一種抗衝擊性電流調節器以及蓄電池電源的製作方法
2023-10-09 13:15:09 3
專利名稱：一種抗衝擊性電流調節器以及蓄電池電源的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種清潔能源供電系統，具體涉及ー種抗衝擊性電流調節器以及蓄電池電源。
背景技術：
當前偏遠山區或牧區的無電戶使用控制逆變一體機發電來滿足用電需要，如風カ控制逆變一體機或光伏控制逆變一體機等。將控制逆變一體機發出的電能儲存在蓄電池中，蓄電池輸出的直流電經過逆變器轉換成交流電後，向電器供電。當電器中冰箱和空調的壓縮機、微波爐的電機等負載啟動的一瞬間，由於電機定子和轉子之間相對運動的速度幾乎為0，即沒有切割磁場的運動，就不會在電路中產生反電動勢；當蓄電池的輸出電壓不變吋，忽略線圈自感的作用，幾乎所有的輸出電壓都加在了電路的電阻上，因此瞬間的衝擊電流很大。如圖1所示，若蓄電池仍按照穩態電壓I和穩態頻率2輸出，電路中的負載電流3將會形成達到額定負載電流的7 8倍的衝擊電流，電路中的控制逆變一體機、蓄電池等功率元件都將受到影響，嚴重時會導致控制逆變一體機啟動過流保護；蓄電池因衝擊電流過大，影響電池電壓低於額定值而導致控制逆變一體機啟動低壓保護。頻繁啟動的過流保護和低壓保護最終導致整個供電系統的可用性降低。現有技術中對衝擊電流的限制方法主要包括1、熱敏電阻法，如發明專利申請-瞬態電流緩衝抑制器(公開號CN101335451)就是通過在電路中串聯熱敏電阻，在負載開機瞬間如果有較大的衝擊電流產生，熱敏電阻能將衝擊電流限制在額定範圍之內；但是熱敏電阻法的缺點在幹，啟動時熱敏電阻需要一定時間才能到達工作狀態電阻值，關閉時熱敏電阻還需要一定冷卻時間將阻值升高到常溫態以備下一次啟動，這樣如果電機關閉後馬上開啟，熱敏電阻還沒有變冷這對衝擊電流就失去了限制作用。2、エ頻變壓器法，在控制逆變一體機與用電器之間串聯ー個エ頻電壓器，當電路中的壓縮機、電機啟動產生衝擊電流時，エ頻變壓器使輸出電壓下降，但輸出頻率保持不變。雖然相對於穩態電壓的情況下的衝擊電流有所減小，但是並未改變電機性負載的速度，因而衝擊電流仍然比較大。
發明內容本實用新型針對現有技術的不足，提出了ー種能有效抑制因為負載啟動和斷電產生的衝擊電流，保護電源以及功率器件的抗衝擊性電流調節器，以及使用該抗衝擊性電流調節器的蓄電池電源。本實用新型的技術方案如下一種抗衝擊性電流調節器，其特徵在於它包括信號處理器、信號採集模塊和驅動電路，其中所述信號採集模塊的輸入端連接輸出電路的輸出端，所述信號採集模塊的輸出端連接所述信號處理器；所述信號處理器的信號輸出端連接所述驅動電路；所述驅動電路的驅動信號輸出端連接所述輸出電路中的功率器件。所述信號處理器為數位訊號處理器或專用集成電路。ー種使用上述抗衝擊性電流調節器的蓄電池電源，其特徵在幹它還包括串聯的蓄電池、升壓逆變電路，所述升壓逆變電路包括依次連接的升壓全橋、高頻變壓橋、整流橋、逆變橋；所述抗衝擊性電流調節器的驅動電路的驅動信號輸出端連接所述升壓全橋和逆變橋中的功率器件，所述抗衝擊性電流調節器的信號採集模塊的輸入端連接所述升壓逆變電路輸入端和輸出端。 所述功率器件包括CMOS管和/或IGBT管。本實用新型的技術效果如下本實用新型的抗衝擊性電流調節方法在負載啟動產生衝擊電流時，通過降低升壓逆變電路的輸出電壓和輸出頻率的方式，來限制衝擊電流，使之不會超過安全範圍以保護電路中的功率器件。由於輸出頻率降低，負載中的電機運動速度也降低，負載輸出功率下降，進而拉低了負載的衝擊電流。由於對輸出電壓和輸出頻率的調整是通過具有數字處理功能的信號處理器通過調整用於驅動功率器件的佔空比來是實現的，因而具有響應迅速、限制效果好、保護功率器件的特點。本實用新型的抗衝擊性電流調節器由於採用上述方法設置，相比於現有的熱敏電阻法，具有可對啟動時間間隔短、反覆啟動的負載產生的衝擊電流進行有效限制的優點。相比於現有的エ頻變壓器法，由於預設了體積巨大的變壓器設備，使整個調節器的體積明顯壓縮，且響應速度更加迅速。
