CN104007393B - 一种蓄电池放电测试仪及其放电电流调控方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种蓄电池放电测试仪，包括放电单元和设定电流单元，所述放电单元与所述设定电流单元间设置自动调节单元。所述放电单元包括多组并联的子放电单元组，所述子放电单元组包括多个并联的子放电单元，所述子放电单元包括多个串联的三极管，且每一个三极管的基极串接一个电阻，所述子放电单元组和所述子放电单元分别设有前置放大模块，所述前置放大模块极串接有可调电阻。通过三级均流控制和二级放大，有效地解决了放电单元内三极管的电流不均衡系数，同时实现了子放电单元和子放电单元组间的一致性均流，极大地提高了放电电流的稳定性和蓄电池电容测试的精准度。自动调节、简单方便，极大地降低了作业人员的劳动强度。

Description

一种蓄电池放电测试仪及其放电电流调控方法
技术领域
本发明涉及一种蓄电池容量的测试工具,尤其涉及一种蓄电池放电测试仪及其放电电流调控方法。
背景技术
目前，发电厂和变电站一般都采用的蓄电池存储电能的直流操作电源，可以看成与发电厂和变电站一次系统无关的独立电源，可使操作和保护用的电源结构简化，在发电厂和变电站出现故障甚至交流电源完全消失的情况下，蓄电池直流系统仍能可靠工作，有效的保证直流系统的供电可靠性。此外，由于蓄电池电压平稳，容量较大，因此可以提供断路器合闸时较大的冲击电流，并可以作为事故保安负荷的备用电源。
蓄电池容量Q测试是利用蓄电池10小时放电率I10fd与放电时间小时数tfd的乘积。220kV变电站和部分110kV变电站采用两组蓄电池，在蓄电池定检时，要先把两组直流系统并联，然后把其中一组蓄电池脱离直流系统，采用10小时放电率I10放电，在设定电流时，由于仪器不够精确，往往要根据经验适当加大一点或者减少一点，不好把握，需要多次重复开关机进行调试，在几次开关机过程中，蓄电池或多或少进行了放电，而且随着放电的进行，蓄电池的电压一直在下降，其放电电流也在变化，再用放电电流I10fd乘以放电时间tfd计算放电容量就不够准确，造成较大的误差，甚至误判。
对于不能脱离直流系统的蓄电池，在放电前必须先测量负荷电流，用蓄电池的10小时放电率I10fd减去负荷电流计算放电电流，然后进行衡流放电。负荷电流往往有一定的波动，不够稳定，放电仪设定后的放电电流是恒定不变的。由于负荷电流的波动，这样就造成蓄电池多放电或少放电，造成测量误差加大，有时合格的电池也会误判为不合格电池。
另外，现在市场上的放电仪的发热元件为陶瓷电阻，随着设备的运行，内部发热元件不断地氧化，性能下降，在放电过程中，随着温度升高放电电流也在不断变化，需要多次设定来调试，造成测量不准确和增大劳动强度等。
以上种种原因，均导致蓄电池容易测试的误差较大，严重影响到测试结果的准确性和对蓄电池性能的判断。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种带自动调节的蓄电池放电测试仪，根据放电电流大小进行自动调节，减少测量误差，降低劳动强度。
本发明的另一个目的是上述蓄电池放电测试仪的放电电流自动调控方法。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：一种蓄电池放电测试仪，包括放电单元和设定电流单元，所述放电单元与所述设定电流单元间设置自动调节单元，所述放电单元包括多组并联的子放电单元组，所述子放电单元组包括多个并联的子放电单元，所述子放电单元包括多个串联的三极管，且每一个三极管的基极串接一个电阻，所述子放电单元组和所述子放电单元分别设有前置放大模块，所述前置放大模块极串接有可调电阻。
所述自动调节单元包括依次连接的分流电阻、回路电阻和运算放大模块。
所述设定电流单元包括依次连接的集成电路、电容器和电阻。
所述放电单元设置有自动散热机构。
所述自动散热机构包括温度感应器、散热器和控制器。
