专利名称：一种正负脉冲的充电方法
技术领域：
本发明涉及充电领域，主要是一种正负脉冲的充电方法。
背景技术：
原有正负脉冲位置安排是人为设定的， 一般220V整流后经大电解电容滤波或经功率变换 成一个直流电，然后进行正脉冲充电变换，充电一段时间后，正脉冲充电变换停止，负脉冲 变换开始，负脉冲放电一定时间后也会停止下来，接着正脉冲变换又开始。这般人为的设定 正负脉冲区间随意性很强，负脉冲区不会设在交流电供电能力较弱的nl80°-17°~nl80°+23°附 近，且频率往往都较低(低于10Hz)。在较大的功率充电时，会使电网的功率随正负脉冲的 交替而波动，使电网的电压也随之波动，会使灯泡有低频闪烁感，电机也有振动声，给用电 器带来损害和影响照明的舒适性。另外有的正负脉冲变换器把功率因素变换、正脉冲充电变 换和负脉冲变换分成三个变压器或电感器完成，还配有一套单片机控制组件，电路复杂且成 本高，还给电网带来污染。
发明内容
本发明要解决上述现有的缺点，提供一种正负脉冲的充电方法。
本发明解决其技术问题采用的技术方案这种正负脉冲的充电方法，该方法包括如下步 骤采用220V交流电整流后的100HZ的脉动直流电直接进行正脉冲的变换，正负脉冲变换在 同一脉冲变压器B中完成;设有一个与220V交流电整流后的脉动直流相关的充电区和停充区， 脉动直流电压过0点后，当检测点A电压升到120V时(nl80°+23°)，正脉冲变换电路开始工 作，即电能经脉冲变压器B中线圈L1、晶体管T1反击变换后的脉冲电能经线圈L2、 二级管 D01给蓄电池充电；脉动直流电压继续升高到最大值(310V)，然后回落到90V时[(n+l) 180°_17°)]，正脉冲变换器停止工作；充电停止一定时间后，负脉冲变换电路开始工作，即 蓄电池的电能经线圈L2、 二级管D02、晶体管T01反击变换后经线圈L1、 二极管Dl给贮能 电容C3充电，负脉冲持续0. 2~lmS就停止下来，等到下一个脉动直流电压上升到120V时， 正脉冲变换电路又开始工作，以此周期性的循环下去。
本发明中所述的充电区间为nl80°+23°~(n+l) 180°-17°,停充区为nl80°-17。~nl80。+23°。 本发明中所述的电容C3储存的电能在下一个正脉冲变换时，和脉动直流电一起由正脉冲 的变换给蓄电池充电。
本发明有益的效果是1、本发明是根据交流电的变化规律，安排正负脉冲，正脉冲充电 放在供电力较强的80%的区间，其供电能力占整个周期供电能力的98%,负脉冲放电设在供 电力较弱的20%区间，供电能力只占2%:在负脉冲放电期间不消耗电力，如果正脉冲充电 时为1000瓦、负脉冲放电时近似0瓦，采用了本发明的方法会使整个供电稳定，功率因素高; 2、设计合理，正负脉冲在同一个变压器中完成，控制电路均由硬件组成，负脉冲放电的峰值 功率在300W以上并储存在电容C3中，在下一个正脉冲充电时给予利用。
图1是本发明的正负脉冲变换电路原理图2是本发明应用到充电器中的整体电路原理图3是本发明正脉冲变换电路控制模块方框图4是本发明充电控制和负脉冲变换控制模块方框图5是本发明中220V交流电整流后的波形图6是本发明中充电区和停充区的脉冲波形示意图7是本发明中正脉冲变换晶体管Tl驱动的波形示意图8是本发明中Ml模块反馈波形及保护控制示意图9是本发明中负脉冲变换晶体管T01驱动的波形示意图IO是本发明中正脉冲充电电流和负脉冲放电电流的波形示意具体实施例方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，这种正负脉冲的充电方法，该方法包括如下步骤采用220V交流电整流后 的100HZ的脉动直流电直接进行正脉冲的变换，正负脉冲变换在同一脉冲变压器B中完成。 设有一个与220V交流电整流后的脉动直流相关的充电区和停充区，充电区间为nl80°+23°~ (n+l) 180°-17°，停充区为n180。-17°~nl80°+23°。脉动直流电压过O点后，当检测点A电压 升到120V时(nl80°+23°)，正脉冲变换电路开始工作，即电能经脉冲变压器B中线圈Ll、晶
