可控硅大功率交直流电功率转换电路制造技术

本发明专利技术适用于电解、充电及其它用电设备的直流电源，特别适用于制造次氯酸钠消毒液及铅酸蓄电池自动充电机的电源。本发明专利技术的主要部分是由同步电源，触发器，缓启动电路，半波可控硅整流电路和过流及短路保护电路构成。主回路省去了笨重的变压器，使体积、重量减小，保护电路中利用电流表的分流器作为取样电阻，实现了用控制小电流的方法来控制大电流的目的。使所用的断电器的体积减小。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种大功率的交直流电功率转换电路，可用于电解、充电及其它用电设备的直流电源，特别适用于制造次氯酸钠消毒液及铅酸蓄电池自动充电机的电源。现有技术的大功率直流电源中都设置了变压器，采用全波整流，滤波等，电路较为复杂，且保护电路采用跳机切断总电源的办法，所用继电器大，总成本高、笨重，由于发热而不可能提高整机工作效率。如专利申请号为88206441.X就是这样，故只适用于功率不大的电源，而88214734.X采用了传统的双反星形可控硅整流，在变压器原方设置了六个可控硅进行调压，电路也比较复杂。本专利技术的目的在于克服上述缺点，提供一种不用变压器实现大功率交直流电功率转换的电路。用于电解时其输出电流0～26安培，连续可调，用于充电时充电电流0～15安培连续可调，充电电压分别为12、24、36、48、60伏五档。本专利技术主要部分由同步电源，触发器，半波可控硅整流，缓启动电路，过流和短路保护电路组成。附图说明图1是本专利技术的方块图;图2是触发器，同步电源及缓启动电路的原理电路图;图3是定时电路的原理电路图;图4是过流和短路保护电路的实施例1电路图;图5是过流和短路保护电路的实施例2电路图;图6是半波可控硅整流主回路原理电路图;图7是制造次氯酸钠消毒液的实施例电路图;图8是本专利技术作为铅酸蓄电池自动充电机的实施例电路图;下面结合附图对本专利技术的构成及实施例作进一步说明参看图1、图2、图4、图5、图6、图7、图8。触发器由BG2及R2、R3、R4、R5、W1、C2及D3组成。其同步电源由R9、D1及DW1组成，由此可产生与主回路同步的移相脉冲，不采用变压器，直接由单相动力电220V经R9降压，二极管D1整流，稳压管DW1整形得到。缓启动电路由BG1、R6、R7、R8、R10、D2、DW2及C3组成。接通电源的瞬间，C3上电压为零，BG1处于截止状态，触发器无脉冲输出，可控硅导通角为零，随着C3上的电压不断增加，BG1由截止到导通最后达到饱和，触发器逐步达到某一确定的振荡状态，而可控硅也就具有某一确定的导通角，主回路开始工作，调节电位器W1可连续调节输出电流和电压。缓启动电路的设置可避免因操作不慎造成的电流冲击损坏电流表头。主回路为可控硅半波整流电路，R1、C1为可控硅电压吸收电路，取消了笨重的变压器，直接由单相动力电通过触发器输出的脉冲来控制可控硅的导通角，经可控硅整流后输出一定的电流和电压。R1、C1电压吸收电路的作用是防止可控硅瞬间过压被击穿。过流、短路保护电路，用来当主回路出现过流或短路时，避免电路或电表被损坏。由于设备的工作电流为23～25安培。难于在主回路设置取样电阻，我们巧妙地利用主回路中电流表的分流器FL作为取样电阻，而且不发热。参看图4，图5和图7，选用运算放大器IC2对取样电阻FL上的信号进行放大，然后输入至BG6和BG7组成的翻转电路(图4)的输入端，通常情况下，BG6处于饱和状态，BG7处于截止状态，继电器J2不动作，发光管D11(绿)亮，过流或短路出现时，翻转电路翻转，BG6截止，BG7饱和，J2动作，J2-1断开触发器脉冲输出信号，可控硅不导通。同时J2-2断开电流表头，并有声光报警，对电路进行全面保护。