
[0010]A、主回路中壓敏電阻的作用是保護(hù)操作過電壓限制回路中的浪涌電流。
[0011]B、主回路中的快速熔斷器用于回路的短路保護(hù)。
[0012]C、跨接在主回路蓄電池兩端的導(dǎo)線(104、103)是反接保護(hù)。當(dāng)充電裝置與蓄電池組接反時(shí)，蓄電池組本身電壓接通主回路反接保護(hù)繼電器K線圈，繼電器吸合，切斷主回路啟動(dòng)器控制回路電源，反接保護(hù)指示燈D5亮(紅色)。
[0013]2).移相觸發(fā)電路(⑶-KJCF-001)，是兩單元合為一體組成的電路板，其特點(diǎn)是不用同步變壓器，只將整流變壓器，二次輸出端接入脈沖觸發(fā)電路板通過光電隔離后，信號(hào)由單片機(jī)統(tǒng)一處理相序的檢測(cè)，同步信號(hào)的檢測(cè)，電源供給的AC18V(由控制變壓器輸出)與相序同步?jīng)]有關(guān)系，即同步信號(hào)的檢測(cè)是通過整流變壓器的二次側(cè)，且電壓范圍很寬，不受一次側(cè)是否是660V還是380V的影響。由同步檢測(cè)電路來的同步脈沖和調(diào)節(jié)檢測(cè)電路來的移相電壓通過移相模塊進(jìn)行變換，然后輸出移相脈沖給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)移相脈沖和檢測(cè)的相序情況，分別依次以脈沖列的形式輸出脈沖，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路脈沖變壓器，并輸出10KHZ脈沖列觸發(fā)可控硅改變移相范圍。
[0014]3).計(jì)算控制電路板(CD-KJWJ-001)，須和移相觸發(fā)電路板配套使用。為簡(jiǎn)便起見，以下計(jì)算機(jī)控制板簡(jiǎn)稱“微機(jī)板”，移相觸發(fā)控制板簡(jiǎn)稱“觸發(fā)板”，微機(jī)板和觸發(fā)板配套使用可實(shí)現(xiàn)恒流充電，供電電源交流雙13V±5%，一路經(jīng)雙積分進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換器，一路經(jīng)二進(jìn)制進(jìn)入D/A轉(zhuǎn)換器，當(dāng)正常開機(jī)后，有30秒初始時(shí)間，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)調(diào)流電位器1/3圓周開始充電，10分鐘內(nèi)確定電池塊數(shù)，在30秒左右后至10分鐘內(nèi)不影響正常的穩(wěn)流充電，。充電裝置完成穩(wěn)流、穩(wěn)壓、常規(guī)充電的過程中，全部由微機(jī)板控制程序，做到一次完成。
[0015]現(xiàn)有技術(shù)一般采用晶閘管相控整流的技術(shù)方案，該方案由于只能工作在較低頻率下，磁性變壓器和電解電容的體積和重量都比較大，采用的移相觸發(fā)控制板相比于目前比較流行的高位處理系統(tǒng)比較落后，不夠智能化。另外現(xiàn)有充電技術(shù)由于采用晶閘管相控整流，無功功率較大，充電效率低，網(wǎng)側(cè)大量諧波竄入電網(wǎng)容易造成諧波污染給電網(wǎng)中其他的電氣設(shè)備的正常運(yùn)行帶來?yè)p害，輸出紋波大，容易造成蓄電池發(fā)熱影響壽命。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0016]本實(shí)用新型的目的在于提供一種礦用大容量鉛酸蓄電池智能充電器系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)只能工作在低頻、充電系統(tǒng)不智能、無功功率較大，充電效率低等問題。
[0017]本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種礦用大容量鉛酸蓄電池智能充電器系統(tǒng)包括:用于選擇交流源的接觸器，與接觸器連接用于整流的三相全橋整流電路，與三相全橋整流電路連接用于逆變的單相高頻逆變電路，與單相高頻逆變電路連接用于變壓的高頻變壓器，與高頻變壓器連接用于高頻整流的單相高頻整流電路，與單相高頻整流電路連接用于檢測(cè)電壓的電壓檢測(cè)電路,與單相高頻整流電路連接用于檢測(cè)電流的電流檢測(cè)電路,與電壓檢測(cè)電路和電流檢測(cè)電路連接的控制電路模塊，與控制電路模塊連接的驅(qū)動(dòng)模塊、電壓檢測(cè)豐旲塊、顯不電路和鍵盤電路。
[0018]所述接觸器與交流輸入源和電壓檢測(cè)模塊連接，能夠在控制電路模塊控制下對(duì)交流源 AC380V/50Hz 和 AC660V/50Hz 進(jìn)行選擇。
