一种蓄电池充电装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种蓄电池充电装置，该充电装置包括：相控整流电路，其与外部交流电源连接，用于将外部交流电源输出的交流电转换为直流电，其中，相控整流电路根据获取到的蓄电池充电信号按照预设电流曲线调整输出的直流电的电流；滤波电路，其与相控整流电路连接，用于对直流电进行滤波；电流倒灌保护电路，其连接在蓄电池与滤波电路之间，用于防止蓄电池输出的电流向滤波电路倒灌。本发明既能够保证蓄电池既能够快速充电，又能够保证充电过程的安全性和可靠性。同时本发明同时还大大提升了系统的控制速度和控制精度，实现了强电的高精度、高稳定性控制，从而满足了内燃机车恶劣运行条件对控制系统的高要求。
【专利说明】-种蓄电池充电装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力电子【技术领域】，具体地说，涉及一种蓄电池充电装置。
【背景技术】
[0002] 目前国内的内燃机车采用辅助直流发电机来对车载蓄电池进行充电。辅助直流发 电机输出的直流电源会经微机辅助电压调节系统的调节后输送到蓄电池，而微机辅助电压 调节系统能够在柴油机的所有转速范围内，输出110V直流电源用来作为蓄电池充电电源， 并向机车上其他辅助设备供电。
[0003] 但随着性能更佳的交流发电机的广泛运用和节能的需要，辅助交流发电机正逐渐 代替辅助直流发电机，各种适应辅助交流发电机的辅助设备已经广泛应用。但由于内燃机 车工况复杂、运行条件恶劣等因素的影响，能够满足内燃机车工况要求，并将辅助交流发电 机输出的交流电源转化为稳定的直流电源输出给蓄电池充电的装置一直未出现，因此也就 出现了一台机车上辅助交流发电机给辅助设备供电和辅助直流发电机给蓄电池充电并存 的局面。
[0004] 当前的辅助直流发电机的电压采用运算放大器等模拟电路器件进行恒压控制，无 法对充电电流进行控制。而当蓄电池馈电比较严重时，恒压控制会出现几百安培的充电电 流，这样对蓄电池的伤害很大，影响蓄电池的寿命。
[0005] 基于上述情况，亟需一种有效、可靠地对机车车载蓄电池进行充电的装置。
【发明内容】
[0006] 为解决上述问题，本发明提供了一种蓄电池充电装置，所述充电装置包括：
[0007] 相控整流电路，其与外部交流电源连接，用于将所述外部交流电源输出的交流电 转换为直流电，其中，所述相控整流电路根据获取到的蓄电池充电信号按照预设电流曲线 调整输出的直流电的电流；
[0008] 滤波电路，其与所述相控整流电路连接，用于对所述直流电进行滤波，
[0009] 电流倒灌保护电路，其连接在蓄电池与所述滤波电路之间，用于防止所述蓄电池 输出的电流向所述滤波电路倒灌。
[0010] 根据本发明的一个实施例，所述相控整流电路包括：
[0011] 整流电路，其用于将所述外部交流电源输出的交流电转换为直流电；
[0012] 信号采集电路，其与所述整流电路的输入端和蓄电池连接，用于检测输入到所述 整流电路的整流输入信号以及所述蓄电池的蓄电池充电信号；
[0013] 相控控制电路，其与所述整流电路和信号采集电路连接，用于根据所述整流输入 信号和蓄电池充电信号产生相应的控制信号，控制所述整流电路产生需要的电流。
[0014] 根据本发明的一个实施例，所述蓄电池充电信号包括蓄电池充电电压和蓄电池充 电电流。
[0015] 根据本发明的一个实施例，所述相控控制电路根据所述整流输入信号将每个周期 分为预设数量的工作区间，在每个工作区间中，所述相控控制电路根据蓄电池充电电压和 预设目标充电电压产生目标充电电流，并根据所述蓄电池充电电流和目标充电电流产生触 发角信号，进而根据所述触发角信号产生相应的控制信号。
[0016] 根据本发明的一个实施例，所述相控控制电路包括：
[0017] 第一控制器，其与所述信号采集电路连接，用于根据所述蓄电池充电信号产生触 发角信号；
[0018] 第二控制器，其连接在所述第一控制器与所述整流电路之间，用于根据所述触发 角信号产生相应的控制信号。
[0019] 根据本发明的一个实施例，在每个工作区间中：
[0020] 所述第一控制器根据当前工作区间的触发角信号产生相应的以预设时长为单位 的计数阈值，并将所述计数阈值传输给所述第二控制器；
[0021] 所述第二控制器计算前一周期所述蓄电池充电电流的有效值，并将所述有效值传 输给所述第一控制器，所述第二控制器还根据所述计数阈值进行计数，当计数达到所述计 数阈值时，产生并输出相应的控制信号；
[0022] 第一控制器根据所述蓄电池充电电压和预设目标充电电压按照预设电流曲线产 生目标充电电流，并根据所述蓄电池充电电流的有效值和目标充电电流，计算下一工作区 间的触发角信号。
[0023] 根据本发明的一个实施例，所述预设电流曲线包括：
[0024]
【权利要求】
