專利名稱：由三相網(wǎng)絡運行的電池充電器電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及由三相網(wǎng)絡運行的電池充電器電路，其包含具有三個副方
繞組的三相干線變壓器(mains transformer)和三個并聯(lián)連接的串聯(lián)二極 管對，其中，各個串聯(lián)二極管對的中間互聯(lián)線連接到變壓器的三個副方繞 組中的相關聯(lián)一個的相應的末端端子。
背景技術：
具有較高存儲容量的電池的充電一般通過使用可用的三相干線電源來 解決，商業(yè)上可獲得幾種類型的三相電池充電器。在傳統(tǒng)的解決方案中， 三相變壓器的副方相繞組的輸出端子耦合到相應的橋式整流器，橋式整流 器可在其DC側(cè)并聯(lián)連接，即通過其DC輸出端子的互聯(lián)并聯(lián)連接，如此 獲得的直流電壓用于根據(jù)實際充電任務向傳統(tǒng)設計的電池充電器供電。
在國際公開WO 01/06614中，介紹了電池充電器電路，其中，瞬時充 電電壓由被充電的電解電容器和被激勵的電感的電壓的矢量和形成，電感 優(yōu)選為由干線變壓器的副方繞組形成。電路使用交流干線電壓的兩個半周 期，并提供獨特的高電流充電。輸出電壓的一個分量由充電的電容器的電 壓構(gòu)成使得充電過程靈活化，因為電路的運行不會被所充電電池的可能的 短路損害，充電過程通過電池的端子電壓值受到令人滿意的控制。國際公 開的圖6顯示出從三個變壓器的相應的副方繞組饋送的三個充電電路，其 中，充電電膝t一被永久性連接，另外兩個充電電路可由兩對聯(lián)合受控的 晶閘管致動。使用這樣的解決方案的任務是使得根據(jù)充電能量的實際需求 對充電電力的控制成為可能。
除了幾個優(yōu)點以外，這種方案的缺點在于，采用該形式，電路不能由 三相干線網(wǎng)絡運行。如果各自根據(jù)所引用公開的圖l或圖4設計的三個充電器電路可被使用并由三相干線的相應相供電，可獲得正確的三相充電器，
其中，充電器的DC輸出可聯(lián)合耦合到電池。然而，在這樣的三相充電器 中，對于各個相，應當使用電解電容器的相應對和一對二極管(在需要調(diào) 節(jié)的情況下，這種電容器的另外的對以及對應數(shù)量的用于連接相關聯(lián)的另 外的電容器的電子開關可能是必需的)。在所列出的部件中，具有高電容 值的電解電容器具有大的尺寸且昂貴，半導體開關以及具有高前向電流的 二極管也是如此。由于這些特性，從三相干線網(wǎng)絡對所提到的單相電池充 電器的電源將具有大的尺寸并將與高成本相聯(lián)系，盡管充電器電路自身具 有優(yōu)選的特性。
這種充電器電路的控制可方便地通過改變所用電容器的電容來解決。 鑒于在運行中存在非常強的電流脈沖，附加電容器的插入僅能通過j吏用僅 對所需電流峰值產(chǎn)生輕微限制的特定類型的半導體開關電路來實現(xiàn)。這種 特定半導體開關電路在國際國開WO 2005/078888中介紹。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種電池充電電路，其保持上面提到的已知電 池充電器的優(yōu)選基本特性，據(jù)此，瞬時充電電壓由電容器和電感的電壓的 矢量和提供，同時，該電池充電電路允許來自三相干線網(wǎng)絡的饋送，并提 供部件數(shù)量的實質(zhì)節(jié)省，如果基本充電器電路的元件數(shù)量乘以三，可能需 要這種部件數(shù)量節(jié)省。
這樣的目標已經(jīng)通過提供一種由三相網(wǎng)絡運行的電池充電器電路解 決，其包含具有三個副方繞組的三相干線變壓器和三個并聯(lián)連接的串聯(lián)二 極管對，其中，各個串聯(lián)二極管對的中間互聯(lián)線被連接到變壓器三個副方 繞組中相關聯(lián)的一個的相應的末端端子，根據(jù)本發(fā)明，充電器電路包含三 個類似的電路，其中，各個類似的電路與三相中相應的一個相關聯(lián)，這些 類似的電路各自包含永久連接的電解電容器以及與電容器并聯(lián)的二極管， 類似的電路的一端連接到相關聯(lián)相的副方繞組的另一端子，類似的電路的 其他的末端互聯(lián)。在一優(yōu)選實施例中，各個類似的電路還包含與永久連接的電容器并聯(lián) 的至少一個另外的電解電容器以及用于將此另外的電解電容器與相關聯(lián)的 永久連接電解電容器并聯(lián)連接以及斷開的電子開關，各個類似的電路中結(jié) 果得到的電容基^目同。