[0019]所述三相全橋整流電路與接觸器連接，采用三相不可控二極管，將輸入的交流整流為DC510V或DC900V直流電。
[0020]所述單相高頻逆變電路采用IGBT逆變器，得到幅值為AC510V/20kHz或AC900V/20kHz的交流高頻方波電壓。
[0021]所述高頻變壓器采用超微晶鐵芯的高頻變壓器，實(shí)現(xiàn)對(duì)逆變器產(chǎn)生的20kHz高頻方波電壓的降壓變換，即將幅值為AC510V/20kHz或AC900V/20kHz的交流高頻方波電壓降壓變換至幅值為AC300V/20kHz的交流高頻方波電壓，實(shí)現(xiàn)了輸入電壓與輸出電壓之間的電氣隔離。
[0022]所述單相高頻整流電路可輸出DCO?300V連續(xù)可調(diào)的直流電壓。
[0023]所述與單相高頻整流電路連接的電壓檢測(cè)電路、電流檢測(cè)電路為控制電路模塊提供電壓和電流反饋。
[0024]所述控制電路模塊采用PWM發(fā)生芯片UCC3895。
[0025]所述驅(qū)動(dòng)模塊采用2SP0115T2AX驅(qū)動(dòng)模塊，具有使用簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、有短路保護(hù)、有輸入電壓監(jiān)測(cè)、隔離電壓高等優(yōu)點(diǎn)。
[0026]所述顯示電路用于顯示蓄電池充電的電流、容量等參數(shù)信息。
[0027]所述按鍵電路用于用戶設(shè)定充電參數(shù)信息。
[0028]效果匯總
[0029]本實(shí)用新型的一種礦用大容量鉛酸蓄電池智能充電器系統(tǒng)，本實(shí)用新型用最新的絕緣柵雙極晶體管(IJBT)代替?zhèn)鹘y(tǒng)礦用充電器中采用的晶閘管功率器件，提高了開關(guān)頻率，能明顯減小磁性變壓器材料和大電解電容的體積、重量，采用高頻變壓器可以隔離蓄電池負(fù)載對(duì)充電機(jī)的影響，提高安全性，另外對(duì)輸出電壓也能起到一定的濾波作用。
[0030]本實(shí)用新型采用各種信號(hào)采集電路和現(xiàn)場(chǎng)總線對(duì)充電機(jī)工作時(shí)的溫度，網(wǎng)側(cè)、輸出側(cè)電壓等參數(shù)信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、顯示，當(dāng)發(fā)生意外的時(shí)候能自動(dòng)保護(hù)充電機(jī)不被損壞。對(duì)電池狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和顯示，保護(hù)電池不被損壞。
[0031]本實(shí)用新型中采用兩階段式充電方法，在電流電壓PI環(huán)節(jié)調(diào)節(jié)下充電曲線比較接近鉛蓄電池的理想充電曲線，使蓄電池能夠快速充分充滿電，且性能保持穩(wěn)定。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1是傳統(tǒng)晶閘管相控整流方案框圖；
[0033]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的智能充電器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0034]其中:1、接觸器；2、三相全橋整流電路；3、單相高頻逆變電路；4、高頻變壓器；5、單相聞?lì)l整流電路；6、電壓檢測(cè)電路；7、電流檢測(cè)電路；8、控制電路|旲塊；9、驅(qū)動(dòng)|旲塊；10、電壓檢測(cè)電路；11、顯示電路；12、按鍵電路；

【具體實(shí)施方式】
[0035]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0036]如圖2所示，本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種礦用大容量鉛酸蓄電池智能充電器系統(tǒng)包括:用于選擇交流源的接觸器1，與接觸器I連接用于整流的三相全橋整流電路2，與三相全橋整流電路2連接用于逆變的單相高頻逆變電路3，與單相高頻逆變電路3連接用于變壓的高頻變壓器4，與高頻變壓器4連接用于高頻整流的單相高頻整流電路5，與單相高頻整流電路5連接用于檢測(cè)電壓的電壓檢測(cè)電路6，與單相高頻整流電路6連接用于檢測(cè)電流的電流檢測(cè)電路7，與電壓檢測(cè)電路6和電流檢測(cè)電路7連接的控制電路模塊8，與控制電路模塊連接的驅(qū)動(dòng)模塊9、電壓檢測(cè)模塊10、顯示電路11和鍵盤電路12。
[0037]接觸器I與交流輸入源和電壓檢測(cè)模塊10連接，能夠在控制電路模塊控制下對(duì)交流源 AC380V/50Hz 和 AC660V/50Hz 進(jìn)行選擇。
