專利名稱：電壓自適全波恒流預選充電器的制作方法
技術領域：
本實用新型電壓自適全波恒流予選充電器是基于‘多電壓矢量平衡電流負內反饋’閉環控制原理開發的隨車專用和通用一類蓄電池充電設備的總稱。
現時廣泛使用的充電設備是一般的可控硅可控整流充電器和變壓器固體整流橋充電器。從控制方式看，它們都屬于開環控制，充電時變壓變流都靠人調。因而其一個重要不足是，充電中遇到電網電壓波動或所充蓄電池隨充滿而電壓上升等擾動，從而引起充電電流偏離調定的合適值時，該設備不能自動補償，需要人再調。因此充電不能離開人照看，不能實現‘晚間無人充電’。近來，單純電容充電原理已被制成產品上市，它是一種負內反饋閉環控制充電器，遇擾動有自動補償功能。但存在要求電源輸入電流大，限制了它的某些用場。它還存在電容啟動電流大可能損害電路元器件以及充電電流不連續影響帶載能力等不足。
本實用新型的目的在提供能自動補償電網電壓波動等擾動從而擁有全波恒流充電予選功能、能隨串充蓄電池塊數的多少自動輸出合適的充電電壓而不要人調，具有升流功能以降低向電源汲取大電流從而能擴大應用環境、并具有可靠性高、有利蓄電池壽命和電網、節能、使用方便等優點但價廉簡單的隨車專用的和通用的一類充電設備。
本實用新型的目的是這樣實現的。采用同一‘多電壓矢量平衡電流負內反饋’閉環控制原理，針對隨車專用充電和通用充電的不同環境條件和要求，分別開發兩種產品。
對只作24伏以內充電、要使用居民照明電源(其容量小)的隨車專用充電開發了“電壓自適全波恒流予選隨車專用充電器”(電容自耦變壓器充電器)簡稱隨車專用充電器。對要求能充蓄電池塊數多但可解決電源容量要求較大問題的充電鋪通用充電開發了“電壓自適全波恒流予選通用充電器”(電容電感充電器)簡稱通用充電器。
電壓自適全波恒流予選隨車專用充電器的特征是其電路的主回路依次由電容器5、專用自耦變壓器7和固體整流橋8相串聯構成其主部。主部一端經電流予選(電容選投)開關4、保險器2由交流輸入插座1連交流電源，另一端由直流輸出插座11和插頭12連蓄電池而完成主回路，如
圖1所示。自耦變壓器7起升流作用。電容器5和自耦變壓器7共同完成電壓自適應作用。由于本實用新型是電流負內反饋閉環控制，主回路自身就完成了自控任務而無需增加其它別的什么控制電路和電表。主回路以外的其余電路是一些為了安全順利操作而設的指示燈器。其中3是電源指示燈，6是電流予選指標燈，9是充電指示燈，10是負載(蓄電池)接好指示燈，13是蓄電池連接極性指示燈。開關4和各指示燈安裝在面板19上，插座1及11和保險器2安裝在體殼20側面和背面，其余電器安裝在體殼內。固體整流橋8的散熱器21與體殼20裝成一體增強散熱。體殼20設上下周邊散熱風道。上蓋22為可揭散熱式。見圖2和圖3。
電壓自適全波恒流予選通用充電器的特征是其電路的主回路依次由電容器5、固體整流橋8和電感15相串聯構成其主部。主部一端經電流予選(電容選投)開關4、電源開關16、保險器2、交流接線柱17與交流電源相連，另一端經隔離開關14、直流輸出接線柱18與被充蓄電池相連而完成主回路。主回路以外的其余電路是一些為了安全順利操作而設的指示燈器。其中3是電源指示燈，6是電流予選(電容選投)指示燈，9是充電指示燈，10是蓄電池極性接對負載接好指示燈。沒有控制電路和電表。各開關和指示燈安裝在面板19上，接線柱17、18和保險器2安裝在體殼20背面，其余電器安裝在體殼20內。電感15與體殼20之間的安裝加有隔磁防振鋁板和防振厚橡皮墊。如圖4、圖5所示。
附圖的圖面說明如下。
圖1是電壓自適全波恒流予選隨車專用充電器的電路原理圖；圖2是電壓自適全波恒流予選隨車專用充電器的外觀圖；圖3是圖2的揭蓋上視圖，表明元件布置；圖4是電壓自適全波恒流予選通用充電器的電路原理圖；圖5是電壓自適全波恒流予選通用充電器的外觀圖。
以下結合附圖詳述本實用新型技術方案及其實施例。
