一種智能型全自動快速充電機(jī)的設(shè)計

　　1 充電機(jī)的現(xiàn)狀

　　目前，礦用電機(jī)車蓄電池的充電，無論是恒流充電、恒壓充電或是先恒流再恒壓的分段式充電，都有一個共同的問題，就是這種小電流慢充方式，蓄電池初充需70小時以上，進(jìn)行普通充電也需10小時以上，這種充電方式在充電過程的初期，充電電流遠(yuǎn)小于蓄電池可接受的充電電流，因而拉長了充電時間，造成電能的浪費(fèi)。而在充電過程的后期，充電電流又大于蓄電池可接受的電流，蓄電池內(nèi)部溫度升高，產(chǎn)生大量析氣，并形成內(nèi)部硫化結(jié)晶，大大縮短了蓄電池的循環(huán)使用壽命，甚至有可能永久性地?fù)p壞電池。這不僅造成了浪費(fèi)，也增加了對環(huán)境的污染。同時，這種傳統(tǒng)充電機(jī)采用變壓器變壓整流，可控硅控制的途徑，技術(shù)落后，設(shè)備笨重，可靠性也差。

　　美國科學(xué)家馬斯通過對鉛酸蓄電池的大量試驗研究，提出了一條鉛酸蓄電池可接受的充電電流曲線。在充電過程的初期，蓄電池可接受的充電電流很大。隨著充電過程的延續(xù)，充電電流逐漸按指數(shù)規(guī)律減小。讓充電機(jī)的充電電流按這樣一條理想電流曲線變化，就可以最大限度的提高充電效率。同時，試驗表明，采用脈沖式的充電方式是消除各種極化現(xiàn)象，提高充電速度，延長蓄電池循環(huán)使用壽命的有效途徑。這種充電方式是在對蓄電池充電的過程中適時暫停充電，并適當(dāng)加入放電脈沖。當(dāng)電池充電停止時，電池的歐姆極化消失，濃差極化和電化學(xué)極化減弱。若能在電池充電過程中讓其反向放電，則極化現(xiàn)象迅速消失，電池內(nèi)部溫度也會因放電而得到有效控制。脈沖電流充放電對電池極板有加強(qiáng)其韌性的效果，可以大大提高蓄電池的循環(huán)使用壽命。同時，由于電池極化現(xiàn)象的消失，脈沖電流又可以深層次地激活電池內(nèi)部的活性物質(zhì)，從而大幅度提高蓄電池的充電有效容量。

　　當(dāng)前，帶有自適應(yīng)控制技術(shù)的脈沖式充電機(jī)已成為礦用電機(jī)車充電機(jī)的主要發(fā)展方向。因此，開發(fā)新一代的智能快速充電機(jī)不僅可以提高充電效率，降低使用單位的運(yùn)營成本，同時也具有節(jié)能、環(huán)保等諸方面的社會意義。

　　2 一種智能型全自動快速充電機(jī)

　　2.1 電氣原理

　　充電機(jī)電氣原理框圖見圖1。電氣原理分為三大部分，即逆變主通道、檢測控制單元和對話單元(顯示操作單元)。

　　逆變主通道將380 V交流電源變換為可對電池進(jìn)行充電的可控直流電源，由輸入回路、工頻整流濾波電路、移相全橋(ZVT-PWM)變換電路、高頻整流電路濾波電路、輸出回路及放電回路組成。

　　輸入回路即供電回路，在非運(yùn)行狀態(tài)時，可切斷主通道電源。輸入回路設(shè)計有軟啟動功能，避免啟動沖擊對回路元件造成的損傷。

　　工頻整流濾波電路將380 V交流電整流為約550 V的直流電，如圖2所示。

　　移相全橋功率變換電路是主通道的核心，完成從直流到交流再到直流的變換。如圖3所示。通過改變橋臂IGBT控制信號的相位，來改變耦合到高頻變壓器的波形寬度，從而改變輸出給被充電池的電流、電壓值。