充电电路的工作原理.doc

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1、充电电路工作原理蓄电池与逆变器对直流电源的要求不同：逆变器要求直流电源提供稳定电压；蓄电池要求直流电源提供的电压能随着蓄电池的充电过程而变化。为了解决蓄电池、逆变器对直流电源的不同要求，故UPS分别设置整流器及充电电路。根据UPS容量大小、工作方式不同，充电电路可分为恒压充电、恒流充电、分级充电等电路。介于充电电路在整个系统中的重要作用，我做了多方面的考虑，最后决定采用高压快速充电电路。在此所用的高压快速充电电路不但解决了UPS内部蓄电池的快速充电问题，而且解决了一般不能快充外接蓄电池的问题。工作原理分析：该电路适用于长备用时间、大容量蓄电池的充电。它由以下几

2、个部分组成：（1）加电电路在不加交流输入电压时，继电器J2的中间触点a2和b2相连，如果这时开关K是闭合的，那么外加蓄电池电压就和UPS内部蓄电池形成并联结构，此时控制电路由于没有电源而不能工作。当市电电压220V加到输入端时，由于继电器J1的触点处于断开状态，因而交流电压220V就不能加到变压器T1上。当按下按钮N1时，J1被激励，触点J1闭合。这时电流经限流电阻Rx加到变压器T1上，等到变压器初级绕组的电压达到一定值时，J3被激励，触点闭合，将电阻Rx短路。在交流220V加到输入端的同时，J2被激励，继电器触点a2转接到c2，于是电池组电压UB经R2、VD

3、6加到控制电路上。N2为按断开关，在未按下开关N2时其处于闭合状态将两个单结晶体管振荡器的发射扳旁路，故振荡器不工作，电路处于静止等待状态。加电电路中之所以加入了J3和Rx环节，是因为一般电源变压器的匝间电容使加电前沿的电流被旁路，磁通不能马上建立起来，形成很大的短路电流。如未变压器容量再增加，这种启动瞬间短路电流就会更严重。因此，在加电前瞬间用电阻Rx限流，当变压器上电压升到一定值时，再将Rx短路就可避免这种情况的发生。当按下开关N1瞬间，由于有上述的过程，最好不要马上供电。在N2被按下，该开关处于断开状态，电容C5的充电能延缓振荡器的起振，只有当C5上电压

4、上；升到一定值时，振荡器才开始工作。（2）振荡电路Q1、R4、R5和C2、T2，Q2、R9、R10、C3和T3组成了两套单结晶体管振荡器。之所以采用单结晶体管方案，是因为它电路简单而且能瞬时给出大的触发功率，可直接驱动可控硅。在需要给蓄电池组充电的情况下，单结晶体管振荡器呈连续振荡，其波形图如下图所示：图2．7单结晶体管振荡器波形Ue为发射极波形，eb1为第一基极b1的输出波形，其振荡周期可用下式表示：（2-2-10）式中，T为振荡周期（s），RE为接在单结管发射极的电阻（Ω），这里是R5和R9，CE为单结管射极的电容（F），这里是C2和C3，η为单结管的分压

5、比。由基极变压器将控制脉冲加到主回路可控硅的控制极上。单结管振荡器的发射极各与两个并联运算放大器的输出相连，因而它们的工作状况受相应运算放大器的控制，振荡脉冲的有无与疏密随着相应运算放大器的工作状态而改变。（3）测量与控制电路1）限流与恒流控制电路蓄电池经过一定时间的放电进行再充电时，初始充电电流很大，所以要进行限流，即在充电电流超过其规定值以前，将其恒定在规定的限流值上。由图中可以看出，运放U1的4端和6端均接基准电压，即U1-4=U1-6，而U1-5=U1-7的电压为两个电压之差，即U1-5=U1-7=U1-5B=U1-5A－U1-AB在上面的式子中，U1

6、-5A为U1引脚5至A点电压，U5B为U1引脚5至B点的电压，U1-AB为充电期间，充电电流在导线BA上形成的压降，其方向和原来不充电时风上的电压极性相反。U1-5＞U1-4运放U1（LM339）输出开路，不影响振荡器工作。一旦充电电流很大时，则U1-5=U1-5A－U1-AB=U1-5A－I充RAB接近了U1-4=U1-6值，运放进入放大状态，其输出就对两单结管发射极产生了旁路作用，从而降低了C2及C3的充电速度，降低了脉冲频率，延迟了对可控硅的触发时间，调整了导通角，达到了限流恒压充电的目的。2）电压测量与控制电路由图中可以看出，和运放Ul的两输出端1、2

7、并联的还有U2的两个运放输出端1、2，这就是电压的测控环节。在高压充电电路的电路设计中是这样规定的：当充电电压在预设值以下时，运放的输入端电压U2-4=U2-6

8、可控硅VT1进行相控，同时电压UB就稳