一種蓄電池恆流放電裝置的製作方法
2023-09-20 22:36:10
專利名稱：一種蓄電池恆流放電裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種控制蓄電池放電的裝置，屬電源裝置技術領域。
背景技術：
蓄電池作為一種供電裝置廣泛應用於發電廠、水電站、變電站(所)等電力部門，也是礦山、冶金、石化、鐵路等企業不可缺少的設備。隨著技術的進步，對蓄電池供電的要求也越來越高，在有些場合下，要求蓄電池能給予恆流放電，以配合各種精密用電設備進行正常工作和運轉。目前在容量100Ah～2000Ah、電壓等級220V、110V、48V的各種型號和規格的蓄電池中普遍存在放電恆流精度低等缺陷。另外，在採用IGBT作大功率開關器件時，由於IGBT產生的幹擾能量與其斬波電流的平方成正比，大功率IGBT在導通的上升沿或關斷的下降沿產生的幹擾能量會通過光電隔離器件原副邊的等效電容(5-10pF)搞合到原邊，由於幹擾能量較大，有時會在發光二極體上產生一個尖峰電壓，使光電隔離器件誤導通或關斷，從而產生次振蕩等異常現象，損壞大功率IGBT。由於已有技術的這些缺點，特別是在保證恆流放電精度上的不足，已經不能滿足廣大用戶的需要，解決蓄電池恆流放電的問題是技術人員所面臨的新課題。
發明內容
本實用新型所要解決的技術問題是提供一種具有精度高、操作簡便、噪音低、抗幹擾能力強的蓄電池恆流放電裝置。
解決上述問題的技術方案是一種蓄電池恆流放電裝置，它由蓄電池組E、分流器FL、開關K、恆流調整電路WK1、WK2、WK3和負載R1、R2、R3組成，所述分流器FL和開關K串接在供電迴路中，恆流調整電路WK1、WK2、WK3分別與負載R1、R2、R3串接成供電分支電路，各分支電路並接在供電迴路中，所述負載阻值之比為R1∶R2∶R3＝1∶2∶4，恆流調整管WK1、WK2、WK3、WK選用大功率絕緣柵雙極電晶體IGBT。
上述蓄電池恆流放電裝置，所述大功率絕緣柵雙極電晶體IGBT分別設有驅動電路，驅動電路包括3個光電隔離器件TLP1、TLP2、TLP3和二極體D1、D2組成，其中，TLP1構成光電隔離輸入電路，其輸入端PWM連接微機控制信號端，其輸出端接TLP2的輸入端第2腳，TLP2、TLP3兩個光電隔離器件組成全橋驅動電路，它們的第3腳並接在一起，TLP3的第2腳經電阻R12接地，TLP2、TLP3的6、7腳並接在一起作為輸出端，兩者的輸出分別經電阻R13、R14接於絕緣柵雙極電晶體IGBT的G極和E極，在G極和E極之間還跨接電阻R15，在TLP2、TLP3的2、3腳之間分別連接二極體D1和D2。
上述蓄電池恆流放電裝置，增設微調分支電路，所述微調分支電路由恆流調整管WK和負載電阻R4串接組成，它與其它分支電路並聯，電阻R4的阻值大於R3的阻值。
上述蓄電池恆流放電裝置，在絕緣柵雙極電晶體IGBT的G極和E極之間連接串聯的穩壓管Z1、Z2。
上述蓄電池恆流放電裝置，在絕緣柵雙極電晶體IGBT的C極和E極之間接有串聯的電阻R、電容C組成的阻容吸收電路。
本實用新型採用IGBT器件進行斬波控制，實現蓄電池恆流放電的全自動控制。它將大功率開關器件與微機控制結合，具有精度高，操作簡便，噪音低，抗幹擾能力強等特點。採用這種結構的蓄電池恆流放電裝置，可以根據放電電流的大小由恆流調整管WK1、WK2、WK3任意進行組合匹配，對放電電流的大小實施粗調，再由WK進行微調以提高放電精度，放電精度可以達到0.2％。恆流調整管中的大功率絕緣柵雙極電晶體IGBT及其驅動電路可以避免光電隔離器件誤導通或關斷，不會產生次振蕩等異常現象而損壞大功率絕緣柵雙極電晶體IGBT。可應用於各類發電廠、水電站、變電站(所)，和其他使用蓄電池的用戶(如礦山、冶金、石化、鐵路等)，以及蓄電池生產廠家，適用於容量100Ah---4000Ah，電壓等級220V、110V、48V的各種型號和規格的蓄電池。
圖1是本實用新型的主電路原理圖；圖2是絕緣柵雙極電晶體IGBT的驅動電路電原理圖(即圖1中的WK～WK3電原理圖)。
具體實施方式
從圖1可以看到，本實用新型由蓄電池組E、分流器FL、恆流調整管WK1、WK2、WK3、WK、電源開關K、電容和電阻組成。分流器FL用於提供迴路電流控制信號給計算機，電源開關K用於控制電路的通斷。恆流調整管WK1、WK2、WK3、WK構成的分支電路(當然也可設置更多的分支電路)相併聯，由蓄電池供電，電容C和電阻R組成阻容吸收電路，跨接在恆流調整管WK1、WK2、WK3、WK的兩端。電阻R1、R2、R3是放電負載電阻，分別由恆流調整管WK1、WK2、WK3、WK控制，電阻R1、R2、R3的阻值按1∶2∶4的規律配置，當它們組合時，可有8種模式供選擇。各恆流調整管WK1、WK2、WK3、WK分支電路還與計算機連接，電流調整的具體過程由計算機控制。