如果各個電解電容器的電容至少為lOOlnF是優(yōu)選的，但其可凈皮選擇 為高達幾千jiF。
從控制充電電力的觀點看來，三相變壓器的副方繞組各自具有多個分 接點是優(yōu)選的，分接點通過相應的開關連接到相關聯(lián)的二極管對，開關被 一起移動。
電壓控制的一種方式是使用具有各自具有多個分接點的原方繞組的三 相變壓器。
根據(jù)本發(fā)明的充電電#供了從可用三相干線網(wǎng)絡對具有高存儲容量 的電池充電的最優(yōu)條件，且其同時具有較小的尺寸和減小的自身成本，與 被選擇用于類似充電任務的傳統(tǒng)電池充電器一樣。


現(xiàn)在將結(jié)合優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行介紹，在介紹中將參照附圖，在 附圖中
圖l示出了才艮據(jù)本發(fā)明的電池充電器的優(yōu)選實施例的電路圖； 圖2包含簡化的圖a、 b、 c，其幫助理解運行。
具體實施例方式
圖l所示的電池充電器電路包含三相變壓器，其具有原方繞組P1、 P2 與P3以及副方繞組S1、 S2、 S3。原方繞組P1、 P2、 P3以星形電路連接 并耦合到三相干線網(wǎng)絡的相線Phl、 Ph2、 Ph3。為了調(diào)節(jié)副方電壓，副方 繞組S1、 S2、 S3各自具有耦合到多極開關K的多個分接端子，極具有公 共控制移動元件。開關K包含移動接觸點KSR、 KSS、 KST，其對應于干 線網(wǎng)絡的三個相線R、 S、 T。與相線R相關聯(lián)的移動觸點KSR連接到串聯(lián)二極管DR1與DR2的公共連接線，移動觸點KSS耦合到串聯(lián)二極管 DS1與DS2的公共線，最后，移動觸點KST耦合到串聯(lián)二極管DT1與 DT2的公共線。三對二極管的相應的其他末端端子彼此連接并耦合到被充 電電池B的端子。
三相變壓器的副方繞組Sl、 S2、 S3的末端端子一一相對于耦合到開 關K的，其在相反的末端一一連接到三個類似的電路中的相應的一個，三 個類似的電路各自包含永久連接的具有高電容值的電解電容器和可與永久 電容器并聯(lián)連接的多個進一步的電解電容器。在各個電路中，可被插入的 電容器用一個電容器和串聯(lián)開關表示。因此，相線R與永久電容器CR1 和可用開關KR開通和關斷的電容器CR2以及二極管DR相關聯(lián)。相線S 與永久電容器CS1和可用開關KS開通和關斷的電容器CS2以及二極管 DS相關聯(lián)，最后，相線T與永久電容器CT1和可用開關KT開通和關斷 的電容器CT2以及二極管DT相關聯(lián)。永久電容器也與相應的開關(未示 出)相關聯(lián)，以便當系統(tǒng)被初次通電時限制電流上升，電容器也通過與這 些半導體開關相關聯(lián)的限制元件放電。
重要的是，注意開關KR、 KS、 KT以同樣的時刻受到控制，以便在 所有三個電路中獲得相應的相同電容值，如果改變該電容，應當對于三相 一起進行。優(yōu)選為，這些受控開關被設計為如先前提到的國際公開WO 2005/078888公開的那樣，且各自包含串聯(lián)電感，其限制初始電流上升的陵 峭度。三個電路的與耦合到副方繞組Sl、 S2、 S3的末端端子相反的末端 端子互聯(lián)。
為了理解根據(jù)本發(fā)明的三相充電器的運行，應當考慮在各個充電周期 中，電池B的電壓等于二極管的斷開的一個的前向偏置電壓、相關聯(lián)的副 方繞組上的瞬時電壓、所插入電容器的電壓的總和。在兩個瞬時斷開的支 路中，電流流動方向必須相同，這由圖中所示二極管的連接保證。當瞬時 有效支路的電壓可進行到超過電池電壓時，存儲在相關聯(lián)支路的副方繞組 和電解電容器中的能量將集中地對電池B充電，同時，所提到的電壓平衡 永久保持。充電條件將在干線電壓的每個周期中三次得到滿足，充電部分(section)(流動角(flowing angle))的持續(xù)時間將大大依賴于電池B 上的電壓，即其充電狀態(tài)。電路布置因此在某種程度上是自調(diào)節(jié)的，當電 池B上的電壓最小時，即當存在對于被充電的最高需求時，充電在全周期 時間中占較長的時間。隨著電池電壓的增大(即隨著存儲電荷量的增大)， 有效充電周期部分將會變短，充電過程將會變得溫和。圖2的圖a、 b、 c 顯示出有效周期中占優(yōu)的電壓和電流的方向，瞬時有效電路元件用粗線繪 制。在各個充電周期部分中，電流流經(jīng)兩相的電感，且總是兩個電解電容 器傳送(接收)能量。在特定時刻，代替電容器的是，電流流經(jīng)與電容器 并聯(lián)的二極管，該二極管閉合電路并防止電解電容器上的極性翻轉(zhuǎn)。
