電網(wǎng)供電的高壓脈沖充電裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種電網(wǎng)供電的高壓脈沖充電裝置，主要由高壓充電器主電路、制動(dòng)模塊、勵(lì)磁控制模塊和高壓充電器控制盒組成，所述高壓充電器主電路包括不控整流和IGCT開(kāi)關(guān)，發(fā)電機(jī)發(fā)出三相中頻交流電經(jīng)過(guò)三相不控整流得到紋波較小的直流，通過(guò)并聯(lián)連接在中頻交流電輸出端的二極管D1、電容C1，以及電阻R1構(gòu)成的DC-link阻容吸收電路環(huán)節(jié)防止內(nèi)部過(guò)電壓，所述二極管D1和電容C1串聯(lián)，所述電阻R1的一端連接在二極管D1和電容C1之間的支路上，控制串聯(lián)的IGCT的開(kāi)通與關(guān)斷給電容器C進(jìn)行脈沖充電。本發(fā)明控制簡(jiǎn)單，僅僅是在電容充電完成后關(guān)斷IGCT，頻率小，和充電頻率一樣，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，電磁干擾小。
【專(zhuān)利說(shuō)明】[0001] 電網(wǎng)供電的高壓脈沖充電裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明涉及一種充電裝置，具體涉及一種電網(wǎng)供電的高壓脈沖充電裝置。
[0003]

【背景技術(shù)】
[0004] 由于恒流充電時(shí)效率最高，所以電容充電電源要求輸出為恒流，而要想使充電電 流恒定，必然離不開(kāi)閉環(huán)調(diào)節(jié)控制。通常系統(tǒng)電源是發(fā)電機(jī)輸出的交流電源，所以必須經(jīng)過(guò) 整流，現(xiàn)有技術(shù)容易想到的控制方案就是對(duì)整流橋的控制和直流側(cè)開(kāi)關(guān)的控制，一般采用 以下兩種充電電路方案：三相相控整流控制和直流側(cè)開(kāi)關(guān)斬波控制。
[0005] 三相相控整流控制的變換器主電路采用高壓晶閘管三相可控整流器，控制驅(qū)動(dòng)電 路是實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定充電的關(guān)鍵，運(yùn)用DSP強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力及其速度優(yōu)勢(shì)可以提高電源 控制系統(tǒng)的精度和實(shí)時(shí)性，滿足電源的更高要求，為電源控制系統(tǒng)的全數(shù)字化提供必要的 軟硬件基礎(chǔ)。輸出電壓給電容器充電，通過(guò)電流霍爾HL檢測(cè)充電電流，以實(shí)現(xiàn)電流的閉環(huán) 控制，LEM用于實(shí)現(xiàn)檢測(cè)充電電壓，（同時(shí)，電流霍爾和LEM還用于輸出短路檢測(cè)和充電過(guò)程 中電容電壓跌落等檢測(cè))。對(duì)電容器充電電流及充電電壓采用雙閉環(huán)控制，控制電容器以恒 定的電流進(jìn)行充電，充電完畢后，關(guān)斷晶閘管直至下一充電周期。
[0006] 此方案整流橋后面需接大的平波電抗器，電抗器體積過(guò)大；系統(tǒng)頻率 較高，整流橋中晶閘管通斷頻繁，開(kāi)關(guān)損耗較大，充電初始階段電流很大，此時(shí) $會(huì)燒毀管子；本系統(tǒng)為高壓大電流，采用這種方案需要精確的控制電路，但大的電磁干擾 tk 會(huì)使控制電路無(wú)法工作。
[0007] 直流側(cè)開(kāi)關(guān)斬波控制主電路分兩段，先是三相不控整流把從高壓發(fā)電機(jī)發(fā)出的交 流電DC/DC轉(zhuǎn)換成直流電，然后采用可調(diào)脈寬的晶閘管斬波電路對(duì)該直流進(jìn)行DC/DC變換 獲得符合要求的直流電給電容器充電。通過(guò)電流霍爾HL檢測(cè)充電電流，以實(shí)現(xiàn)電流的閉環(huán) 控制，電壓霍爾HL用于實(shí)現(xiàn)檢測(cè)充電電壓。對(duì)電容器充電電流及充電電壓采用雙閉環(huán)控 制，控制電容器以恒定的電流進(jìn)行充電，充電完畢后，關(guān)斷晶閘管直至下一充電周期。
[0008] 雖然此方案去掉了大體積的平波電抗器，但是對(duì)于較高頻率通斷斬波用的晶閘管 導(dǎo)致很大的^也會(huì)燒毀管子；結(jié)構(gòu)復(fù)雜，輔助電路較多，單管容量大，大的電磁干擾也有很 α? 大的影響。
