專利名稱：自生反向脈沖的快速充電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種自生反向脈沖的快速充電機(jī)，是屬于蓄電池快速充電技術(shù)領(lǐng)域。
蓄電池，尤其是鉛酸蓄電池是當(dāng)今世界上用量最大\用途最廣的電能蓄存器件。因此，充電機(jī)的需要量也應(yīng)該和蓄電池的用量相適應(yīng)。因?yàn)槌潆姍C(jī)的質(zhì)量和性能會(huì)極大地影響蓄電池的性能，因此對(duì)于充電機(jī)功能的改進(jìn)一刻也沒(méi)有停止過(guò)。當(dāng)然，它的改進(jìn)和人們對(duì)蓄電池充放電過(guò)程電池內(nèi)部的物理化學(xué)過(guò)程的深入了解有密不可分的關(guān)系。
最新理論認(rèn)為，脈沖充電技術(shù)是改善蓄電池性能，提高充電效率，延長(zhǎng)電池壽命的有效辦法。如果在脈沖充電過(guò)程中，加上適當(dāng)?shù)姆烹姡蛘呒由线m當(dāng)?shù)姆聪虺潆?，?duì)于消除極板的極化、降低內(nèi)阻、增加電池的可接受充電量有積極的作用，當(dāng)參數(shù)合理時(shí)，其效果十分顯著。能夠減少充電時(shí)間，節(jié)約能耗。這些理論已為大家接受，具此而研制的充電機(jī)也已無(wú)數(shù)。然而，這項(xiàng)技術(shù)存在明顯不足之處電路復(fù)雜，除了充電回路以外，還要增加放電回路，續(xù)流回路等等；其次是控制電路復(fù)雜，不僅要有正脈沖發(fā)生電路，還要有負(fù)脈沖發(fā)生電路，第三是脈沖充電技術(shù)要求有很大的電流峰值，因此器件的電流容量比較大，這樣就造成脈沖充電機(jī)的成本高，技術(shù)復(fù)雜，可靠性低以及維護(hù)難度大。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種電路簡(jiǎn)單并具有自生反充功能的脈沖快速充電機(jī)。特別是利用二極管的恢復(fù)時(shí)間及每次充電脈沖的后沿在逆變變壓器付邊電感上產(chǎn)生的反電勢(shì)自動(dòng)完成一次反充電，無(wú)需專門的放電回路、負(fù)脈沖發(fā)生控制電路、取消傳統(tǒng)的續(xù)流電路的自生負(fù)脈沖的快速充電機(jī)。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的這種自生反向脈沖的快速充電機(jī)，主要包括整流電源、脈寬調(diào)制電路、逆變變壓器和脈沖充電回路，其脈沖充電回路由逆變變壓器付邊線圈接整流電路直接輸出，整流電路可以是半波整流電路、全波整流電路或橋式整流電路。利用二極管的恢復(fù)時(shí)間及每次充電脈沖的后沿在逆變變壓器付邊電感上產(chǎn)生的反電勢(shì)，在二極管尚未關(guān)斷的瞬間，自動(dòng)完成一次反充電。
上述的快速充電機(jī)，其整流電路中的二極管的反向電流關(guān)斷時(shí)間＜3μs最佳，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)影響充電效率。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是利用充電脈沖后沿在逆變變壓器付邊線圈電感中引起的反向電動(dòng)勢(shì)和整流二極管恢復(fù)時(shí)間的巧妙結(jié)合，形成高于蓄電池電壓的反充電勢(shì)，在充電脈沖結(jié)束的瞬間對(duì)電池進(jìn)行反向脈沖充電。其充電回路僅由逆變變壓器付邊電感、整流電路、被充電電池和電阻(可以是線路電阻或外接)組成，對(duì)于變壓器他不僅適用于單端正激電路、單端反激、半橋逆變、全橋逆變電路，同樣付邊適合半波整流、全波整流和橋式整流電路。省去了傳統(tǒng)的放電回路及脈沖發(fā)生和控制電路，不需要續(xù)流電路，使電路極其簡(jiǎn)單、可靠，產(chǎn)品成本低，易維護(hù)。在同步控制條件下，這種充電機(jī)可以并聯(lián)使用而組成大功率的脈沖無(wú)電機(jī)。
下面對(duì)附圖進(jìn)行說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的電路邏輯框圖，圖2是單端正激實(shí)施例電路圖、圖3是單端反激實(shí)施例電路圖、圖4是原邊全橋逆變付邊全波整實(shí)施例電路圖、圖5是原邊半橋逆變付邊全橋整流實(shí)施例電路圖、圖6是原邊脈寬調(diào)制電路原理圖、圖7是逆變變壓器原邊波形圖，圖8是付邊充電電流波形圖。圖中N代表逆變變壓器、1是原邊、2是付邊、D代表二極管、B代表被充電電池、T代表三極管。圖6中3525是脈寬調(diào)制集成電路，其它電阻、電容是與之相配的標(biāo)準(zhǔn)電路。脈寬調(diào)制集成電路還可以采用494等任何一種集成塊及與之配合的電路。
下面進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的工作原理和實(shí)施例本實(shí)用新型的原理是充電回路只用逆變變壓器二次線圈2的電感和二極管構(gòu)成的充電回路對(duì)蓄電池進(jìn)行脈沖充電，接不接電阻無(wú)關(guān)重要。即利用二極管的恢復(fù)時(shí)間及每次充電脈沖的后沿在電感上產(chǎn)生的反電勢(shì)自動(dòng)完成一次反充電。
