一種智能船舶充電機(jī)及充電方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種智能船舶充電機(jī)，包括：依次連接的EMI濾波器、第一整流電路、第一濾波電路、全橋電路、變壓器、第二整流電路和第二濾波電路，所述EMI濾波器連接到三相交流輸入電壓，所述第二濾波電路連接到蓄電池組；輸出采樣電路采樣蓄電池組的充電電壓和充電電流，輸出對(duì)應(yīng)的電壓反饋值和電流反饋值；單片機(jī)輸出電流給定值和電壓給定值；雙PI調(diào)節(jié)電路包括并聯(lián)連接的電流PI環(huán)和電壓PI環(huán)，其輸出信號(hào)耦接到PWM控制器，PWM控制器輸出脈沖信號(hào)耦接到所述全橋電路。本發(fā)明的智能充電機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)三段充電，提高了整機(jī)效率，且控制簡(jiǎn)單，能夠?qū)Τ潆姍C(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，充電機(jī)體積變得更小、更加適合于大功率場(chǎng)合。
【專利說明】一種智能船舶充電機(jī)及充電方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力電子【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種充電機(jī)，還涉及一種充電方法。
【背景技術(shù)】
[0002]船舶是水上交通運(yùn)輸和水上作業(yè)的主要工具，伴隨著社會(huì)的發(fā)展以及科學(xué)的進(jìn)步，船舶的數(shù)目及種類越來越多，在運(yùn)輸業(yè)中也起著越來越重要的作用。應(yīng)急蓄電池用來在主電源斷電時(shí)給通信設(shè)備供電，對(duì)于海上救生有著決定性意義。應(yīng)急蓄電池作為船上的應(yīng)急電源，為應(yīng)急照明、電話、報(bào)警系統(tǒng)、無線電設(shè)備等提供電力，并用來啟動(dòng)應(yīng)急發(fā)電機(jī)、救生艇等。而現(xiàn)有的應(yīng)急蓄電池存在著充電管理不科學(xué)的問題，嚴(yán)重縮短了蓄電池的壽命，船舶一旦在運(yùn)行途中停電，就會(huì)陷入無處充電的境地，大大影響了運(yùn)輸安全；而且，現(xiàn)有的充電機(jī)主要采用硬開關(guān)技術(shù)，充電效率低，充電機(jī)中磁性元器件的體積和重量大，導(dǎo)致充電機(jī)的體積和重量無法減小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提出一種智能船舶充電機(jī)及充電方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中應(yīng)急蓄電池充電管理不科學(xué)、充電機(jī)體積大、充電效率低的問題。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0005]一種智能船舶充電機(jī)，包括:依次連接的EMI濾波器、第一整流電路、第一濾波電路、全橋電路、變壓器、第二整流電路和第二濾波電路，所述EMI濾波器連接到三相交流輸入電壓，所述第二濾波電路連接到蓄電池組；
[0006]所述全橋電路包括第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管和第四開關(guān)管，第一開關(guān)管和第三開關(guān)管串聯(lián)連接，第二開關(guān)管和第四開關(guān)管串聯(lián)連接；
[0007]輸出采樣電路采樣蓄電池組的充電電壓和充電電流，輸出對(duì)應(yīng)的電壓反饋值和電流反饋值；
[0008]單片機(jī)輸出電流給定值和電壓給定值，經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)；
