充电机控制系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种充电机控制系统，包括：充电机主电路和控制器；充电机主电路包括：变压器、晶闸管三相桥式半控整流电路和滤波电路，控制器用于根据蓄电池的充电电压，调节晶闸管三相桥式半控整流电路中晶闸管的导通初始相位角，以调节充电机的输出电流或输出电压，并控制充电机的充电模式。本实用新型专利技术实施例提供的技术方案，充电机主电路采用晶闸管三相桥式半控整流电路，通过控制器控制晶闸管三相桥式半控整流电路中晶闸管的导通初始相位角，实现了充电机的输出电流或输出电压的调节；并实现了蓄电池的恒流充电和恒压充电，提高了蓄电池的使用寿命和充放电性能。

【技术实现步骤摘要】
充电机控制系统
本技术涉及充电机控制技术，尤其涉及一种充电机控制系统。
技术介绍
轨道交通在优化城市空间结构、缓解城市交通拥挤、保护环境等多方面均已表现出了积极促进作用。在中国，随着城市化进程的加快，城市交通需求剧增，城市轨道交通的发展也开始进入高速发展时期。城市轨道交通中，充电机是列车中一个重要组成部分，其一方面为列车上的直流负载提供直流电，另一方面为列车上的应急蓄电池充电。充电机性能的优劣将直接影响列车上直流负载工作的稳定性和蓄电池的寿命。现有的列车充电机大多采用三相二极管不控整流，为后级直流负载和蓄电池提供电能。这种充电机的直流输出电压不可控，特别是蓄电池充电电流不可控，因此会影响蓄电池的使用寿命和充放电性能。
技术实现思路
本技术提供一种充电机控制系统，用于实现充电机的输出电压和输出电流的调节，提高蓄电池的使用寿命和充放电性能。本技术提供一种充电机控制系统，包括：充电机主电路和控制器；充电机主电路包括：变压器、晶闸管三相桥式半控整流电路和滤波电路，变压器的输入端连接辅助逆变器，变压器的输出端连接晶闸管三相桥式半控整流电路的输入端；滤波电路的一端连接晶闸管三相桥式半控整流电路的输入端，滤波电路的另一端连接蓄电池和负载；控制器分别与晶闸管三相桥式半控整流电路、滤波电路和蓄电池连接；控制器用于根据蓄电池的充电电压，调节晶闸管三相桥式半控整流电路中晶闸管的导通初始相位角，以调节充电机的输出电流或输出电压，并控制充电机的充电模式，充电模式包括：恒流充电模式和恒压充电模式。在本技术的一实施例中，控制器包括：充电模式仲裁模块、恒流控制模块、恒压控制模块、过零检测模块和脉冲控制模块；充电模式仲裁模块分别与滤波电路、蓄电池、恒流控制模块和恒压控制模块连接，恒流控制模块和恒压控制模块分别与蓄电池连接，过零检测模块与晶闸管三相桥式半控整流电路连接，脉冲控制模块分别与恒流控制模块、恒压控制模块、过零检测模块和晶闸管三相桥式半控整流电路连接；充电模式仲裁模块，用于根据蓄电池的充电电压控制充电机的充电模式，充电模式包括：恒流充电模式和恒压充电模式；恒流控制模块，用于在充电机为恒流充电模式时，根据蓄电池的充电电流控制脉冲控制模块调节充电机的输出电流；恒压控制模块，用于在充电机为恒压充电模式时，根据蓄电池的充电电压控制脉冲控制模块调节充电机的输出电压；过零检测模块，用于检测晶闸管三相桥式半控整流电路的输入电压的过零点，向脉冲控制模块输出零点信号；脉冲控制模块，用于根据恒流控制模块或恒压控制模块的控制信号和零点信号，调节晶闸管三相桥式半控整流电路中晶闸管的导通初始相位角。在本技术的一实施例中，充电模式仲裁模块具体用于根据蓄电池的充电电压采用电压滞环方式控制充电机的充电模式。