CN102364742B - 蓄电池化成充放电主电路结构 - Google Patents

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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，所述的供电电源移相全桥电源，其正负极输入端分别与正、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；所述的正、负直流母线之间还设置有母线放电单元。本发明所述充放电主电路的功率因数接近于0.94，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
本发明涉及到一种蓄电池化成充放电主电路结构。
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，这一过称为化成。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结构的整流可控硅组，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回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数较低；2.会对输入交流电网产生电网谐波污染并浪费了大量电能。
当然，电网电量的功率因数较低可用无功补偿进行校正，但是，普遍的无功补偿设备在改善了基波功率因数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、功率因数进一步减小，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，供电电源为由三相整流、移相全桥、高频变压器、副边全桥整流以及输出滤波电感和滤波电容构成的移相全桥直流电源，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；所述的正、负直流母线之间还设置有母线放电单元。
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正极输出端子之间串接有储能电感。
本发明的有益效果是：本发明中的每个充放电单元放电时，将电能反馈给正、负直流母线，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，富余的直流电通过母线放电单元消耗掉，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成充放电主电路结构示意图。
图1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是本发明的电原理结构示意图。
图2中：1、供电电源，2、母线放电单元，3、直流母线单元，4、第一路充放电单元，5、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：由三相整流、主要由四个功率管Q1~Q4组成的移相全桥、高频变压器T、由四只二极管D1~D4组成的副边全桥整流以及输出滤波电感L1和滤波电容C1构成的移相全桥供电电源1，这里选用功率管为全控型内置反向二极管，也可以选用没有内置反向二极管的全控型功率管，反向二极管外置；供电电源1的正、负极分别与母线放电单元2的正、负极相连，母线放电单元2的正、负极分别与直流母线3的正、负极相连，直流母线单元3与两路充放电单元4和5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4和5中，这个IGBT分别是指功率管Q11和Q21），当然也可以采用没有反向二极管的IGBT，反向二极管外置，放电电路主要由一个IGBT构成（在充放电单元4和5中，这个IGBT分别是指功率管Q12和Q22）；两个充放电电路的输出端即功率管Q11和Q21的漏极与正直流母线连接，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4和5的负极输出端子与负直流母线相连，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4的正极输出端子，功率管Q21的源极与功率管Q22的漏极相连后接充放电单元5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：功率管Q11的源极与Q12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L2，功率管Q21的源极与Q22的漏极的连接处与充放电单元5的正输出端子之间设置有储能电感L3。在实际制作时，供电电源1的控制端即功率管Q1至Q4的栅极、充放电单元4的控制端即功率管Q11和Q12的栅极以及充放电单元5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。
实际应用时，直流母线单元3可以与多路充放电单元相连，而不局限与上述实例中的两路充放电单元4和5。上述实施例中，通常情况下，通过控制器将充放电单元4和5工作在交替充放电方式下，即：充放电单元4中的功率管Q11对电池B1进行充电时，充放电单元5中的功率管Q22对电池B2进行放电，或者充放电单元4中的功率管Q12对电池B1进行放电时，充放电单元5中的功率管Q21对电池B2进行充电，并且充放电单元4和5中的功率管Q11、Q12、Q21、Q22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程：当充放电单元4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的利用，而不是直接反馈给电网。当然，在交替充放电过程中，尤其是有三路以上充放电单元工作时，其放出的电能与需要冲入的电能不可能完全平衡，当直流母线单元3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母线放电单元2功率管Q5相互配合，将富余的直流电能通过电阻R消耗掉；当直流母线单元3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0.94，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：所述的供电电源为由三相整流、移相全桥、高频变压器、副边全桥整流以及输出滤波电感和滤波电容构成的移相全桥直流电源，该移相全桥采用四个功率管，这四个功率管均设置有反向二极管，移相全桥直流电源的正、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；所述的正、负直流母线之间还设置有母线放电单元，该母线放电单元包括串接在一起的一个电阻和一个功率管，该电阻的两端并联有二极管，该二极管的导通方向与所述母线放电单元中的功率管的导通方向相反。
2.如权利要求1所述的主电路结构，其特征在于：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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