[0009]雙PI調(diào)節(jié)電路包括并聯(lián)連接的電流PI環(huán)和電壓PI環(huán)，電流PI環(huán)對(duì)電流反饋值和電流給定值進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，電壓PI環(huán)對(duì)電壓反饋值和電壓給定值進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，最小值選擇電路對(duì)電流PI環(huán)和電壓PI環(huán)的輸出信號(hào)的最小值進(jìn)行選擇，雙PI調(diào)節(jié)電路的輸出信號(hào)耦接到PWM控制器，與PWM控制器內(nèi)部的斜波電壓進(jìn)行比較，調(diào)整PWM控制器輸出脈沖信號(hào)的寬度，PWM控制器輸出脈沖信號(hào)耦接到所述第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管和第四開關(guān)管的控制端；單片機(jī)還存儲(chǔ)有涓流參考值，當(dāng)所述電流反饋值小于涓流參考值時(shí)，PWM控制器輸出脈沖信號(hào)控制所述全橋電路工作在涓流充電狀態(tài)。
[0010]可選地，所述第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管和第四開關(guān)管為IGBT晶體管。
[0011]可選地，所述第一開關(guān)管和第三開關(guān)管分別并聯(lián)有反向二極管和電容器，所述第二開關(guān)管和第四開關(guān)管為逆阻型IGBT管。
[0012]可選地，所述最小值選擇電路包括第一二極管和第二二極管，第一二極管的陰極連接到所述電流PI環(huán)的輸出端，第二二極管的陰極連接到所述電壓PI環(huán)的輸出端，第一二極管的陽(yáng)極和第二二極管的陽(yáng)極連接在一起，作為雙PI調(diào)節(jié)電路的輸出端。
[0013]可選地，所述PWM控制器為UC系列控制器。
[0014]可選地，所述PWM控制器為UCC3895控制器。
[0015]可選地，所述單片機(jī)為atmega64單片機(jī)。
[0016]基于上述充電機(jī)，本發(fā)明還提出了一種智能充電方法，包括以下步驟:
[0017]步驟(a)，充電電壓小于設(shè)定的電壓給定值，電壓PI環(huán)飽和，電流PI環(huán)起調(diào)節(jié)作用，對(duì)蓄電池組進(jìn)行恒流充電；
[0018]步驟(b)，當(dāng)充電電壓達(dá)到設(shè)定的電壓給定值時(shí)，電壓PI環(huán)退出飽和狀態(tài)，選擇電壓PI環(huán)和電流PI環(huán)的最小值作為輸出值，電壓PI環(huán)與電流PI環(huán)共同起調(diào)節(jié)作用；
[0019]步驟(C)，當(dāng)電壓PI環(huán)的輸出低于電流PI環(huán)的輸出，輸出值取電壓PI環(huán)的輸出，電流PI環(huán)飽和，只有電壓PI環(huán)起作用，對(duì)蓄電池組進(jìn)行恒壓充電；
[0020]步驟(d)，充電電流低于涓流參考值，對(duì)蓄電池組充電維持在涓流充電狀態(tài)。
[0021]可選地，所述電壓給定值和電流給定值通過單片機(jī)的DA 口輸出。
[0022]本發(fā)明的有益效果是:
[0023](I)采用軟開關(guān)技術(shù)并且運(yùn)用單片機(jī)控制，能夠?qū)崿F(xiàn)充電狀態(tài)自動(dòng)切換，可以實(shí)現(xiàn)三段充電；
[0024](2)軟開關(guān)降低了開關(guān)損耗，提高了整機(jī)效率，且控制簡(jiǎn)單，能夠?qū)Τ潆姍C(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，充電機(jī)體積變得更小、更加適合于大功率場(chǎng)合。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0026]圖1為本發(fā)明一種智能充電機(jī)的總體結(jié)構(gòu)框圖；
[0027]圖2為本發(fā)明一種智能充電機(jī)的主電路的一個(gè)實(shí)施例的電路圖；
