lem传感器在内燃机车蓄电池智能充电器中的应用

《lem传感器在内燃机车蓄电池智能充电器中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、LEM传感器在内燃机车蓄电池智能充电器中的应用莱姆电子（中国）有限公司                                     王磊，张全柱                         （北京交通大学    北京 100044）　　摘要：文中介绍了内燃机车蓄电池智能充电器的设计方案，以及LEM型电压、电流传感器在充电器中的具体应用，说明了传感器的选型及外围电路的设计、参数配置、电磁兼容性设计等方面的问题。　　关键词：内燃机车蓄电池；智能充电器；LEM型电压、电流传感器　　0．引言  在铁路内燃机车上

2、使用的蓄电池组为300—500Ah的免维护铅酸蓄电池，目前普遍采用的充电方式，是用内燃机车上的辅助发电机输出的DC110V直流电压，通过限流电阻直接对蓄电池组进行充电。这种恒压充电方式虽然使用电阻对充电电流进行了限制，但电阻这种仅靠两端的电压降来限流的方式是十分粗糙的。当电池严重亏电时，蓄电池的电压较低（如低于DC88V），充电电流将会很大（有时可达到几百安培），很容易导致电池损坏。本文所介绍的内燃机车蓄电池充电器属于智能型充电器，可以灵活设定充电模式及充电电流限流值，对充电电流进行自动调节，延长了蓄电池的使用寿命。系

3、统同时还兼顾了对蓄电池的状态管理，对蓄电池的故障状态给出预报，指导机务段的检修作业。　　1. 蓄电池智能充电器系统介绍  蓄电池智能充电器对单一使用恒压的充电方式进行改进，引入了自动限流充电模式。由于系统中的充电电流是通过控制DC/DC变换器的输出来实现的，所以比传统的电阻限流更为有效。充电过程中，当蓄电池电压比较低时，先采取限制电流充电。此方式有3个充电电流档：19A，25A，50A，在保证充电电压的基础上，分别将充电电流限制到相应的数值。充电时，通过单片微机控制先使用限制电流充电，随着充电电压的升高，然后依次将充电

4、电流限制值降低，进行恒压充电（充电电流较小）；当蓄电池电压充到接近额定电压之后，充电转为完全的恒压浮充电方式。上述的复合式（多种充电模式）充电方式，可以克服传统充电方式中可能出现的充电电流超过限制值，在对蓄电池的充电过程中，既有效地限制了充电电流，又具有很快的充电速度。充电器对蓄电池组的充电过程按照蓄电池自身的充电特性曲线进行，符合蓄电池的固有特性，降低了充电过程中对蓄电池造成损坏的可能性。  本充电器系统还具有智能化电池管理功能。充电器可以采集、储存每个单节电池的运行数据，可以通过USB口进行数据转储。地面分析软件的

5、人机界面经过对这些数据的分析和计算，预测出相应电池的寿命，给出电池损坏情况的不良性概率。现场检修人员可以根据这些数据对相应电池进行及时维修和更换，防止由于单节电池的损坏造成整组电池的报废，这就提高了机务段的检修作业效率，降低了检修成本。　　2. 蓄电池智能充电器的原理与组成   充电器的主电路原理图，如图1所示。     图中DC/DC变换器采用全桥直流变换电路，C1为输入侧的滤波电容，参数为10000F/250V。C5为IPM模块的吸收电容。IGBT管T1至T4组成逆变桥两个桥臂。Tr为高频变压器。变压器副边采用高频

6、全波整流，D1和D2为快速整流二极管。L为输出侧滤波电感，电感量150H，C2为输出侧滤波电容，参数为4700F/250V。  充电器的容量为约5kW，额定电流45A。主电路的输入电压为内燃机车辅助发电机发出的DC110V电源，允许输出有±10%的波动。系统中DC/DC变换器采用全桥变换电路。输入的直流电压由单相逆变桥逆变成高频交变的方波电压加在变压器的原边。经过高频变压器进行变压后，副边交变的方波电压由全波整流电路整流成直流方波电压，经LC滤波输出直流电压，供给蓄电池充电。    充电电路中还引入了针对变换器输入侧滤

7、波电容C1的预充电辅助电路，在投切辅发电源到主电路之前，先控制接触器将预充电电路投切到主回路上，用蓄电池组上的剩压对电容C1进行预充电，当电容上的电压达到一定值后，再由控制器控制接触器将DC110V电源投切到主回路上，充电器进入正常工作状态，由控制器控制主回路对蓄电池进行充电。  在充电过程中，需要使用传感器检测充电电流、充电电压，以及蓄电池温度，由单片微机进行模式识别和切换。各传感器在主电路中的位置如图1所示。DC/DC变换器的输入侧，使用电流传感器A1采集输入电流，用来对电路进行过流保护；LC滤波电路的输出侧，使用

8、电流传感器A2和电压传感器V1分别检测蓄电池的充电电流和充电电压。单片微机根据此电流值和电压值确定相应的充电模式，产生充电电流和充电电压的给定值，输入到电流和电压的PI调节器，与充电电流和充电电压一起进行闭环控制。最后，两个PI调节器的输出取最小值，驱动PWM波发生单元产生相应占空比的PWM波形，控制IPM产生充电过程中的充电电压