[发明专利]一种多路自动切换高压充电器

说明书

 

技术领域

本发明涉及充电器技术领域，具体涉及一种多路自动切换高压充电器。

 

背景技术

高压充电器为电容充电电源，由于恒流充电时效率最高，所以一般采用恒流充电方案，在充电的过程中，需要保持充电电流恒定，必然离不开闭环调节控制。由于高压充电器应用场合中，系统电源是发电机输出的交流电源，所以必须经过整流，首先容易想到的高压充电器控制方案就是对整流桥的控制和直流侧开关的控制，现有技术中存在常用的两种充电电路方案：三相相控整流控制和直流侧开关斩波控制。

三相相控整流控制方案中的变换器主电路采用高压晶闸管三相可控整流器，控制驱动电路是实现高效稳定充电的关键，运用DSP强大的数据处理能力及其速度优势可以提高电源控制系统的精度和实时性，满足电源的更高要求，为电源控制系统的全数字化提供必要的软硬件基础。输出电压给电容器充电，通过电流霍尔HL检测充电电流，以实现电流的闭环控制，LEM用于实现检测充电电压，（同时，电流霍尔和LEM还用于输出短路检测和充电过程中电容电压跌落等检测）。对电容器充电电流及充电电压采用双闭环控制，控制电容器以恒定的电流进行充电，充电完毕后，关断晶闸管直至下一充电周期。此方案整流桥后面需接大的平波电抗器，电抗器体积过大；系统频率较高，整流桥中晶闸管通断频繁，开关损耗较大，充电初始阶段电流很大，此时                                                会烧毁管子；充电的过程中为高压大电流，采用这种方案需要精确的控制电路，但大的电磁干扰会使控制电路无法工作。

直流侧开关斩波控制方案中的主电路分两段，由三相不控整流把从高压发电机发出的交流电DC/DC转换成直流电，然后采用可调脉宽的晶闸管斩波电路对该直流进行DC/DC变换获得符合要求的直流电给电容器充电。通过电流霍尔HL检测充电电流，以实现电流的闭环控制，电压霍尔HL用于实现检测充电电压。对电容器充电电流及充电电压采用双闭环控制，控制电容器以恒定的电流进行充电，充电完毕后，关断晶闸管直至下一充电周期。

虽然此方案去掉了大体积的平波电抗器，但是对于较高频率通断斩波用的晶闸管导致很大的也会烧毁管子；结构复杂，辅助电路较多，单管容量大，大的电磁干扰也有很大的影响。

现有技术的充电系统采用上述两种可控主电路，通常需要根据电容的充电电压的变化调整充电电流的动态输出，当系统变化速度太快或变化的时间太短时，装置的跟随速度将是一个很大的问题，电力电子装置主电路是一个较大的惯性环节，等到控制器计算完将控制信号波形发出来，到主电路开关动作完成，再经过电容或电感带来的时间常数的延时，很多时候在时间上已经晚了，导致越控制效果越差。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述缺陷，提供一种能够有效减小高压充电器体积和重量、电磁干扰小、辅助电路少，结构简单的多路自动切换高压充电器。

为实现上述目的，本发明设计的多路自动切换高压充电器，包括高压充电器主电路、制动模块、励磁控制模块和高压充电器控制盒，所述高压充电器主电路包括半控整流桥和晶闸管组件，其输入端连接三相交流电，其输出端连接有负载电容；所述制动模块包括三相不控整流桥和IGBT，所述三相不控整流桥与所述高压充电器主电路之间连接有真空继电器；所述励磁控制模块包括励磁回路、电流传感器和短路触点，所述电流传感器用于检测励磁回路电流，所述励磁回路电流的输出端连接高压充电器控制盒；所述高压充电器控制盒包括高压充电器控制板、高压充电器本地操作板和控制板用电源，所述高压充电器控制板包括电源控制器和电流检测模块，电流检测模块检测励磁回路电流，并与设定的励磁电流相比较，当达到的励磁电流时，向电源控制器发出励磁已建立信号，电流检测模块检测励磁电流判定励磁是否故障，若故障则接通短路触点，高电流检测模块检测高压充电器主电路，若发生晶闸管触发故障，则接通短路触点切断励磁回路；高压充电器本地操作板为人机接口，用于调节、控制、查阅高压充电器状态。

在上述技术方案中，所述高压充电器主电路包括三个晶闸管组件，每个晶闸管组件由四个晶闸管叠压而成，每个晶闸管组件由晶闸管驱动板驱动，每个驱动板包括四路驱动输出，所述驱动板的输入信号为串联模式，一旦其中一个或两个驱动电路出现故障，三组晶闸管均不被驱动，保证系统安全运行。

在上述技术方案中，所述高压充电器控制板采用四层板设计，高压充电器控制板的电源层和底层分别设置在不同的层，增强整个高压充电器控制板的抗干扰能力。