[0028]圖3為本發(fā)明一種智能充電機(jī)的主電路的再一個(gè)實(shí)施例的電路圖；
[0029]圖4為圖3中全橋電路的工作波形圖；
[0030]圖5為本發(fā)明智能充電機(jī)的雙PI調(diào)節(jié)電路的控制框圖；
[0031]圖6為本發(fā)明智能充電機(jī)的雙PI調(diào)節(jié)電路的一個(gè)實(shí)施例的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0033]現(xiàn)有的應(yīng)急蓄電池充電管理不科學(xué)，嚴(yán)重縮短了蓄電池的壽命，而且現(xiàn)有的充電機(jī)主要采用硬開關(guān)技術(shù)，充電效率低，充電機(jī)中磁性元器件的體積和重量大。本發(fā)明的智能船舶充電機(jī)及充電方法，根據(jù)蓄電池的充放電特性對(duì)蓄電池進(jìn)行三段式充電，并且能夠?qū)Τ潆姍C(jī)實(shí)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，采用軟開關(guān)技術(shù)，降低開關(guān)損耗，提高充電機(jī)效率，充電機(jī)中的磁性元器件的體積和重量能夠大幅下降。
[0034]如圖1所示，本發(fā)明的一種智能船舶充電機(jī)，包括:依次連接的EMI濾波器12、第一整流電路13、第一濾波電路14、全橋電路20、變壓器15、第二整流電路16和第二濾波電路17，EMI濾波器12連接到三相交流輸入電壓11，第二濾波電路17連接到蓄電池組18 ;輸出采樣電路19采樣蓄電池組18的充電電壓和充電電流，輸出對(duì)應(yīng)的電壓反饋值和電流反饋值；單片機(jī)22輸出電流給定值和電壓給定值，經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)；雙PI調(diào)節(jié)電路30接收上述電壓反饋值、電流反饋值、電流給定值和電壓給定值并進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，雙PI調(diào)節(jié)電路30的輸出信號(hào)耦接到PWM控制器21，與PWM控制器21內(nèi)部的斜波電壓進(jìn)行比較，調(diào)整PWM控制器輸出脈沖信號(hào)的寬度，PWM控制器輸出的脈沖信號(hào)控制全橋電路20中開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間；單片機(jī)22還存儲(chǔ)有涓流參考值，當(dāng)電流反饋值小于涓流參考值時(shí)，PWM控制器21輸出脈沖信號(hào)控制全橋電路20工作在涓流充電狀態(tài)。單片機(jī)22可以選用atmega64單片機(jī)，電流給定值和電壓給定值由MAX518進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，電壓給定值為2.82v,電流給定值為3V，可獲得最大輸出電壓為28.2V，最大輸出電流為40A。采用atmega64單片機(jī)作為核心完成顯示以及通訊等功能，例如，采用SPI方式，由MAX7219驅(qū)動(dòng)，數(shù)碼管顯示蓄電池組的充電電壓和充電電流。
[0035]本發(fā)明的智能船舶充電機(jī)還包括保護(hù)電路24，通過電壓、電流、溫度檢測(cè)電路23檢測(cè)蓄電池組18的充電狀態(tài)，及時(shí)對(duì)開路、短路、低電壓、過電壓等故障進(jìn)行保護(hù)，停止工作，保護(hù)充電機(jī)安全。