在本技术的一实施例中，充电模式仲裁模块具体用于：当蓄电池的充电电压上升至第一预设电压时，将充电机的充电模式切换为恒压充电模式；当蓄电池的充电电压下降至第二预设电压时，将充电机的充电模式切换为恒流充电模式；当蓄电池的充电电压高于第二预设电压、低于第一预设电压时，控制充电机的充电模式不变，第一预设电压高于第二预设电压。在本技术的一实施例中，恒流控制模块具体用于：当电流误差小于第一预设电流时，采用第一比例积分PI控制器保持控制量不变；当电流误差大于等于第一预设电流、小于第二预设电流时，采用第二PI控制器调节充电机的输出电流；当电流误差大于等于第二预设电流时，采用第三PI控制器调节充电机的输出电流；其中，电流误差为恒流充电给定电流与蓄电池的充电电流的差值的绝对值，第二PI控制器的PI参数大于第一PI控制器的PI参数、小于第三PI控制器的PI参数，第一预设电流小于第二预设电流。在本技术的一实施例中，滤波电路与蓄电池之间还串联有防反充二极管，防反充二极管的负极与滤波电路连接，防反充二极管的正极与蓄电池连接。在本技术的一实施例中，滤波电路包括：滤波电感和滤波电容；滤波电感的一端与晶闸管三相桥式半控整流电路的各晶闸管的阴极连接，滤波电感的另一端与防反充二极管的正极连接；滤波电容的一端分别与滤波电感的另一端、防反充二极管的正极连接，滤波电容的另一端与晶闸管三相桥式半控整流电路的各二极管的正极连接。本技术实施例提供的充电机控制系统，充电机主电路采用晶闸管三相桥式半控整流电路，通过控制器控制晶闸管三相桥式半控整流电路中晶闸管的导通初始相位角，实现了充电机的输出电流或输出电压的调节；并根据蓄电池的充电电压来控制充电机的充电模式，实现了蓄电池的恒流充电和恒压充电，提高了蓄电池的使用寿命和充放电性能。附图说明图1为本技术提供的充电机控制系统实施例一的结构示意图；图2为本技术提供的充电机控制系统实施例二的结构示意图；图3为恒流控制模块分段PI控制的原理图。附图标记说明：10-充电机主电路；20-控制器；30-辅助逆变器；40-蓄电池；50-负载；11-变压器；12-晶闸管三相桥式半控整流电路；13-滤波电路；21-充电模式仲裁模块；22-恒流控制模块；23-恒压控制模块；24-过零检测模块；25-脉冲控制模块。具体实施方式下面结合附图，对本技术的实施例进行描述。图1为本技术提供的充电机控制系统实施例一的结构示意图，如图1所示，本实施例提供的充电机控制系统包括：充电机主电路10和控制器20；充电机主电路10包括：变压器11、晶闸管三相桥式半控整流电路12和滤波电路13，其中，变压器11的输入端连接辅助逆变器30，变压器11的输出端连接晶闸管三相桥式半控整流电路12的输入端；滤波电路13的一端连接晶闸管三相桥式半控整流电路12的输入端，滤波电路13的另一端连接蓄电池40和负载50；控制器20分别与晶闸管三相桥式半控整流电路12、滤波电路13和蓄电池40连接；控制器20用于根据蓄电池40的充电电压，调节晶闸管三相桥式半控整流电路12中晶闸管的导通初始相位角，以调节充电机的输出电流或输出电压，并控制充电机的充电模式，充电模式包括：恒流充电模式和恒压充电模式。具体的，充电机主电路10中充电机的输入为辅助逆变器30输出的三相交流电压，晶闸管三相桥式半控整流电路12由三个分别与一个二极管相连的晶闸管并联而成；控制器20与晶闸管三相桥式半控整流电路12中晶闸管的门极连接，可以控制晶闸管的导通初始相位角。充电机主电路10中，晶闸管三相桥式半控整流电路12的直流侧输出电压U0与晶闸管的导通初始相位角θ之间的关系如公式(1)所示：U0＝1.17*Um*(cos(θ)+1)(1)其中，Um为晶闸管三相桥式半控整流电路12的输入线电压有效值。