一種節能型蓄電池化成充放電電源的製作方法
2023-05-12 04:01:36 1
一種節能型蓄電池化成充放電電源的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種響應速度快、電路簡單、調節方便、既可實現正負脈衝充放電、又可實現恆流充放電的節能型蓄電池化成充放電電源，包括：電源變壓器、三相整流橋和直流母線單元，電源變壓器的輸出端與三相整流橋的輸入端相連，三相整流橋的輸出端與直流母線單元相連，直流母線單元連接有至少一對充放電單元，每個充放電單元包括：一個可逆的充電電路和一個放電電路，充電電路的輸入端與正直流母線相連，放電電路的輸出端和充放電單元的負極輸出端均與負直流母線相連，充電電路的輸出端與放電電路的輸入端相連後、接至充放電單元的正極輸出端。該節能型蓄電池化成充放電電源的功率因數大於0.92。
【專利說明】一種節能型蓄電池化成充放電電源
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及到一種用於生產蓄電池的充放電設備，尤其涉及到其中的化成充放電電源。
【背景技術】
[0002]目前，在對蓄電池化成時使用的充放電電源主要由電源變壓器、可控矽全控整流器和調節控制器組成，調節控制器主要用來調節充放電電壓、電流等參數以及控制可控矽移相觸發。這種傳統的充放電電源的缺點是:難以達到蓄電池先進化成技術對充放電電流波形要素提出的更精確和複雜的要求，並且化成時間長、充電效率低、電能消耗大、功率因數低。另外，目前使用的脈衝式充放電電源中，通常採用電阻或其它方式放電，造成能源浪費；而且，整個控制電路複雜，製造成本較高，耗電較大。
實用新型內容
[0003]本實用新型所要解決的技術問題是:提供一種響應速度快、電路簡單、調節方便、既可實現正負脈衝充放電、又可實現恆流充放電的節能型蓄電池化成充放電電源。
[0004]為解決上述技術問題，本實用新型採用的技術方案為:一種節能型蓄電池化成充放電電源，包括:電源變壓器、三相整流橋和直流母線單元，電源變壓器的輸出端與三相整流橋的輸入端相連，三相整流橋的輸出端與直流母線單元相連，直流母線單元連接有至少一對充放電單元，每個充放電單元包括:一個可逆的充電電路和一個放電電路，充電電路的輸入端與正直流母線相連，放電電路的輸出端和充放電單元的負極輸出端均與負直流母線相連，充電電路的輸出端與放電電路的輸入端相連後、接至充放電單元的正極輸出端。
[0005]所述的充放電單元中的充電電路和放電電路均採用全控電力電子模塊。
[0006]所述的電源變壓器的原邊線圈組為三角型連接，副邊設置有兩個副邊線圈組，其中，一個副邊線圈組三角型連接，另一個副邊線圈組星型連接。
[0007]所述的充電電路的輸出端與放電電路的輸入端的連接處與充放電單元的正極輸出端之間串接儲能電感。
[0008]所述的三相整流橋與直流母線之間設置有濾波器。
[0009]所述的濾波器包括:並接在一起的濾波電阻和濾波電容。
[0010]所述直流母線單元的正直流母線與負直流母線之間還設置有母線放電單元。
[0011]所述的母線放電單元包括:串接在一起的可控電子開關和放電電阻。
[0012]所述的可控電子開關為全控型電力電子模塊。
[0013]本實用新型的有益效果是:由於採用了可逆的充電電路，實現了充放電單元的交替充放電，使電能得到了充分的利用，減少了能源浪費；而且，在正負脈衝充放電化成工作方式中，正脈衝產生的電池極板的極化可由負脈衝來及時消除，從而提高了充電接受能力，降低了電能的消耗，可節能30%以上；節省化成時間30%以上；同時也降低了電池的溫升，減少酸性氣體析出，減少了對大氣環境的汙染；並且，頻率很高的正負脈衝能使蓄電池中活性物質的活化度增加，從而可以提高蓄電池的容量。