一種起重電磁鐵配套蓄電池專用充電的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種起重電磁鐵配套蓄電池專用充電機(jī)，其采用電壓、電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，起重電磁鐵配套蓄電池專用充電機(jī)包括整流功能模塊、控制電壓模塊、CPU中央處理模塊以及驅(qū)動(dòng)芯片IC2模塊，整流功能模塊接入到控制電壓模塊，控制電壓電路為CPU中央處理電路以及驅(qū)動(dòng)芯片IC2供電。本實(shí)用新型解決了蓄電池過(guò)充或欠充的充電方式，最大程度延長(zhǎng)了蓄電池的使用壽命，保障了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的安全，具有良好的動(dòng)、靜態(tài)性能。
【專利說(shuō)明】
一種起重電磁鐵配套蓄電池專用充電機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于充電設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及起重電磁鐵配套蓄電池專用充電機(jī)，其涉及一種應(yīng)用于港口、鋼鐵等行業(yè)中的起重電磁鐵配套蓄電池專用充電機(jī)。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]起重電磁鐵在煉鋼廠、軋鋼廠、廢鋼處理廠、鑄造車間等領(lǐng)域用來(lái)裝卸和搬運(yùn)生鐵、廢鋼、方坯、板材、型材等鐵磁性物質(zhì)。由于現(xiàn)場(chǎng)會(huì)有斷電的突發(fā)情況，因此，起重電磁鐵需配備鉛酸蓄電池以備應(yīng)急之需。但蓄電池電量消耗很大，現(xiàn)場(chǎng)正常情況下，需要對(duì)蓄電池進(jìn)行充電處理。普通的充電系統(tǒng)只具有簡(jiǎn)單的整流和調(diào)壓電路，在現(xiàn)場(chǎng)有電時(shí)，蓄電池幾乎一直處于充電狀態(tài)，即便充滿電量，仍無(wú)法斷開(kāi)充電回路，未按照蓄電池的充電需求來(lái)合理充電，造成蓄電池過(guò)充，長(zhǎng)時(shí)間會(huì)造成蓄電池的損壞，這種充電方式對(duì)蓄電池造成極大危害。
[0004]目前，在行業(yè)應(yīng)用中有三大難題，這三大難題一直是電磁鐵蓄電池充電系統(tǒng)所面臨的困擾。難題一:蓄電池充電一直是從始至終不斷電的充電模式，無(wú)法對(duì)蓄電池的充電情況進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)與控制，降低蓄電池的使用壽命，以及成本與資源的極大浪費(fèi)；難題二:對(duì)于久置未用的蓄電池，常規(guī)充電模式無(wú)法使其充滿；難題三:現(xiàn)有多數(shù)蓄電池用充電機(jī)，體積與自重較大，抗干擾能力差，且所用器件較多，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，維護(hù)困難。
[0005]實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]為了解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型人針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，經(jīng)過(guò)多次設(shè)計(jì)和研究，提出了一種起重電磁鐵配套蓄電池專用充電機(jī)，本實(shí)用新型的起重電磁鐵配套蓄電池專用充電機(jī)攻克了現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)難題，取得了實(shí)質(zhì)性技術(shù)突破。
[0007]依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案，提供一種起重電磁鐵配套蓄電池專用充電機(jī)，其采用電壓、電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，起重電磁鐵配套蓄電池專用充電機(jī)包括整流功能模塊、控制電壓模塊、CPU中央處理模塊以及驅(qū)動(dòng)芯片IC2模塊，整流功能模塊接入到控制電壓模塊，控制電壓電路為CPU中央處理電路以及驅(qū)動(dòng)芯片IC2供電。