所述自动散热机构包括设置在每一个子放电单元组的温度感应器和散热器，所述温度感应器和所述散热器均与同一个控制器连接。
所述自动散热机构包括设置在每一个子放电单元的温度感应器和散热器，所述温度感应器和所述散热器均与同一个控制器连接。
一种上述蓄电池放电测试仪的放电电流自动调控方法，包括以下步骤：
a)预先通过设定电流单元设定放电电流，得到设定放电电流；
b)放电检测时，自动调节单元通过分流器获取蓄电池的实际放电电流；
c)自动调节单元的运算放大模块对比实际放电电流与设定放电电流的大小：检测到的实际放电电流与设定放电电流大小相同，所述运算放大模块则不输出，当检测到的实际放电电流大于或小于设定放电电流时，所述运算放大模块输出减小或增大电流的调节电流信号到所述子放电单元组的前置放大模块；
d)所述子放电单元组的前置放大模块接收到运算放大模块输出的调节电流信号后，按一定比例进行一级放大放大后，输出到所述子放电单元的前置放大模块；
e)所述子放电单元的前置放大模块接收到所述子放电单元组的前置放大模块输出的调节电流信号后，按一定比例进行二级放大放大后，输出到三极管的基极；
f)三极管的基极接收到所述子放电单元的前置放大模块输送的调节电流信号，然后按设置的比例进一步放大调控，多个三极管对调节电流信号进行逐级调控，从而达到控制减小实际放电电流和增大实际放电电流的目的，实现对实际放电电流的精确控制。
本发明的放电仪在测试蓄电池容量时，第一步需要先设定放电电流，然后才能放电。如型号FM500AH的阀控铅酸电池，需要设定的放电电流为50A，因此放电仪设定电流单元也设定为50A，为实现50A的电流的大小放电。本发明放电仪的自动控制原理为：蓄电池放电时，放电电流从蓄电池组正极流出，平均通过每个子放电单元到分流器正极，然后从分流器回到蓄电池组负极。自动调节单元通过分流器正极采集放电回路中的电流信号，并通过回路电阻到达运算放大模块负极，形成负反馈，与设定电流单元的设定电流信号相比较，经过运算放大模块处理后，形成调节电流信号输出到每个子放电单元组的前置放大模块，通过一级放大调控之后，再输出到每个子放电单元的前置放大模块，对调节电流信号进行二级放大调节，通过二级放大调节后，输出到三极管的基极，每个三极管的基极接收到调节电流信号后按设定的比例进一步放大调控，最终实现放电电流和设定电流相一致的目的，达到对放电单元的精准调控，使放电电流稳定、准确，提高测量精确度。
本申请的蓄电池放电测试仪根据蓄电池放电测试需要较大的电流，可采用GTR大功率三极管，同时，采用几个甚至几十个由GTR三极管串联的子放电单元并联来实现较大电流放电，使主放电电路和控制电路都大为简化，低电压的GTR价格低廉，有助于降低成本；通过在放电单元与设定电流单元间设置自动调节单元，通过自动调节单元采集放电单元中的实际放电电流，与设定电流单元的设定放电电流进行比较，从而对放电单元即时发出调节电流信号，实现对放电单元中实际放电电流的调控，从而使放电电流稳定、精确，提高蓄电池蓄能测试的准确性和精确度，自动调节、简单方便，极大地降低了作业人员的劳动强度。同时，本申请解决多个子放电单元并联的均流问题是关键技术之一，由于放电过程中的三极管并不运行于开关状态，而是运行于线性放大状态，申请人通过在每一个子放电单元的各个三极管的基极串联相对三级管极间阻值较大的电阻，使三极管的极间可以忽略不计，使每个子放电单元的每个三极管性能趋于相同，避免同一型号三极管间存在的误差造成电流调节的误差偏大，从而不仅实现各三极管间均衡一致，而且使各个子放电单元间性能趋于相同，从而有效实现各个子放电单元间的平衡均流；同时，申请人在各个子放电单元上设置前置放大模块，同时在前置放大模块上串接可调电阻，一方面，不仅有效提高了放电功率，另一方面，在各个三极管性能趋同实现各子放电单元均衡分流的基础上，更进一步地实现对各子放电单元间的均衡分流的调节控制，提高子放电单元间的均流一致性；更重的是，申请人在各个子放电单元组设置前置放大模块和可调电阻，在前两级均衡分流的基础上，再进一步地实现对各子放电单元组间的均衡分流调节控制，相互协同配合，实现放电单元三级均流和二级放大的协同控制调节功能，极大地提高了放电电流的稳定性、精准度。另外，各个子放电单元组、甚至各个子放电单元分别设置温度感应器和散热机构，并通过同一个控制器统一控制，一方面有效地提高了散热效率，另一方面有的分组温度没有达到设定散热温度，可不必散热，避免不必要的散热，使各个子放电单元组和各个子放电单元都保持在同一个相对恒定的温度。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