若故障排除，按下微动开关S，使翻转电路翻转，设备继续运行，或输入至由IC3组成的翻转电路(图5)的输入端，IC3选用时基电路NE555，其翻转特性是当输入端电压小于2/3VCC时，输出端为高电位，当输入端电压大于2/3VCC时，输入端由高电位跳变为低电位，通过调整W3可以调节运算放大器的增益，当出现过流或短路时，使IC3的输入电压大于2/3VCC，因而IC3翻转，J2动作，跳机保护，这时触点J2-1断开可控硅的输入脉冲，J2-2断开电流表头，并有声光报警，故障消除后，按下微动开关S则电路翻转，设备继续工作。参看图8，在充电时，若操作不慎使充电机两极相碰造成本专利技术输出端短路，可能烧毁可控硅，为避免发生此情况，也需设置短路保护电路，该电路由BG3、BG4、J2、D16及R44、R45、R46、R47、DW7组成，正常情况时，BG3饱和，BG4截止，J2不动作，D12亮，若出现短路，则BG3截止，BG4饱和，J2动作，D16灭，触点J2-1切断可控硅的输入脉冲，J2-2断开电流表头，对电路实现了保护。参看图3本专利技术用于电解时，还设置了定时电路，由时基电路集成块IC1、C4、C5、C6、C7、DW3、D4、R12、W2、J1组成。其直流电源直接由C7、DW3、D4、C6获得，开启电源，定时开始，电源通过R12、W2向C5充电，开始时A点电位UA为低电位，IC1的输出端B点为高电位，这时继电器不动作，D6亮，显示定时正在进行，当C5上的电位逐渐升高使UA＝2/3VCC时，IC1发生翻转，B点变为低电位，D6灭，J1动作，其触点J1断开可控硅的输入脉冲，切断主回路(参见图6)。定时的长短通过调节W2来确定，其中关键件是C5，我们选用了耐压高的电解电容以使漏电小，经实测，本定时电路的定时精度为，定时1小时，误差在2分钟以内，完全满足了使用要求。参看图8，本专利技术用于充电时，还设置了充电自控电路，以防止过充和欠充，从而保证电池的使用寿命，在充电过程中，电池电压上升到其额定电压值的125%时，认为该电池已充满，应停止充电。充电自控电路由小型变压器T，整流桥DC，三端集成稳压器IC4以及C13、C15构成稳压器(输出8V电压，作为时基电路IC1电源)，取样电阻(由R34～R43组成)，IC1、BG5和继电器J3构成控制电路。取样电压通过开关K2输入至IC1的输入端，在充电过程中，IC1输出为高压电，BG5截止，J3不动作，当电池电压增加使其输入端为2/3VCC(电池电压上升至额定电压值的125%)时，电路翻转，IC1输出端由高电压跳变至低电位，BG5饱和，J3动作，触点J3断开可控硅BCR的输入脉冲，切断主回路，于是充电结束。电路中主要元器件的型号或参数见附表。本专利技术经多次实验证明有如下优点1、全部电路省去了笨重的变压器，致使电路的体积和重量大大减小，由几十公斤减至不到4公斤)，成本降低，不发热，可连续工作，提高了整机的工作效率。2、本专利技术电路简单，增加了各种控制功能，如缓启动电路用以防止有冲击电流时电路的损坏，过流及短路保护电路用以保护在过流或短路时电路及电表免遭损坏。3、由于保护电路的取样信号巧妙地利用电流的分流器，并采用小型继电器控制可控硅的触发脉冲，而达到保护的目的，实现了用控制小电流的方法来控制大电流，因而使电路简化，成本降低。权利要求1.可控硅大功率交直流电功率转换电路，由同步电源，触发器(BG2、R2、R3、R4、R5、W1、C2及D3组成)，整流器和保护电路组成，其特征是(1)其同步电源由电阻R9、二极管D1、稳压管DW1组成，使触发器产生与主回路同步的脉冲；(2)主回路采用可控硅半波整流电路，由可控硅BCR，电压吸收电路R1、C1，电流表A构成，由触发器输入的触发脉冲来控制可控硅BCR的导通角，经可控硅整流后输出一定的电流和电压；(3)保护电路对过流和短路进行保护的电路为(A)双极性电源(由R27、R28、D9、D10、DW4、DW5、C10及C11、构成，由P、Q输出正负电本文档来自技高网...