此外，所述的充放電單元中的充電電路和放電電路均採用了全控電力電子模塊，配合以常規的PWM控制電路，既可實現正負脈衝充放電的化成工作方式，也可以實現恆直流充電、恆直流放電的化成工作方式，並且，正、負脈衝的寬度和幅度都可調，調節十分方便，電路非常簡單；通過將電源變壓器的原、副邊設置成Λ/Υ與Λ/Λ的混合結構，使電網電流波形接近正弦，奇次諧波大大減小，從而大幅改善了電網電流波形，減少了供電設備、線路及充電設備本身的損耗，並且，可以很方便地實現功率因素的補償。由於設置了母線放電單元，在充放電單元放電時程中，當正負直流母線的電能有富餘，即:正直流母線的電壓有上升的趨勢時，富餘的直流電通過母線放電單元消耗掉，使得對電網的諧波汙染大大減小，功率因素大於0.92。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型的電原理方框圖。
[0015]圖2是本實用新型的部分電原理結構示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖，詳細描述本實用新型所述的節能型蓄電池化成充放電電源的具體實施方案:
[0017]如圖1、圖2所示，本實用新型所述的節能型蓄電池化成充放電電源，其結構包括:其原邊與電網電源相連的電源變壓器Tl，電源變壓器Tl的原邊線圈組為三角型連接，副邊設置有兩個功率相等的副邊線圈組，其中，一個副邊線圈組三角型連接，另一個副邊線圈組星型連接，電源變壓器Tl的兩個副邊線圈組分別連接有三相整流橋Zl和Z2，三相整流橋Zl和Z2的相同輸出端並接後的正、負輸出端Al和BI分別與直流母線單元5的正、負直流母線A+和B-相連，正、負直流母線A+和B-上並接有由濾波電容Cl和濾波電阻Rl構成的濾波器3，濾波電容Cl不僅有平滑濾波效果，而且，還能儲存一定的能量；正負直流母線A+和B-上還並聯有第一充放電單元6、第二充放電單元7等多個充放電單元，該充放電單元也稱為高頻PWM變換電路，每路充放電單元包括:一個可逆的充電電路和一個放電電路，充電電路和放電電路均採用全控型電力電子模塊，本實施例中，可逆充電電路主要由一個內置反向二極體的IGBT構成(在第一充放電單元6和第二充放電單元7中，這個IGBT分別是指功率管QlI和Q21)，當然也可以採用沒有反向二極體的IGBT，反向二極體外置，放電電路主要由一個IGBT構成(在第一充放電單元6和第二充放電單元7中，這個IGBT分別是指功率管Q12和Q22);兩個充電電路的輸入端即功率管Qll和Q21的集電極與正直流母線A+連接，兩個放電電路的輸出端即功率管Q12和Q22的發射極以及第一充放電單元6和第二充放電單兀7的負極輸出端與負直流母線B-相連,每個充電電路的輸出端與放電電路的輸入端相連後接至充放電單元的正極輸出端，即:功率管Qll的發射極與功率管Q12的集電極相連後接第一充放電單元6的正極輸出端，功率管Q21的發射極與功率管Q22的集電極相連後接第二充放電單元7的正極輸出端；正、負直流母線A+和B-之間還並接有串接在一起的放電電阻RO和作為可控電子開關的絕緣柵極雙極型電晶體QO構成的母線放電單元4。
[0018]實際應用時，可以根據所生產的蓄電池的種類、電源功率的大小等因素來確定充放電電源中高頻PWM變換電路的路數，將需要化成的蓄電池連接在高頻PWM變換電路的輸出端。
[0019]其工作原理是:利用全控型電力電子模塊Qll和Q12的不同工作方式，來實現對蓄電池不同的化成工作方式:當需對蓄電池恆直流充電時，使Qll導通、Q12截止，此時Qll與儲能電感器LI就組成了降壓型DC/DC變換器，實現蓄電池的恆直流充電；當需對蓄電池恆直流放電時，使Qll截止、Q12導通，此時Q12與儲能電感器LI就組成了升壓型DC/DC變換器，實現蓄電池的恆直流放電；當需對蓄電池正負脈衝充電時，使Qll和Q12間隙輪流導通和截止，來實現蓄電池的正負脈衝充電的化成工作方式。Qll與Q12的控制調節電路可以分別調整Qll和Q12的工作狀態，還可以分別調整正負脈衝的寬度和幅度，以實現脈衝充放電的技術性能要求。
