專利名稱：可控硅大功率交直流電功率轉(zhuǎn)換電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大功率的交直流電功率轉(zhuǎn)換電路，可用于電解、充電及其它用電設(shè)備的直流電源，特別適用于制造次氯酸鈉消毒液及鉛酸蓄電池自動充電機的電源。
現(xiàn)有技術(shù)的大功率直流電源中都設(shè)置了變壓器，采用全波整流，濾波等，電路較為復雜，且保護電路采用跳機切斷總電源的辦法，所用繼電器大，總成本高、笨重，由于發(fā)熱而不可能提高整機工作效率。如專利申請?zhí)枮?8206441.X就是這樣，故只適用于功率不大的電源，而88214734.X采用了傳統(tǒng)的雙反星形可控硅整流，在變壓器原方設(shè)置了六個可控硅進行調(diào)壓，電路也比較復雜。
本發(fā)明的目的在于克服上述缺點，提供一種不用變壓器實現(xiàn)大功率交直流電功率轉(zhuǎn)換的電路。用于電解時其輸出電流0～26安培，連續(xù)可調(diào)，用于充電時充電電流0～15安培連續(xù)可調(diào)，充電電壓分別為12、24、36、48、60伏五檔。
本發(fā)明主要部分由同步電源，觸發(fā)器，半波可控硅整流，緩啟動電路，過流和短路保護電路組成。


圖1是本發(fā)明的方塊圖;
圖2是觸發(fā)器，同步電源及緩啟動電路的原理電路圖;
圖3是定時電路的原理電路圖;
圖4是過流和短路保護電路的實施例1電路圖;
圖5是過流和短路保護電路的實施例2電路圖;
圖6是半波可控硅整流主回路原理電路圖;
圖7是制造次氯酸鈉消毒液的實施例電路圖;
圖8是本發(fā)明作為鉛酸蓄電池自動充電機的實施例電路圖;
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的構(gòu)成及實施例作進一步說明參看圖1、圖2、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8。
觸發(fā)器由BG2及R2、R3、R4、R5、W1、C2及D3組成。其同步電源由R9、D1及DW1組成，由此可產(chǎn)生與主回路同步的移相脈沖，不采用變壓器，直接由單相動力電220V經(jīng)R9降壓，二極管D1整流，穩(wěn)壓管DW1整形得到。緩啟動電路由BG1、R6、R7、R8、R10、D2、DW2及C3組成。接通電源的瞬間，C3上電壓為零，BG1處于截止狀態(tài)，觸發(fā)器無脈沖輸出，可控硅導通角為零，隨著C3上的電壓不斷增加，BG1由截止到導通最后達到飽和，觸發(fā)器逐步達到某一確定的振蕩狀態(tài)，而可控硅也就具有某一確定的導通角，主回路開始工作，調(diào)節(jié)電位器W1可連續(xù)調(diào)節(jié)輸出電流和電壓。緩啟動電路的設(shè)置可避免因操作不慎造成的電流沖擊損壞電流表頭。
主回路為可控硅半波整流電路，R1、C1為可控硅電壓吸收電路，取消了笨重的變壓器，直接由單相動力電通過觸發(fā)器輸出的脈沖來控制可控硅的導通角，經(jīng)可控硅整流后輸出一定的電流和電壓。R1、C1電壓吸收電路的作用是防止可控硅瞬間過壓被擊穿。
過流、短路保護電路，用來當主回路出現(xiàn)過流或短路時，避免電路或電表被損壞。由于設(shè)備的工作電流為23～25安培。難于在主回路設(shè)置取樣電阻，我們巧妙地利用主回路中電流表的分流器FL作為取樣電阻，而且不發(fā)熱。參看圖4，圖5和圖7，選用運算放大器IC2對取樣電阻FL上的信號進行放大，然后輸入至BG6和BG7組成的翻轉(zhuǎn)電路(圖4)的輸入端，通常情況下，BG6處于飽和狀態(tài)，BG7處于截止狀態(tài)，繼電器J2不動作，發(fā)光管D11(綠)亮，過流或短路出現(xiàn)時，翻轉(zhuǎn)電路翻轉(zhuǎn)，BG6截止，BG7飽和，J2動作，J2-1斷開觸發(fā)器脈沖輸出信號，可控硅不導通。