【技术保护点】
可控硅大功率交直流电功率转换电路，由同步电源，触发器（ＢＧ↓［２］、Ｒ↓［２］、Ｒ↓［３］、Ｒ↓［４］、Ｒ↓［５］、Ｗ↓［１］、Ｃ↓［２］及Ｄ↓［３］组成），整流器和保护电路组成，其特征是：（１）其同步电源由电阻Ｒ↓［９］、二极管Ｄ↓［１］、稳压管ＤＷ↓［１］组成，使触发器产生与主回路同步的脉冲；（２）主回路采用可控硅半波整流电路，由可控硅ＢＣＲ，电压吸收电路Ｒ↓［１］、Ｃ↓［１］，电流表Ａ构成，由触发器输入的触发脉冲来控制可控硅ＢＣＲ的导通角，经可控硅整流后输出一定的电流和电压；（３）保护电路：对过流和短路进行保护的电路为：（Ａ）双极性电源（由Ｒ↓［２７］、Ｒ↓［２８］、Ｄ↓［９］、Ｄ↓［１０］、ＤＷ↓［４］、ＤＷ↓［５］、Ｃ↓［１０］及Ｃ↓［１１］、构成，由Ｐ、Ｑ输出正负电压，公共点为零线），取样电阻ＦＬ，运算放大器ＩＣ↓［２］（由双极性电源提供±１２Ｖ电源），对ＦＬ上的信号进行放大，然后输入至由ＩＣ↓［３］组成的翻转电路，当过流或短路时，ＩＣ↓［３］翻转，继电器Ｊ↓［２］动作，其触点Ｊ↓［２－１］断开可控硅的输入脉冲，Ｊ↓［２－２］断开电流表头，并有声光报警，或（Ｂ）双极性电源（由Ｒ↓［２７］、Ｒ↓［２８］、Ｄ↓［９］、Ｄ↓［１０］、ＤＷ↓［４］、ＤＷ↓［５］、Ｃ↓［１０］、及Ｃ↓［１１］构成，由Ｐ、Ｑ两点输出正负电压，公共点为零线），取样电阻ＦＬ上的信号经运算放大器ＩＣ↓［２］（由双极性电源提供±１２Ｖ电源）放大，输入至由ＢＧ↓［６］和ＢＧ↓［７］组成的翻转电路，当过流或短路时，电路翻转，ＢＧ↓［６］截止，ＢＧ↓［７］饱和，Ｊ↓［２］动作，触点Ｊ↓［２－１］断开可控硅的输入脉冲，Ｊ↓［２－２］断开电流表头，并有声光报警；对充电短路进行保护的电路由：（Ｃ）ＢＧ↓［３］、ＢＧ↓［４］、Ｊ↓［２］、Ｄ↓［１６］及Ｒ↓［４４］、Ｒ↓［４５］、Ｒ↓［４６］、Ｒ↓［４７］、ＤＷ↓［７］组成，出现短路时，ＢＧ↓［３］截止，ＢＧ↓［４］饱和，Ｊ↓［２］动作，Ｄ↓［１６］灭，触点Ｊ↓［２－１］切断可控硅的输入脉冲，Ｊ↓［２－２］断开电流表头，实现了电路保护。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘治贤，李富顺，
申请(专利权)人：李富顺，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]