專利名稱：大容量(高可靠低波紋)全功能充電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種充電裝置，尤其涉及大容量(高可靠低紋波)全功能充電裝置。
直流操作電源充電裝置大致可歸納為三大類。一，可控硅型穩(wěn)流穩(wěn)壓轉(zhuǎn)換型充電設(shè)備(參見

圖1)，它雖容量大小不受限制，但紋波系數(shù)大，大容量直流輸出紋波大于15％(可控硅導(dǎo)通角變化量決定紋波大小)控制電路復(fù)雜，故障機率大，整流變壓器效率低。是目前國內(nèi)唯一的大容量蓄電池充電設(shè)備。二，飽和電抗器方式穩(wěn)壓穩(wěn)流充電設(shè)備(參見圖2)，雖然其可靠性較高，但其缺點是負載小于20％時不能達到穩(wěn)壓目的，必須接人為電阻負載才能使用。輸出電流大于80A時無法保證穩(wěn)定工作，充電設(shè)備容量目前只適用于300AH以下蓄電池組。三，高頻開關(guān)電源模塊(參見圖3)，雖然技術(shù)性能指標(biāo)理想，小容量使用N+1方式(國內(nèi)成熟模塊容量10A)，但大于100A直流電流用N+1方式組成的充電設(shè)備其價格無法使用戶接受，裝置中選用的模塊太多和模塊本身一些技術(shù)問題，其可靠性也存在一定問題。上述三種直流電源裝置除了它們各自不同缺陷外，還有其共同存在的主要問題(1)大于300AH蓄電池直流電源裝置紋波大，造成蓄電池使用壽命減少，蓄電池容量降低。
(2)大容量直流電源裝置不能同時滿足充電及浮充電(同時帶母線負載)工作狀態(tài)。
(3)大容量直流電源裝置的可靠性較差。
(4)大容量直流電源用開關(guān)電源N+1模塊價格昂貴。
因此，現(xiàn)有大容量直流電源裝置不能滿足大電廠及超高壓變電站的使用要求。隨著我國60MW大型電廠投入和超高壓變電所直流容量需求越來越大(直流系統(tǒng)已考慮UPS熱備直接投入總直流系統(tǒng))。迫切需要有低紋波系數(shù)、高可靠性能的大容量直流操作電源。
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有充電設(shè)備的缺陷，綜合其原理、特性及對免維護蓄電池充電要求，提出一種紋波小、可靠性強、使用方便的用于交流供電系統(tǒng)的全功能充電裝置。
本發(fā)明的技術(shù)特征在于，通過交流電壓調(diào)壓裝置及同相電壓疊加方法和以此為核心充電機組成的全功能充電裝置。交流電壓調(diào)壓裝置主要由具有極高可靠性的軌道式電壓調(diào)壓器和補償變壓器組成，達到輸出電壓波形完整，無電磁污染，為整機裝置輸出高品質(zhì)的直流電源提供了前提條件。
比較現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下特點1，采用了以前沒有在直流行業(yè)被采用過的交流電壓調(diào)壓技術(shù)和同相電壓疊加方法及相應(yīng)的裝置。而使調(diào)壓精度達到＜0.1％，效率可達99％。
2，隔離變壓器除了完成隔離功能外，還具有電壓配比功能。其特點效率高。
3，整機從交流整流到直流輸出的主電路除了變壓器、二極管無任何弱元件，具有極高的可靠性，且效率高和性能價格比好。能滿足任何大容量直流輸出電流要求。
4，經(jīng)實測結(jié)果，三相交流輸入-15％～+15％，負載從0～30A(可以更大)，整機穩(wěn)壓精度＜＝1.2％，穩(wěn)流精度＜＝2％，充電電壓紋波系數(shù)＜＝1.5％。
與本發(fā)明相關(guān)的附圖如下圖1，是現(xiàn)有技術(shù)之一可控硅型穩(wěn)流穩(wěn)壓轉(zhuǎn)換型充電設(shè)備的示意圖。
圖2，是現(xiàn)有技術(shù)之二飽和電抗器方式穩(wěn)壓穩(wěn)流充電設(shè)備的示意圖。
圖3，是現(xiàn)有技術(shù)之三高頻開關(guān)電源模塊的示意圖。
圖4，是本發(fā)明一個實施例的原理方框圖。
圖5，是本發(fā)明一個實施例的原理展開圖。
圖6是本發(fā)明一個實施例的控制原理展開圖。
下面參照附圖結(jié)合實施例，對本發(fā)明作進一步的描述，但必須注意的是，本實施例為一個非限定性的實施例。
參見圖4、5、6，全功能充電裝置包括三相補償變壓器TB單元21、三相自動電壓調(diào)節(jié)器T單元23、三相整流變壓器B單元25、三相整流橋塊單元27、29、31、33、和微機程控單元35。浮充電和充電功能的構(gòu)成如下。
