蓄電池非浮充熱備用技術的製作方法

2023-07-27 20:08:41

蓄電池非浮充熱備用技術的製作方法
【專利摘要】本發明公布了一種蓄電池非浮充熱備用技術，屬於電氣工程及其自動化【技術領域】，涉及到一種蓄電池或蓄電池組運行方式的技術。蓄電池非浮充熱備用技術是蓄電池或蓄電池組作為備用電源運行時，不處於浮充狀態，當電源出現故障而需要切換到由蓄電池或蓄電池組供電時，可以立即投入運行，實現快速地無縫切換的技術。在不影響蓄電池或蓄電池組運行性能條件下，可以降低蓄電池的運行損耗，延長蓄電池的使用壽命，提高蓄電池運行的經濟性能。
【專利說明】蓄電池非浮充熱備用技術
【技術領域】
[0001]本發明涉及到一種蓄電池(包括蓄電池組，後文簡稱蓄電池)運行方式的技術。蓄電池非浮充熱備用技術是蓄電池作為備用電源運行時，不處於浮充狀態；當電源出現故障而需要切換到由蓄電池供電時，可以立即投入運行，實現快速地無縫切換的技術；在不影響蓄電池運行性能條件下，可以降低蓄電池的運行損耗，提高蓄電池運行的經濟性能；本發明屬於電氣工程及其自動化【技術領域】。
【背景技術】
[0002]蓄電池作為備用電源廣泛地應用在發電站、變電站、通訊站等工業領域中。在現有的直流電源系統中，蓄電池作為儲能裝置具有核心作用，為了在主電源消失後能為負荷提供緊急電源，蓄電池備用時處於充滿電的狀態是最理想的情況。由於蓄電池自身具有內阻，蓄電池會通過內阻緩慢釋放電能，為了使蓄電池隨時處於充滿電的狀態，目前的直流電源系統都是使用浮充的方式來解決這一問題。從理論上講，如果施加在蓄電池上的外部電壓略微高於蓄電池的電勢，就可以在蓄電池上產生微小的電流，這一微小的電流剛好等於蓄電池或蓄電池組的自放電電流，從而使蓄電池的電荷得到補充，蓄電池保持滿充電狀態。實際上，蓄電池端電壓在內外環境的影響下會變化，浮充電壓很難跟蹤蓄電池端電壓的變化，而蓄電池的內阻在幾毫歐姆到幾十毫歐姆間，這意味著，浮充電壓比蓄電池的電動勢高很少的一點，就有可能在蓄電池上引起較大的電流。經常見到的蓄電池在浮充狀態下發熱，就是因為這樣的電流在蓄電池上產生的功率損耗所引起的。所以，蓄電池在浮充狀態雖然保證了備用電源隨時具有滿電荷，但有著較大的能量損耗；同時，由於蓄電池在浮充下長期發熱，會縮短蓄電池的使用壽命。
[0003]在現有蓄電池運行特徵分析的基礎上，本發明提出一種蓄電池非浮充熱備用技術，通過在蓄電池和直流母線間串聯一組附加電路，通過對附加電路進行控制，可以實現直流電源向蓄電池充電，充電完畢後，使蓄電池處於非浮充的熱備用狀態；當需要蓄電池提供電能時，通過附加電路向負載立即提供電能，而無需額外的操作轉換。本發明可以在不降低整個系統的可靠性的前提下，大幅度降低蓄電池運行時自身的能量損耗，延長蓄電池的使用壽命，具有顯著的經濟效益。

