[發明專利]一種逆變脈動程控式充電設備

有效

• 申請號: 201110305923.4
• 申請日: 2011-09-28
• 公開（公告）號: CN102361341A
• 公開（公告）日: 2012-02-22
• 發明（設計）人: 費昌洪;林澤潤;李于民
• 申請（專利權）人: 淮北精科機電設備修造有限公司
• 主分類號: H02J7/02
• 分類號: H02J7/02;H02J7/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種充電設備，具體涉及一種逆變脈動程控式充電設備。?

背景技術

目前，蓄電池生產企業在蓄電池化成充電中基本都在使用可控硅調壓式直流充電機，由于該類充電機在電源輸入端都需配置工頻電源變壓器，所以體積龐大笨重，一臺50KW充電機，體積約1.8m³，重量達600kg。工作時由于變壓器的電感和可控硅的移相導通，使該類充電機的功率因素只能達到65％，在電容柜完全補償下，其電能轉換效率也只能達到75％；?

由于受充電設備性能限制，目前我國蓄電池行業的化成充電工藝仍在延續分段式恒流限壓或恒壓限流等連續性不間斷模式，而這種模式不符合電化學能轉換特性，所以在化成充電過程中會產生極化現象，這種極化現象嚴重阻礙了電化學能的轉換，使蓄電池內阻變大，端電壓升高，其結果是蓄電池內部發熱，析出氣體形成酸霧，并使蓄電池脫水，造成環境污染的同時也降低了蓄電池的使用壽命；?

要減輕這種現象只有減小化成充電電流，延長化成充電時間，所以目前國內較先進的蓄電池內化成工藝用時在100小時，化成當量相當于蓄電池容量的8倍，此種方式造成大量的電能源浪費，并且工序時間長，使企業生產成本大幅度提高。?

由此可看出，當前蓄電池充電機存在著體積大、電能轉換效率低、污染環境、使用壽命短等諸多問題，同時帶給蓄電池生產企業極大的生產成本壓力。?

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種體積小、能效高、壽命長、無污染的逆變脈動程控式充電設備，使用本發明產品對蓄電池充電能有效?解決上述問題，提高充電效能，縮短充電時間，大大延長蓄電池使用壽命。?

為達到上述目的，本發明所采用的技術手段是：一種逆變脈動程控式充電設備，包括電源抗干擾模塊、三相整流濾波模塊、IGBT變頻逆變模塊、脈動程控模塊、納米晶體變壓模塊、高頻整流濾波模塊、計量顯示反饋模塊，所述電源抗干擾模塊連接三相整流濾波模塊，三相整流濾波模塊連接IGBT變頻逆變模塊的電源輸入端；所述IGBT變頻逆變模塊由IGBT和與IGBT連接的輔助電路構成；所述納米晶體變壓模塊連接IGBT變頻逆變模塊的輸出端，進行逆變變壓；高頻整流濾波模塊連接納米晶體變壓模塊的輸出端，將逆變后電源輸出；所述脈動程控模塊包括PWM(脈沖逐波調控)單元和脈動調制單元；所述計量顯示反饋模塊不斷從高頻整流濾波模塊輸出端采集蓄電池充電中的多種參數，并反饋給脈動調制單元；所述脈動調制單元根據反饋參數信息，調控脈動電壓、脈動電流，脈動頻率和充停占空比的值，使蓄電池在充電過程中的電化學能轉換效率最優。?

本發明的工作原理：本發明利用變頻逆變配合脈動程控技術，將常規50HZ交流電的變流，提升到10～100KHZ頻率上來完成，從而甩掉了笨重耗能的鐵芯變壓器，以先進的納米晶體變壓器取代它，利用IGBT器件大功率高速低內阻特性替代可控硅器件，IGBT模塊在10～100KHZ頻率下的調控速度達到微秒級，相比可控硅在50HZ電源頻率下的控制速度毫秒級，其調控速度和精度增加近千倍；當利用本發明設備對蓄電池化成充電時，計量顯示反饋模塊不斷采集蓄電池化成充電中的多種參數并反饋給脈動程控模塊，再由脈動程控模塊根據蓄電池特性、規格和充電接受能力，來調控脈動電壓、脈動電流，脈動頻率和充停占空比，使蓄電池在化成充電過程中的電化學能轉換效率最優化；從而達到高效、節能、環保的生產方式。?