圖1是產生衝擊性電流時的輸出電壓、輸出頻率和負載電流的狀態示意圖圖2是本實用新型的系統結構示意圖圖3是經過本實用新型的裝置調整後的產生衝擊性電流時的輸出電壓、輸出頻率和負載電流的狀態示意圖圖4是冰箱正常工作時的輸出電壓和負載電流波形圖5是冰箱啟動時不改變給定電壓Uref和給定頻率fMf，輸出電壓和負載電流波形圖6是冰箱啟動時改變給定電壓Uref和給定頻率fMf，輸出電壓和負載電流波形
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型進行說明。為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，
以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一歩詳細說明。此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。如圖1所示，本實用新型的抗衝擊性電流調節器4包括信號處理器5、信號採集模塊6和驅動電路7,信號處理器5的輸入連接信號米集模塊6的輸出，輸出分別連接ー驅動電路7的輸入和另ー驅動電路7的輸入；其中信號處理器5中包括比較器51和電壓調製模塊52，信號處理器5可以是數位訊號處理(DSP)或專用集成電路(ASIC)等。蓄電池電源包括抗衝擊性電流調節器4、蓄電池8、升壓逆變電路、負載端ロ 10，蓄電池8、升壓逆變電路、負載端ロ 10依次連接；升壓逆變電路中包括依次連接的升壓全橋91、高頻變壓橋92、整流橋93、逆變橋94和濾波電路95。ー驅動電路7的輸出驅動升壓全橋91中的功率器件，另ー驅動電路7的輸出驅動逆變橋94中的功率器件，功率器件包括CMOS管、IGBT管等。信號採集模塊6分別採集蓄電池8輸出端的電壓和電流信號、整流橋93和逆變橋94之間的母線電壓和電流信號、濾波電路95輸出端的電壓和電流信號。信號採集模塊6將採集到的電壓和電流信號輸入信號處理器5的比較器51進行判斷，一方面判斷濾波電路95處是否遇到衝擊電流，通過調節輸出頻率的方式限制負載啟動時產生的衝擊電流；另一方面判斷蓄電池8的輸出電壓是否達到蓄電池8的額定輸出電壓、整流橋93與逆變橋94之間的直流母線電流是否達到額定直流電流、濾波電路95輸出的輸出電壓是否達到整個蓄電池電源的額定輸出電壓，通過反饋控制的方式保證蓄電池電源的正常運行。當信號採集模塊6在濾波電路95處採集的輸出電壓Uout低於負載運行的最小電HUmin，或負載電流Iri。為衝擊電流吋。電壓調製模塊52根據比較器51的判斷結果，設定相應的給定電壓Umf,再根據當前給定電壓Uref計算當前給定頻率fraf，fMf=kUMf+b,其中k、b為常數。電壓調製模塊52調節指令信號中的佔空比使之與當前給定電壓Uref對應，驅動電路7根據佔空比驅動升壓全橋91和逆變橋94的功率器件，實現對升壓逆變電路的輸出電壓Uout和輸出頻率。的調整，f^kW^b，其中k、b為常數。使輸出電壓Uout和輸出頻率f；ut隨著電壓調製模塊52的給定電壓Uref和給定頻率fMf變化而變化，最終達到輸出電壓Uout=給定電壓Uref,輸出頻率fUt=給定頻率fMf。