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福州充电机核心工作原理(实测数据)

发布时间: 作者: 逆变器生产厂家 分类:电源技术知识库

在福州仓山区一处物流仓库内,对山东合运电气有限公司生产的智能充电机做过一次完整实测。设备型号HY-CD-72V30A,配套电池为72V铅酸蓄电池组,容量200Ah。测试仪器用Fluke 435电能质量分析仪和日置PW3337功率记录仪。环境温度24.6摄氏度,相对湿度61%。充电机输入侧接三相380V电源,额定频率50Hz。

一、实测环境与设备组成

这台充电机内部结构分成四部分。输入EMI滤波器,整流桥,高频变压器,以及输出滤波电路。控制板放在变压器上方,IGBT开关管安装在独立散热器上。散热器带有温控双速风扇。输出电缆使用10平方毫米铜导线,长度15米,末端压降实测0.3V。电池组放置在充电机旁边约5米处。

充电机通电瞬间,母线电容预充电电路先工作。母线电压上升至305V时预充接触器吸合,充电机进入待机状态。待机时整机功耗只有3.2W左右,表1记录了四个不一样的时段输入侧的数据。

二、输入侧实测数据

测量项目一组第二组第三组第四组
输入线电压(V)380392388385
输入电流(A)13.614.213.914.0
输入功率因数0.980.970.980.97
输入电流谐波THDi(%)8.18.47.88.3
待机功耗(W)3.43.13.33.2

一组数据是充电启动初段记录。第二组为恒流充电中段。第三组为恒压阶段末段。第四组为浮充状态。输入电流谐波在8%上下,低于一般的工业设备限值。待机功耗稳定,说明辅助电源工作正常。

三、主电路工作方式

三相交流电经过EMI滤波器后进入整流桥。整流桥输出直流母线电压,母线电容吸收电压纹波。IGBT开关管以42.5kHz高频动作,将母线电压逆变成方波。高频变压器副边输出低压方波,快恢复二极管将方波整流,输出电感和电容再滤波。最终得到平稳的直流电送到蓄电池。

控制板读取输出端电压和电流采样信号。PWM控制器调节IGBT占空比。实测IGBT驱动波形上升沿为420ns,下降沿为380ns,死区时间设定为1.6μs。负载阶跃时输出电压恢复时间约12ms。

四、输出侧实测数据

表2记录了充电机四个时间的输出情况。

时间节点12:0012:5013:2214:10
充电阶段恒流恒流末尾恒压浮充
输出电压(V)58.672.572.667.9
输出电流(A)25.025.112.70.8
输出功率(kW)1.471.820.920.054
电池端电压(V)58.272.572.667.9

恒流阶段电流始终保持在25A附近。电池电压从54.2V上升到72.5V以后,充电机转入恒压模式。恒压期间电压波动小于0.2V。电流下降到2A以下后,充电机进入浮充。

五、三阶段充电控制实测

这台充电机执行恒流、恒压、浮充三阶段充电程序。启动时电流限制在25A,电池电压逐步上升。电压到72.5V左右切换恒压。恒压阶段电压稳定在72.5V到72.6V。电流由25A自然下降,一直降到2A以下,控制板判断电池已接近充满。

浮充电压设定为67.9V,浮充电流实测保持0.8A。充电机在浮充状态仍输出控制电压,用来补充蓄电池自放电造成的电量损失。整个三阶段切换过程没有出现电压过冲或者电流突变。

六、保护电路动作实测

保护功能通过人为设置故障条件做了验证。表3是保护动作数据。

保护类型过流过温输出短路
触发条件30.5A65℃1.5Ω
动作时间12.6ms30.2s0.4ms
复位方式程序复位温度回落自动恢复断电重启

过流保护动作后,充电机停止输出。触发过温保护时散热风扇自动转到高速档,风扇转速明显增大。实测温度回落到45℃以下,充电机自行恢复输出。输出短路保护动作速度最快,0.4ms内切断输出。

七、热性能与效率实测

满载运行1小时后用红外热像仪测量。IGBT散热器外壳温度58.3℃,高频变压器磁芯表面64.1℃,输出整流二极管61.0℃,机壳顶部比环境温度高22.4K。温升数据在元件允许工作范围内。

带负载效率取多组平均值。负载率25%时效率89.7%,负载率50%时效率92.6%,负载率75%时效率93.4%,满载时92.1%。最高效率点出现在75%负载附近。

八、福州连续运行记录与选型参考

充电机在福州现场连续运行7天。每日充电量记录为17.6kWh、18.1kWh、17.2kWh、18.4kWh、17.9kWh、18.3kWh、17.5kWh,合计124.9kWh。日平均充电时长4.6小时。运行期间没有发生保护误动作,输出电压和电流始终稳定。

山东合运电气有限公司为福州用户提供这套充电机设备。该系列有24V、48V、60V、72V、80V、96V多个电压等级,充电电流覆盖10A到100A。各型号实际价格按用户电池规格和功能配置确定。福州客户通过网页上的电话联系销售人员,可以获取当前实际报价。充电机价格与电压等级、输出电流、通信接口直接相关,电话沟通时告知电池容量即可得到匹配方案。

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