[0009] 由于需要根據(jù)電容的充電電壓的變化來(lái)調(diào)整充電電流的動(dòng)態(tài)輸出，當(dāng)系統(tǒng)變化速 度太快、時(shí)間太短時(shí)，裝置的跟隨速度將是一個(gè)很大的問(wèn)題，電力電子裝置主電路是一個(gè)較 大的慣性環(huán)節(jié)，等到控制器計(jì)算完將控制信號(hào)波形發(fā)出來(lái)，到主電路開(kāi)關(guān)動(dòng)作完成，再經(jīng)過(guò) 電容或電感帶來(lái)的時(shí)間常數(shù)的延時(shí)，很多時(shí)候已經(jīng)晚了，導(dǎo)致越控制效果越差。
[0010] 因此上述兩種現(xiàn)有技術(shù)分別存在電磁干擾大、控制精度低的缺陷。
[0011]


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明的目的是要解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，而提供一種電磁干擾低、控制 精度高、電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、充電過(guò)程中開(kāi)關(guān)通斷頻率低的電網(wǎng)供電的高壓脈沖充電裝置。
[0013] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明設(shè)計(jì)的電網(wǎng)供電的高壓脈沖充電裝置，主要由高壓充電 器主電路、制動(dòng)模塊、勵(lì)磁控制模塊和高壓充電器控制盒組成，所述高壓充電器主電路包括 不控整流和IGCT開(kāi)關(guān)，發(fā)電機(jī)發(fā)出三相中頻交流電經(jīng)過(guò)三相不控整流得到紋波較小的直 流，通過(guò)并聯(lián)連接在中頻交流電輸出端的二極管D1、電容C1，以及電阻R1構(gòu)成的DC-link 阻容吸收電路環(huán)節(jié)防止內(nèi)部過(guò)電壓，所述二極管D1和電容Cl串聯(lián)，所述電阻R1的一端連 接在二極管D1和電容C1之間的支路上，控制串聯(lián)的IGCT的開(kāi)通與關(guān)斷給電容器C進(jìn)行脈 沖充電，每次脈沖儲(chǔ)存在電容器C中的能量經(jīng)放電負(fù)載釋放完畢后再由電源變換電路重新 充電至設(shè)定的電壓。
[0014] 進(jìn)一步地，上述電阻R1的另一端串聯(lián)連接有三個(gè)IGCT開(kāi)關(guān)，每個(gè)IGCT開(kāi)關(guān)的輸 入端均連接有控制器，所述控制器的輸入端連接有同步信號(hào)檢測(cè)單元，所述每個(gè)IGCT開(kāi)關(guān) 的兩端均并聯(lián)連接有二極管、電阻，以及電阻和電容串聯(lián)電路，所述電容器C的充電電路和 充電電壓分別反饋至所述同步信號(hào)檢測(cè)單元。
[0015] 上述的IGCT，是指集成門(mén)極換流晶閘管，Intergrated Gate Commutated Thyristors，是一種中壓變頻器開(kāi)發(fā)的用于巨型電力電子成套裝置中的新型電力半導(dǎo)體開(kāi) 關(guān)器件，即：集成門(mén)極換流晶閘管=門(mén)極換流晶閘管+門(mén)極單元。
[0016] 本發(fā)明控制簡(jiǎn)單，僅僅是在電容充電完成后關(guān)斷IGCT，頻率小，和充電頻率一樣， 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，電磁干擾小。
[0017]

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1為本發(fā)明的高壓充電器主電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]

【具體實(shí)施方式】
[0020] 以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述： 電網(wǎng)供電的高壓脈沖充電裝置，主要由高壓充電器主電路、制動(dòng)模塊、勵(lì)磁控制模塊和 高壓充電器控制盒組成，高壓充電器主電路包括不控整流和IGCT開(kāi)關(guān)，發(fā)電機(jī)發(fā)出三相中 頻交流電經(jīng)過(guò)三相不控整流得到紋波較小的直流，通過(guò)并聯(lián)連接在中頻交流電輸出端的二 極管D1、電容C1，以及電阻R1構(gòu)成的DC-link阻容吸收電路環(huán)節(jié)防止內(nèi)部過(guò)電壓，二極管 D1和電容C1串聯(lián)，電阻R1的一端連接在二極管D1和電容C1之間的支路上，電阻R1的另 一端串聯(lián)連接有三個(gè)IGCT開(kāi)關(guān)，每個(gè)IGCT開(kāi)關(guān)的輸入端均連接有控制器，控制器的輸入端 連接有同步信號(hào)檢測(cè)單元，每個(gè)IGCT開(kāi)關(guān)的兩端均并聯(lián)連接有二極管、電阻，以及電阻和 電容串聯(lián)電路，電容器C的充電電路和充電電壓分別反饋至同步信號(hào)檢測(cè)單元。
