一種具有雙閉環(huán)控制的礦用充電裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種具有雙閉環(huán)控制的礦用充電裝置，包括主電路、雙閉環(huán)控制電路，所述主電路包括依次串接的輸入整流濾波電路、逆變器、高頻變壓器、輸出整流濾波電路、鉛酸電池，雙閉環(huán)控制電路包括DSP處理器、驅(qū)動電路、電流檢測電路與電壓檢測電路，電流檢測電路與輸出整流濾波電路的輸出端、DSP處理器相連，電壓檢測電路與輸出整流濾波電路的輸出端、DSP處理器相連，DSP處理器與驅(qū)動電路相連，驅(qū)動電路與逆變器相連。本實用新型的DSP處理器根據(jù)檢測到的輸出整流濾波電路輸出端電流、電壓值實現(xiàn)對鉛酸電池的恒流、恒壓充電模式的靈活切換，有效提高了充電系統(tǒng)的動態(tài)性能，延長了電池的使用壽命。
【專利說明】
一種具有雙閉環(huán)控制的礦用充電裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及礦用機(jī)電設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及一種具有雙閉環(huán)控制的礦用充電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著煤礦生產(chǎn)自動化程度以及開采環(huán)境對運輸設(shè)備特殊的安全要求的不斷提高，以蓄電池作為動力源的礦用電動車被廣泛應(yīng)用于煤礦生產(chǎn)中。對于對各種型號和功能的礦用電動車，需匹配相應(yīng)的充電裝置。目前，我國煤礦對蓄電池充電大多使用恒流充電法、恒壓充電和恒壓限流充電三種方式。由于恒流充電這種方法其前期充電電流很小使得充電總時間增長，后期由于電流過大導(dǎo)致電能大多用于析氣;恒壓充電這種方法初期充電電流急驟上升，易造成充蓄電池過流及設(shè)備損壞，而且不適用蓄電池的初充電和去硫充電，容易導(dǎo)致電池壽命縮短;恒壓限流充電對于充電電壓選擇比較困難，若充電電壓選擇過高，會引起充電初期充電電流過大，會損害蓄電池壽命;充電電壓過低，則到充電后期充電電流會很小，充電時間長，會使電池充電不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種安全性高、成本低、控制可靠的具有雙閉環(huán)控制的礦用充電裝置。
[0004]本實用新型解決上述問題的技術(shù)方案是:一種具有雙閉環(huán)控制的礦用充電裝置，包括主電路、雙閉環(huán)控制電路，所述主電路包括依次串接的輸入整流濾波電路、逆變器、高頻變壓器、輸出整流濾波電路、鉛酸電池，雙閉環(huán)控制電路包括DSP處理器、驅(qū)動電路、電流檢測電路與電壓檢測電路，所述電流檢測電路的輸入端與輸出整流濾波電路的輸出端相連，電流檢測電路的輸出端與DSP處理器相連，電壓檢測電路的輸入端與輸出整流濾波電路的輸出端相連，電壓檢測電路的輸出端與DSP處理器相連，DSP處理器與驅(qū)動電路相連，驅(qū)動電路與逆變器相連。
[0005]上述具有雙閉環(huán)控制的礦用充電裝置還包括電壓保護(hù)電路，電壓保護(hù)電路的輸入端與輸入整流濾波電路的輸入端相連，電壓保護(hù)電路的輸出端與DSP處理器相連。
[0006]上述具有雙閉環(huán)控制的礦用充電裝置中，所述輸入整流濾波電路采用不控全橋整流濾波電路。
[0007]上述具有雙閉環(huán)控制的礦用充電裝置中，所述逆變器采用電壓型全橋逆變電路。
[0008]上述具有雙閉環(huán)控制的礦用充電裝置中，所述DSP處理器的主芯片采用TMS320F28335。