由上可知，當負載剛剛啟動，電機定子和轉子之間相對運動的速度幾乎為0吋，濾波電路95處遇到衝擊電流時，通過給定電壓Uref和給定頻率fMf來降低輸出電壓Uout和輸出頻率f；ut。當輸出電壓Urat降低後，衝擊電流也隨之降低，慢慢地電機定子和轉子之間具有相對運動；當輸出頻率fwt降低後，電機定子和轉子之間的相對運動由急速上升變為緩慢上升，電機的輸出功率P降低，由P=Iric2R可知負載電流し隨即減小，從而達到限制衝擊電流的目的。基於上述原理， 電壓調製模塊52的調製方法包括I)信號採集模塊6檢測某一時刻濾波電路95輸出端的負載電流Iri。，並將該檢測信號輸入比較器51中進行判斷；2)當負載電流し達到或超過一定閾值吋，比較器51將該負載電流し判定為衝擊電流，電壓調製模塊52根據衝擊電流的大小逐步或一次性降低給定電壓Uref,同時根據給定電壓Uref計算給定頻率fMf，來調節升壓逆變電路的輸出電壓Uout和輸出頻率f；ut ;如圖3所示，當輸出電壓Uout和輸出頻率fwt均降低吋，負載電流し隨之降低；3)如果電壓調製模塊52中的給定電壓Uref低於負載允許的最小電壓Umin，則給定電壓Uref保持為最小電壓Umin,以保證負載能夠正常啟動，同時根據當前的給定電壓Uref計算給定頻率fMf，此時輸出電壓Uout=最小電壓Umin、輸出頻率fwt=fmin ；4)如果負載的衝擊電流消退，即負載電流Iri。回到正常的工作電流時，電壓調製模塊52中的給定電壓Uref上升，同時根據當前的給定電壓Uref計算給定頻率fMf ；5)當給定電壓Uref上升到負載的額定電壓Uct，給定電壓Uref保持為額定電壓Urv,同時根據當前的給定電壓Uref計算給定頻率fMf。[0033]下面是上述抗衝擊性電流調節方法及裝置用於無電戶供電系統時，本實用新型相對於現有技術的顯著效果，電路參數見表I。表I
權利要求1.一種抗衝擊性電流調節器，其特徵在於它包括信號處理器、信號採集模塊和驅動電路，其中所述信號採集模塊的輸入端連接輸出電路的輸出端，所述信號採集模塊的輸出端連接所述信號處理器；所述信號處理器的信號輸出端連接所述驅動電路；所述驅動電路的驅動信號輸出端連接所述輸出電路中的功率器件。
2.如權利要求1所述的一種抗衝擊性電流調節器，其特徵在於所述信號處理器為數位訊號處理器或專用集成電路。
3.一種使用如權利要求1或2所述的抗衝擊性電流調節器的蓄電池電源，其特徵在於它還包括串聯的蓄電池、升壓逆變電路，所述升壓逆變電路包括依次連接的升壓全橋、高頻變壓橋、整流橋、逆變橋；所述抗衝擊性電流調節器的驅動電路的驅動信號輸出端連接所述升壓全橋和逆變橋中的功率器件，所述抗衝擊性電流調節器的信號採集模塊的輸入端連接所述升壓逆變電路輸入端和輸出端。
4.如權利要求3所述的一種蓄電池電源，其特徵在於所述功率器件包括CMOS管和/或IGBT管。
專利摘要本實用新型涉及一種抗衝擊性電流調節器以及蓄電池電源，在負載啟動產生衝擊電流時，通過降低輸出電壓和輸出頻率的方式，來限制衝擊電流，使之不會超過安全範圍，對電路中的功率器件造成損害。由於輸出頻率降低，負載中的電機運動速度也降低，負載輸出功率下降，進而拉低了負載的衝擊電流。由於對輸出電壓和輸出頻率的調整是通過具有數字處理功能的信號處理器通過調整用於驅動功率器件的佔空比來是實現的，因而具有響應迅速、限制效果好、保護功率器件的特點。
文檔編號H02J7/00GK202872627SQ20122053869
公開日2013年4月10日 申請日期2012年10月19日 優先權日2012年10月19日
發明者宋風才, 王寶珠, 常東來, 王海龍 申請人:中科恆源科技股份有限公司