在三相充電器電路中，電解電容器、二極管和受控開關的數(shù)量僅僅是 先前介紹的傳統(tǒng)充電器設計中的同樣元件的 一半。
采用才艮據(jù)本發(fā)明的充電電路，存在用于改變充電參數(shù)的幾種方法。永 久電容器CR1、 CS1、 CT1具有非常高的電容，其值在大約100至5000 pF之間，視情況可選的電容器CR2、 CS2、 CT2具有相同高的電容值。 通過增大存儲容量，在各個周期中用于對電池B充電的能量可增大。充電 周期的持續(xù)時間可通過經(jīng)由開關KSR、 KSS、 KST的同時運行改變副方繞 組S1、 S2、 S3上的電壓受到影響。充電電力也可通過原方繞組P1、 P2、 P3的激勵的控制受到改變，原方繞組P1、 P2、 P3的激勵的控制可通過幾 種方式進行。所有激勵控制中最簡單的是，通過在原方繞組中提供附圖未 示出的多個分接點，以及通過另外的開關，以離散的步進改變原方繞組的 有效匪。
除了高電力額定值以外，根據(jù)本發(fā)明的三相充電電路具有相對較為簡 單的電路設計，并產(chǎn)生用于對具有高存儲容量的電池B進行充電的最優(yōu)條 件。單獨的優(yōu)點來自控制充電電力的可能以及相對較小的尺寸，相對較小 的尺寸通過減少具有較大尺寸的部件和附件的數(shù)量來變?yōu)榭赡堋?br> 權(quán)利要求
1.一種由三相網(wǎng)絡運行的電池充電器電路，其包含具有三個副方繞組的三相干線變壓器和三個并聯(lián)連接的串聯(lián)二極管對，其中，各個串聯(lián)二極管對的中間互聯(lián)線被連接到變壓器的三個副方繞組中相關聯(lián)的一個的相應的末端端子，所述電池充電器電路的特征在于包含三個類似的電路，各個類似的電路與所述相中相應的一個相關聯(lián)，所述類似的電路各自包含永久連接的電解電容器(CR1，CS1，CT1)以及與所述電容器并聯(lián)的二極管(DR，DS，DT)，所述類似的電路的一端連接到相關聯(lián)相的副方繞組(S1，S2，S3)的另一端子，所述類似的電路的其他的末端互聯(lián)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的電池充電器電路，其中，各個所述類似的電路還 包含與所述永久連接的電容器(CR1， CS1， CT1)并聯(lián)的至少一個另外 的電解電容器(CR2， CS2, CT2)以及用于將所述另外的電解電容器與 所述永久連接的電解電容器并聯(lián)連接以及斷開的電子開關(KR， KS， KT), 各個所述類似的電路中結(jié)果得到的電容基本相同。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l的電池充電器電路，其中，各個所述電解電容器的 電容至少為IOOiliF。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l的電池充電器電路，其中，所述三相變壓器的所述 副方繞組(Sl， S2， S3 )各自具有多個分接點，分接點通it^目應的開關(KSR， KSS, KST)連接到所述二極管對，所述開關一起被移動。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l的電池充電器電路，其中，三相變壓器包含各自具 有多個分接點的原方繞組(Pl， P2， P3)。
全文摘要
一種由三相網(wǎng)絡運行的電池充電器電路，其包含具有三個副方繞組的三相干線變壓器和三個并聯(lián)連接的串聯(lián)二極管對，其中，各個串聯(lián)二極管對的中間互聯(lián)線被連接到變壓器的三個副方繞組的相關聯(lián)一個的相應的末端端子，電池充電器電路包含三個類似的電路，其中，各個電路與相應的相關聯(lián)，這些類似的電路各自包含永久連接的電解電容器(CR1，CS1，CT1)以及與電容器并聯(lián)的二極管(DR，DS，DT)，其中，類似的電路的一端連接到相關聯(lián)相的副方繞組(S1，S2，S3)的另一端子，類似電路的其他的末端互聯(lián)。
文檔編號H02J7/02GK101682207SQ200880013715
公開日2010年3月24日 申請日期2008年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月24日
發(fā)明者安德拉斯·法扎卡斯 申請人:安德拉斯·法扎卡斯