[0021] 并聯(lián)連接在中頻交流電輸出端的二極管D1、電容C1，以及電阻R1構(gòu)成的DC-link 阻容吸收電路環(huán)節(jié)控制串聯(lián)IGCT的開(kāi)通與關(guān)斷給電容器C進(jìn)行脈沖充電，每次脈沖儲(chǔ)存在 電容器C中的能量經(jīng)放電負(fù)載釋放完畢后再由電源變換電路重新充電至設(shè)定的電壓。
[0022] 如圖1所示，發(fā)電機(jī)PM發(fā)出三相中頻交流電經(jīng)過(guò)三相不控整流得到紋波較小的直 流，通過(guò)并聯(lián)連接在中頻交流電輸出端的二極管D1、電容C1，以及電阻R1構(gòu)成的DC-link 阻容吸收電路環(huán)節(jié)防止內(nèi)部過(guò)電壓。IGCT1、IGCT2、IGCT3的輸入端分別連接有控制器，控 制器的輸入端連接同步信號(hào)檢測(cè)單元的輸出端，IGCT1的兩端分別并聯(lián)連接有二級(jí)管D2、 電阻R2,還并聯(lián)連接有串聯(lián)的電阻R2和電容C2 ;IGCT2的兩端分別并聯(lián)連接有二級(jí)管D3、 電阻R4,還并聯(lián)連接有串聯(lián)的電阻R5和電容C3 ;IGCT3的兩端分別并聯(lián)連接有二級(jí)管D4、 電阻R6,還并聯(lián)連接有串聯(lián)的電阻R7和電容C4 ;IGCT1、IGCT2、IGCT3串聯(lián)連接后，還連接 有放電負(fù)載和電容器C的一端，電容器C的一端引出充電電路和充電電壓分別反饋至同步 信號(hào)檢測(cè)單元，電容器C的另一端連接三相不控整流器。
[0023] 本發(fā)明在充電的過(guò)程中，僅僅是在電容充電完成后關(guān)斷IGCT，頻率小，和充電頻率 一樣；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，電磁干擾對(duì)不需要高精度控制的系統(tǒng)影響就不大。
【權(quán)利要求】
1. 一種電網(wǎng)供電的高壓脈沖充電裝置，主要由高壓充電器主電路、制動(dòng)模塊、勵(lì)磁控制 模塊和高壓充電器控制盒組成，其特征在于：所述高壓充電器主電路包括不控整流和IGCT 開(kāi)關(guān)，發(fā)電機(jī)發(fā)出三相中頻交流電經(jīng)過(guò)三相不控整流得到紋波較小的直流，通過(guò)并聯(lián)連接 在中頻交流電輸出端的二極管D1、電容C1，以及電阻R1構(gòu)成的DC-link阻容吸收電路環(huán)節(jié) 防止內(nèi)部過(guò)電壓，所述二極管D1和電容C1串聯(lián)，所述電阻R1的一端連接在二極管D1和電 容C1之間的支路上，控制串聯(lián)的IGCT的開(kāi)通與關(guān)斷給電容器C進(jìn)行脈沖充電，每次脈沖儲(chǔ) 存在電容器C中的能量經(jīng)放電負(fù)載釋放完畢后再由電源變換電路重新充電至設(shè)定的電壓。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)供電的高壓脈沖充電裝置，其特征在于：所述電阻R1的 另一端串聯(lián)連接有三個(gè)IGCT開(kāi)關(guān)，每個(gè)IGCT開(kāi)關(guān)的輸入端均連接有控制器，所述控制器的 輸入端連接有同步信號(hào)檢測(cè)單元，所述每個(gè)IGCT開(kāi)關(guān)的兩端均并聯(lián)連接有二極管、電阻， 以及電阻和電容串聯(lián)電路，所述電容器C的充電電路和充電電壓分別反饋至所述同步信號(hào) 檢測(cè)單元。
【文檔編號(hào)】H02M3/07GK104065260SQ201410243892
【公開(kāi)日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年6月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月4日
【發(fā)明者】于克訓(xùn), 馬志源 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)