1. 一种蓄电池充电装置，其特征在于，所述充电装置包括： 相控整流电路，其与外部交流电源连接，用于将所述外部交流电源输出的交流电转换 为直流电，其中，所述相控整流电路根据获取到的蓄电池充电信号按照预设电流曲线调整 输出的直流电的电流； 滤波电路，其与所述相控整流电路连接，用于对所述直流电进行滤波； 电流倒灌保护电路，其连接在蓄电池与所述滤波电路之间，用于防止所述蓄电池输出 的电流向所述滤波电路倒灌。
2. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述相控整流电路包括： 整流电路，其用于将所述外部交流电源输出的交流电转换为直流电； 信号采集电路，其与所述整流电路的输入端和蓄电池连接，用于检测输入到所述整流 电路的整流输入信号以及所述蓄电池的蓄电池充电信号； 相控控制电路，其与所述整流电路和信号采集电路连接，用于根据所述整流输入信号 和蓄电池充电信号产生相应的控制信号，控制所述整流电路产生需要的电流。
3. 如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述蓄电池充电信号包括蓄电池充电电压 和蓄电池充电电流。
4. 如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述相控控制电路根据所述整流输入信号 将每个周期分为预设数量的工作区间，在每个工作区间中，所述相控控制电路根据蓄电池 充电电压和预设目标充电电压产生目标充电电流，并根据所述蓄电池充电电流和目标充电 电流产生触发角信号，进而根据所述触发角信号产生相应的控制信号。
5. 如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述相控控制电路包括： 第一控制器，其与所述信号采集电路连接，用于根据所述蓄电池充电信号产生触发角 信号； 第二控制器，其连接在所述第一控制器与所述整流电路之间，用于根据所述触发角信 号产生相应的控制信号。
6. 如权利要求5所述的装置，其特征在于，在每个工作区间中： 所述第一控制器根据当前工作区间的触发角信号产生相应的以预设时长为单位的计 数阈值，并将所述计数阈值传输给所述第二控制器； 所述第二控制器计算前一周期所述蓄电池充电电流的有效值，并将所述有效值传输给 所述第一控制器，所述第二控制器还根据所述计数阈值进行计数，当计数达到所述计数阈 值时，产生并输出相应的控制信号； 第一控制器根据所述蓄电池充电电压和预设目标充电电压按照预设电流曲线产生目 标充电电流，并根据所述蓄电池充电电流的有效值和目标充电电流，计算下一工作区间的 触发角信号。
7. 如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述预设电流曲线包括： ?λ q<u<u2 I = < /, L--1-(U-U-,) U-,<U<Ut υν -U2 " 一 其中，I表示目标充电电流，u表示蓄电池充电电压表示目标充电电压，u2表示中间 电压，Ii表示最大充电电流。
8. 如权利要求6或7所述的装置，其特征在于，每个周期中工作区间的数量为6个，所 述预设时长为0. 5 μ s。
9. 如权利要求5?8中任一项所述的装置，其特征在于，所述相控控制电路还包括： 信号同步电路，其与所述信号采集电路连接，用于根据所述整流输入信号产生同步信 号，并将所述同步信号传输到所述第一控制器和第二控制器，以供所述第一控制器和第二 控制器进行信号同步。
10. 如权利要求2?8中任一项所述的装置，其特征在于，所述整流电路贴合设置在散 热器上。
11. 如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述信号采集电路还包括： 温度采集电路，其设置在所述散热器上，电连接与所述相控控制电路，用于检测所述散 热器的温度，并将产生的温度信号传输给所述相控控制电路。
12. 如权利要求1?11中任一项所述的装置，其特征在于，所述滤波电路包括LC滤波 电路，所述LC滤波电路包括第一电感、第二电感、第一电容和放电电阻，其中， 所述第一电感连接在所述相控整流电路的输出端正极与所述电流倒灌保护电路的输 入端正极之间，所述第二电感连接在所述相控整流电路的输出端负极与所述电流倒灌保护 电路的输入端负极之间，所述第一电容连接在所述电流倒灌保护电路的输入端正负极之 间，所述放电电阻与所述第一电容并联。
13. 如权利要求1?12中任一项所述的装置，其特征在于，所述电流倒灌保护电路包括 二极管，所述二极管的正极与所述滤波电路的输出端正极连接，负极与所述蓄电池的正极 连接。
【文档编号】H02J7/04GK104124743SQ201410359251
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月25日 优先权日:2014年7月25日
【发明者】肖健, 刘松柏, 冯炳, 周少云, 班立权, 付果, 刘灿 申请人:株洲南车时代电气股份有限公司