[發(fā)明專利]一種礦用大容量鉛酸蓄電池智能充電器

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410257487.1
• 申請(qǐng)日: 2014-06-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104037919A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張全柱;鄧永紅;雷旻;趙立永;馬紅梅;黃成玉;孫曉磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華北科技學(xué)院
• 主分類號(hào): H02J7/02
• 分類號(hào): H02J7/02;H02H7/18
• 代理公司: 北京科億知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于蓄電池充電領(lǐng)域，尤其涉及一種礦用大容量鉛酸蓄電池智能充電器。

背景技術(shù)

煤礦井下的運(yùn)煤車、鏟車等大型煤礦開(kāi)采設(shè)備所需要的動(dòng)力來(lái)源一般都是鉛酸蓄電池組，由多個(gè)單節(jié)蓄電池相串聯(lián)而組成。鉛酸蓄電池組的容量從200Ah—1000Ah，蓄電池靠充電來(lái)實(shí)現(xiàn)能量循環(huán)利用，實(shí)現(xiàn)蓄電池組充電的設(shè)備就是充電器裝置，其容量從幾十至幾百kVA，充電時(shí)間多數(shù)在8小時(shí)以內(nèi)。目前煤礦所用蓄電池組充電器裝置非常廣泛，一個(gè)年產(chǎn)約1000萬(wàn)噸的大型煤礦，所用容量在幾百kVA以上的蓄電池組充電器裝置約100多臺(tái)。煤礦電氣裝備的大修規(guī)程規(guī)定，充電器裝置的運(yùn)用壽命為每生產(chǎn)300萬(wàn)噸煤就進(jìn)入大修期(意味著裝置的主體部件更換或整機(jī)完全更換)。

通過(guò)對(duì)神化煤田集團(tuán)的幾個(gè)大型煤礦的調(diào)研，目前容量在幾百kVA以上的煤礦井下大容量蓄電池組充電裝置，多數(shù)依賴進(jìn)口，如美國(guó)、德國(guó)的設(shè)備，而且是國(guó)外八十年代的技術(shù)，體現(xiàn)在主電路結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)都比較簡(jiǎn)單，智能化程度低，設(shè)備龐大，體積大，價(jià)格貴，這些裝置都有待國(guó)產(chǎn)化，提高產(chǎn)品的性能價(jià)格比。容量在幾百kVA以下的，較小容量的蓄電池組充電裝置，多數(shù)為國(guó)內(nèi)制造的產(chǎn)品。

當(dāng)前煤礦上所使用的鉛酸蓄電池充電設(shè)備大多還是七八十年代開(kāi)發(fā)的基于晶閘管的充電設(shè)備，存在體積大，充電時(shí)間長(zhǎng)對(duì)電池的損害大，充電時(shí)間長(zhǎng)等缺點(diǎn)，隨著技術(shù)的發(fā)展，目前煤礦礦用充電機(jī)主要的關(guān)鍵技術(shù)趨向集中為以下幾點(diǎn)：

a.高度集成化，密集化。功率器件的體積在不斷變小，集成化程度越來(lái)越高，其中尤以集成化IGBT的出現(xiàn)為代表。控制系統(tǒng)的集成程度也在不斷提高，工藝越來(lái)越復(fù)雜，正在朝著規(guī)模化的集成電路發(fā)展。

b.頻率越來(lái)越高，隨著GTO等傳統(tǒng)晶閘管功率器件逐漸被IGBT絕緣柵雙極晶體管所替代，充電器的頻率、耐壓、功耗變得越來(lái)越來(lái)高，高頻化可以明顯減少磁性變壓器材料和大電解電容的體積、重量等，可以明顯減少網(wǎng)側(cè)低次諧波含量，提高充電器的EMC性能，減輕對(duì)煤礦電網(wǎng)的諧波污染。

c.高度的數(shù)字化和智能化，盡量減少人工干預(yù)。

目前煤礦大容量鉛酸蓄電池充電方案中主要采用如圖1的結(jié)構(gòu)：

1).主回路采用三相半控橋式電路，由快速熔斷器,整流變壓器，壓敏電阻、分流器、三相半控橋式整流電路組成。

A、主回路中壓敏電阻的作用是保護(hù)操作過(guò)電壓限制回路中的浪涌電流。

B、主回路中的快速熔斷器用于回路的短路保護(hù)。

C、跨接在主回路蓄電池兩端的導(dǎo)線(104、103)是反接保護(hù)。當(dāng)充電裝置與蓄電池組接反時(shí)，蓄電池組本身電壓接通主回路反接保護(hù)繼電器K線圈，繼電器吸合，切斷主回路啟動(dòng)器控制回路電源，反接保護(hù)指示燈D5亮(紅色)。

2).移相觸發(fā)電路(CD-KJCF-001),是兩單元合為一體組成的電路板，其特點(diǎn)是不用同步變壓器，只將整流變壓器，二次輸出端接入脈沖觸發(fā)電路板通過(guò)光電隔離后，信號(hào)由單片機(jī)統(tǒng)一處理相序的檢測(cè)，同步信號(hào)的檢測(cè)，電源供給的AC18V(由控制變壓器輸出)與相序同步?jīng)]有關(guān)系，即同步信號(hào)的檢測(cè)是通過(guò)整流變壓器的二次側(cè)，且電壓范圍很寬，不受一次側(cè)是否是660V還是380V的影響。由同步檢測(cè)電路來(lái)的同步脈沖和調(diào)節(jié)檢測(cè)電路來(lái)的移相電壓通過(guò)移相模塊進(jìn)行變換，然后輸出移相脈沖給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)移相脈沖和檢測(cè)的相序情況，分別依次以脈沖列的形式輸出脈沖，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路脈沖變壓器，并輸出10KHZ脈沖列觸發(fā)可控硅改變移相范圍。

3).計(jì)算控制電路板(CD-KJWJ-001)，須和移相觸發(fā)電路板配套使用。為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，以下計(jì)算機(jī)控制板簡(jiǎn)稱“微機(jī)板”，移相觸發(fā)控制板簡(jiǎn)稱“觸發(fā)板”，微機(jī)板和觸發(fā)板配套使用可實(shí)現(xiàn)恒流充電，供電電源交流雙13V±5％,一路經(jīng)雙積分進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換器，一路經(jīng)二進(jìn)制進(jìn)入D/A轉(zhuǎn)換器，當(dāng)正常開(kāi)機(jī)后，有30秒初始時(shí)間，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)調(diào)流電位器1/3圓周開(kāi)始充電，10分鐘內(nèi)確定電池塊數(shù)，在30秒左右后至10分鐘內(nèi)不影響正常的穩(wěn)流充電，。充電裝置完成穩(wěn)流、穩(wěn)壓、常規(guī)充電的過(guò)程中，全部由微機(jī)板控制程序，做到一次完成。

現(xiàn)有技術(shù)一般采用晶閘管相控整流的技術(shù)方案，該方案由于只能工作在較低頻率下，磁性變壓器和電解電容的體積和重量都比較大，采用的移相觸發(fā)控制板相比于目前比較流行的高位處理系統(tǒng)比較落后，不夠智能化。另外現(xiàn)有充電技術(shù)由于采用晶閘管相控整流，無(wú)功功率較大，充電效率低，網(wǎng)側(cè)大量諧波竄入電網(wǎng)容易造成諧波污染給電網(wǎng)中其他的電氣設(shè)備的正常運(yùn)行帶來(lái)?yè)p害，輸出紋波大，容易造成蓄電池發(fā)熱影響壽命。

發(fā)明內(nèi)容