[实用新型]一种矿用大容量铅酸蓄电池智能充电器系统

说明书

技术领域

本实用新型属于电池管理领域，尤其涉及一种矿用大容量铅酸蓄电池智能充电器系统。

背景技术

煤矿井下的运煤车、铲车等大型煤矿开采设备所需要的动力来源一般都是铅酸蓄电池组，由多个单节蓄电池相串联而组成。铅酸蓄电池组的容量从200Ah—1000Ah，蓄电池靠充电来实现能量循环利用，实现蓄电池组充电的设备就是充电器装置，其容量从几十至几百kVA，充电时间多数在8小时以内。目前煤矿所用蓄电池组充电器装置非常广泛，一个年产约1000万吨的大型煤矿，所用容量在几百kVA以上的蓄电池组充电器装置约100多台。煤矿电气装备的大修规程规定，充电器装置的运用寿命为每生产300万吨煤就进入大修期(意味着装置的主体部件更换或整机完全更换)。

通过对神化煤田集团的几个大型煤矿的调研，目前容量在几百kVA以上的煤矿井下大容量蓄电池组充电装置，多数依赖进口，如美国、德国的设备，而且是国外八十年代的技术，体现在主电路结构和控制系统都比较简单，智能化程度低，设备庞大，体积大，价格贵，这些装置都有待国产化，提高产品的性能价格比。容量在几百kVA以下的，较小容量的蓄电池组充电装置，多数为国内制造的产品。

当前煤矿上所使用的铅酸蓄电池充电设备大多还是七八十年代开发的基于晶闸管的充电设备，存在体积大，充电时间长对电池的损害大，充电时间长等缺点，随着技术的发展，目前煤矿矿用充电机主要的关键技术趋向集中为以下几点：

a.高度集成化，密集化。功率器件的体积在不断变小，集成化程度越来越高，其中尤以集成化IGBT的出现为代表。控制系统的集成程度也在不断提高，工艺越来越复杂，正在朝着规模化的集成电路发展。

b.频率越来越高，随着GTO等传统晶闸管功率器件逐渐被IGBT绝缘栅双极晶体管所替代，充电器的频率、耐压、功耗变得越来越来高，高频化可以明显减少磁性变压器材料和大电解电容的体积、重量等，可以明显减少网侧低次谐波含量，提高充电器的EMC性能，减轻对煤矿电网的谐波污染。

c.高度的数字化和智能化，尽量减少人工干预。

目前煤矿大容量铅酸蓄电池充电方案中主要采用如图1的结构：

1).主回路采用三相半控桥式电路，由快速熔断器,整流变压器，压敏电阻、分流器、三相半控桥式整流电路组成。

A、主回路中压敏电阻的作用是保护操作过电压限制回路中的浪涌电流。

B、主回路中的快速熔断器用于回路的短路保护。

C、跨接在主回路蓄电池两端的导线(104、103)是反接保护。当充电装置与蓄电池组接反时，蓄电池组本身电压接通主回路反接保护继电器K线圈，继电器吸合，切断主回路启动器控制回路电源，反接保护指示灯D5亮(红色)。

2).移相触发电路(CD-KJCF-001),是两单元合为一体组成的电路板，其特点是不用同步变压器，只将整流变压器，二次输出端接入脉冲触发电路板通过光电隔离后，信号由单片机统一处理相序的检测，同步信号的检测，电源供给的AC18V(由控制变压器输出)与相序同步没有关系，即同步信号的检测是通过整流变压器的二次侧，且电压范围很宽，不受一次侧是否是660V还是380V的影响。由同步检测电路来的同步脉冲和调节检测电路来的移相电压通过移相模块进行变换，然后输出移相脉冲给单片机，单片机根据移相脉冲和检测的相序情况，分别依次以脉冲列的形式输出脉冲，经驱动电路脉冲变压器，并输出10KHZ脉冲列触发可控硅改变移相范围。

3).计算控制电路板(CD-KJWJ-001)，须和移相触发电路板配套使用。为简便起见，以下计算机控制板简称“微机板”，移相触发控制板简称“触发板”，微机板和触发板配套使用可实现恒流充电，供电电源交流双13V±5％,一路经双积分进入A/D转换器，一路经二进制进入D/A转换器，当正常开机后，有30秒初始时间，顺时针旋转调流电位器1/3圆周开始充电，10分钟内确定电池块数，在30秒左右后至10分钟内不影响正常的稳流充电，。充电装置完成稳流、稳压、常规充电的过程中，全部由微机板控制程序，做到一次完成。

现有技术一般采用晶闸管相控整流的技术方案，该方案由于只能工作在较低频率下，磁性变压器和电解电容的体积和重量都比较大，采用的移相触发控制板相比于目前比较流行的高位处理系统比较落后，不够智能化。另外现有充电技术由于采用晶闸管相控整流，无功功率较大，充电效率低，网侧大量谐波窜入电网容易造成谐波污染给电网中其他的电气设备的正常运行带来损害，输出纹波大，容易造成蓄电池发热影响寿命。

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