专利名称：由三相网络运行的电池充电器电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及由三相网络运行的电池充电器电路，其包含具有三个副方
绕组的三相干线变压器(mains transformer)和三个并联连接的串联二极 管对，其中，各个串联二极管对的中间互联线连接到变压器的三个副方绕 组中的相关联一个的相应的末端端子。
背景技术：
具有较高存储容量的电池的充电一般通过使用可用的三相干线电源来 解决，商业上可获得几种类型的三相电池充电器。在传统的解决方案中， 三相变压器的副方相绕组的输出端子耦合到相应的桥式整流器，桥式整流 器可在其DC侧并联连接，即通过其DC输出端子的互联并联连接，如此 获得的直流电压用于根据实际充电任务向传统设计的电池充电器供电。
在国际公开WO 01/06614中，介绍了电池充电器电路，其中，瞬时充 电电压由被充电的电解电容器和被激励的电感的电压的矢量和形成，电感 优选为由干线变压器的副方绕组形成。电路使用交流干线电压的两个半周 期，并提供独特的高电流充电。输出电压的一个分量由充电的电容器的电 压构成使得充电过程灵活化，因为电路的运行不会被所充电电池的可能的 短路损害，充电过程通过电池的端子电压值受到令人满意的控制。国际公 开的图6显示出从三个变压器的相应的副方绕组馈送的三个充电电路，其 中，充电电膝t一被永久性连接，另外两个充电电路可由两对联合受控的 晶闸管致动。使用这样的解决方案的任务是使得根据充电能量的实际需求 对充电电力的控制成为可能。
除了几个优点以外，这种方案的缺点在于，采用该形式，电路不能由 三相干线网络运行。如果各自根据所引用公开的图l或图4设计的三个充电器电路可被使用并由三相干线的相应相供电，可获得正确的三相充电器，
其中，充电器的DC输出可联合耦合到电池。然而，在这样的三相充电器 中，对于各个相，应当使用电解电容器的相应对和一对二极管(在需要调 节的情况下，这种电容器的另外的对以及对应数量的用于连接相关联的另 外的电容器的电子开关可能是必需的)。在所列出的部件中，具有高电容 值的电解电容器具有大的尺寸且昂贵，半导体开关以及具有高前向电流的 二极管也是如此。由于这些特性，从三相干线网络对所提到的单相电池充 电器的电源将具有大的尺寸并将与高成本相联系，尽管充电器电路自身具 有优选的特性。
这种充电器电路的控制可方便地通过改变所用电容器的电容来解决。 鉴于在运行中存在非常强的电流脉沖，附加电容器的插入仅能通过j吏用仅 对所需电流峰值产生轻微限制的特定类型的半导体开关电路来实现。这种 特定半导体开关电路在国际国开WO 2005/078888中介绍。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电池充电电路，其保持上面提到的已知电 池充电器的优选基本特性，据此，瞬时充电电压由电容器和电感的电压的 矢量和提供，同时，该电池充电电路允许来自三相干线网络的馈送，并提 供部件数量的实质节省，如果基本充电器电路的元件数量乘以三，可能需 要这种部件数量节省。
这样的目标已经通过提供一种由三相网络运行的电池充电器电路解 决，其包含具有三个副方绕组的三相干线变压器和三个并联连接的串联二 极管对，其中，各个串联二极管对的中间互联线被连接到变压器三个副方 绕组中相关联的一个的相应的末端端子，根据本发明，充电器电路包含三 个类似的电路，其中，各个类似的电路与三相中相应的一个相关联，这些 类似的电路各自包含永久连接的电解电容器以及与电容器并联的二极管， 类似的电路的一端连接到相关联相的副方绕组的另一端子，类似的电路的 其他的末端互联。在一优选实施例中，各个类似的电路还包含与永久连接的电容器并联 的至少一个另外的电解电容器以及用于将此另外的电解电容器与相关联的 永久连接电解电容器并联连接以及断开的电子开关，各个类似的电路中结 果得到的电容基^目同。