[0009]本實用新型的有益效果在于:本實用新型的輸入整流濾波電路對電網(wǎng)側(cè)380V工頻交流電壓進(jìn)行單相不控整流，獲得直流電壓后DSP處理器實時調(diào)節(jié)逆變電路的功率管導(dǎo)通與關(guān)斷，由高頻變壓器、輸出整流濾波電路輸出所需電平電壓，DSP處理器根據(jù)檢測到的輸出整流濾波電路輸出端電流、電壓值實現(xiàn)對鉛酸電池的恒流、恒壓充電模式的靈活切換，有效提高了充電系統(tǒng)的動態(tài)性能，避免了恒流充電法充電后期電流過大以及恒壓充電法充電前期電流過大給電池帶來的壽命影響，延長了電池的使用壽命；同時，DSP處理器根據(jù)檢測到的逆變電路的溫度及主電路電壓、電流值，實現(xiàn)過熱、過壓、過流保護(hù)，具有安全性高、成本低、控制可靠的優(yōu)點。
【附圖說明】
[0010]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖。
[0011]圖2為圖1中輸入整流濾波電路的電路圖。
[0012]圖3為圖1中逆變器的電路圖。
[0013]圖4為圖1中輸出整流濾波電路的電路圖。
[0014]圖5為圖1中保護(hù)電路的電路圖。
[0015]圖6為圖1中電流檢測電路、電流檢測電路的電路圖。
[0016]【具體實施方式】I下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步的說明。
[0017]如圖1所示，本實用新型包括主電路、雙閉環(huán)控制電路，所述主電路包括依次串接的輸入整流濾波電路、逆變器、高頻變壓器、輸出整流濾波電路、鉛酸電池，雙閉環(huán)控制電路包括DSP處理器、驅(qū)動電路、電流檢測電路與電壓檢測電路，所述DSP處理器的主芯片采用TMS320F28335，所述電流檢測電路的輸入端與輸出整流濾波電路的輸出端相連，電流檢測電路的輸出端與DSP處理器相連，電壓檢測電路的輸入端與輸出整流濾波電路的輸出端相連，電壓檢測電路的輸出端與DSP處理器相連，DSP處理器與驅(qū)動電路相連，驅(qū)動電路輸出端與逆變器的開關(guān)器件相連。
[0018]如圖2所示，輸入整流濾波電路采用不控全橋整流濾波電路，來自交流電網(wǎng)的幅值為38(^頻率為50取的工頻交流電壓連接于01、02、03、04四個電力二極管，由于二極管的單相導(dǎo)電特性的存在，當(dāng)輸入的正弦交流電壓處于正半周期時，D1、D4處于正向?qū)顟B(tài)，D2、D3處于反相截止?fàn)顟B(tài)，OUTl和0UT2之間輸出電壓同輸入一樣為正弦波正半波；當(dāng)輸入的正弦交流電壓處于負(fù)半周期時，D2、D3處于正向?qū)顟B(tài)，Dl、D4處于反相截止?fàn)顟B(tài)，OUTl和0UT2之間輸出與輸入正弦電壓反相，依然為正弦波正半波；因此，來自于交流電網(wǎng)的380V工頻電壓在經(jīng)過不控橋式整流電路后將被整流成脈動頻率為輸入工頻交流電頻率兩倍的直流電壓。濾波電容C1、C2與電阻R1、R2、電容C3、C4并聯(lián)一起實現(xiàn)濾波作用，R1、R2采用10阻值，用于對整流輸出直流電壓進(jìn)行分壓，以使額定電壓較低的濾波電容C1、C2得以正常工作，電容C3、C4采用容值較低的I OnF陶瓷電容，用以濾除整流電路輸出的高頻諧波。
[0019]所述逆變器采用電壓型全橋逆變電路。圖3為逆變器的電路原理圖，逆變器輸入端連接于不控整流濾波電路輸出端，逆變器輸出端連接于高頻變壓器輸入端。晶體管Q1、Q2、Q3和Q4構(gòu)成逆變器的兩個個橋臂，通過脈寬調(diào)制信號P麗I和P麗2進(jìn)行驅(qū)動，橋臂Ql和Q4為一對，橋臂Q2和Q3為另一對，成對橋臂在PWM信號控制下同時導(dǎo)通和關(guān)斷，兩對峭壁不可以同時導(dǎo)通，必須帶有足夠大的死區(qū)，否則將造成直流側(cè)短路，Dl?D4為續(xù)流二極管。
[0020]如圖4所示，圖4為本實用新型的輸出整流濾波電路的電路原理圖，輸出整流濾波電路輸入端連接于高頻變壓器輸出端，一起組成輸出濾波電路以降低輸出的電壓和電流的紋波，最終將平穩(wěn)的電流或電壓輸出給鉛酸電池。