[0008]其中，整流功能模塊為三相交流電源，控制電壓模塊為變壓器裝置。整流功能模塊中的整流裝置VCl整流輸出的兩端并聯(lián)一個(gè)濾波電容CO，再串接一個(gè)高頻通斷器件IGBT，作為主回路的控制開(kāi)關(guān)；高頻通斷器件IGBT的集電極C極接到整流輸出的正極，發(fā)射極E極接到整流輸出的負(fù)極，柵極G極與驅(qū)動(dòng)芯片IC2的電路連接，驅(qū)動(dòng)芯片IC2由CPU中央處理電路中的高集成芯片ICl控制。CPU中央處理電路包含高集成芯片ICl電路，高集成芯片ICl電路輸出直接控制驅(qū)動(dòng)芯片IC2。
[0009]優(yōu)選地，第一直流電壓Vl接入到高集成芯片ICl的15腳，ICl的13腳、15腳串入限流電阻Rl ;電位器Wl —端連接高集成芯片ICl的2腳，另一端連接地、中間滑動(dòng)抽頭連接到高集成芯片ICl的I腳，電阻R2兩端連接高集成芯片ICl的2腳、5腳，電容Cl 一端連接高集成芯片ICl的2腳，另一端連接地GNDl。電阻RO兩端連接高集成芯片ICl的3腳、4腳，且蓄電池電流信號(hào)If接入到高集成芯片ICl的4腳；高集成芯片ICl的12腳、16腳連接地GND1。高集成芯片ICl的8腳、9腳分別連接電阻R7、電容C3后接地GND1。電阻R6兩端連接高集成芯片ICl的6腳、7腳，其中蓄電池電壓信號(hào)Vf連接電位器W2、再接入到高集成芯片ICl的6腳，同時(shí)串入采樣電阻R5后接地GNDl ;電位器W2的中間滑動(dòng)抽頭連接到高集成芯片ICl的6腳，電容C2與采樣電阻R5并聯(lián)。
[0010]在本實(shí)用新型的起重電磁鐵配套蓄電池專用充電機(jī)中，以高頻通斷器件IGBT為核心開(kāi)關(guān)器件，電路設(shè)計(jì)為電壓、電流雙閉環(huán)負(fù)反饋控制，實(shí)時(shí)檢測(cè)蓄電池的電流電壓值，實(shí)現(xiàn)恒壓限流的充電方式，最大程度的延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命，并且，根據(jù)不同蓄電池的規(guī)格可調(diào)節(jié)充電參數(shù)，保證了設(shè)備的良好適應(yīng)性。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0011]附圖1是本實(shí)用新型的電氣原理圖；
[0012]附圖2是本實(shí)用新型的整流功能電路圖；
[0013]附圖3是本實(shí)用新型的控制電壓電路圖；
[0014]附圖4是本實(shí)用新型的CPU中央處理電路圖；
[0015]附圖5是本實(shí)用新型的驅(qū)動(dòng)芯片IC2電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。另外地，不應(yīng)當(dāng)將本實(shí)用新型的保護(hù)范圍僅僅限制至下述具體結(jié)構(gòu)或部件或具體參數(shù)。
[0017]本實(shí)用新型的起重電磁鐵配套蓄電池專用充電機(jī)包括三相交流電源、變壓器、三相整流橋、電解電容、IGBT智能模塊、電壓處理電路、高集成CPU中央處理芯片、驅(qū)動(dòng)電路、續(xù)流二極管、電阻電容等組成。其采用電壓、電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，為了實(shí)現(xiàn)電壓和電流兩種負(fù)反饋結(jié)構(gòu)，電路中設(shè)置了兩個(gè)調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)蓄電池的電壓和電流值。電壓調(diào)節(jié)器的輸出與電流反饋輸出共同作為電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出與RC振蕩產(chǎn)生的三角波共同控制脈寬調(diào)制PWM輸出，PWM輸出又給驅(qū)動(dòng)芯片IC2提供輸入，從而控制高頻通斷器件IGBT的柵極G極電壓，最終控制蓄電池的充電電壓與電流值。從整體結(jié)構(gòu)上看，電流調(diào)節(jié)器與電壓調(diào)節(jié)器作為內(nèi)、外環(huán)，這樣就形成了電壓、電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)蓄電池電壓與電流信號(hào)的反饋調(diào)節(jié)與檢測(cè)。