如果各个电解电容器的电容至少为lOOlnF是优选的，但其可净皮选择 为高达几千jiF。
从控制充电电力的观点看来，三相变压器的副方绕组各自具有多个分 接点是优选的，分接点通过相应的开关连接到相关联的二极管对，开关被 一起移动。
电压控制的一种方式是使用具有各自具有多个分接点的原方绕组的三 相变压器。
根据本发明的充电电#供了从可用三相干线网络对具有高存储容量 的电池充电的最优条件，且其同时具有较小的尺寸和减小的自身成本，与 被选择用于类似充电任务的传统电池充电器一样。
现在将结合优选实施例对本发明进行介绍，在介绍中将参照附图，在 附图中
图l示出了才艮据本发明的电池充电器的优选实施例的电路图； 图2包含简化的图a、 b、 c，其帮助理解运行。
具体实施例方式
图l所示的电池充电器电路包含三相变压器，其具有原方绕组P1、 P2 与P3以及副方绕组S1、 S2、 S3。原方绕组P1、 P2、 P3以星形电路连接 并耦合到三相干线网络的相线Phl、 Ph2、 Ph3。为了调节副方电压，副方 绕组S1、 S2、 S3各自具有耦合到多极开关K的多个分接端子，极具有公 共控制移动元件。开关K包含移动接触点KSR、 KSS、 KST，其对应于干 线网络的三个相线R、 S、 T。与相线R相关联的移动触点KSR连接到串联二极管DR1与DR2的公共连接线，移动触点KSS耦合到串联二极管 DS1与DS2的公共线，最后，移动触点KST耦合到串联二极管DT1与 DT2的公共线。三对二极管的相应的其他末端端子彼此连接并耦合到被充 电电池B的端子。
三相变压器的副方绕组Sl、 S2、 S3的末端端子一一相对于耦合到开 关K的，其在相反的末端一一连接到三个类似的电路中的相应的一个，三 个类似的电路各自包含永久连接的具有高电容值的电解电容器和可与永久 电容器并联连接的多个进一步的电解电容器。在各个电路中，可被插入的 电容器用一个电容器和串联开关表示。因此，相线R与永久电容器CR1 和可用开关KR开通和关断的电容器CR2以及二极管DR相关联。相线S 与永久电容器CS1和可用开关KS开通和关断的电容器CS2以及二极管 DS相关联，最后，相线T与永久电容器CT1和可用开关KT开通和关断 的电容器CT2以及二极管DT相关联。永久电容器也与相应的开关(未示 出)相关联，以便当系统被初次通电时限制电流上升，电容器也通过与这 些半导体开关相关联的限制元件放电。
重要的是，注意开关KR、 KS、 KT以同样的时刻受到控制，以便在 所有三个电路中获得相应的相同电容值，如果改变该电容，应当对于三相 一起进行。优选为，这些受控开关被设计为如先前提到的国际公开WO 2005/078888公开的那样，且各自包含串联电感，其限制初始电流上升的陵 峭度。三个电路的与耦合到副方绕组Sl、 S2、 S3的末端端子相反的末端 端子互联。
为了理解根据本发明的三相充电器的运行，应当考虑在各个充电周期 中，电池B的电压等于二极管的断开的一个的前向偏置电压、相关联的副 方绕组上的瞬时电压、所插入电容器的电压的总和。在两个瞬时断开的支 路中，电流流动方向必须相同，这由图中所示二极管的连接保证。当瞬时 有效支路的电压可进行到超过电池电压时，存储在相关联支路的副方绕组 和电解电容器中的能量将集中地对电池B充电，同时，所提到的电压平衡 永久保持。充电条件将在干线电压的每个周期中三次得到满足，充电部分(section)(流动角(flowing angle))的持续时间将大大依赖于电池B 上的电压，即其充电状态。电路布置因此在某种程度上是自调节的，当电 池B上的电压最小时，即当存在对于被充电的最高需求时，充电在全周期 时间中占较长的时间。随着电池电压的增大(即随着存储电荷量的增大)， 有效充电周期部分将会变短，充电过程将会变得温和。图2的图a、 b、 c 显示出有效周期中占优的电压和电流的方向，瞬时有效电路元件用粗线绘 制。在各个充电周期部分中，电流流经两相的电感，且总是两个电解电容 器传送(接收)能量。在特定时刻，代替电容器的是，电流流经与电容器 并联的二极管，该二极管闭合电路并防止电解电容器上的极性翻转。