本發明的有益效果是：1、體積小，由于使用了IBGT，相同功率輸出下，納米晶體變壓模塊只有傳統鐵芯變壓器的幾十分之一；2、能效高，橋式整流加電容濾波配合IGBT，使充電設備功率因素高達95％，再加上脈動程控配合，電?能轉換效率高達92％；3、壽命長、無污染，脈動程控模塊根據蓄電池特性、規格和充電接受能力，來調控脈動電壓、脈動電流，脈動頻率和充停占空比，解決了現有充電模式下蓄電池內發熱，析出酸霧造成環境污染，蓄電池脫水同時也降低了蓄電池使用壽命的問題。?

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。?

圖1為本發明的電路連接原理框圖；?

圖2為本發明充電輸出電壓、電流特性圖；?

圖3為本發明變頻逆變脈動電路工作原理圖。?

具體實施方式

如圖1、圖2、圖3所示，一種逆變脈動程控式充電設備，包括電源抗干擾模塊1、三相整流濾波模塊2、IGBT變頻逆變模塊3、脈動程控模塊4、納米晶體變壓模塊5、高頻整流濾波模塊6、計量顯示反饋模塊7，所述電源抗干擾模塊1使用抗干擾電路去除雜波對電路的影響，在電源抗干擾模塊1輸出端連接有風機和輔助電源電路，風機為整個充電設備散熱，而輔助電源為PWM(脈沖逐波調控)單元提供穩壓源和過欠壓保護，電源抗干擾模塊1連接三相整流濾波模塊2，三相整流濾波模塊2包括三相橋式整流器和電容濾波電路，體積小，易于維護更換，三相整流濾波模塊2連接IGBT變頻逆變模塊3的電源輸入端，使功率因素高達95％；所述IGBT變頻逆變模塊3由IGBT和與IGBT連接的輔助電路構成，IBGT的工作頻率為設置在10～100KHZ，由于IGBT器件在頻率過高時存在器件發熱過大的問題，為了保證工作性能穩定，優選設置25KHZ，利用IGBT器件大功率高速低內阻特性，在25KHZ頻率下的調控速度是3us，相比可控硅在50HZ電源頻率下的控制速度2ms，其調控速度和精度提高近千倍；所述納米晶體變壓模塊5連接IGBT變頻逆變模塊3的輸出端，納米晶體變壓模塊5中的變壓器采用納米晶體變壓器進行逆變變壓，在相同功率輸出下，納米晶體變壓模塊5只有傳統鐵芯變壓器體積的幾十分之一，僅此一項在充電設備生產中每?50KW/臺，節約硅鋼片銅材等貴重金屬約400kg；高頻整流濾波模塊6連接納米晶體變壓模塊5的輸出端，將逆變后電源輸出；所述脈動程控模塊4包括PWM(脈沖逐波調控)單元41和脈動調制單元42；所述計量顯示反饋模塊7包括顯示單元71和反饋網絡72，其中反饋網絡72不斷從高頻整流濾波模塊6輸出端采集蓄電池充電中的多種參數，并反饋給脈動調制單元42，顯示單元71顯示充電過程中的相關值，包括電流值、電壓值等；所述脈動調制單元42根據反饋的參數信息，結合蓄電池特性、規格和充電接受能力曲線，控制PWM單元41，通過PWM單元41自動調控，改變脈動電壓、脈動電流，脈動頻率和充停占空比在不同充電階段所需值，使蓄電池在充電過程中的電化學能轉換效率最優化，為了使充電設備充電時具有智能識別的能力，脈動調制單元42具有記憶學習能力，可將新的蓄電池參數記憶到內部存儲器里，保證電能轉換效率高達92％，從而達到高效、節能、環保的充電方式。對比不同規格蓄電池化成充電結果對比分析，節時可達25％-35％，節能可達30％-40％，減少了析氣，脫水后的補水次數和酸霧排放，改善了生產作業環境，降低了生產工人勞動力強度。?