体管Tl反击变换后的脉冲电能经线圈L2、 二级管D01给蓄电池充电；脉动直流电压继续升 高到最大值(310V),然后回落到90V时[(n+1) 180°-17°]，正脉冲变换器停止工作；充电停 止一定时间后，负脉冲变换电路开始工作，即蓄电池的电能经线圈L2、二级管D02、晶体管T01 反击变换后经线圈L1、 二极管D1给贮能电容C3充电，负脉冲持续0.2 lmS就停止下来，等 到下一个脉动直流电压上升到120V时，正脉冲变换电路又开始工作，以此周期性的循环下去。 所述的电容C3储存的电能在下一个正脉冲变换时，和脉动直流电一起由正脉冲的变换给蓄电 池充电。
充电区的脉动直流电压区间可表述为120V~310V~90V区间，用相位角表述为(nl80。+23。) ~ (nl80。+163。)。在这区间里反激变换器直接把脉动直流电变换成正脉冲电流，给蓄电池充 电。
停充区的脉动直流电压区间可表述为90V 0 120V区间，用相位角表述为(nl80。-17°) ~ (nl80°+23°)。蓄电池放电的负脉冲设定在这个区间中。
充电区交流电的供电能力强，按时间比例为80%的充电区能提供98%以上的电能，20%的 停电区只供2%左右的电能，把负脉冲设在这一区间，可充分提高供电效率，又可让负脉冲变 换回馈时储能电容上的电压最低、储能空间最大电容容量可选得最小。(计算方法如下)
停充区供电能量计算方法 1、当9= 17度时内的供电能量 平均功率公式
<formula>formula see original document page 5</formula>2. 9占180中的能量比为:
公式:
<formula>formula see original document page 5</formula>3.当6=23度时内的供电能量
<formula>formula see original document page 6</formula>4. e占180中的能量比为
公式<formula>formula see original document page 6</formula><formula>formula see original document page 6</formula>
在(nl80-17) (nl80+23)这40度的停充区交流电能提供的电能只占0—180度整个 半周波所提供电能的2%左右。
图2的具体电路连接关系说明如下
以48V/10A的充电器为例解释充电器工作原理。在3号，4号两输出接线端接上48V蓄 电池组，3端接正、4端接负。若接线正确，电源指示双色发光管LED3 (蓝)，LED4 (红)， 合发为橙色光，证明蓄电池联接正常。若正、负接反，蓄电池电流正极经4号端、D08、可复 位电流保护器、3号端、蓄电池负极形成短路电流，可恢复电流保护器双金属片热形变而跳 闸，达到反接保护的目的。重新接线，按复位钮使保护器复位即可。