同時J2-2斷開電流表頭，并有聲光報警，對電路進行全面保護。若故障排除，按下微動開關(guān)S，使翻轉(zhuǎn)電路翻轉(zhuǎn)，設(shè)備繼續(xù)運行，或輸入至由IC3組成的翻轉(zhuǎn)電路(圖5)的輸入端，IC3選用時基電路NE555，其翻轉(zhuǎn)特性是當輸入端電壓小于2/3VCC時，輸出端為高電位，當輸入端電壓大于2/3VCC時，輸入端由高電位跳變?yōu)榈碗娢唬ㄟ^調(diào)整W3可以調(diào)節(jié)運算放大器的增益，當出現(xiàn)過流或短路時，使IC3的輸入電壓大于2/3VCC，因而IC3翻轉(zhuǎn)，J2動作，跳機保護，這時觸點J2-1斷開可控硅的輸入脈沖，J2-2斷開電流表頭，并有聲光報警，故障消除后，按下微動開關(guān)S則電路翻轉(zhuǎn)，設(shè)備繼續(xù)工作。
參看圖8，在充電時，若操作不慎使充電機兩極相碰造成本發(fā)明輸出端短路，可能燒毀可控硅，為避免發(fā)生此情況，也需設(shè)置短路保護電路，該電路由BG3、BG4、J2、D16及R44、R45、R46、R47、DW7組成，正常情況時，BG3飽和，BG4截止，J2不動作，D12亮，若出現(xiàn)短路，則BG3截止，BG4飽和，J2動作，D16滅，觸點J2-1切斷可控硅的輸入脈沖，J2-2斷開電流表頭，對電路實現(xiàn)了保護。
參看圖3本發(fā)明用于電解時，還設(shè)置了定時電路，由時基電路集成塊IC1、C4、C5、C6、C7、DW3、D4、R12、W2、J1組成。其直流電源直接由C7、DW3、D4、C6獲得，開啟電源，定時開始，電源通過R12、W2向C5充電，開始時A點電位UA為低電位，IC1的輸出端B點為高電位，這時繼電器不動作，D6亮，顯示定時正在進行，當C5上的電位逐漸升高使UA＝2/3VCC時，IC1發(fā)生翻轉(zhuǎn)，B點變?yōu)榈碗娢?，D6滅，J1動作，其觸點J1斷開可控硅的輸入脈沖，切斷主回路(參見圖6)。定時的長短通過調(diào)節(jié)W2來確定，其中關(guān)鍵件是C5，我們選用了耐壓高的電解電容以使漏電小，經(jīng)實測，本定時電路的定時精度為，定時1小時，誤差在2分鐘以內(nèi)，完全滿足了使用要求。
參看圖8，本發(fā)明用于充電時，還設(shè)置了充電自控電路，以防止過充和欠充，從而保證電池的使用壽命，在充電過程中，電池電壓上升到其額定電壓值的125%時，認為該電池已充滿，應(yīng)停止充電。充電自控電路由小型變壓器T，整流橋DC，三端集成穩(wěn)壓器IC4以及C13、C15構(gòu)成穩(wěn)壓器(輸出8V電壓，作為時基電路IC1電源)，取樣電阻(由R34～R43組成)，IC1、BG5和繼電器J3構(gòu)成控制電路。取樣電壓通過開關(guān)K2輸入至IC1的輸入端，在充電過程中，IC1輸出為高壓電，BG5截止，J3不動作，當電池電壓增加使其輸入端為2/3VCC(電池電壓上升至額定電壓值的125%)時，電路翻轉(zhuǎn)，IC1輸出端由高電壓跳變至低電位，BG5飽和，J3動作，觸點J3斷開可控硅BCR的輸入脈沖，切斷主回路，于是充電結(jié)束。
電路中主要元器件的型號或參數(shù)見附表。
本發(fā)明經(jīng)多次實驗證明有如下優(yōu)點1、全部電路省去了笨重的變壓器，致使電路的體積和重量大大減小，由幾十公斤減至不到4公斤)，成本降低，不發(fā)熱，可連續(xù)工作，提高了整機的工作效率。
2、本發(fā)明電路簡單，增加了各種控制功能，如緩啟動電路用以防止有沖擊電流時電路的損壞，過流及短路保護電路用以保護在過流或短路時電路及電表免遭損壞。
3、由于保護電路的取樣信號巧妙地利用電流的分流器，并采用小型繼電器控制可控硅的觸發(fā)脈沖，而達到保護的目的，實現(xiàn)了用控制小電流的方法來控制大電流，因而使電路簡化，成本降低。
權(quán)利要求