图1是本发明的电路原理结构示意图。
具体实施方式
如图1所示：
实施例一
一种蓄电池放电测试仪，包括放电单元4和设定电流单元2，所述放电单元4与所述设定电流单元2间设置自动调节单元3，所述放电单元4包括多组并联的子放电单元组5，所述子放电单元组5包括多个并联的子放电单元1，所述子放电单元1包括多个串联的GTR三极管，且每一个GTR三极管的基极串接一个电阻Rb，每个子放电单元组5和每个子放电单元组5内的每个子放电单元1均设置有前置放大模块，所述前置放大模块极分别串接有可调电阻Re和Rd。所述前置放大模块可以采用最简单的放大管，也可以采用常规前置放大电路，通过选配子放电单元1与前置放大管、或子放电单元1与前置放大电路的放大系数，以及选配子放电单元组5与前置放大管、或子放电单元组5与前置放大电路的放大系数，使各个子放电单元1间和各个子放电单元组5间的总电流大小分别趋于一致，从而实现各个子放电单元间1和各个子放电单元组5间的均流一致性控制，进而实现放电单元的电流恒定，准确。
所述自动调节单元3包括依次连接的分流电阻SH、回路电阻Rc和运算放大模块，所述分流电阻SH设置在所述放电单元4与被测蓄电池间，所述运算放大模块与每个串联在所述子放电单元组5前置放大模块上的电阻Re连接。
所述设定电流单元2包括依次连接的集成电路、电容器和电阻，并通过电阻R1与所述运算放大模块连接。
所述放电单元4设置有自动散热机构，所述自动散热机构包括温度感应器、散热器和控制器，
本实施例中子放电单元1的每个GTR三极管的基极均串联一个电阻Rb，通过在每个三极管的基极串联电阻Rb，电阻Rb阻值远大于三极管的极间阻值，从而使三极管的极间阻值忽略不计，性能趋于一致。通过在每一个子放电单元组5和每一个子放电单元1上配置前置放大管或前置放大电路，通过选配子放电单元组5与前置放大管、或子放电单元组5与前置放大电路、子放电单元1与前置放大管、或子放电单元1与前置放大电路的放大系数，使各个子放电单元组5间和各个子放电单元1间的总电流大小趋于一致，从而有利于各个子放电单元1间和各个子放电单元组5间实现均流，均流一致性更容易控制。另外，在每个子放电单元组5和每个子放电单元1的前置放大模块基极输入电路均设置可调电阻Rd，一方面可有效减小基射结电压差异对基极电流引起的偏差，使各个子放电单元组5和各个子放电单元1中发电极电流基本相同；同时，另一方面当各个子放电单元组5或各个子放电单元1的总增益不相同时，可调整Re和/或Rd阻值驱使各个子放电单元组5和各个子放电单元1的发电极电流趋于一致。
综上所述，本实施例中众多三极管组成的放电单元4，控制均流的措施分为三级：第一级是通过控制每一个子放电单元1中各个三极管的性能均衡，通过基极电阻Rb来实现；第二级是各个子放电单元1之间的均流，通过各个子放电单元1的前置放大模块和可调电阻Rd来实现；第三级是各个子放电单元组5之间的均流，通过各子放电单元组5的前置放大模块和可调电阻Re来实现。实验表明，采取上述均流措施后，通过三级均流控制和二级放大，有效地解决了放电单元内三极管的电流不均衡系数，同时实现了子放电单元1间和子放电单元组5间的一致性均流，极大地提高了放电电流的稳定性和蓄电池电容测试的精准度。
实施例二
本实施例与实施例一的区别之处在于：所述自动散热机构包括一个控制器、多个温度感应器和多个散热器，每一个子放电单元组5上分别设置一个温度感应器和一个散热器，所述温度感应器和所述散热器均与所述控制器连接。本实施例通过在每一个子放电单元组5上分别设置对应的温度感应器和散热器，可有效提高散热效率，并且避免不必要的散热，使各个子放电单元组5都保持在同一个相对恒定的温度。