1号、2号两输入接线端为220V交流电输入端，FS1为保险丝，ZNR1压敏电阻与220V 输入并联以吸收高于400V以上的峰值干扰脉冲，Cl、 C2、 L组成滤波器，吸收电网的一些高 频干扰脉冲，和本充电器产生的高频脉冲，来减少充电器和电网之间的相互干扰。Br是整流 桥模块，把输入220V的交流电整流成脉动直流电提供给正脉冲反击变换器，脉动直流电变换 成充电用的正脉冲充电电流。D4、 D5与Br中的与负极相联的两只整流二极管组成另一组整 流桥，以提供一组纯粹的100Hz脉动直流电，以供M1电压检测和给辅助电源供电，220V电 源接通后A点电压上升，R6、 R7给T6正偏并由ZD3给以限压(36V)。 T6工作在电压跟随器 状态，电源电流通过R5、 T6给C5充电，在C5上可得到30V左右的直流电压，经IC1稳压后 输出正15V的直流电压供M1及外围控制电路使用。由RIO、 ZD4、 Rll、 R12、 D7、 R13、 R14、
T7、 T8组成一个M1辅助电源电压检测电路及M1启动控制电路，该电路是为了避免电源接通 瞬间时，辅助电压未达标，导致M1工作失常而设计的，ZD4的稳压值为18V，当C5上的电压 低于20V左右时，T7截止，R14给T8正偏致T8导通，M13脚零电位，Ml脉冲发生器不启动。 当C5上的电压大于23V左右时，RIO、 ZD4、 Rll、 R12、 D7、 R13、给T7正偏，T7导通，T8 零偏置，T8截止，M13脚正常工作。同时D7、 R13电流消失，T7的偏置加大，形成一个带滞 回电路的电压检测控制器。A点的脉动直流电压经R28传递给M13脚，若Ml通过R28测得脉 动直流电压超过120V左右时，Ml中的电压比较器U1就致2脚于高电平，2脚的高电平。经 R8、 R9分压加到T5基极使T5导通，使T6栅极电压为零，T6截止。C5上的电能继续维持M1 及外围电路供电，同时M1中的U1也控制脉冲发生器，使之产生正脉冲反击变换驱动脉冲。 由8脚输出的驱动脉冲经T3、 T4电流放大后经R2传递给Tl。 Tl导通后，经Br整流后的脉 动直流从Br+、 Ll、 Tl、 Rl、 Br-给高频变压器B中的Ll充磁、储存能量。电流从零逐渐线 性增加，Ll中所储的电能也增加，Rl上的电压也上升。R1上的电压加到M17脚，再由M1中 的一组偏置电路加到Ml中电压比较器U2的一个输入端，Ml中U2的另一个输入端设有一个 电流基准偏置，此偏置主要由R22、 R24分压得到，Tll、 R23、 C7组成自动调整电流偏置电 流电路，并加在M1的5脚，再M1中的另一组电路加到U2。当M17脚电压升到某一设定值时， 电压比较U2关断M1中脉冲发生器的脉冲，使8脚输出低电平，Tl截止，高频变压器将储存 的能量转移到副边，此时，整流二极管D01导通，L2中的电流一边向Cl充电， 一边经电流 保护器从3端输送给蓄电池正极，从蓄电池负极流出，经4端回到地，再从D01回到L2，构 成了正脉冲充电回路。同时，L3的电势经R25至6脚为高电平，锁住脉冲发生器不翻转。D8 为M16脚电压钳位二极管。当Bl中的能量泄放完毕时，L3中的电势很快下降，当M16脚的 电位下降到零附近时，脉冲发生器翻转，以致M18脚又输出高电平，使正脉冲充电变换周期 性的延续下去。由D3、 C4、 R3、 ZD2、 R4、 T2组成Tl集电极峰压吸收、电压钳位。随着脉动 直流电压上升到最大值然后逐渐下降，当M13脚通过R28测得电压下降到90V以下时，电压 比较器U1就关断T1的驱动脉冲，使正脉冲反击变换器停止工作，充电也随之停止，并致M12 脚低电平，使T5截止，T6正偏于36V， T6导通，电源又经R5、 T6给C5充电，使辅助电源 得以补充，维持下一充电周期的供电。