[0036]如圖2所示，本發(fā)明智能充電機(jī)主電路的一個(gè)實(shí)施例中，第一整流電路為三相整流橋，連接到三相交流輸入，第一濾波電路為L(zhǎng)C濾波器，包括電感L和電容C ;全橋電路包括第一開關(guān)管Q1、第二開關(guān)管Q2、第三開關(guān)管Q3和第四開關(guān)管Q4,第一開關(guān)管Q1和第三開關(guān)管Q3串聯(lián)連接，第二開關(guān)管Q2和第四開關(guān)管Q4串聯(lián)連接；變壓器T包括漏感Lp第二整流電路為全波整流電路，包括二極管Dki和二極管Dk2 ;第二濾波電路為L(zhǎng)C濾波器，包括電感Lf和電容Cf，第二濾波電路連接到蓄電池組R。三相交流輸入380V電壓經(jīng)整流和濾波后變成直流電，全橋電路每個(gè)橋臂的兩個(gè)開關(guān)管(斜對(duì)角的兩個(gè)開關(guān)管)180度互補(bǔ)導(dǎo)通，兩個(gè)橋臂的導(dǎo)通之間相差一個(gè)移相角。通過調(diào)節(jié)移相角的大小，來調(diào)節(jié)輸出電壓脈沖寬度，從而達(dá)到調(diào)節(jié)相應(yīng)的輸出電壓的目的。
[0037]如圖3所示，本發(fā)明智能充電機(jī)主電路的再一個(gè)實(shí)施例中，全橋電路的第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管和第四開關(guān)管為IGBT晶體管，第一開關(guān)管Q1并聯(lián)有反向二極管D1和電容器C1，第三開關(guān)管并聯(lián)有反向二極管D3和電容器C3,第二開關(guān)管Q2和第四開關(guān)管Q4為逆阻型IGBT管。二極管D1和電容器C1、二極管D3和電容器C3可以是IGBT的體二極管和寄生電容，也可以是外部并聯(lián)的二極管和電容。
[0038]圖3中的全橋電路采用了移相全橋軟開關(guān)技術(shù)，把諧振變換技術(shù)和普通的PWM變換技術(shù)相結(jié)合，可以使開關(guān)器件在較低的電壓、電流應(yīng)力下實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)。軟開關(guān)ZVS指的是開關(guān)管在開通或關(guān)斷前管壓降已經(jīng)為零，從而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通損耗和關(guān)斷損耗為零。下面結(jié)合圖4對(duì)圖3中全橋電路的工作狀態(tài)進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0039](I)開關(guān)模態(tài)O[0040]t0之前=Q1和Q4導(dǎo)通，輸入功率傳遞給負(fù)載，這段時(shí)間內(nèi)原邊的電流ip給隔直電容Cb充電，隔直電容Cb上的電壓線性上升。
[0041]tQ時(shí)刻，Q1關(guān)斷，進(jìn)入開關(guān)模態(tài)I。
[0042](2)開關(guān)模態(tài) I [t。，tj
[0043]t0時(shí)刻，Q1關(guān)斷，電流向Q1、Q3的結(jié)電容C1、C3轉(zhuǎn)移，C1充電，C3放電，開關(guān)管Q1兩端的電壓線性上升。C1X3限制了 Q1兩端電壓的上升率，Q1實(shí)現(xiàn)了 ZVS關(guān)斷。時(shí)刻，(:3上的電壓下降至零，隨后D3導(dǎo)通進(jìn)入開關(guān)模態(tài)2。
[0044](3)開關(guān)模態(tài) 2 Et1，t2]
[0045]&時(shí)刻，C3上的電壓下降至零，隨后Q3的反并二極管D3導(dǎo)通續(xù)流，Q3兩端的電壓被鉗位到零，這時(shí)開通Q3，所以Q3是零電壓導(dǎo)通。Q3導(dǎo)通以后橋路之間的電壓Uab被鉗位到零，隔直電容上的電壓加到漏感L上，這期間，初級(jí)電流ip線性下降。漏感L中的能量返回到隔直電容，變壓器副邊的兩個(gè)整流二極管DK1、DK2同時(shí)導(dǎo)通。
[0046](4)開關(guān)模態(tài) 3[t2，t3]
[0047]t2時(shí)刻，ip下降至零，力圖變?yōu)樨?fù)。但是由于滯后臂Q2和Q4采用的是逆阻性IGBT，阻隔了負(fù)向電流，所以ip維持為零。在這期間，隔直電容的電壓維持不變，Q4仍然導(dǎo)通，但是沒有電流流過。t3時(shí)刻，Q4零電流關(guān)斷。副邊兩個(gè)二極管同時(shí)導(dǎo)通，均分負(fù)載電流。
[0048](5)開關(guān)模態(tài) 4[t3，t4]