[0021]本裝置還包括電壓保護(hù)電路，電壓保護(hù)電路的輸入端與輸入整流濾波電路的輸入端相連，電壓保護(hù)電路的輸出端與DSP處理器相連。如圖5所示，來自于交流電網(wǎng)的380V正弦交流電通過小功率工頻變壓器降壓成24V工頻交流電壓，再經(jīng)過由全橋整流模塊BRIDGE2和容值分別為為100uf/50V、0.1uf的兩個濾波電容構(gòu)成的整流濾波電路后，可以獲得穩(wěn)定的34V直流電壓，該直流電壓在經(jīng)過穩(wěn)壓芯片LM7824進(jìn)行穩(wěn)壓后，得到24V的直流電壓，容值分別為0.1uf和10uf的電容C1、C4，其主要作用是濾除由于TLP250光耦隔離芯片的快速導(dǎo)通關(guān)斷所產(chǎn)生的沖擊諧波電壓。
[0022]如圖6所示，圖6為本實用新型的電壓檢測電路和電流檢測電路的電路圖，電壓檢測電路的輸入端通過電壓傳感器與輸出整流濾波電路的輸出端連接，輸出端與DSP控制器的A/D輸入端連接，電流檢測電路的輸入端通過霍爾傳感器與輸出整流濾波電路的輸出端連接，輸出端與DSP控制器的A/D輸入端連接。
[0023]本實用新型的工作原理如下:輸入整流濾波電路對電網(wǎng)側(cè)380V工頻交流電壓進(jìn)行單相不控整流，獲得直流電壓后再通過DSP處理器實時調(diào)節(jié)逆變電路的功率管導(dǎo)通與關(guān)斷，由高頻變壓器、整流電路輸出所需電平電壓，DSP處理器根據(jù)檢測到的直流輸出整流濾波電路輸出端電流、電壓值進(jìn)行判斷，如果讀取的單格電池電壓小于等于0V，則關(guān)斷逆變器的功率管，從而切斷電源的輸出，保護(hù)用電設(shè)備和電源系統(tǒng)，防止燒毀，若大于OV則根據(jù)電壓值選擇充電模式。當(dāng)檢測到的電壓小于2.4V，進(jìn)入恒流充電步驟，當(dāng)檢測到的電壓大于或等于2.4V時則進(jìn)入恒壓充電步驟，在恒壓充電的過程中當(dāng)檢測到的輸出電流小于等于C/10時(C為放電電流)，進(jìn)入涓流充電方式直至充電完成。從而實現(xiàn)恒流、恒壓供電模式的控制，同時，DSP處理器根據(jù)逆變電路的溫度及主電路電壓、電流的檢測，實現(xiàn)過熱、過壓、過流保護(hù)。
【主權(quán)項】
1.一種具有雙閉環(huán)控制的礦用充電裝置，其特征在于:包括主電路、雙閉環(huán)控制電路，所述主電路包括依次串接的輸入整流濾波電路、逆變器、高頻變壓器、輸出整流濾波電路、鉛酸電池，雙閉環(huán)控制電路包括DSP處理器、驅(qū)動電路、電流檢測電路與電壓檢測電路，所述電流檢測電路的輸入端與輸出整流濾波電路的輸出端相連，電流檢測電路的輸出端與DSP處理器相連，電壓檢測電路的輸入端與輸出整流濾波電路的輸出端相連，電壓檢測電路的輸出端與DSP處理器相連，DSP處理器與驅(qū)動電路相連，驅(qū)動電路與逆變器相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有雙閉環(huán)控制的礦用充電裝置，其特征在于:還包括電壓保護(hù)電路，電壓保護(hù)電路的輸入端與輸入整流濾波電路的輸入端相連，電壓保護(hù)電路的輸出端與DSP處理器相連。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有雙閉環(huán)控制的礦用充電裝置，其特征在于:所述輸入整流濾波電路采用不控全橋整流濾波電路。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有雙閉環(huán)控制的礦用充電裝置，其特征在于:所述逆變器采用電壓型全橋逆變電路。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有雙閉環(huán)控制的礦用充電裝置，其特征在于:所述DSP處理器的主芯片采用TMS320F28335。
【文檔編號】H02J7/10GK205429847SQ201620233168
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月24日
【發(fā)明人】何寬芳, 劉湘楠, 楊慶, 肖冬明, 李學(xué)軍
【申請人】湖南科技大學(xué)