一種礦用大容量鉛酸蓄電池智能充電器主電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于蓄電池充電領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種礦用大容量鉛酸蓄電池智能充電 器主電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 煤礦井下的運(yùn)煤車、伊車等大型煤礦開(kāi)采設(shè)備所需要的動(dòng)力來(lái)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(lái)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)W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(wàn)噸的大型煤礦，所用容量在幾百kVAW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(wàn)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(guò)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kVAW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，該些裝置都有待國(guó)產(chǎn)化，提高產(chǎn)品的性能價(jià)格比。容量在幾百kVAW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)備大多還是走八十年代開(kāi)發(fā)的基于晶閩 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W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(lái)越高，其中 尤W集成化I GBT的出現(xiàn)為代表?？刂葡到y(tǒng)的集成程度也在不斷提高，工藝越來(lái)越復(fù)雜，正 在朝著規(guī)?；募呻娐钒l(fā)展。
[0006] b.頻率越來(lái)越高，隨著GT0等傳統(tǒng)晶閩管功率器件逐漸被I GBT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(lái)越來(lái)高，高頻化可W明顯減少磁性變壓器 材料和大電解電容的體積、重量等，可W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)。
[000引 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] 1).主回路采用=相半控橋式電路，由快速烙斷器，整流變壓器，壓敏電阻、分流 器、=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(guò)電壓限制回路中的浪涌電流。
[0011] B、主回路中的快速烙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（1〇4、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（CD-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(guò)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(guò)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(lái)的同步脈沖和調(diào)節(jié)檢測(cè)電路來(lái)的 移相電壓通過(guò)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W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)可控娃改變移相范圍。
[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(jiàn)，W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(kāi)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(kāi) 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(guò)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)一般采用晶閩管相控整流的技術(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)由于采用晶閩管相控整 流，無(wú)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(lái)?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主電路，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(wú)功功率較大，充電效率低等問(wèn)題。
[0017] 本實(shí)用新型是該樣實(shí)現(xiàn)的，一種礦用大容量鉛酸蓄電池智能充電器主電路包括： 用于選擇交流源的接觸器，與接觸器連接用于整流的=相全橋整流電路，與=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 濾波的LC濾波電路。
[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=相全橋整流電路與接觸器連接，采用=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/20曲Z或 AC900V/20曲Z的交流高頻方波電壓。
[0021] 所述高頻變壓器采用超微晶鐵巧的高頻變壓器，實(shí)現(xiàn)對(duì)逆變器產(chǎn)生的20曲Z高頻 方波電壓的降壓變換，即將幅值為AC510V/20曲Z或AC900V/20曲Z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DC0~300V連續(xù)可調(diào)的直流電壓。
[0023] 主電路輸出電壓的連續(xù)調(diào)節(jié)由第一級(jí)功率變換器中的IGBT單相逆變器來(lái)完成， 并采用定幅調(diào)寬（即幅值不變而改變脈沖寬度）的控制方式。高頻變壓器的原邊采用等應(yīng) 數(shù)的雙繞組-第一繞組和第二繞組，通過(guò)該2套繞組的并聯(lián)、串聯(lián)連接實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入電壓2種 制式的有效切換，繞組的串并聯(lián)切換由控制2只互鎖的第一接觸器、第二接觸器來(lái)完成。當(dāng) 第一接觸器閉合、第二接觸器斷開(kāi)時(shí)，第一繞組與第二繞組并聯(lián)，該方式適用于輸入電壓為 AC380V的制式；當(dāng)?shù)诙佑|器閉合、第一接觸器斷開(kāi)時(shí)，第一繞組與第二繞組串聯(lián)，該方式 適用于輸入電壓為AC660V的制式。
[0024] 依據(jù)變壓器運(yùn)行原理，變壓器的鐵巧體積與輸入交流電壓的頻率成反比，因此，設(shè) 計(jì)充電器中變壓器的輸入電壓為20曲Z的高頻交流方波電壓，并采用超微晶鐵巧，大大減 小了變壓器的體積和重量。
[0025] 效果匯總
[0026] 本實(shí)用新型的一種礦用大容量鉛酸蓄電池智能充電器主電路，本實(shí)用新型用最新 的絕緣柵雙極晶體管（IGBT)代替?zhèn)鹘y(tǒng)礦用充電器中采用的晶閩管功率器件，提高了開(kāi)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W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。
[0027] 該主電路解決了目前現(xiàn)有主電路只能工作在較低頻率下的問(wèn)題，能夠?qū)π铍姵剡M(jìn) 行高頻充電，具有充電效率高，電力污染小等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[002引圖1是傳統(tǒng)晶閩管相控整流方案框圖；
[0029] 圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的智能充電器主電路結(jié)構(gòu)圖；
[0030] 圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的智能充電器主電路連接圖；
[0031] 圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的主電路全橋變換器的一種可替換結(jié)構(gòu)圖；
[003引其中；1、接觸器；2、S相全橋整流電路；3、單相高頻逆變電路；4、高