[0020]上述電路中採用了由絕緣柵極雙極型電晶體(IGBT)組成的全控型電力電子模塊，該電力電子模塊均可以高頻PWM方式工作，導通和截止狀態的損耗都很小，因而工作效
率很高。
[0021]下面以電池BI放電、電池B2充電為例，具體描述本實用新型的工作過程:當第一充放電單元6中的功率管Q12對電池BI進行放電時，功率管Qll處於關斷狀態，功率管Q12工作於PWM方式，在功率管Q12導通周期，電池BI中電能流向儲能電感L1、並儲存在儲能電感LI中，在功率管Q12關斷周期，儲存在儲能電感LI中的電能通過功率管Qll的反向二極體流向正直流母線，再由正直流母線流向正在充電的第二充放電單元7中的功率管Q21，在功率管Q21的導通周期對電池B2進行充電，第二充放電單元7在充電全過程中，功率管Q22始終處於關斷狀態。這樣處於放電狀態的電池BI中的電能就轉化為電池B2的電能，電能在蓄電池之間得到了充分的利用，當然，在交替充放電過程中，尤其是有三路以上充放電單元工作時，其放出的電能與需要輸入的電能不可能完全平衡，當直流母線單元5的電能有富餘，即:正直流母線A+的電壓有上升的趨勢時，電容器Cl上會出現泵升過電壓，此時，放電控制電路將會開通過電壓保護電路即母線放電單元4，由放電電阻RO將多餘的電能釋放掉，當直流母線單元5的電能不足時，則由三相整流橋Zl和Z2工作，及時補充。
【權利要求】
1.節能型蓄電池化成充放電電源，包括:電源變壓器、三相整流橋和直流母線單元，電源變壓器的輸出端與三相整流橋的輸入端相連，三相整流橋的輸出端與直流母線單元相連，直流母線單元連接有至少一對充放電單元，每個充放電單元包括:一個可逆的充電電路和一個放電電路，充電電路的輸入端與正直流母線相連，放電電路的輸出端和充放電單元的負極輸出端均與負直流母線相連，充電電路的輸出端與放電電路的輸入端相連後、接至充放電單元的正極輸出端。
2.根據權利要求1所述的節能型蓄電池化成充放電電源，其特徵在於:所述的充放電單元中的充電電路和放電電路均採用全控電力電子模塊。
3.根據權利要求1所述的節能型蓄電池化成充放電電源，其特徵在於:所述的電源變壓器的原邊線圈組為三角型連接，副邊設置有兩個副邊線圈組，其中，一個副邊線圈組三角型連接，另一個副邊線圈組星型連接。
4.根據權利要求1所述的節能型蓄電池化成充放電電源，其特徵在於:所述的充電電路的輸出端與放電電路的輸入端的連接處與充放電單元的正極輸出端之間串接儲能電感。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的節能型蓄電池化成充放電電源，其特徵在於:所述的三相整流橋與直流母線之間設置有濾波器。
6.根據權利要求5所述的節能型蓄電池化成充放電電源，其特徵在於:所述的濾波器包括:並接在一起的濾波電阻和濾波電容。
7.根據權利要求1至4中任一項所述的節能型蓄電池化成充放電電源，其特徵在於:所述直流母線單元的正直流母線與負直流母線之間還設置有母線放電單元。
8.根據權利要求7所述的節能型蓄電池化成充放電電源，其特徵在於:所述的母線放電單元包括:串接在一起的可控電子開關和放電電阻。
9.根據權利要求8所述的節能型蓄電池化成充放電電源，其特徵在於:所述的可控電子開關為全控型電力電子模塊。
【文檔編號】H02M7/217GK203632333SQ201320842384
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年12月19日 優先權日:2013年12月19日
【發明者】彭正雄 申請人:江蘇金帆電源科技有限公司