[0049]Q4零電流關(guān)斷以后,初級(jí)的電流ip仍為零，負(fù)載電流沿著DK1、DK2續(xù)流,在很小的延時(shí)七4時(shí)刻，Q2零電流開通。
[0050](6)開關(guān)模態(tài) 5[t4，t5]
[0051]t4時(shí)刻，Q2開通，由于漏感的存在，初級(jí)電流不能突變，所以Q2的導(dǎo)通過程也是零電流開通。Q2導(dǎo)通以后，初級(jí)電流“線性增加，所有負(fù)載電流均流過Dk2向負(fù)載提供能量。
[0052]t5?1:6期間，Q2、Q3導(dǎo)通,輸入功率傳遞給負(fù)載。[t6, t7]時(shí)段與Iitci, tj時(shí)段類似。
[0053]如圖5所示，雙PI調(diào)節(jié)電路30包括并聯(lián)連接的電流PI環(huán)31和電壓PI環(huán)32，電流PI環(huán)31對(duì)電流反饋值和電流給定值進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，電壓PI環(huán)32對(duì)電壓反饋值和電壓給定值進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，最小值選擇電路33對(duì)電流PI環(huán)31和電壓PI環(huán)32的輸出信號(hào)的最小值進(jìn)行選擇，雙PI調(diào)節(jié)電路的輸出信號(hào)耦接到PWM控制器21，與PWM控制器21內(nèi)部的斜波電壓進(jìn)行比較，調(diào)整PWM控制器21輸出脈沖信號(hào)的寬度，PWM控制器21輸出脈沖信號(hào)耦接到第一開關(guān)管Q1、第二開關(guān)管Q2、第三開關(guān)管Q3和第四開關(guān)管Q4的控制端。
[0054]雙PI調(diào)節(jié)電路可以實(shí)現(xiàn)電流PI環(huán)和電壓PI環(huán)的自動(dòng)切換，充電開始以后，從單片機(jī)的DA 口給出電流給定值基準(zhǔn)和電壓給定值基準(zhǔn)；在剛開始充電的時(shí)候，充電電壓達(dá)不到設(shè)定的基準(zhǔn)，電壓PI環(huán)飽和，這個(gè)階段只有電流PI環(huán)起作用，也就是充電機(jī)在進(jìn)行恒流充電，充電電壓逐漸上升；當(dāng)充電電壓達(dá)到設(shè)定的基準(zhǔn)時(shí)，電壓PI環(huán)退出飽和狀態(tài)，電壓PI環(huán)和電流PI環(huán)共同起作用，選擇最小值輸出；當(dāng)電壓PI環(huán)的輸出低于電流PI環(huán)的輸出的時(shí)候，最終輸出值取電壓PI環(huán)的值，此時(shí)電流PI環(huán)飽和，只有電壓PI環(huán)起作用，此后進(jìn)行恒壓充電，從而完成切換，電流PI環(huán)與電壓PI環(huán)的切換是一個(gè)最小值選取的過程。
[0055]如圖6所示，最小值選擇電路33包括第一二極管34和第二二極管35，第一二極管34的陰極連接到電流PI環(huán)31的輸出端，第二二極管35的陰極連接到電壓PI環(huán)32的輸出端，第一二極管34的陽(yáng)極和第二二極管35的陽(yáng)極連接在一起，作為雙PI調(diào)節(jié)電路的輸出端。
[0056]PWM控制器21輸出四路互補(bǔ)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)過圖騰柱放大和隔離變壓器隔離驅(qū)動(dòng)IGBT，雙PI調(diào)節(jié)電路30的輸出端連接到PWM控制器21，該電壓與PWM控制器內(nèi)部的斜波電壓進(jìn)行比較，調(diào)整PWM控制器輸出脈沖信號(hào)的寬度，驅(qū)動(dòng)發(fā)生移相、從而穩(wěn)定輸出電壓。PWM控制器可以選用UC系列控制器，例如UCC3895控制器，雙PI調(diào)節(jié)電路30的輸出端連接到UCC3895的腳EAP，該電壓與UCC3895內(nèi)部的斜波電壓進(jìn)行比較。
[0057]基于上述智能船舶充電機(jī)，本發(fā)明還提供了一種智能充電方法，包括以下步驟:
[0058]步驟(a)，充電電壓小于設(shè)定的電壓給定值，電壓PI環(huán)飽和，電流PI環(huán)起調(diào)節(jié)作用，對(duì)應(yīng)急電源進(jìn)行恒流充電；
[0059]步驟(b)，當(dāng)充電電壓達(dá)到設(shè)定的電壓給定值時(shí)，電壓PI環(huán)退出飽和狀態(tài)，選擇電壓PI環(huán)和電流PI環(huán)的最小值作為輸出值，電壓PI環(huán)與電流PI環(huán)共同起調(diào)節(jié)作用；
[0060]步驟(C)，當(dāng)電壓PI環(huán)的輸出低于電流PI環(huán)的輸出，輸出值取電壓PI環(huán)的輸出，電流PI環(huán)飽和，只有電壓PI環(huán)起作用，對(duì)應(yīng)急電源進(jìn)行恒壓充電；
[0061]步驟(d)，充電電流低于涓流參考值，對(duì)應(yīng)急電源充電維持在涓流充電狀態(tài)。
[0062]上述步驟中，電壓給定值和電流給定值通過單片機(jī)的DA 口輸出。
[0063]下面給出本發(fā)明的智能船舶充電機(jī)給蓄電池組充電的一個(gè)具體實(shí)施例，根據(jù)不同的蓄電池組，充放電曲線可通過軟件編程進(jìn)行調(diào)整。
[0064]開啟后，充電機(jī)軟啟動(dòng)，電壓從蓄電池組放電下限21.6V (可編程調(diào)節(jié))開始上升，充電電流逐步增大到額定恒流值，電源進(jìn)入恒流充電過程，此后充電電壓逐漸上升到均充電壓值28.2V(可編程調(diào)節(jié))，恒流充電過程一般約1-2小時(shí)；然后，充電機(jī)進(jìn)入均衡充電過程，在此過程充電電流逐漸緩慢下降，充電機(jī)退出恒流工作，充電機(jī)電壓不變，進(jìn)入到恒壓均衡充電狀態(tài)，約需4-6小時(shí)；隨著電流進(jìn)一步減小到額定電流的十分之一時(shí)，充電機(jī)自動(dòng)判斷為蓄電池已充好，充電機(jī)自動(dòng)轉(zhuǎn)為涓流充電階段，此時(shí)輸出電壓為26.4V，充電電流進(jìn)一步減小甚至為零，在沒有外部變化的情況下，一直維持在涓流充電狀態(tài)，以補(bǔ)償蓄電池自放電造成的電量損失。整個(gè)充電過程可以根據(jù)蓄電池電量選擇充電階段，并可按編程設(shè)定的工作模式工作。
[0065]本發(fā)明提出了一種采用軟開關(guān)技術(shù)并且運(yùn)用單片機(jī)控制的智能充電機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)充電狀態(tài)自動(dòng)切換，與傳統(tǒng)的充電機(jī)相比，可以實(shí)現(xiàn)三段充電，軟開關(guān)的實(shí)現(xiàn)降低了開關(guān)損耗，提高了整機(jī)效率，且控制簡(jiǎn)單，能夠?qū)Τ潆姍C(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，充電機(jī)體積變得更小、更加適合于大功率場(chǎng)合。
[0066]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種智能船舶充電機(jī)，其特征在于，包括:依次連接的EMI濾波器、第一整流電路、第一濾波電路、全橋電路、變壓器、第二整流電路和第二濾波電路，所述EMI濾波器連接到三相交流輸入電壓，所述第二濾波電路連接到蓄電池組； 所述全橋電路包括第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管和第四開關(guān)管，第一開關(guān)管和第三開關(guān)管串聯(lián)連接，第二開關(guān)管和第四開關(guān)管串聯(lián)連接； 輸出采樣電路采樣蓄電池組的充電電壓和充電電流，輸出對(duì)應(yīng)的電壓反饋值和電流反饋值； 單片機(jī)輸出電流給定值和電壓給定值，經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)； 