下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的細(xì)節(jié)圖1是本實(shí)用新型的基本原理邏輯框圖。圖8是充電電流的基本波形。
上述的脈沖充電電路由三個(gè)基本部分構(gòu)成整流電源、逆變電路和充電電路。
1、整流電路是將交流變成直流的電路，交流電源可以是單相或三相，其目的是得到一個(gè)直流電源。當(dāng)然也可以直接用直流發(fā)電機(jī)、太陽(yáng)能電池或任何其他直流電源代替。
2、逆變電路是將直流變成交變電流的電路。本實(shí)用新型采用脈沖逆變方式，即用脈寬調(diào)制電路控制逆變變壓器原邊線圈波形，其目的是根據(jù)快速充電對(duì)脈沖的要求，經(jīng)過(guò)一個(gè)逆變變壓器解決調(diào)整輸出脈沖頻率、輸出電壓、與電源隔離和小型化等問(wèn)題。逆變可以采用單端電路如圖2、圖3，推挽電路圖如5，全橋電路如圖4。
3、充電回路會(huì)因逆變電路的不同而有所改變，但是都不違背圖1的原理逆變變壓器的二次線圈通過(guò)一個(gè)整流二極管直接向電池充電，如圖2、圖3。圖2是單端正激電路應(yīng)用實(shí)例圖3是單端反激電路應(yīng)用實(shí)例圖4表示雙端逆變?nèi)ㄕ鲬?yīng)用實(shí)例，圖5表示雙端逆變橋式整流應(yīng)用實(shí)例以上各種組合，以單端、半波組合最為簡(jiǎn)單、實(shí)用。
下面以一個(gè)最具有代表性的電路詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的原理和實(shí)施細(xì)節(jié)圖1是發(fā)明的基本電路原理圖，圖中2是逆變變壓器的二次線圈，D是整流二極管，B是被充電的電池。如果有一個(gè)正脈沖來(lái)到，線圈2的上端為正時(shí)，整流管D導(dǎo)通，電流向電池B充電，充電電流取決于脈沖電壓的高度和蓄電池的內(nèi)阻，充電的時(shí)間取決于脈沖寬度。由于線圈2的電感特性，當(dāng)充電脈沖結(jié)束的一瞬間，由于線圈2上的反電勢(shì)，其下端電位為正，它將對(duì)電池B進(jìn)行反向充電，此時(shí)二極管D尚未關(guān)斷，為感應(yīng)電勢(shì)對(duì)電池進(jìn)行反充電提供了通路。因此，自動(dòng)產(chǎn)生了負(fù)脈沖實(shí)現(xiàn)反充。
事實(shí)正是如此，由于二極管的反向恢復(fù)特性，當(dāng)正向?qū)ㄔ诙O管PN結(jié)上電子堆積形成的勢(shì)壘的消失需要一段時(shí)間才能完成，這個(gè)過(guò)程以＜3μs最好，這時(shí)二極管沒(méi)有導(dǎo)電的方向性，如同一根導(dǎo)線，如前所述，這個(gè)時(shí)間正好提供了反充的通路。只要適當(dāng)?shù)倪x擇線圈2、二極管D及線路分布參數(shù)，就可以實(shí)現(xiàn)上述目的，從而得到如圖8所示的充電回路中的電流波形。
本實(shí)用新型原邊的脈寬調(diào)制電路、各種聯(lián)接的輸出電路均為已知技術(shù)。發(fā)明點(diǎn)僅在于付邊無(wú)任何放電回路，只利用二極管的恢復(fù)特性和變壓器付邊電感，在充電脈沖的后沿自動(dòng)產(chǎn)生負(fù)脈沖，實(shí)現(xiàn)反充電的目的。不難看出只要是利用二極管的恢復(fù)特性，即恢復(fù)時(shí)間產(chǎn)生負(fù)脈沖的任何形式均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種自生反向脈沖的快速充電機(jī)，主要包括整流電源、脈寬調(diào)制電路、逆變變壓器和脈沖充電回路，其特征是脈沖充電回路由逆變變壓器付邊線圈接整流電路直接輸出，整流電路可以是半波整流電路，全波整流電路和橋式整流電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速充電機(jī)，其特征是整流電路中的二極管的反向電流關(guān)斷時(shí)間＜3μs。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種自生反向脈沖的快速充電機(jī),主要包括整流電源、脈寬調(diào)制電路、逆變變壓器和脈沖充電回路,其脈沖充電回路由逆變變壓器付邊線圈接整流電路直接輸出,整流電路可以是半波整流電路,全波整流電路或橋式整流電路,整流電路中的二極管的反向電流關(guān)斷時(shí)間<3μs。利用二極管的恢復(fù)時(shí)間及每次充電脈沖的后沿在電感上產(chǎn)生的反電勢(shì)自動(dòng)完成一次反充電。
文檔編號(hào)H02J7/00GK2464002SQ0025592
公開(kāi)日2001年12月5日 申請(qǐng)日期2000年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月16日
發(fā)明者蔣冠珞, 祁琦, 鄒壽漢 申請(qǐng)人:蔣冠珞, 祁琦, 鄒壽漢