電壓自適全波恒流予選隨車專用充電器的電路主回路構成元器件電容器5、自耦變壓器7(見圖1)，有如下電壓矢量平衡方程式相約束，＝C＋AT＝C＋K0式中是電源電壓，C是電容器5的電壓，AT是自耦變壓器7的輸入端電壓，0是整流橋8的輸入端電壓，也是自耦變壓器7的輸出端電壓，都是矢量，K是自耦變壓器7的變壓比。其電壓自適應功能如此完成。當被充電蓄電池由2塊減至1塊(被充電壓由24伏降到12伏)時，按充電器原輸出24伏電壓工作狀態看，勢必使充電電流增大，從而交流側電流也增大，于是電容器上的電壓降C增大，但電源電壓是不變的，受電壓平衡方程式的制約，致使AT減小(AT減小是通過其激磁電流減小完成的)，從而0減小到適合一塊蓄電池充電的近12伏電壓值。此時充電電流只略有所增大，但可基本視為不變。這就是通過輸出(充電)電流負內反饋作用來取得電壓自適應(自補償)、保持充電恒流的作用。也是實現充電恒流予選的基礎。
要求解決降低向電源汲取電流以便能使用居民照明電源的問題，是由自耦變壓器7的升流功能完成的。但要取得好的升流效果，電容器5和自耦變壓器7的大小以及變壓比之間的匹配是完全一定的。這是技術的關鍵所在。本實施例(充電電壓在24伏以內、直流輸出3、6、9安)電容是C1＝25μ，C2＝50μ，自耦變壓器鐵芯截面S＝14.4cm2，線圈160匝＋108(輸出線圈)，變壓比(升流比)是(160＋108)/108＝2.5。
本隨車專用充電器無過載和輸出短路危險問題。但不許空載運行和蓄電池極性接反，否則會損壞設備自身。為此，采取接線指示燈10和13。只當夾接蓄電池極性正確時，指示燈13方亮；只當指示燈13亮時，才允許插上輸出插頭(插頭插座有插配唯一性機械銷)。只當接好負載(蓄電池)，指示燈10方亮；只當指示燈10亮，才允許接通電源進行充電。這便對防止空載運行和極性接反增加了予防性。
電壓自適全波恒流予選通用充電器的電路主回路構成元器件電容器5、電感15(見圖4)，有如下電壓矢量平衡方程式相約束，＝C＋L＋B式中是電源電壓，C是電容器5的電壓，L是電感15的電壓，B是被充蓄電池電壓，都是矢量。通過輸出(充電)電流負內反饋作用，產生電壓自適應、保持恒流充電及提供電流予選功能，其原理和過程類似隨車專用充電器。電感15的功用是抑制電容器啟動電流沖擊、續流平波和增大帶載能力。
隨車專用充電器與通用充電器的功能相比，前者對電源容量要求低但電壓自適應范圍窄，后者對電源容量要求高，但電壓自適應范圍寬，各有長短。但正是這些長短，卻是各自用場追求和相適的。此等功能，是分別采用自耦變壓器7和電感15與電容器5匹配的結果。
本實用新型與現行技術相比，優點是本技術方案有電壓自適應、全波恒流充電予選功能，充電不用人調，可以進行晚間無人照管充電。可省去監控的電壓表和電流表。這是可控硅充電器和變壓器充電器不及的。全波恒流充電比可控硅充電器的尖波利于電網和蓄電池壽命。對單純電容式充電器來說，本實用新型解決了啟動電流沖擊，提高了帶載力。本實用新型的升流功能降低了向電源汲取大電流的要求，這對電容充電器和可控硅充電器來說都是個重要優點。此外，它的可靠性、簡單性、價廉性都處于領先地位。
權利要求1.本實用新型電壓自適全波恒流予選充電器包括電壓自適全波恒流予選隨車專用充電器和電壓自適全波恒流予選通用充電器兩種充電器。它們的主回路含一個內反饋降壓元件電容器，其特征是電壓自適全波恒流予選隨車專用充電器增加了專用自耦變壓器，于是主回路依次由交流插座、保險器、電流予選開關、電容器、專用自耦變壓器、整流橋和直流輸出插座組成；電壓自適全波恒流予選通用充電器增加了電感器，于是主回路依次由交流接線柱、保險器、電源開關、電流予選開關、電容器、整流橋、電感器和直流輸出接線柱組成。
2.根據權利要求1所述的電壓自適全波恒流予選隨車專用充電器，其特征是所說的專用自耦變壓器，串接在電容器的后面，其參數與電容器是有匹配要求的。
3.根據權利要求1所述的電壓自適全波恒流予選隨車專用充電器，其特征是所說的專用自耦變壓器，與橋式整流接法同理，可接成中間抽頭、兩管整流輸出式。
專利摘要本實用新型電壓自適全波恒流預選充電器是基于多電壓矢量平衡電流負內反饋閉環控制原理開發的隨車專用和通用一類蓄電池充電設備的總稱。隨車專用充電器主要由電容器5、自耦變壓器7和整流橋8串聯而成。通用充電器主要由電容器5、整流橋8和電感15串聯而成。優點有自動補償電源電壓波動、自適應串充蓄電池多少、全波恒流預選、能升流對電源要求低，有利蓄電池壽命和電網、充電不要人照管、可靠方便、價廉簡單。
文檔編號H02J7/02GK2355490SQ9722323
公開日1999年12月22日 申請日期1997年5月24日 優先權日1997年5月24日
發明者張心法 申請人:張心法