开关电源式充电机在煤矿的应用2012215

开关电源式充电机在煤矿的应用作者周勇1（1枣庄矿业集团公司蒋庄煤矿运输科山东滕州277519）摘要：本文介绍了一种开关电源式充电机，采用变电流脉冲快速充电技术，能有效消除铅酸蓄电池在大电流充电下的极化现象，使充电速度加快，充电效率提高，同时电池析气量少，温升较低。延长蓄电池的寿命。关键词：开关电源，变电流脉冲充电。矿用蓄电池电机车在煤矿井下运输中应用越来越广泛。传统的铅酸蓄电池充电器采用相控电源，工频变压器加可控硅整流方案，设备体积大，效率低，动态响应也较差。铅酸蓄电池往往由于充电方法不合理，导致了容量下降过快、循环使用寿命缩短的现象。我单位选用一种新型的智能充电机，为高频开关电源式，采用变电流脉冲充电法，使得充电电流更好地逼近蓄电池的可接受充电电流曲线，从而加快了充电的速度，延长了循环使用寿命。1.充电机的充电原理分析：1.1传统的工频变压器的充电方法工频变压器采用可控硅整流方案恒流充电，充电电流强度不变，如图1。I0LtI马马马马马马I=I0e-at马马马马马马马马图1特性曲线控制方法简单，但电池的可接受电流能力是随着充电过程的进行而逐渐下降的，到充电后期，充电电流多用于电解水，产生气体，使出气过多。因此，常选用阶段充电法二阶段法采用恒电流和恒电压相结合的快速充电方法,可以减少出气量，但作为一种快速充电方法使用，受到一定的限制。1.2开关电源式充电机的变电流脉冲充电方法开关电源式充电机的变电流脉冲充电法是脉冲充电法和变电流间歇充电法的结合。如图2所示。这种充电方法是把变电流间歇充电法的各恒流充电段中加入许多时间很短的停充间隔，这样各恒流充电段可以看成是由脉宽相同的众多脉冲电流组成。脉冲电流充电时，蓄电池被逐渐充满电量。脉冲电流恒流充电过程中的短间歇可以有效地降低浓度差极化，恒流充电段转换之际的长间歇除了可以减弱浓度差极化外，还可使蓄电池内部经化学反应产生的氢气和氧气有时间重新化合，从而继续参加下一轮的化学反应，减少了析气量，采用这样的方法更有极化现象的消除。减弱电池的硫酸盐化，提高电池的均衡性，从而延长电池的循环使用寿命。tI马马马马U马马马马图22.开关电源式充电机充电快、效率高的原理2.1控制电路原理充电机的软件程序是在CCS2（C2000）开发系统下编制而成，程序用C语言编写，采用模块化程序设计方法，系统工作的主程序如图3。DSPDACPI马马马PI马马马SG3525马马马马马马马马马马马马马马马马马马马马马马马马马马马IGBT马马马马马马马马马马马马马马马马马马马马马马马马图3电路原理图2.2控制系统充电机的控制采用TMSLF240X系列的2407DSP芯片。芯片外部配以采样电路（电池端电压、充电电流和电池温度）、输出控制电路、EEPROM读写电路、键盘扫描电路和SCI串行通信电路等。通过人机界面可以设置参数，控制充电过程。在该系统中，DSP通过采样电路负责对输出电流、蓄电池端电压、直流母线电压、变压器温度、蓄电池温度等多个模拟量进行采样。并在显示屏显示数值、及充电过程的阶段；同时，DSP通过对温度值蓄电池端电压的检测，决定系统是否应处于工作状态（指处于对蓄电池的充电状态），当检测到任意一种温度值超过允许值时，立即停机。3.工频冲电机与开关电源式充电机的使用对比:3.1铅酸电池的使用寿命方面：目前铅酸电池使用寿命在煤矿中普遍很低。开关电源式充电机采用变电流间隙智能充电，消除了极化现象，杜绝过充问题，延长电池的寿命。3.2在节能方面：采用开关电源技术可以大幅提高充电机的效率，设备的功率因素0.95（目前现在用的传统充电机功率因素最低的只有0.45），效率0.9以上。由于避免了充电过程中电池发热和过充现象，使得能耗大幅降低。因此该项产品的推广应用将产生较大的经济效益。4结语开关电源式的蓄电池充电器采用先进的开关电源技术，变电流脉冲充电的方法，有效地消除和减弱了蓄电池的极化现象，延长了蓄电池的循环使用寿命；无工频变压器，无需另配隔爆磁力启动器，较小的体积和重量，使得操作和搬运更加轻便；节能技术提高了电能的利用效率；数显可控提高了系统的可靠性。充电时间短、效率高、节能、控制性能好，更加适合煤矿的高效、节能、安全生产的需要。参考文献：[1]刘和平.TMS320LF240XDSP结构、原理及应用北京航空航天大学出版社，2002[2]孙庚山.工程模糊控制机械工业出版社，1995。作者简介：周勇，男，1972年7月14日出生，山东日照人，1994年毕业于泰安煤校，2008年毕业于山东理工大学，机电工程师，现就职于枣庄矿业集团蒋庄煤矿运输科。邮编277519，电话[phone]邮箱;[e-mail]