1.可控硅大功率交直流電功率轉(zhuǎn)換電路，由同步電源，觸發(fā)器(BG2、R2、R3、R4、R5、W1、C2及D3組成)，整流器和保護電路組成，其特征是(1)其同步電源由電阻R9、二極管D1、穩(wěn)壓管DW1組成，使觸發(fā)器產(chǎn)生與主回路同步的脈沖；(2)主回路采用可控硅半波整流電路，由可控硅BCR，電壓吸收電路R1、C1，電流表A構(gòu)成，由觸發(fā)器輸入的觸發(fā)脈沖來控制可控硅BCR的導通角，經(jīng)可控硅整流后輸出一定的電流和電壓；(3)保護電路對過流和短路進行保護的電路為(A)雙極性電源(由R27、R28、D9、D10、DW4、DW5、C10及C11、構(gòu)成，由P、Q輸出正負電壓，公共點為零線)，取樣電阻FL，運算放大器IC2(由雙極性電源提供±12V電源)，對FL上的信號進行放大，然后輸入至由IC3組成的翻轉(zhuǎn)電路，當過流或短路時，IC3翻轉(zhuǎn)，繼電器J2動作，其觸點J2-1斷開可控硅的輸入脈沖，J2-2斷開電流表頭，并有聲光報警，或(B)雙極性電源(由R27、R28、D9、D10、DW4、DW5、C10、及C11構(gòu)成，由P、Q兩點輸出正負電壓，公共點為零線)，取樣電阻FL上的信號經(jīng)運算放大器IC2(由雙極性電源提供±12V電源)放大，輸入至由BG6和BG7組成的翻轉(zhuǎn)電路，當過流或短路時，電路翻轉(zhuǎn)，BG6截止，BG7飽和，J2動作，觸點J2-1斷開可控硅的輸入脈沖，J2-2斷開電流表頭，并有聲光報警；對充電短路進行保護的電路由(C)BG3、BG4、J2、D16及R44、R45、R46、R47、DW7組成，出現(xiàn)短路時，BG3截止，BG4飽和，J2動作，D16滅，觸點J2-1切斷可控硅的輸入脈沖，J2-2斷開電流表頭，實現(xiàn)了電路保護。
2.按權(quán)利要求1所說的轉(zhuǎn)換電路，其特征是在觸發(fā)器電路中設(shè)置了緩啟動電路，由BG1、R6、R7、R8、R10、D2、DW2、及C3組成，接通電源，C3開始充電，隨著C3上電壓的不斷提高使BG1由導通到飽和，使可控硅逐漸導通，調(diào)節(jié)W1可改變主回路輸出電流和電壓的大小，R6為放電電阻。
3.按權(quán)利要求1和2所說的轉(zhuǎn)換電路，其特征是用于電解時，有一個定時電路，由時基電路集成塊IC1、C4、C5、C6、C7、DW3、D4、R12、R13、W2、J1組成。其直流電源直接由C7、DW3、D4、C6獲得，開啟電源通過R12、W2向C5充電，充至IC1翻轉(zhuǎn)時，J1動作，切斷可控硅的輸入脈沖，調(diào)節(jié)W2可以調(diào)節(jié)定時的長短，C5選用耐壓高的電解電容，以減小漏電;
4.按權(quán)利要求1和2所說的轉(zhuǎn)換電路，其特征是用于充電時，有一個充電自控電路，由小型變壓器T(12V、3W)，整流橋DC，三端集成穩(wěn)壓器IC4以及C13、C15構(gòu)成穩(wěn)壓器，取樣電阻(由R34～R43組成)，IC1、BG5和繼電器J3構(gòu)成控制電路，取樣電壓通過開關(guān)K2輸至IC1的輸入端，當充滿時，翻轉(zhuǎn)電路IC1翻轉(zhuǎn)，BG5飽和，J3動作，斷開可控硅BCR的輸入脈沖，充電結(jié)束。
全文摘要
本發(fā)明適用于電解、充電及其它用電設(shè)備的直流電源，特別適用于制造次氯酸鈉消毒液及鉛酸蓄電池自動充電機的電源。本發(fā)明的主要部分是由同步電源，觸發(fā)器，緩啟動電路，半波可控硅整流電路和過流及短路保護電路構(gòu)成。主回路省去了笨重的變壓器，使體積、重量減小，保護電路中利用電流表的分流器作為取樣電阻，實現(xiàn)了用控制小電流的方法來控制大電流的目的，使所用的繼電器的體積減小。
文檔編號H02H7/122GK1063979SQ9110072
公開日1992年8月26日 申請日期1991年2月8日 優(yōu)先權(quán)日1991年2月8日
發(fā)明者劉治賢, 李富順 申請人:李富順