恆流調整管WK1、WK2、WK3、WK選用大功率絕緣柵雙極電晶體IGBT，各IGBT都有各自的驅動電路。
驅動電路包括3個光電隔離器件TLP1、TLP2、TLP3、二極體D1、D2、電阻R10～R14、穩壓管Z1、Z2。
本實用新型在工作時恆流調整管WK1、WK2、WK3可以根據所需電流的大小進行任意組合，其組合有8種模式，這些組合對放電電流的大小實施粗調，恆流調整管WK可進行微調，以提高放電精度，放電精度可以達到0.2％。
絕緣柵雙極電晶體IGBT的驅動過程如下正向驅動過程由計算機發出的PWM信號為低電平時，TLP1的2腳到3腳產生驅動電流，TLP1的6腳和7腳輸出高電平，電流經TLP2的2腳到3腳，再經D2和R3到VSS；對TLP3的2腳到3腳而言，施加了一個0.6V的反向截止電壓，因而TLP2的6腳和7腳輸出高電平，TLP3的6腳和7腳輸出低電平，經過電阻R4在LGBT的柵極(GE)之間施加正向15V驅動電壓，因而IGBT導通，輸出低電平。
反向關斷過程當PWM信號為高電平時，TLP1的2腳到3腳無驅動電流，TLP1的6腳和7腳輸出低電平，電流由+12V經R2到TLP3的2腳和3腳，再經D1和TLP1的6腳和7腳到VSS；對TLP2的2腳到3腳而言，施加了一個0.6V的反向截止電壓，TLP2的6腳和7腳輸出低電平，TLP3的6腳和7腳輸出高電平，經電阻R5和R4在IGBT的柵極(GE)之間施加反向15V關斷電壓，IGBT關斷，輸出高電平。
由於TLP2、TLP3及相關器件對稱布局設計，TLP2、TLP3的3腳相連在一起，幹擾能量通過TLP2、TLP3原副邊的等效電容耦合到原邊時，產生的尖峰電壓大部分可以相互抵消，避免了光電隔離器件誤導通或關斷。
權利要求1.一種蓄電池恆流放電裝置，其特徵在於它由蓄電池組E、分流器FL、開關K、恆流調整電路WK1、WK2、WK3和負載R1、R2、R3組成，所述分流器FL和開關K串接在供電迴路中，恆流調整電路WK1、WK2、WK3分別與負載R1、R2、R3串接成供電分支電路，各分支電路並接在供電迴路中，所述負載阻值之比為R1∶R2∶R3＝1∶2∶4，恆流調整管WK1、WK2、WK3、WK選用大功率絕緣柵雙極電晶體IGBT。
2.根據權利要求1所述的蓄電池恆流放電裝置，其特徵在於所述大功率絕緣柵雙極電晶體IGBT分別設有驅動電路，驅動電路包括3個光電隔離器件TLP1、TLP2、TLP3和二極體D1、D2組成，其中，TLP1構成光電隔離輸入電路，其輸入端PWM連接微機控制信號端，其輸出端接TLP2的輸入端第2腳，TLP2、TLP3兩個光電隔離器件組成全橋驅動電路，它們的第3腳並接在一起，TLP3的第2腳經電阻R12接地，TLP2、TLP3的6、7腳並接在一起作為輸出端，兩者的輸出分別經電阻R13、R14接於絕緣柵雙極電晶體IGBT的G極和E極，在G極和E極之間還跨接電阻R15，在TLP2、TLP3的2、3腳之間分別連接二極體D1和D2。
3.根據權利要求1或2所述的蓄電池恆流放電裝置，其特徵在於增設微調分支電路，所述微調分支電路由恆流調整管WK和負載電阻R4串接組成，它與其它分支電路並聯，電阻R4的阻值大於R3的阻值。
4.根據權利要求3所述的蓄電池恆流放電裝置，其特徵在於在絕緣柵雙極電晶體IGBT的G極和E極之間連接串聯的穩壓管Z1、Z2。
5.根據權利要求4所述的蓄電池恆流放電裝置，其特徵在於在絕緣柵雙極電晶體IGBT的C極和E極之間接有串聯的電阻R、電容C組成的阻容吸收電路。
專利摘要一種蓄電池恆流放電裝置，屬電源技術領域，用於解決蓄電池放電的精度和抗幹擾問題。其技術方案是它由蓄電池組E、分流器FL、開關K、恆流調整電路WK1、WK2、WK3和負載R1、R2、R3組成，所述分流器FL和開關K串接在供電迴路中，恆流調整電路分別與負載R1、R2、R3串接成供電分支電路，各分支電路並接在供電迴路中，所述負載阻值之比為R1∶R2∶R3＝1∶2∶4，恆流調整管選用大功率絕緣柵雙極電晶體IGBT。本實用新型可根據放電電流的大小由恆流調整管分支電路進行任意組合，實施粗調，再由微調電路獲得更高的放電精度，放電精度可以達到0.2％。本實用新型還具有抗幹擾能力強的優點。
文檔編號H02J7/00GK2817171SQ20052002428
公開日2006年9月13日 申請日期2005年6月15日 優先權日2005年6月15日
發明者馮西正, 周立安, 楊佔群 申請人:保定中恆電氣有限公司