交流输入过压保护电路，当输入交流电压大于250V时，其最大值有350V左右，ZD5击 穿后在R16上产生的压降，经R17、 R18分压给T9正偏，T9导通后T10也导通，给M16脚致 高电平，Ml脉冲发生器关断Tl驱动脉冲，使变换器停止工作，以免因输入电压过高而损坏 Tl。同时，Tll也导通，从而降低5脚的电M^使交流(tJi下降后Ml脉冲发生器重新启
动时处在软启动状态。
充电开始后，充电变换器L4产生的感应电压通过D05给C05充电，产生的电压用于风 扇，同时给LED3反偏，使电源指示双色发光管只发红光，说明充电已开始。
低压侧控制电路工作原理，由R03、 C02、 ZD02、 T02、 C03组成低压侧控制电路稳压电 源，供M2及LED1—LED4发光管用电。M2的引脚功能如下1脚是无损电流检测脉冲输入端， 充电变换器Tl栅极驱动脉冲经R26、 G4的LED,传递给G4的三极管使三极管导通，Mil脚得 到一组与Tl栅极相似的脉冲电压，经M2内部的积分网络形成一个随充电电流大小而变化的 直流电压，这个直流电压就用作负脉冲位置设定，和充电控制电路的充电电流参数；12脚是 充电/停充识别信号输入端，M12脚输出的识别信号经R27、 G3的LED传递给其三极管部分， 在M2的12脚产生一组与M12脚相似的充电/停充识别信号，以供负脉冲位置设定电路确定负 脉冲的起始位置。2脚是温度检测输入端，外接一个热敏电阻和抗干扰滤波电容器，热敏电 阻上得到的温度信息传递给充电电流控制器及风扇控制器；3脚接地；4脚是风扇控制信号输 出，通过T03控制风扇转动；5脚是负脉冲电流反馈输入，与T01源极电阻R01相联；6脚是 负脉冲驱动输出，经R02与T01相联，负脉冲变换器也是反激变换器，6脚输出高电平时， T01导通，蓄电池中的电能经LOl、 TOl、 R01放电，电能储存在高频变压器B中，当电流增 加到某一设定值时，即ROl的电压上升到某一设定值时，M26脚输出低电平，T01截止，高频 变压器中所储存的电能转移到Ll并经Dl向C3充电，就形成了蓄电池负脉冲放电并回馈给电 源的一个过程， 一个负脉冲周期是由一组负脉冲群组成的，负脉冲的启闭由负脉冲位置设定 电路，根据充电/停止识别信号和充电电流参数来确定，较大电流充电时，宽度约1毫秒左右， 小电流充电时，约0.2毫秒左右；7脚是充电电压检测输入端，通过R04与充电器输出正极 相联，当检测到充电电压达到55V左右时，充电检测电路就已较小的脉宽通过11脚控制G2 的LED发光，其三极管部分导通，先控制T11导通C7经R23放电，M15脚电压下降，Tl驱动 脉宽变窄，充电电流减小，当充电电压继续升高，充电控制电路就以较宽的脉冲控制G2的 LED，可更多的降低M15脚的电位，同时又使T10导通给M16脚间断性的致高电平，从而减少 了开关电源的驱动脉冲数量，减小充电电流，达到充电电流与蓄电池吸收电流相匹配的目的。 当充电电流减少到3A左右，充电量达70%左右时充电控制电路通过9脚使LED1发蓝光，当 电压上升到57V左右(20°C时)充电电流下降到0. 35A左右时，充电控制电路由充电状态转 入浮充，浮充电压设定为54V左右，同时负脉冲停止，充电控制电路通过10脚使LED2发红 光，表示电已经充满；8脚接稳压电源正。
负载过流、短路、无损检测及保护和充电过压保护L4、 D06、 C06工作在开关电源iEM
变换状态，C06电压与供电电压成正比例关系， 一般设在30V左右(供电电压在220V时)。 而充电输出是工作在反激变换状态，负载特性比较软，当负载加大时，输出电压会明显下降， 正常充电时，输出电压在40V—60V之间，从图中可以看出正常充电时T04工作处在反偏状态， 当因过流输出电压下降到30V以下时，C06上的电能经D07、 R012、 Gl、 T04、 R08使T04导 通，当G1的LED达到一定电流后三极管也导通，给M1的6脚致高电平，就关断了开关电源， 达到了暂时保护的目的。当C06电压下降到一定值后LED电流减小，Ml的6脚降到低电平， 正激变换又开始工作，瞬间后C6的电压又充到30V左右，以此循环，保护得以延续，最终达 到过流、断路保护的目的。
