開關電源式充電機在煤礦的應用

摘要:本文介紹了一種開關電源式充電機,采用變電流脈沖快速充電技術,能有效消除鉛酸蓄電池在大電流充電下的極化現象,使充電速度加快,充電效率提高,同時電池析氣量少,溫升較低。延長蓄電池的壽命。

關鍵詞:開關電源,變電流脈沖充電。

礦用蓄電池電機車在煤礦井下運輸中應用越來越廣泛。傳統的鉛酸蓄電池充電器采用相控電源,工頻變壓器加可控硅整流方案,設備體積大,效率低,動態響應也較差。鉛酸蓄電池往往由于充電方法不合理,導致了容量下降過快、循環使用壽命縮短的現象。我單位選用一種新型的智能充電機,為高頻開關電源式,采用變電流脈沖充電法,使得充電電流更好地逼近蓄電池的可接受充電電流曲線,從而加快了充電的速度,延長了循環使用壽命。

1.充電機的充電原理分析:

1.1傳統的工頻變壓器的充電方法工頻變壓器采用可控硅整流方案恒流充電,充電電流強度不變,如圖1。圖1特性曲線控制方法簡單,但電池的可接受電流能力是隨著充電過程的進行而逐漸下降的,到充電后期,充電電流多用于電解水,產生氣體,使出氣過多。因此,常選用階段充電法二階段法采用恒電流和恒電壓相結合的快速充電方法,可以減少出氣量,但作為一種快速充電方法使用,受到一定的限制。

1.2開關電源式充電機的變電流脈沖充電方法開關電源式充電機的變電流脈沖充電法是脈沖充電法和變電流間歇充電法的結合。如圖2所示。這種充電方法是把變電流間歇充電法的各恒流充電段中加入許多時間很短的停充間隔,這樣各恒流充電段可以看成是由脈寬相同的眾多脈沖電流組成。脈沖電流充電時,蓄電池被逐漸充滿電量。脈沖電流恒流充電過程中的短間歇可以有效地降低濃度差極化,恒流充電段轉換之際的長間歇除了可以減弱濃度差極化外,還可使蓄電池內部經化學反應產生的氫氣和氧氣有時間重新化合,從而繼續參加下一輪的化學反應,減少了析氣量,采用這樣的方法更有極化現象的消除。減弱電池的硫酸鹽化,提高電池的均衡性,從而延長電池的循環使用壽命。

2.開關電源式充電機充電快、效率高的原理2.S2(C2000)開發系統下編制而成,程序用C語言編寫,采用模塊化程序設計方法,系統工作的主程序如圖3。圖3電路原理圖2.2控制系統充電機的控制采用TMSLF240X系列的2407DSP芯片。芯片外部配以采樣電路(電池端電壓、充電電流和電池溫度)、輸出控制電路、EEPROM讀寫電路、鍵盤掃描電路和SCI串行通信電路等。通過人機界面可以設置參數,控制充電過程。在該系統中,DSP通過采樣電路負責對輸出電流、蓄電池端電壓、直流母線電壓、變壓器溫度、蓄電池溫度等多個模擬量進行采樣。并在顯示屏顯示數值、及充電過程的階段;同時,DSP通過對溫度值蓄電池端電壓的檢測,決定系統是否應處于工作狀態(指處于對蓄電池的充電狀態),當檢測到任意一種溫度值超過允許值時,立即停機。

3.工頻沖電機與開關電源式充電機的使用對比:3.1鉛酸電池的使用壽命方面:目前鉛酸電池使用壽命在煤礦中普遍很低