[0038]三相全橋整流電路2與接觸器I連接，采用三相不可控二極管，將輸入的交流整流為DC510V或DC900V直流電。
[0039]單相高頻逆變電路3采用IGBT逆變器，得到幅值為AC510V/20kHz或AC900V/20kHz的交流高頻方波電壓。
[0040]高頻變壓器4采用超微晶鐵芯的高頻變壓器，實(shí)現(xiàn)對(duì)逆變器產(chǎn)生的20kHz高頻方波電壓的降壓變換，即將幅值為AC510V/20kHz或AC900V/20kHz的交流高頻方波電壓降壓變換至幅值為AC300V/20kHz的交流高頻方波電壓，實(shí)現(xiàn)了輸入電壓與輸出電壓之間的電氣隔離。
[0041]單相高頻整流電路5可輸出DCO?300V連續(xù)可調(diào)的直流電壓。
[0042]與單相高頻整流電路5連接的電壓檢測(cè)電路6、電流檢測(cè)電路7為控制電路模塊8提供電壓和電流反饋。
[0043]控制電路模塊8采用PWM發(fā)生芯片UCC3895。
[0044]驅(qū)動(dòng)模塊9采用2SP0115T2AX驅(qū)動(dòng)模塊，具有使用簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、有短路保護(hù)、有輸入電壓監(jiān)測(cè)、隔離電壓高等優(yōu)點(diǎn)。
[0045]顯示電路11用于顯示蓄電池充電的電流、容量等參數(shù)信息。
[0046]按鍵電路12用于用戶設(shè)定充電參數(shù)信息。
[0047]上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實(shí)用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性的勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種礦用大容量鉛酸蓄電池智能充電器系統(tǒng)，其特征在于，該實(shí)用新型包括:用于選擇交流源的接觸器，與接觸器連接用于整流的三相全橋整流電路，與三相全橋整流電路連接用于逆變的單相高頻逆變電路，與單相高頻逆變電路連接用于變壓的高頻變壓器，與高頻變壓器連接用于高頻整流的單相高頻整流電路，與單相高頻整流電路連接用于檢測(cè)電壓的電壓檢測(cè)電路,與單相高頻整流電路連接用于檢測(cè)電流的電流檢測(cè)電路,與電壓檢測(cè)電路和電流檢測(cè)電路連接的控制電路模塊，與控制電路模塊連接的驅(qū)動(dòng)模塊、電壓檢測(cè)模塊、顯不電路和鍵盤電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用大容量鉛酸蓄電池智能充電器系統(tǒng)，其特征在于，所述接觸器與交流輸入源和電壓檢測(cè)模塊連接，能夠在控制電路模塊控制下對(duì)交流源AC380V/50Hz 和 AC660V/50Hz 進(jìn)行選擇。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用大容量鉛酸蓄電池智能充電器系統(tǒng)，其特征在于，所述三相全橋整流電路與接觸器連接，采用三相不可控二極管，將輸入的交流整流為DC510V或DC900V直流電。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用大容量鉛酸蓄電池智能充電器系統(tǒng)，其特征在于，所述單相高頻逆變電路采用IGBT逆變器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用大容量鉛酸蓄電池智能充電器系統(tǒng)，其特征在于，所述高頻變壓器采用超微晶鐵芯的高頻變壓器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用大容量鉛酸蓄電池智能充電器系統(tǒng)，其特征在于，所述控制電路模塊采用PWM發(fā)生芯片UCC3895。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用大容量鉛酸蓄電池智能充電器系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)模塊采用2SP0115T2AX驅(qū)動(dòng)模塊。
【文檔編號(hào)】H02J7/10GK203942323SQ201420309163
【公開日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2014年6月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月11日
【發(fā)明者】張全柱, 鄧永紅, 雷旻 申請(qǐng)人:華北科技學(xué)院