[0018]本實(shí)用新型的起重電磁鐵配套蓄電池專用充電機(jī)具備了均充/浮充檔位轉(zhuǎn)換功能，浮充檔用于常規(guī)蓄電池充電，充電過(guò)程中利用電壓、電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)時(shí)反饋和調(diào)節(jié)電壓和電流值，直至充滿。若蓄電池深度放電或久置未用，切換到均充檔，可用輸出的高電壓來(lái)激活蓄電池的極板，充電過(guò)程中電流電壓值的調(diào)整仍和浮充狀態(tài)時(shí)一樣，直至充滿。
[0019]此外，起重電磁鐵配套蓄電池專用充電機(jī)中的芯片均可直接驅(qū)動(dòng)。并且充電機(jī)外觀小巧、自重輕，適應(yīng)性強(qiáng)，可應(yīng)用于各種現(xiàn)場(chǎng)。電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，元器件數(shù)量少，可靠性高，便于維護(hù)
[0020]下面參考附圖1-5，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。如圖1所示，起重電磁鐵配套蓄電池專用充電機(jī)由三相交流電源、變壓器、三相整流橋、電解電容、IGBT智能模塊、電壓處理電路、高集成CPU中央處理芯片、驅(qū)動(dòng)電路、續(xù)流二極管和電阻、電容組成。整個(gè)電路按照功能可分為整流功能模塊、控制電壓模塊、CPU中央處理模塊，以及驅(qū)動(dòng)芯片IC2模塊。三相交流電源接入到變壓器裝置進(jìn)行降壓處理后，繼而分為主回路整流電路與控制電壓電路。主回路整流以后，通過(guò)利用高頻通斷器件IGBT，來(lái)對(duì)蓄電池的充電進(jìn)行通斷控制?？刂齐妷弘娐窞镃PU中央處理電路以及驅(qū)動(dòng)芯片IC2供電。從蓄電池正極處采集電壓反饋信號(hào)Vf、蓄電池所在電路回路采集電流反饋信號(hào)If，電壓反饋信號(hào)Vf與電流反饋信號(hào)If均傳送至CPU中央處理，CPU中央處理的輸出接到驅(qū)動(dòng)芯片IC2上，繼而驅(qū)動(dòng)芯片IC2觸發(fā)高頻通斷器件IGBT。
[0021]如圖2所示，主回路整流電路首先是變壓器的輸出端接入整流電路模塊進(jìn)行由交流電到直流電的轉(zhuǎn)變。整流裝置VCl整流輸出的兩端并聯(lián)一個(gè)濾波電容CO，再串接一個(gè)高頻通斷器件IGBT，作為主回路的控制開(kāi)關(guān)，其中，高頻通斷器件IGBT的集電極C極接到整流輸出的正極，發(fā)射極E極接到整流輸出的負(fù)極，柵極G極與驅(qū)動(dòng)芯片IC2的電路連接，驅(qū)動(dòng)芯片IC2由CPU中央處理電路中的高集成芯片ICl控制。而后并聯(lián)續(xù)流二極管VD1，在輸出端串接入電抗器TCl和電阻R，最后接到蓄電池組相應(yīng)的正負(fù)極上，構(gòu)成蓄電池充電回路。
[0022]如圖3所示，控制電壓電路分兩路獲得第一直流電壓Vl與第二直流電壓V2。首先通過(guò)控制變壓器T2進(jìn)行降壓處理，繼而經(jīng)過(guò)單相整流模塊VC2 (單相整流模塊VC3)接入三端穩(wěn)壓器件VYl (三端穩(wěn)壓器件VY2)，在穩(wěn)壓前后，并接入濾波電容C6 (濾波電容C9)；電容C7 (電容C10)作為頻率補(bǔ)償，防止自激振蕩以及抑制高頻干擾；以及濾波電容C8 (濾波電容Cll)以改善穩(wěn)壓電源電路瞬態(tài)負(fù)載響應(yīng)特性。第一直流電壓V1、第二直流電壓V2分別作為CPU中央處理芯片、驅(qū)動(dòng)芯片IC2的控制電壓。
[0023]CPU中央處理模塊實(shí)現(xiàn)了恒壓限流的充電方式、以及均充/浮充檔位的功能切換。CPU中央處理電路主要由高集成芯片ICl電路組成，其輸出直接控制驅(qū)動(dòng)芯片IC2。第一直流電壓Vl接入到高集成芯片ICl的15腳，ICl的13腳、15腳串入限流電阻R1。電位器Wl—端連接高集成芯片ICl的2腳，另一端連接地、中間滑動(dòng)抽頭連接到高集成芯片ICl的I腳，電阻R2兩端連接高集成芯片ICl的2腳、5腳，電容Cl 一端連接高集成芯片ICl的2腳，另一端連接地GNDl。電阻RO兩端連接高集成芯片ICl的3腳、4腳，且蓄電池電流信號(hào)If接入到高集成芯片ICl的4腳。高集成芯片ICl的12腳、16腳連接地GNDl。高集成芯片ICl的8腳、9腳分別連接電阻R7、電容C3后接地GNDl。電阻R6兩端連接高集成芯片ICl的6腳、7腳，其中，蓄電池電壓信號(hào)Vf連接電位器W2、再接入到高集成芯片ICl的6腳，同時(shí)串入采樣電阻R5后接地GNDl ;電位器W2的中間滑動(dòng)抽頭連接到高集成芯片ICl的6腳，電容C2與采樣電阻R5并聯(lián)。
