CN101202461A - 蓄电池化成充放电主电路结构 - Google Patents

蓄电池化成充放电主电路结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可提高功率因数、减少对电网的谐波污染的蓄电池化成充放电主电路结构，包括供电电源，所述的供电电源为可逆直流电源，其正负极输出端分别与正、负直流母线相连，正、负直流母线至少连接有一路充放电单元，每路充放电单元包括一个并接有反向二极管的充电电路和一个放电电路，充电电路的输入端与正直流母线相连，放电电路的输出端和充放电单元的负极输出端子均与负直流母线相连，充电电路的输出端与放电电路的输入端相连后接充放电单元的正极输出端子。本发明的功率因数接近等于1，对电网的谐波污染大大减小，节约了能源。

Description

蓄电池化成充放电主电路结构
技术领域
本发明涉及到一种对蓄电池进行化成的充放电主电路结构。
背景技术
在蓄电池的生产工艺中，需要对蓄电池反复的充电和放电，这一过程成为化成。如图1所示，国内广泛使用的蓄电池化成充放电主电路结构，通常采用由六个可控硅D1～D6构成的整流可控硅组，在整流可控硅组的输出回路中串联接有平波电抗器L和开关KM2的两组触点，开关KM2的两组触点交叉并接在开关KM1的两组触点上，平波电抗器L作为电流滤波元件，以平滑输出电流；其工作原理是：当对蓄电池组B充电时，开关KM1闭合、开关KM2断开，当负载蓄电池B放电时，开关KM2闭合、开关KM1断开。
由于使用的充放电主电路是可控硅电路结构，使用时会对电网产生以下两个弊端：1.使用电网电量的功率因素较低；2.会对输入交流电网产生电网谐波污染并浪费了大量的电能。
当然，电网电量的功率因素较低可用无功补偿进行校正，但普通的无功补偿设备在改善了基波功率因素后会对电网的谐波进一步放大，对电网造成更大的污染，故必须使用价格昂贵的抗谐波的无功补偿设备进行校正。由于多个充放电电路可能工作在不同的工作状态(充电状态或放电状态)，充电的电能从交流电网经可控硅整流器、电抗器L、开关KM1流向电池，放电时电能从电池经开关KM2、电抗器L、可控硅整流器流向电网。电能在交流电网上进行交换，使得谐波进一步增大、功率因素进一步减小，对电网造成严重污染，进而对用电设备造成破坏；而且谐波会导致供电变压器的发热量增大，使大量的电能白白浪费。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种可提高功率因数、减少对电网的谐波污染的蓄电池化成充放电主电路结构。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：蓄电池化成充放电主电路结构，包括：供电电源，供电电源为可逆直流电源，其正、负极输出端分别与正、负直流母线相连，正、负直流母线至少连接有一路充放电单元，每路充放电单元包括一个可逆的充电电路和一个放电电路，充电电路的输入端与正直流母线相连，放电电路的输出端和充放电单元的负极输出端子均与负直流母线相连，充电电路的输出端与放电电路的输入端相连后接充放电单元的正极输出端子。
在上述的充电电路的输出端与放电电路的输入端的连接处与充放电单元的正极输出端子之间串接储能电感。
本发明的有益效果是：每个充放电单元放电时将电能馈给正、负直流母线，而非直接馈给电网，当正负直流母线的电能有富余，即：正直流母线的电压有上升的趋势时，富余的直流电逆变成准正弦波的交流电馈给电网，使得功率因数接近等于1，对电网的谐波污染大大减小，可大大节约能源。
附图说明
图1是背景技术中所述的蓄电池化放充放电主电路结构示意图；
图中：D1、D2、D3、D4、D5、D6为可控硅，L为电感，KM1、KM2均为双刀单掷开关，B为蓄电池。
图2是本发明的蓄电池化放充放电主电路结构示意图；
图3是本发明中供电电源的另一种电原理结构示意图；
图2、图3中：1、供电电源，2、直流母线单元，3、第一路充放电单元，4、第二路充放电单元。
具体实施方式
下面结合附图，详细描述本发明的具体实施方案。