充电过压保护的设计，是利用上面过载保护电路中的G1再加入R09、 ROIO、 ROll、 C07、 Z03、 K01等元件，就组成了充电过压保护短路。当蓄电池电压低于59V左右时，Z03、 R09、 R010串联电路中的R010上的电压达不到可控硅K01的触发电压，可控硅关断，充电正常进 行。若充电器电压控制电路损坏后，蓄电池电压充到59V以上时，R010上的电压达到可控硅 的触发电压，使其开通，电流经ROll、 G1的LED、 KOl，并使K01自锁，这时，Gl的三极管 部分导通，致M1的6脚高电平，使开关电源停止工作，充电结束。于是，达到由充电控制电 路损坏引起充电过压的保护目的。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技 术方案，均落在本发明要求的保护范围。
权利要求
1、一种正负脉冲的充电方法，其特征在于该方法包括如下步骤采用220V交流电整流后的100HZ的脉动直流电直接进行正脉冲的变换，正负脉冲变换在同一脉冲变压器B中完成；设有一个与220V交流电整流后的脉动直流相关的充电区和停充区，脉动直流电压过0点后，当检测点A电压升到120V时(n180°+23°)，正脉冲变换电路开始工作，即电能经脉冲变压器B中线圈L1、晶体管T1反击变换后的脉冲电能经线圈L2、二级管D01给蓄电池充电；脉动直流电压继续升高到最大值(310V)，然后回落到90V时[(n+1)180°-17°]，正脉冲变换器停止工作；充电停止一定时间后，负脉冲变换电路开始工作，即蓄电池的电能经变压器B中的线圈L2、二级管D02、晶体管T01反击变换后经线圈L1、二极管D1给贮能电容C3充电，负脉冲持续0.2～1mS就停止下来，等到下一个脉动直流电压上升到120V时，正脉冲变换电路又开始工作，以此周期性的循环下去。
2、 根据权利要求l所述的正负脉冲的充电方法,其特征是:所述的充电区间为nl80。+23。
(n+l) 180°-17°，停充区为nl80°-17°~nl80°+23°。
3、 根据权利要求1所述的正负脉冲的充电方法，其特征是所述的电容C3储存的电能 在下一个正脉冲变换时，和脉动直流电一起经正脉冲变换后给蓄电池充电。
全文摘要
本发明涉及一种正负脉冲的充电方法，采用220V交流电整流后的100Hz的脉动直流电直接进行正脉冲的变换，正负脉冲变换在同一脉冲变压器B中完成；设有一个与脉动直流相关的充电区和停充区，脉动直流电压过0点后，当检测点A电压升到120V时，正脉冲变换电路开始工作，然后回落到90V时，正脉冲变换器停止工作；充电停止一定时间后，负脉冲变换电路开始工作，即蓄电池的电能给贮能电容C3充电，负脉冲持续0.2～1mS就停止下来，等到下一个脉动直流电压上升到120V时，正脉冲变换电路又开始工作。本发明有益的效果是根据交流电的变化规律，安排正负脉冲，使整个供电稳定，功率因数高；正负脉冲在同一个变压器中完成，负脉冲放电储存在电容C3中，在下一个正脉冲充电时给予利用。
文档编号H02J7/04GK101106284SQ20071006923
公开日2008年1月16日 申请日期2007年6月7日 优先权日2007年6月7日
发明者鲍旭东 申请人:建德市正达电器有限公司