【發明內容】

[0004]在蓄電池和直流母線間串聯附加電路，當蓄電池作為備用電源運行時，通過附加電路斷續性地向蓄電池補充電荷，但不處於浮充狀態，使蓄電池在備用狀態下降低功率損耗；當外部負載需要蓄電池供電時，通過附加電路立即向負載提供電能。該方法在不影響蓄電池作為備用電源的性能前提下，可以降低蓄電池的運行損耗，提高蓄電池運行的經濟性倉泛。
[0005]為了實現上述目的，本發明的技術解決方案是:
如圖1所示，在蓄電池和直流母線間增加附加電路，附加電路由開關K和二極體D並聯而成。開關K可以是機械開關，也可以是導電方向為由直流母線到蓄電池的電力電子開關，開關K由控制器C控制其導通和關斷。二極體D的導電方向為由蓄電池到直流母線。蓄電池可以為單體蓄電池，也可以為由單體蓄電池串聯而成的蓄電池組，直流母線可以是多個直流電流的匯聚分配線，也可以是一個直流輸入和一個直流輸出的連接點。
[0006]當蓄電池需要充電時，控制器C發出控制信號，使開關K導通，直流電源S通過開關K向蓄電池B1-Bn
充電，如果充電完畢，則由控制器C發出控制信號使開關K關斷。在正常情況下，當蓄電池充滿電，開關K關斷後，直流母線的電壓略微高於蓄電池的端電壓，二極體D處於反向截止狀態。如果當開關K關斷後，直流母線的電壓低於蓄電池端電壓，則蓄電池通過二極體D放電，說明此時直流母線電壓設置偏低，需要調整直流電源的電壓輸出。
[0007]由於負載的變化、直流電源的輸出不足、直流電源故障等原因，會導致直流母線的電壓下降，當直流母線的電壓低於蓄電池端電壓時，二極體D承受正向電壓而導通，蓄電池向負載提供電能。在蓄電池由備用狀態轉為供電狀態的過程中，不需要額外的控制，這種轉化所需要的時間極短，能夠滿足備用電源快速投入的需要。
[0008]當蓄電池在備用狀態下，由於開關K關斷，蓄電池處於非浮充電的備用狀態，這種狀態下蓄電池的耗能最低。蓄電池在非浮充電狀態下，會不斷地自放電，這種自放電會不斷地消耗蓄電池所存儲的電能，所以，每過一定的時間，需要向蓄電池補充電能。當需要向蓄電池補充電能時，控制器發出命令，使開關K導通，直流電源再次通過開關K向蓄電池補充電能。當補充完畢後，使開關K關斷，蓄電池重新進入非浮充電的備用狀態。這樣，蓄電池自放電能量的補充不是通過浮充電的方式來完成，而是通過間斷性的充電方式來完成，減少了直流電源電壓施加到蓄電池上的時間；也不需要不斷地調節直流電源的輸出電壓以適應蓄電池端電壓的變化，最大限度地減小浮充電流。
[0009]本發明具有如下優點:
1、能降低蓄電池運行時的電能損耗；
2、能夠減少蓄電池的發熱，延長蓄電池的使用壽命；
3、能夠把直流電源輸出電壓的變化對蓄電池的電能損耗影響降到最低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是蓄電池非浮充熱備用技術原理圖，在圖1中:
S—直流電源；
C一控制器；
K 一開關；
D—二極體；
B—蓄電池，下標1、η為蓄電池編號；
Z 一負載。
【具體實施方式】
[0011]在蓄電池和直流母線間接入附加電路，附加電路為開關和二極體並聯組成，開關的通斷由控制器進行控制。開關導通使直流電源為蓄電池充電，開關關斷使蓄電池處於非浮充電狀態。蓄電池在備用狀態下二極體反向截止，蓄電池向負載供電時二極體導通。
【權利要求】
1.蓄電池非浮充熱備用技術，其特徵在於:在蓄電池(或蓄電池組)和直流母線間接入附加電路，附加電路由開關和二極體並聯而成；開關可以是雙嚮導通的機械開關，也可以是單向導通的導電方向由直流母線到蓄電池的電力電子開關，二極體導電方向由蓄電池到直流母線。
2.按照權利要求1所述蓄電池非浮充熱備用技術，其特徵在於:通過控制器控制開關的通斷，由開關的通斷來控制直流電源給蓄電池充電的時機和時間。
3.按照權利要求1、2所述蓄電池非浮充熱備用技術，其特徵在於:蓄電池可以為單體蓄電池，也可以為由單體蓄電池串聯而成的蓄電池組，直流母線可以是多個直流電流的匯聚分配線，也可以是一個直流輸入和一個直流輸出的連接點。
【文檔編號】H02J7/00GK103855768SQ201410066150
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年2月26日 優先權日:2014年2月26日
【發明者】張雪原, 張婷, 何西鳳, 巨輝, 周定文, 張江林, 王萬崗, 蔣秀潔 申請人:成都信息工程學院