雙PI調(diào)節(jié)電路包括并聯(lián)連接的電流PI環(huán)和電壓PI環(huán)，電流PI環(huán)對(duì)電流反饋值和電流給定值進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，電壓PI環(huán)對(duì)電壓反饋值和電壓給定值進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，最小值選擇電路對(duì)電流PI環(huán)和電壓PI環(huán)的輸出信號(hào)的最小值進(jìn)行選擇，雙PI調(diào)節(jié)電路的輸出信號(hào)耦接到PWM控制器，與PWM控制器內(nèi)部的斜波電壓進(jìn)行比較，調(diào)整PWM控制器輸出脈沖信號(hào)的寬度，PWM控制器輸出脈沖信號(hào)耦接到所述第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管和第四開關(guān)管的控制端；單片機(jī)還存儲(chǔ)有涓流參考值，當(dāng)所述電流反饋值小于涓流參考值時(shí)，PWM控制器輸出脈沖信號(hào)控制所述全橋電路工作在涓流充電狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的智能船舶充電機(jī)，其特征在于，所述第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管和第四開關(guān)管為IGBT晶體管。
3.如權(quán)利要求2所述的智能船舶充電機(jī)，其特征在于，所述第一開關(guān)管和第三開關(guān)管分別并聯(lián)有反向二極管和電容器，所述第二開關(guān)管和第四開關(guān)管為逆阻型IGBT管。
4.如權(quán)利要求1所述的智能船舶充電機(jī)，其特征在于，所述最小值選擇電路包括第一二極管和第二二極管，第一二極管的陰極連接到所述電流PI環(huán)的輸出端，第二二極管的陰極連接到所述電壓PI環(huán)的輸出端，第一二極管的陽(yáng)極和第二二極管的陽(yáng)極連接在一起，作為雙PI調(diào)節(jié)電路的輸出端。
5.如權(quán)利要求1所述的智能船舶充電機(jī)，其特征在于，所述PWM控制器為UC系列控制器。
6.如權(quán)利要求5所述的智能船舶充電機(jī)，其特征在于，所述PWM控制器為UCC3895控制器。
7.如權(quán)利要求1所述的智能船舶充電機(jī)，其特征在于，所述單片機(jī)為atmega64單片機(jī)。
8.一種基于權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述充電機(jī)的智能充電方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟(a)，充電電壓小于設(shè)定的電壓給定值，電壓PI環(huán)飽和，電流PI環(huán)起調(diào)節(jié)作用，對(duì)蓄電池組進(jìn)行恒流充電； 步驟(b)，當(dāng)充電電壓達(dá)到設(shè)定的電壓給定值時(shí)，電壓PI環(huán)退出飽和狀態(tài)，選擇電壓PI環(huán)和電流PI環(huán)的最小值作為輸出值，電壓PI環(huán)與電流PI環(huán)共同起調(diào)節(jié)作用； 步驟(c)，當(dāng)電壓PI環(huán)的輸出低于電流PI環(huán)的輸出，輸出值取電壓PI環(huán)的輸出，電流PI環(huán)飽和，只有電壓PI環(huán)起作用，對(duì)蓄電池組進(jìn)行恒壓充電； 步驟(d)，充電電流低于涓流參考值，對(duì)蓄電池組充電維持在涓流充電狀態(tài)。
9.如權(quán)利要求8所述的充電方法，其特征在于，所述電壓給定值和電流給定值通過單片機(jī)的DA 口輸出。
【文檔編號(hào)】H02J7/10GK103618366SQ201310591019
【公開日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月22日
【發(fā)明者】陳松濤, 渠吉朋, 王宏波, 章偉, 王建華, 嵇保健, 陳乃富 申請(qǐng)人:鎮(zhèn)江賽爾尼柯自動(dòng)化有限公司