[0024]如圖4所示，電位器W2、采樣電阻R4、采樣電阻R5為控制回路提供反饋電壓Vf，檢測(cè)電阻RO為控制回路提供反饋電流If，其中充電電流峰值Is由電位器Wl、電位器W2、采樣電阻R5的分壓值、以及檢測(cè)電阻RO決定。當(dāng)蓄電池兩端的電壓低于額定值時(shí)，即反饋電壓Vf小于參考電壓U1，調(diào)節(jié)電位器Wl使電壓調(diào)節(jié)器飽和，則輸出為電壓U2。這時(shí)電壓外環(huán)呈閉環(huán)狀態(tài)，電壓值的上升對(duì)充電機(jī)電路系統(tǒng)不產(chǎn)生影響，雙閉環(huán)系統(tǒng)變成一個(gè)電流無(wú)靜差的單閉環(huán)系統(tǒng)。電壓U2與反饋電流If送入電流調(diào)節(jié)器，得到輸出電壓U3，輸出電壓U3與電阻R7、電容C3振蕩產(chǎn)生的三角波進(jìn)行比較，得到PWM脈沖信號(hào)，通過(guò)高集成芯片ICl的11腳、14腳的推挽輸出，控制驅(qū)動(dòng)芯片IC2，再經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)芯片IC2來(lái)觸發(fā)高頻通斷器件IGBT，利用高頻通斷器件IGBT的高頻通斷特性，保證充電主回路瞬時(shí)開(kāi)通關(guān)斷，有效保護(hù)蓄電池。電壓經(jīng)過(guò)電抗器TCl進(jìn)行濾波，保證充電電壓的穩(wěn)定性。最終反饋到蓄電池的充電電流，實(shí)現(xiàn)恒流升壓的充電過(guò)程。當(dāng)充電到一定程度后，蓄電池兩端電壓接近于參考電壓U1，電壓調(diào)節(jié)器不飽和，輸出電壓U2開(kāi)始下降，上述各變量的關(guān)系仍然存在，蓄電池充電電流If開(kāi)始逐漸減小，而充電電壓Vf維持不變，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓降流的充電過(guò)程，直至充滿。
[0025]均充/浮充開(kāi)關(guān)NI串接R4，整體與電阻R5并聯(lián)。二極管Dl和二極管D2的正極分別連接高集成芯片ICl的14腳、11腳，另一端連接到驅(qū)動(dòng)芯片IC2的14腳。撥動(dòng)開(kāi)關(guān)NI為均充/浮充檔位切換開(kāi)關(guān)，當(dāng)蓄電池久置未用或者深度放電時(shí)，蓄電池內(nèi)阻增大，有效能量減少，此時(shí)需撥到均充檔(均充/浮充開(kāi)關(guān)NI閉合，電阻R4接入)，以較高電壓來(lái)激活蓄電池的極板,充電過(guò)程中充電電壓Vf、沖電電流If大小的調(diào)整與上述完全一致，其他情況時(shí)以浮充狀態(tài)為蓄電池充電即可。
[0026]如圖5所示，第二直流電壓V2接入到驅(qū)動(dòng)芯片IC2的4腳，驅(qū)動(dòng)芯片IC2的13腳、
6腳連接地GND2。電阻R8兩端連接IC2的1、6腳。驅(qū)動(dòng)芯片IC2的4腳連接電解電容C4的正極和穩(wěn)壓二極管VWl的負(fù)極，驅(qū)動(dòng)芯片IC2的6腳連接電阻R9的一端，以及電解電容C5的負(fù)極。電解電容C4的負(fù)極、Vffl的正極、電阻R9的另一端以及電解電容C5的正極都連接高頻通斷器件IGBT的發(fā)射極E極。電阻Rg的一端連接驅(qū)動(dòng)芯片IC2的5腳，另一端連接IGBT的柵極G極上。
[0027]具體地，在本發(fā)明中，CPU中央處理電路中的高集成芯片IC1，具體指的是UC3846，即一種電流型脈寬調(diào)制控制器；驅(qū)動(dòng)芯片IC2，具體指的是M57962L，即一種帶保護(hù)和定時(shí)復(fù)位功能的厚膜高速驅(qū)動(dòng)器集成電路。該兩種芯片在業(yè)界得到廣范使用，在本發(fā)明中該上述芯片ICl與芯片UC3846引腳一致，該上述芯片IC2與芯片M57962L引腳一致。
[0028]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案具有以下有益效果:
[0029]本實(shí)用新型采用電壓、電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，為了實(shí)現(xiàn)電壓和電流兩種負(fù)反饋結(jié)構(gòu)，電路中設(shè)置了兩個(gè)調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)蓄電池的電壓和電流值。電壓調(diào)節(jié)器的輸出與電流反饋輸出共同作為電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出與RC振蕩產(chǎn)生的三角波共同控制脈寬調(diào)制PWM輸出，PWM輸出又給驅(qū)動(dòng)芯片IC2提供輸入，從而控制高頻通斷器件IGBT的柵極G極電壓，實(shí)現(xiàn)了恒壓限流的充電模式，最終控制蓄電池的充電電壓與電流。從整體結(jié)構(gòu)上看，電流調(diào)節(jié)器與電壓調(diào)節(jié)器作為內(nèi)、外環(huán)，這樣就形成了電壓、電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)蓄電池電壓與電流信號(hào)的實(shí)時(shí)反饋調(diào)節(jié)與檢測(cè)，提高現(xiàn)場(chǎng)安全系數(shù)，且延長(zhǎng)了蓄電池的使用壽命，因此，第一個(gè)難題得以解決。
[0030]本實(shí)用新型設(shè)有均充/浮充轉(zhuǎn)換功能，浮充用于常規(guī)蓄電池充電，充電過(guò)程中利用上述中的電壓、電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)時(shí)反饋和調(diào)節(jié)電壓和電流值，直至充滿。若蓄電池深度放電或久置未用，切換到均充，可用輸出的高電壓來(lái)激活蓄電池的極板，充電過(guò)程中電流電壓值的調(diào)整仍和浮充狀態(tài)時(shí)一樣，直至充滿，這就解決了第二個(gè)難題。
[0031 ] 本實(shí)用新型采用高集成芯片驅(qū)動(dòng)控制，芯片均可直接驅(qū)動(dòng)，且抗干擾能力強(qiáng)。在實(shí)現(xiàn)同等功能前提下，起重電磁鐵配套蓄電池專用充電機(jī)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所用元器件數(shù)量很少，因此，具備外觀小巧、自重輕、成本低，操作方便等特點(diǎn)，可作為器件安置于電磁鐵控制柜內(nèi)部。適應(yīng)性強(qiáng)，可應(yīng)用于各種現(xiàn)場(chǎng)，且可靠性高，便于維護(hù)。
[0032]因此，起重電磁鐵配套蓄電池專用充電機(jī)具有良好的動(dòng)、靜態(tài)性能，既解決了一般的恒壓充電在充電初期出現(xiàn)的過(guò)流充電現(xiàn)象，又解決了一般恒流充電在充電后期出現(xiàn)過(guò)流充電問(wèn)題。同時(shí)還有浮充、均充功能。此外，自重輕，成本低，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，元器件數(shù)目少，可靠性高，成本低，實(shí)用性強(qiáng)，且便于維護(hù)和推廣。
[0033]以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。本領(lǐng)域普通的技術(shù)人員可以理解，在不背離所附權(quán)利要求定義的本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，可以在形式和細(xì)節(jié)中做出各種各樣的修改。
【權(quán)利要求】
1.一種起重電磁鐵配套蓄電池專用充電機(jī)，其特征在于，其采用電壓、電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，起重電磁鐵配套蓄電池專用充電機(jī)包括整流功能模塊、控制電壓模塊、CPU中央處理模塊以及驅(qū)動(dòng)芯片IC2模塊，整流功能模塊接入到控制電壓模塊，控制電壓電路為CPU中央處理電路以及驅(qū)動(dòng)芯片IC2供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的起重電磁鐵配套蓄電池專用充電機(jī)，其特征在于，整流功能模塊為三相交流電源，控制電壓模塊為變壓器裝置。
【文檔編號(hào)】H02J7/10GK204118836SQ201420397836
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月18日
【發(fā)明者】張承臣, 呂鳳均, 樊明元, 張小琳 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)隆基電磁科技股份有限公司