本實(shí)用新型涉及出充電器領(lǐng)域，尤其是一種礦用鉛酸蓄電池高頻智能快充充電器。

背景技術(shù)：

在煤礦給鉛酸蓄電池充電，需要根據(jù)鉛酸蓄電池的電壓等級(jí)、容量、電池本身狀況（新舊程度），采取不同的充電方式；還需要提高煤礦鉛酸蓄電池的使用壽命，提高煤礦充電作業(yè)效率以及采用快充技術(shù)。根據(jù)煤礦的實(shí)際應(yīng)用背景，概括來(lái)說(shuō)，礦用鉛酸蓄電池高頻智能充電器應(yīng)該具有如下要求：(1)充電器的容量應(yīng)不低于55kW，最大充電電流為120A，且0-120A連續(xù)可調(diào)輸出；(2)要能給所有規(guī)格的蓄電池組充電，智能充電器輸出的充電電壓應(yīng)該能夠在DC 0V～DC550V之間連續(xù)可調(diào)節(jié)；(3)充電器要自動(dòng)適應(yīng)AC380V/AC660兩種輸入電壓；(4)考慮到鉛酸蓄電池組充電方式的要求，充電器既能恒壓又能實(shí)現(xiàn)多段式恒流充電，既能自動(dòng)又能手動(dòng)充電。手動(dòng)充電時(shí)，充電方式可選擇，充電曲線可設(shè)定；自動(dòng)充電時(shí)，自適應(yīng)不能的鉛酸蓄電組自動(dòng)選擇充電方式；（6）自動(dòng)適應(yīng)井下供電網(wǎng)電壓波動(dòng)的適應(yīng)能力；（7）充電器具有快充和快放電功能；（8）充電器運(yùn)行可靠，設(shè)備體積小，質(zhì)量輕，便于移動(dòng),運(yùn)輸和維修。

目前煤礦井下充電器有二種充電方式。第一種充電方案，輸入工頻變壓器加晶閘管相控調(diào)壓充電器方案如圖1所示，是一種典型的交-直（AC/DC）電壓變換方式。該系統(tǒng)存在的突出問(wèn)題是：第一、充電電壓脈動(dòng)較大，損傷蓄電池；第二、體積大和重量重，加隔爆外殼質(zhì)量重（750 kg以上）；第三、充電模式粗獷、不能完全實(shí)現(xiàn)智能充電，容易導(dǎo)致充電電流過(guò)大、蓄電池過(guò)熱嚴(yán)重、極板老化變形等，致使蓄電池的壽命大為縮短；第四、不能實(shí)現(xiàn)充電電流與蓄電池電壓自適應(yīng)的充電工況；第五、不能實(shí)現(xiàn)給蓄電池放電以及快充電技術(shù)；第6、不能自動(dòng)適應(yīng)AC380V/AC660兩種輸入電壓，靠改變電源輸入變壓器原邊繞組的接線方式來(lái)適應(yīng)的。

第二種充電方法，如圖2和圖3所示，采用的是不可控整流——H橋逆變器——高頻變壓器——快速整流的鉛酸蓄蓄電池高頻智能充電系統(tǒng)或者不可控整流——斬波——H橋逆變器——高頻變壓器——快速整流的鉛酸蓄電池高頻智能充電系統(tǒng)，該系統(tǒng)存在的突出問(wèn)題是：第一、智能充電器自動(dòng)適應(yīng)AC380/660V電壓等級(jí)與智能充電器輸出的充電電壓應(yīng)該能夠在DC 0V～DC550V之間連續(xù)可調(diào)節(jié)不能兼顧；第二、當(dāng)供電電網(wǎng)波動(dòng)比較大的時(shí)候，輸出充電電壓在DC 0V～DC550V之間難以連續(xù)可調(diào)；第三、不能實(shí)現(xiàn)給蓄電池快速放電；第四、難以實(shí)現(xiàn)快速充電；因此研究礦用鉛酸蓄電池高頻智能快充充電器是非常有意義的期待。