1.浮充電功能的構(gòu)成電網(wǎng)的三相交流電UA、UB、UC、通過J1、J2、J3觸點輸?shù)饺嘌a償變壓器TB單元21，經(jīng)該單元的次級繞組(TU1wa、TU1wb、TU1wc)分別輸給三相自動電壓調(diào)節(jié)器T單元23和三相整流變壓器B單元25。單元23輸出可調(diào)電壓接單元21初級繞組，繞組有(TUA、TUB、TUC)。單元25的第一個電壓等級次級繞組bW1連接成星形經(jīng)單元33六相次整流后和一組與bW1差30度相角接成三角形bW2經(jīng)單元31六相次整流后連接組成12相次輸出的直流電壓供控制母線+KM定電壓。+KM電壓連接單元25的第二個電壓等級次級繞組bW3連接成星形經(jīng)單元29六相次整流后和一組與bW3差30度相角接成三角形bW4經(jīng)單元27六相次整流后連接組成12相次輸出直流電壓供浮充+HM定電壓。微機程控單元35根據(jù)直流控制母線+KM采樣電壓的反饋，指令T單元23進行三相電壓調(diào)節(jié)，其變化電壓TA、TB、TC分別連接TUA、TUB、TUC，經(jīng)過數(shù)變使TU1Wa、TU1Wb、TU1Wc得到可變化電壓(±15％或更寬)，隨后分別同電網(wǎng)UA、UB、UC相疊加，完成+HM、+KM穩(wěn)定電壓要求和獲得小于百分之1.2的低紋波直流電源。
2.充電功能的構(gòu)成電網(wǎng)的三相交流電UA、UB、UC通過J觸點分別輸給三相自動電壓調(diào)節(jié)T單元23和三相整流變壓器B單元25，單元25的第一個電壓等級次級繞組bW1分別同單元21的次級繞組(TU1wa、TU1wb、TU1wc)相疊加(相位相加或相減，單元23產(chǎn)生的交流電壓變化±15％可使直流電壓變化+70V至-70V)接成星形經(jīng)單元33六相次整流和一組與bW1差30度相角接成三角形bW2經(jīng)單元31六相次整流后連接組成12相次輸出的可調(diào)直流電壓供給蓄電池充電電壓的最大值。微機程控單元35根據(jù)XIR電流反饋或(XUR電壓反饋)，指令T單元23三相自動進行調(diào)節(jié)完成充電狀態(tài)的恒流定電壓。電源紋波系數(shù)同樣小于百分之1.5(單元33也可采用二個繞組，充電時紋波系數(shù)小于百分之1.2)。程控系統(tǒng)由工業(yè)微處理器組成，設(shè)計時考慮硬軟件的抗干擾，并具有參數(shù)設(shè)定和顯示、報警、“四遙”功能和全過程自動控制。
權(quán)利要求
1.一種大容量，高可靠低紋波全功能充電裝置，其特征在于它是通過串接輸入交流電壓同相電壓有效值疊加方法來實現(xiàn)的。
2.如權(quán)利要求1所述的充電裝置，其特征在于它由以下裝置和步驟來實現(xiàn)的電網(wǎng)的三相交流電UA、UB、UC、通過J1、J2、J3觸點輸?shù)饺嘌a償變壓器TB單元(21)，經(jīng)該單元的次級繞組(TU1wa、TU1wb、TU1wc)分別輸給三相自動電壓調(diào)節(jié)器T單元(23)和三相整流變壓器B單元(25)；單元(23)輸出可調(diào)電壓接單元(21)初級繞組，繞組有(TUA、TUB、TUC)；單元(25)的第一個電壓等級次級繞組bW1連接成星形經(jīng)單元(33)六相次整流后和一組與bW1差30度相角接成三角形bW2經(jīng)單元(31)六相次整流后連接組成12相次輸出的直流電壓供控制母線+KM定電壓；+KM電壓連接單元(25)的第二個電壓等級次級繞組bW3連接成星形經(jīng)單元(29)六相次整流后和一組與bW3差30度相角接成三角形bW4經(jīng)單元(27)六相次整流后連接組成12相次輸出直流電壓供浮充+HM定電壓；微機程控單元(35)根據(jù)直流控制母線+KM采樣電壓的反饋，指令T單元(23)進行三相電壓調(diào)節(jié)，其變化電壓TA、TB、TC分別連接TUA、TUB、TUC，經(jīng)過數(shù)變使TU1Wa、TU1Wb、TU1Wc得到可變化電壓(±15％或更寬)，隨后分別同電網(wǎng)UA、UB、UC相疊加，完成+HM、+KM穩(wěn)定電壓要求。
3.如權(quán)利要求1所述的充電裝置，其特征在于它通過串接整流變壓器次級繞組同相電壓有效值疊加方法來完成的包括，電網(wǎng)的三相交流電UA、UB、UC通過J觸點分別輸給三相自動電壓調(diào)節(jié)T單元(23)和三相整流變壓器B單元(25)，單元(25)的第一個電壓等級次級繞組bW1分別同單元(21)的次級繞組(TU1wa、TU1wb、TU1wc)相疊加(相位相加或相減，單元(23)產(chǎn)生的交流電壓變化±15％可使直流電壓變化+70V至-70V)接成星形經(jīng)單元(33)六相次整流和一組與bW1差30度相角接成三角形bW2經(jīng)單元(31)六相次整流后連接組成12相次輸出的可調(diào)直流電壓供給蓄電池充電電壓的最大值，微機程控單元(35)根據(jù)XIR電流反饋或(XUR電壓反饋)，指令T單元(23)三相自動進行調(diào)節(jié)完成充電狀態(tài)的恒流定電壓。
全文摘要
本發(fā)明是一種大容量(高可靠低紋波)全功能充電裝置。本發(fā)明通過交流電壓調(diào)壓裝置及同相電壓疊加方法和以此為核心充電機組成全功能充電裝置。達到輸出電壓波形完整,無電磁污染,為整機裝置輸出高品質(zhì)的直流電源提供了前提條件。具有高可靠性,且效率高、性能價格比好。能滿足任何大容量直流輸出電流要求。
文檔編號H02J7/10GK1348244SQ0111349
公開日2002年5月8日 申請日期2001年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月21日
發(fā)明者戴永清, 張華敏 申請人:戴蕓