[实用新型]三相电容式充电机

说明书

本实用新型三相电容式充电机，属于化学电源的使用维修技术领域。特别涉及一种用于大功率蓄电池组充电的设备改进。

目前工业应用的蓄电池充电机主要有二类，一类为由调压器（TB）整流变压器（ZB）整流器（ZL）组成的充电机，原理如图1所示。工作原理为：交流电压由调压变压器调整，经整流变压器隔离并实现功率匹配，通过二极管整流形成脉动直流为蓄电池充电。其中采用的调压器。变压器均属于感性设备，功率因数低，电能损耗大，设备构成复杂难于实现自动控制，第二类是可控硅整流充电机，原理如图2所示。其工作原理是：由整流变压器提供与负载匹配的交流电压，通过控制可控硅触发角来调整直流充电电压和电流，L为平波电感。

本实用新型的发明目的在于提供一种改进型大功率充电装置，克服上述两类充电机感性无功损耗的缺点。实现容性电流充电，消除谐波干扰，降低能量损耗，提高充电效率。

本实用新型的发明目的通过以下方式予以实现。本实用新型的构成如图4，由交直流转换电路（1）去极化及输出电路（2）；状态检测器（3）和控制器（4）组成。其特征在于：所述交直流转换电路是在二极管三相桥式整流电路的交流输入侧三相对称串接入电容器组；在整流桥出口两端接入由电容C0组成的支路，再通过扼流电感L1向蓄电池组供电，去极化放电功能由C0和L1实现。所说的电容器组应同时满足下列特征：A）每个电容器组由三个相同的电容构成，各个电容的一端分别接于三相整流桥臂上，另一端通过三个同步开关分别与三相电源相接；B）电容器组的个数，根据充电制度需要为1－N个。状态检测器和控制器可以用模拟或数字 控制技术实现，根据不同的充电制式设计相应的控制模式，以满足各种需要。

其工作原理是：三相交流电经电容耦合到整流输入端，经过二极管整流后给蓄电池充电。由于电网电压相对稳定，蓄电池的反电势也是相对稳定的，故电容器组在每一周期所耦合的电量与电容量基本成正比，通过调整电容器组的电容量就可以控制输出电流。在一定的电容量下充电电流相对稳定。故本实用新型系列充电机具有电流型工作特性。

显而易见本实用新型系列充电机向电网吸收容性电流，且无可控硅相控整流造成的高次电流谐波对电网污染，对改善电网负荷提高功率因数具有重要意义。

由于电容器的传输损耗比变压器小近两个数量级。将大大提高充电机的电能传输效率，效率将提高至接近分之百，具有巨大的节能效益，实现了上述的发明目的。

此外本实用新型系列充电机，比相同容量的传统充电机体积小成本低，而可靠性将大大提高。

图5是本实用新型的一种实施例的电气原理图。这是根据美国专家马斯的研究成果——充电过程中蓄电池最大电流接受力曲线（简称MAS曲线）设计的一种快速充电机，MAS曲线的表达式如下：

I_c＝I_mE^－pt

实践证明按照这条曲线充电，可以以最快速度，最小出气量对铅酸蓄电池充电。从而即提高充电工作效率，又不损坏蓄电池，比其它充电制有不可比拟的技术经济优越性。

下面简述该实施例的构成与工作原理。它由交直流变换电路，输出及去极化电路，极性检测电路及检测控制电路组成。极性检测电路检测蓄电池组的极性是否正确，正确则J5闭合允许充电。图5中ZBH为直流电压变 换器通过它将蓄电池端电压检测变换隔离输入由555时基电路构成的鉴幅电路，鉴幅电路通过蓄电池端电压的变化判断充电状态形成脉充输入计数器CC46160，由与非门构成的逻辑控制电路，根据计数器状态决定充电电流大小，通过TD62504大功率电平匹配驱动电路，驱动相应的开关，投入适当的电容量。其工作过程如下：蓄电池接入且正确，J5闭合。接入电网，检测控制电路得电，计数器上电清零，ZBH测得蓄电池残压，进入初始充电过程，K1K2K3皆闭合，电容全部投入，以最大电流充电。随着充电安时数增加蓄电池端电压升高，当充电电流曲线与MAS曲线相交时，电压升高至极限值时基电路翻转，J4得电，K1K2K3断电停止充电，与此同时C0.L与蓄电池构成振荡充放电电路实现几个放电去极化脉冲。放电结束后，若电池没有充好，鉴幅电路再翻转，根据计数器状态决定下一步充电电流并投入相应的电容量。依此类推，实现如图3所示的充电电流曲线，这是一条接近MAS曲线的充电电流曲线。可以实现快速高效又不损坏蓄电池的技术期望。

图1是调压器式充电机原理图，其中TB为调压器，ZB为整流变压器，ZL为整流器，E为负载。

图2是可控硅充电机原理图，ZB为整流变压器，SCR为可控硅桥式整流器，L为平波电感。