因此，對(duì)于上述問(wèn)題有必要提出一種礦用鉛酸蓄電池高頻智能快充充電器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型目的是克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種礦用鉛酸蓄電池高頻智能快充充電器。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種礦用鉛酸蓄電池高頻智能快充充電器，包括總控制系統(tǒng)、第一控制系統(tǒng)、第二控制系統(tǒng)、第三控制系統(tǒng)、PWM整流器、雙向DC/DC變流器、雙向H橋逆變器Ⅰ、雙向H橋逆變器Ⅱ和高頻變壓器，所述總控制系統(tǒng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線分別與第一控制系統(tǒng)、第二控制系統(tǒng)和第三控制系統(tǒng)互相連接，所述第一控制系統(tǒng)與PWM整流器相連，所述第二控制系統(tǒng)與雙向DC/DC變流器相連，所述第三控制系統(tǒng)分別與雙向H橋逆變器Ⅰ和雙向H橋逆變器Ⅱ相連，所述雙向H橋逆變器Ⅰ通過(guò)高頻變壓器與雙向H橋逆變器Ⅱ相連。

優(yōu)選地，所述PWM整流器包括輸入電感L₁、濾波模塊、三相逆變橋和濾波支撐電容E₁。

優(yōu)選地，所述輸入電感L₁的一端接入三相電網(wǎng)，所述輸入電感L₁的另一端均接入三相逆變器橋的三相交流端連接，所述三相逆變器橋直流端連接濾波支撐電容E₁。

優(yōu)選地，所述濾波模塊的一端分別接入三相逆變橋的三相交流端，所述濾波模塊由濾波電感E₂通過(guò)電容C₁閉合串聯(lián)。

優(yōu)選地，所述雙向DC/DC變流器包括絕緣柵雙極型晶體管VT7、絕緣柵雙極型晶體管VT8、第三電感和第二電容，所述絕緣柵雙極型晶體管VT7的一端接入第一電容的一端，所述絕緣柵雙極型晶體管VT7的另一端分別接入第三電感的一端和絕緣柵雙極型晶體管VT8的一端，所述第三電感的另一端與絕緣柵雙極型晶體管VT8的另一端之間連接第二電容。

優(yōu)選地，所述雙向H橋逆變器Ⅰ包括第四電感、單相逆變橋Ⅰ，所述第四電感的一端與第三電感的另一端連接，所述第四電感的另一端分別與單相逆變橋Ⅰ的正極端連接。

優(yōu)選地，所述單相逆變橋Ⅰ端的負(fù)極端均與第二電容的另一端連接。

優(yōu)選地，所述雙向H橋逆變器Ⅱ包括單相逆變橋Ⅱ、第五電感、第三電容、接觸器和蓄電池組。

優(yōu)選地，所述單相逆變橋Ⅱ的正極端均與第五電感連接，所述單相逆變橋Ⅱ的正極端與第五電感之間并聯(lián)有第三電容、接觸器和蓄電池組。

優(yōu)選地，所述三相逆變器橋由絕緣柵雙極型晶體管VT1、絕緣柵雙極型晶體管VT2、絕緣柵雙極型晶體管VT3、絕緣柵雙極型晶體管VT4、絕緣柵雙極型晶體管VT5和絕緣柵雙極型晶體管VT6組成；

所述單相逆變橋Ⅰ由絕緣柵雙極型晶體管VT9、絕緣柵雙極型晶體管VT10、絕緣柵雙極型晶體管VT11和絕緣柵雙極型晶體管VT12組成；所述單相逆變橋Ⅱ由絕緣柵雙極型晶體管VT13、絕緣柵雙極型晶體管VT14、絕緣柵雙極型晶體管VT15和絕緣柵雙極型晶體管VT16組成。

