[发明专利]大容量蓄电池充电装置

说明书

技术领域

本发明属于直流电源技术领域，尤其涉及一种大容量蓄电池充电装置。

背景技术

大容量蓄电池充电装置过去大多采用相控整流技术，功率器件采用可控硅SCR和小容量的GTO、GTR功率器件，不仅效率低、能耗大、功率因数低、输出精度差，存在严重的过充电和析气等现象，影响电源的品质和蓄电池的使用寿命，而且由于控制回路与辅助回路需要采用工频变压器隔离，电源的体积和重量都很大。随着开关电源技术和大功率电子开关器件迅速发展，直流电源装置主要采用H桥逆变、高频变压器隔离技术，而在铁路机车上这种直流电源的输入一般为辅助变流器输出的三相交流电压或辅助变流器中间直流电压，其电压值一般都很高，且变化范围大，三相交流电整流成的直流电压及辅助变流器中间直流电压一般都在530V～900V之间。因此在开关功率器件上，一是采用高耐压等级，中、大容量的IGBT，单相H桥逆变、隔离、整流输出；二是采用较低耐压等级、小容量的IBGT或场效应管，多路H桥逆变、隔离、整流并联输出；这两种方式都具有高效率、低能耗、高功率因数，高输出精度的特点。但是，由于第一种方式的开关频率很难达到15K以上的频率，一般在10K以下，因此隔离变压器和输出电抗器会产生高频噪声，噪声随着输出电流的增大而增强。如果增大开关频率到15K以上，IGBT热损耗急剧增加、换流恶化，产品的可靠性及寿命都会受到极大影响。第二种方式开关频率虽然可以到达20K以上，但小容量IBGT或场效应管的耐压等级低，因此当中间回路电压较高时还必须采用双管串联，另外还需对多路电源的输出电流进行均流控制，系统选用的元件数量多，控制复杂，可靠性也会受到影响。

在开关电源的主电路中经常会应用到单相半桥逆变电路，它的优点是电路简单，使用器件少。但是，输出交流电压幅值为Udc/2，直流侧需两电容器串联。另外，单相半桥逆变电路与单相H桥逆变电路相比，输出电压是单相H桥逆变电路的1/2，在相同输出功率的情况下，变压器的原边电流是单相H桥逆变电路的2倍，在开关频率小于10KHz的情况下，变压器和电抗器的噪声会更大。

发明内容

本发明的目的就是克服上述现有技术之不足，提供一种在输入电压值高、变化范围大的条件下，能够采用较低耐压等级且大容量的IBGT，消除隔离变压器及输出电抗器高频噪声且控制简单的大容量蓄电池充电装置。

本发明的目的是这样现的：一种大容量蓄电池充电装置，主要由IGBT开关管及其PWM脉宽调制控制电路、隔离变压器、整流二极管和输出电抗器构成，其特征于IGBT管(SU1～SU4、SV1～SV4、SW1～SW4)、二极管(FR1～FR6)和电容(C1、C2)构成三相三电平逆变输入电路，整流二极管(D1～D6)、电抗器(L1)和电容(C3)构成三相整流输出电路，三相隔离变压器(T1)将输入电路和输出电路耦合起来。

本发明的目的也可以这样实现：一种大容量蓄电池充电装置，主要由IGBT开关管及其PWM脉宽调制控制电路、隔离变压器、整流二极管和输出电抗器构成，其特征在于IGBT管(SU1～SU4、SV1～SV4)、二极管(FR1～FR4)和电容(C1、C2)构成单相三电平逆变输入电路，整流二极管(D1～D4)、电抗器(L1)和电容(C3)构成单相整流输出电路，单相隔离变压器(T1)将输入电路和输出电路耦合起来。

本发明的目的也可以这样实现：一种大容量蓄电池充电装置，由IGBT开关管及其PWM脉宽调制控制电路、隔离变压器、整流二极管和输出电抗器构成，其特征在于IGBT管(SU1～SU4)、二极管(FR1、FR2)和电容(C1、C2)构成单相半桥式三电平逆变输入电路，整流二极管(D1～D4)、电抗器(L1)和电容(C3)构成单相整流输出电路，单相隔离变压器(T1)将输入电路和输出电路耦合起来。