在三相充电器电路中，电解电容器、二极管和受控开关的数量仅仅是 先前介绍的传统充电器设计中的同样元件的 一半。
采用才艮据本发明的充电电路，存在用于改变充电参数的几种方法。永 久电容器CR1、 CS1、 CT1具有非常高的电容，其值在大约100至5000 pF之间，视情况可选的电容器CR2、 CS2、 CT2具有相同高的电容值。 通过增大存储容量，在各个周期中用于对电池B充电的能量可增大。充电 周期的持续时间可通过经由开关KSR、 KSS、 KST的同时运行改变副方绕 组S1、 S2、 S3上的电压受到影响。充电电力也可通过原方绕组P1、 P2、 P3的激励的控制受到改变，原方绕组P1、 P2、 P3的激励的控制可通过几 种方式进行。所有激励控制中最简单的是，通过在原方绕组中提供附图未 示出的多个分接点，以及通过另外的开关，以离散的步进改变原方绕组的 有效匪。
除了高电力额定值以外，根据本发明的三相充电电路具有相对较为简 单的电路设计，并产生用于对具有高存储容量的电池B进行充电的最优条 件。单独的优点来自控制充电电力的可能以及相对较小的尺寸，相对较小 的尺寸通过减少具有较大尺寸的部件和附件的数量来变为可能。
权利要求
1.一种由三相网络运行的电池充电器电路，其包含具有三个副方绕组的三相干线变压器和三个并联连接的串联二极管对，其中，各个串联二极管对的中间互联线被连接到变压器的三个副方绕组中相关联的一个的相应的末端端子，所述电池充电器电路的特征在于包含三个类似的电路，各个类似的电路与所述相中相应的一个相关联，所述类似的电路各自包含永久连接的电解电容器(CR1，CS1，CT1)以及与所述电容器并联的二极管(DR，DS，DT)，所述类似的电路的一端连接到相关联相的副方绕组(S1，S2，S3)的另一端子，所述类似的电路的其他的末端互联。
2. 根据权利要求l的电池充电器电路，其中，各个所述类似的电路还 包含与所述永久连接的电容器(CR1， CS1， CT1)并联的至少一个另外 的电解电容器(CR2， CS2, CT2)以及用于将所述另外的电解电容器与 所述永久连接的电解电容器并联连接以及断开的电子开关(KR， KS， KT), 各个所述类似的电路中结果得到的电容基本相同。
3. 根据权利要求l的电池充电器电路，其中，各个所述电解电容器的 电容至少为IOOiliF。
4. 根据权利要求l的电池充电器电路，其中，所述三相变压器的所述 副方绕组(Sl， S2， S3 )各自具有多个分接点，分接点通it^目应的开关(KSR， KSS, KST)连接到所述二极管对，所述开关一起被移动。
5. 根据权利要求l的电池充电器电路，其中，三相变压器包含各自具 有多个分接点的原方绕组(Pl， P2， P3)。
全文摘要
一种由三相网络运行的电池充电器电路，其包含具有三个副方绕组的三相干线变压器和三个并联连接的串联二极管对，其中，各个串联二极管对的中间互联线被连接到变压器的三个副方绕组的相关联一个的相应的末端端子，电池充电器电路包含三个类似的电路，其中，各个电路与相应的相关联，这些类似的电路各自包含永久连接的电解电容器(CR1，CS1，CT1)以及与电容器并联的二极管(DR，DS，DT)，其中，类似的电路的一端连接到相关联相的副方绕组(S1，S2，S3)的另一端子，类似电路的其他的末端互联。
文档编号H02J7/02GK101682207SQ200880013715
公开日2010年3月24日 申请日期2008年4月24日 优先权日2007年4月24日
发明者安德拉斯·法扎卡斯 申请人:安德拉斯·法扎卡斯