本實(shí)用新型有益效果：運(yùn)用高頻、全數(shù)字化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)充電放電功能，充放電相結(jié)合能更加有效的實(shí)現(xiàn)各種充電方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)鉛酸蓄電池的快充快放，自動(dòng)兼顧AC380/660V兩種輸入電壓等級(jí)，能給所有規(guī)格的蓄電池智能化充電，延長(zhǎng)了蓄電池的使用壽命和使用效率，具有的放電功能，避免了能源的浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保，提高了整個(gè)產(chǎn)品的隔爆性能和使用安全性能，同時(shí)具有很強(qiáng)的實(shí)用性。

以下將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說(shuō)明，以充分地了解本實(shí)用新型的目的、特征和效果。

附圖說(shuō)明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)晶閘管相控整流器智能充電器電氣原理框圖；

圖2和圖3現(xiàn)有技術(shù)的高頻智能充電器電氣原理框圖；

圖4是本實(shí)用新型的高頻智能快充充電器原理圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但是本實(shí)用新型可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。

如圖4所示，一種礦用鉛酸蓄電池高頻智能快充充電器，包括總控制系統(tǒng)、第一控制系統(tǒng)、第二控制系統(tǒng)、第三控制系統(tǒng)、PWM整流器、雙向DC/DC變流器、雙向H橋逆變器Ⅰ、雙向H橋逆變器Ⅱ和高頻變壓器，所述總控制系統(tǒng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線分別與第一控制系統(tǒng)、第二控制系統(tǒng)和第三控制系統(tǒng)互相連接，所述第一控制系統(tǒng)與PWM整流器相連，所述第二控制系統(tǒng)與雙向DC/DC變流器相連，所述第三控制系統(tǒng)分別與雙向H橋逆變器Ⅰ和雙向H橋逆變器Ⅱ相連，所述雙向H橋逆變器Ⅰ通過(guò)高頻變壓器與雙向H橋逆變器Ⅱ相連，所述PWM整流器包括第一電感組L1、第二電感組L2、三相逆變橋和第一電容E1。

進(jìn)一步的，所述第一電感組L1的一端接入三相電網(wǎng)，所述第一電感組L1的另一端均接入三相逆變橋的三相輸入端，所述三相逆變橋直流輸出端連接到第一電容，所述濾波模塊的一端分別接入相逆變橋的三相輸入端，所述濾波模塊由濾波電感E₂通過(guò)電容C₁閉合串聯(lián)。

進(jìn)一步的，所述雙向DC/DC變流器包括絕緣柵雙極型晶體管VT7、絕緣柵雙極型晶體管VT8、第三電感L₃和第二電容C2，所述VT7的一端接入第一電容的一端，所述VT7的另一端分別接入第三電感L3的一端和VT8的一端，所述第三電感L3的另一端與VT8的另一端之間連接第二電容E2,所述雙向H橋逆變器Ⅰ包括第四電感L4、單相逆變橋Ⅰ，所述第四電感L4的一端與第三電感L3的另一端連接，所述第四電感L4的另一端分別與單相逆變橋Ⅰ的正極端連接,所述單相逆變橋Ⅰ端的負(fù)極端均與第二電容E2的另一端連接。

進(jìn)一步的，所述雙向H橋逆變器Ⅱ包括單相逆變橋Ⅱ、第五電感L5、第三電容E3、接觸器J和蓄電池組V,所述單相逆變橋Ⅱ的正極端均與第五電感L5連接，所述單相逆變橋Ⅱ的正極端與第五電感L5之間并聯(lián)有第三電容E3、接觸器J和蓄電池組V。

進(jìn)一步的，所述三相逆變器橋由絕緣柵雙極型晶體管VT1、絕緣柵雙極型晶體管VT2、絕緣柵雙極型晶體管VT3、絕緣柵雙極型晶體管VT4、絕緣柵雙極型晶體管VT5和絕緣柵雙極型晶體管VT6組成；所述單相逆變橋Ⅰ由絕緣柵雙極型晶體管VT9、絕緣柵雙極型晶體管VT10、絕緣柵雙極型晶體管VT11和絕緣柵雙極型晶體管VT12組成；所述單相逆變橋Ⅱ由絕緣柵雙極型晶體管VT13、絕緣柵雙極型晶體管VT14、絕緣柵雙極型晶體管VT15和絕緣柵雙極型晶體管VT16組成。