如图2所示，本发明所述的蓄电池化成充放电主电路结构，包括：由六个功率管Q1～Q6和输入滤波电感L1及输出滤波电容C1构成的可逆直流供电电源1，这里选用的功率管为全控型内置反向二极管的IGBT，当然反向二极管也可以外置，供电电源1的正、负极分别与直流母线单元2中的正、负直流母线相连，直流母线单元2与两路充放电单元3和4相连，每路充放电单元包括一个可逆的充电电路和一个放电电路，其中：可逆充电电路主要由一个内置反向二极管的IGBT构成(在充放电单元3和4中，这个IGBT分别是指功率管Q11和Q21)，当然反向二极管也可以外置，放电电路主要由一个IGBT构成(在充放电单元3和4中，这个IGBT分别是指功率管Q12和Q22)；两个充电电路的输入端即功率管Q11和Q21的漏极与正直流母线相连，两个放电电路的输出端即功率管Q12和Q22的源极和充放电单元3和4的负极输出端子与负直流母相连，每个充电电路的输出端与放电电路的输入端相连后接充放电单元的正极输出端子，即：功率管Q11的源极与功率管Q12的漏极相连后接充放电单元3的正极输出端子，功率管Q21的源极与功率管Q32的漏极相连后接充放电单元4的正极输出端子。在本实施例中，充电电路的输出端与放电电路的输入端的连接处与相应的充放电单元的正极输出端子之间还串接有储能电感，即：在功率管Q11的源极与Q12的漏极的连接处与充放电单元3的正输出端子之间设置有储能电感L2，在功率管Q21的源极与Q22的漏极的连接处与充放电单元4的正输出端子之间设置有储能电感L3。在实际应用时，供电电源1的控制端即功率管Q1至Q6的栅极、充放电单元3的控制端即功率管Q11和Q12的栅极以及充放电单元4的控制端即功率管Q21和Q22的栅极分别与控制上述主电路工作的控制器相连；所述的供电电源1中的功率管也可以选用GTR、MOSFET管。如图3所示，所述供电电源1还可以选用十二个可控硅D1～D12与输入滤波电感L1、输出滤波电感L4和输出滤波电容C1构成。
在本发明中，直流母线单元2可以与多路充放电单元相连，而不局限于上述实施例中的两路充放电单元3和4。上述实施例中，通常情况下，通过控制器将充放电单元3和4工作在交替充放电方式下，即：充放电单元3中的功率管Q11对电池B1进行充电时，充放电单元4中的功率管Q22对电池B2进行放电，或者，充放电单元3中的功率管Q12对电池B1进行放电时，充放电单元4中的功率管Q21对电池B2进行充电，并且充放电单元3和4中的功率管Q11、Q12、Q21、Q21都工作在脉宽调制(PWM)方式下。下面以电池B1放电、电池B2充电为例来具体说明本充放电主电路的工作过珵：当充放电单元3中的功率管Q12对电池B1进行放电时，功率管Q11处于关断状态，功率管Q12工作在PWM方式，在功率管Q12导通周期，电池B1中电能流向储能电感L2、并储存在储能电感L2中，在功率管Q12关断周期，储存在储能电感L2中的电能通过功率管Q11的反向二极管流向正直流母线，再由正直流母线流流向正在充电的充放电单元4中的功率管Q21，在功率管Q21的导通周期对电池B2进行充电，充放电单元4在充电全过程中，功率管Q22始终处于关断状态。这样处于放电状态的电池B1中的电能就转化为电池B2的电能，电能在蓄电池之间得到了充分地利用，而不是直接馈给电网。当然，在交替充放电过程中，尤其是有三路以上充放电单元同时工作时，其放出的电能与需要充入的电能不可能完全平衡，当直流母线单元2的电能有富余，即：正直流母线的电压有上升的趋势时，这富余的电能通过控制器与供电电源中的功率管Q1至Q6六个IGBT的栅极相互配合，将富余的直流电能逆变成准正弦波的交流电能馈给电网；当直流母线单元2的电能不足时，则由供电电源1及时补充。本发明的功率因数接近等于1，对电网的谐波污染大大减小，可大大节约能源。

Claims (2)

1.蓄电池化成充放电主电路结构，包括：供电电源，其特征在于：所述的供电电源为可逆直流电源，其正、负极输出端分别与正、负直流母线相连，正、负直流母线至少连接有一路充放电单元，每路充放电单元包括一个可逆的充电电路和一个放电电路，充电电路的输入端与正直流母线相连，放电电路的输出端和充放电单元的负极输出端子均与负直流母线相连，充电电路的输出端与放电电路的输入端相连后接充放电单元的正极输出端子。
2.如权利要求1所述的主电路结构，其特征在于：在所述的充电电路的输出端与放电电路的输入端的连接处与充放电单元的正极输出端子之间串接储能电感。
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