实施例三
本实施例与实施例一的区别之处在于：每一个子放电单元1均设置有温度感应器和散热器，所述温度感应器和所述散热器均与同一个控制器连接。本实施例通过在每一个子放电单元1上分别设置对应的温度感应器和散热器，进一步有效提高散热效率、避免不必要的散热，使各个子放电单元1都保持在同一个相对恒定的温度。
实施例四
一种上述实施例的蓄电池放电测试仪的放电电流自动调控方法，包括以下步骤：
a)预先通过设定电流单元2设定放电电流，得到设定放电电流Ir；
b)放电检测时，自动调节单元3通过分流器SH获取蓄电池的实际放电电流Ifd；
c)自动调节单元3的运算放大模块对比实际放电电流Ifd与设定放电电流Ir的大小：
当Ifd=Ir时，所述运算放大模块则不输出；
当Ifd>Ir时，所述运算放大模块输出减小电流的调节电流信号到所述子放电单元组5的前置放大模块；
当Ifd<Ir时，所述运算放大模块输出增大电流的调节电流信号到所述子放电单元组5的前置放大模块；
d)所述子放电单元组5的前置放大模块接收到运算放大模块输出的调节电流信号后，按一定比例进行一级放大放大后，输出到所述子放电单元1的前置放大模块；
e)所述子放电单元1的前置放大模块接收到所述子放电单元组5的前置放大模块输出的调节电流信号后，按一定比例进行二级放大放大后，输出到三极管的基极；
三极管的基极接收到所述子放电单元1的前置放大模块输送的调节电流信号，然后按设置的比例进一步放大调控，多个三极管对调节电流信号进行逐级调控，从而达到控制减小实际放电电流和增大实际放电电流的目的，实现对实际放电电流的精确控制。

Claims (5)

1.一种蓄电池放电测试仪，其特征在于：它包括放电单元和设定电流单元，所述放电单元与所述设定电流单元间设置自动调节单元，所述放电单元包括多组并联的子放电单元组，所述子放电单元组包括多个并联的子放电单元，所述子放电单元包括多个串联的三极管，且每一个三极管的基极串接一个电阻，所述子放电单元组和所述子放电单元分别设有前置放大模块，所述前置放大模块串接有可调电阻；所述自动调节单元包括依次连接的分流电阻、回路电阻和运算放大模块。
2.如权利要求1所述的蓄电池放电测试仪，其特征在于：所述放电单元设置有自动散热机构。
3.如权利要求2所述的蓄电池放电测试仪，其特征在于：所述自动散热机构包括温度感应器、散热器和控制器。
4.如权利要求3所述的蓄电池放电测试仪，其特征在于：所述自动散热机构包括设置在每一个子放电单元组的温度感应器和散热器，所述温度感应器和所述散热器均与同一个控制器连接。
5.一种如权利要求1所述的蓄电池放电测试仪的放电电流自动调控方法，其特征在于：它包括以下步骤：
预先通过设定电流单元设定放电电流，得到设定放电电流；
放电检测时，自动调节单元通过分流器获取蓄电池的实际放电电流；
自动调节单元的运算放大模块对比实际放电电流与设定放电电流的大小：检测到的实际放电电流与设定放电电流大小相同，所述运算放大模块则不输出，当检测到的实际放电电流大于或小于设定放电电流时，所述运算放大模块输出减小或增大电流的调节电流信号到所述子放电单元组的前置放大模块；
所述子放电单元组的前置放大模块接收到运算放大模块输出的调节电流信号后，按一定比例进行一级放大后，输出到所述子放电单元的前置放大模块；
所述子放电单元的前置放大模块接收到所述子放电单元组的前置放大模块输出的调节电流信号后，按一定比例进行二级放大后，输出到三极管的基极；
三极管的基极接收到所述子放电单元的前置放大模块输送的调节电流信号，然后按设置的比例进一步放大调控，多个三极管对调节电流信号进行逐级调控，从而达到控制减小实际放电电流和增大实际放电电流的目的，实现对实际放电电流的精确控制。
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