本高頻智能充電器在充電狀態(tài)時(shí)：通過(guò)第三控制系統(tǒng)的控制功能使“雙向H橋逆變器Ⅰ”工作在H橋逆變器狀態(tài)，即高頻逆變狀態(tài)，而“雙向H橋逆變器Ⅱ”工作在快速整流狀態(tài)；當(dāng)高頻智能充電器在放電狀態(tài)時(shí)：通過(guò)第三控制系統(tǒng)的控制功能使“雙向H橋逆變器Ⅰ”工作在快速整流狀態(tài)，而“雙向H橋逆變器Ⅱ”工作H橋逆變器狀態(tài)，即高頻逆變狀態(tài)。

各控制系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)交換，合理控制充電放電，可以有效實(shí)現(xiàn)不同的充電方法、充電曲線，尤其是在充電的過(guò)程中，快速釋放蓄電池的極化電壓，從而實(shí)現(xiàn)快速充電，不會(huì)損害電池的質(zhì)量，還提高了蓄電池的壽命。

第一控制系統(tǒng)控制PWM整流器，完成整流穩(wěn)壓工作和能量回饋的工作，根據(jù)輸入電壓等級(jí)和整流直流電壓的值，自動(dòng)執(zhí)行整流和回饋工作，并將工作狀態(tài)發(fā)送其他控制系統(tǒng)，同時(shí)接收其它控制系統(tǒng)的信息；所述第二控制系統(tǒng)控制雙向DC/DC變流器工作，基于充電放電指令，根據(jù)輸入電壓等級(jí)，PWM整流器的輸出直流電壓值，執(zhí)行其控制算法，實(shí)現(xiàn)輸出穩(wěn)定的直流電壓值。并將工作狀態(tài)發(fā)送其他控制系統(tǒng)，同時(shí)接收其它控制系統(tǒng)的信息。

第三控制系統(tǒng)控制雙向H橋逆變器Ⅰ和雙向H橋逆變器Ⅱ；充電中，雙向H橋逆變器Ⅰ工作在高頻逆變工況，而雙向H橋逆變器Ⅱ工作在快速整流工況，對(duì)雙向H橋逆變器Ⅰ采用移相控制算法，依據(jù)鉛酸蓄電池的電壓等級(jí)、輸入電壓，結(jié)合雙向DC/DC變流器輸出的穩(wěn)定直流電壓值，調(diào)節(jié)移相角，實(shí)現(xiàn)恒流充電；在放電中，雙向H橋逆變器Ⅱ工作在高頻逆變工況，雙向H橋逆變器Ⅰ工作在快速整流工況，對(duì)雙向H橋逆變器Ⅱ采用移相控制算法，結(jié)合雙向DC/DC變流器，調(diào)節(jié)移相角，往電網(wǎng)回饋蓄電池的電能，并將工作狀態(tài)發(fā)送其他控制系統(tǒng)，同時(shí)接收其它控制系統(tǒng)的信息。

本實(shí)用新型有益效果：運(yùn)用高頻、全數(shù)字化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)充電放電功能，充放電相結(jié)合能更加有效的實(shí)現(xiàn)各種充電方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)鉛酸蓄電池的快充快放，自動(dòng)兼顧AC380/660V兩種輸入電壓等級(jí)，能給所有規(guī)格的蓄電池智能化充電，延長(zhǎng)了蓄電池的使用壽命和使用效率，具有的放電功能，避免了能源的浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保，提高了整個(gè)產(chǎn)品的隔爆性能和使用安全性能，同時(shí)具有很強(qiáng)的實(shí)用性。

以上詳細(xì)描述了本實(shí)用新型的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無(wú)需創(chuàng)造性勞動(dòng)就可以根據(jù)本實(shí)用新型的構(gòu)思做出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本實(shí)用新型的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過(guò)邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書(shū)所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。