在工作时，控制器20以一定的频率采集蓄电池40的充电电压，然后根据蓄电池40的充电电压(即充电机输出电压)与预设电压的差值，调节晶闸管三相桥式半控整流电路12中晶闸管的导通初始相位角，以调节充电机的输出电流或输出电压，使充电机的输出电流或输出电压达到预设阈值；与此同时，控制器20根据蓄电池40的充电电压与预设电压的关系，控制充电机的充电模式，例如：当蓄电池40的充电电压低于预设电压时，控制充电机的充电模式为恒流充电模式；当蓄电池40的充电电压达到预设电压时，控制充电机的充电模式为恒压充电模式，实现蓄电池40本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种充电机控制系统，其特征在于，包括：充电机主电路和控制器；所述充电机主电路包括：变压器、晶闸管三相桥式半控整流电路和滤波电路，所述变压器的输入端连接辅助逆变器，所述变压器的输出端连接晶闸管三相桥式半控整流电路的输入端；所述滤波电路的一端连接所述晶闸管三相桥式半控整流电路的输入端，所述滤波电路的另一端连接蓄电池和负载；所述控制器分别与所述晶闸管三相桥式半控整流电路、所述滤波电路和所述蓄电池连接；所述控制器用于根据所述蓄电池的充电电压，调节所述晶闸管三相桥式半控整流电路中晶闸管的导通初始相位角，以调节所述充电机的输出电流或输出电压，并控制所述充电机的充电模式，所述充电模式包括：恒流充电模式和恒压充电模式。

【技术特征摘要】
1.一种充电机控制系统，其特征在于，包括：充电机主电路和控制器；所述充电机主电路包括：变压器、晶闸管三相桥式半控整流电路和滤波电路，所述变压器的输入端连接辅助逆变器，所述变压器的输出端连接晶闸管三相桥式半控整流电路的输入端；所述滤波电路的一端连接所述晶闸管三相桥式半控整流电路的输入端，所述滤波电路的另一端连接蓄电池和负载；所述控制器分别与所述晶闸管三相桥式半控整流电路、所述滤波电路和所述蓄电池连接；所述控制器用于根据所述蓄电池的充电电压，调节所述晶闸管三相桥式半控整流电路中晶闸管的导通初始相位角，以调节所述充电机的输出电流或输出电压，并控制所述充电机的充电模式，所述充电模式包括：恒流充电模式和恒压充电模式。2.根据权利要求1所述的充电机控制系统，其特征在于，所述控制器包括：充电模式仲裁模块、恒流控制模块、恒压控制模块、过零检测模块和脉冲控制模块；所述充电模式仲裁模块分别与所述滤波电路、所述蓄电池、所述恒流控制模块和所述恒压控制模块连接，所述恒流控制模块和所述恒压控制模块分别与所述蓄电池连接，所述过零检测模块与所述晶闸管三相桥式半控整流电路连接，所述脉冲控制模块分别与所述恒流控制模块、所述恒压控制模块、所述过零检测模块和所述晶闸管三相桥式半控整流电路连接；所述充电模式仲裁模块，用于根据所述蓄电池的充电电压控制充电机的充电模式，所述充电模式包括：恒流充电模式和恒压充电模式；所述恒流控制模块，用于在所述充电机为恒流充电模式时，根据所述蓄电池的充电电流控制所述脉冲控制模块调节所述充电机的输出电流；所述恒压控制模块，用于在所述充电机为恒压充电模式时，根据所述蓄电池的充电电压控制所述脉冲控制模块调节所述充电机的输出电压；所述过零检测模块，用于检测所述晶闸管三相桥式半控整流电路的输入电压的过零点，向所述脉冲控制模块输出零点信号；所述脉冲控制模块，用于根据恒流控制模块或恒压控制模块的控制信号和所述零点信号，调节所述晶闸管三相桥...

【专利技术属性】
技术研发人员：高闯，岳文开，杨伟，马龙，
申请(专利权)人：西安中车永电捷通电气有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西,61