CN104007394B - 一种蓄电池放电仪及其放电电流调控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蓄电池放电仪，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。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放电电流，与设定电流单元的电流进行比较，从而对放电单元即时调节电流，实现对放电单元中放电电流的调控，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。

Description

一种蓄电池放电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仪及该放电仪的放电电流调控方法。

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I_10fd与放电时间小时数t_fd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I_10fd乘以放电时间t_fd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I_10fd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个并联的子放电单元，所述子放电单元由多个三极管串联组成，且每一个三极管的基极串接一个电阻。

所述子放电单元设有前置放大模块，所述前置放大模块基极串接有可调电阻。

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。

所述散热机构包括设置在所述放电单元的温度感应器和散热器，所述温度感应器和散热器分别与所述控制器连接。

优先地，每一个子放电单元设置有1个温度感应器和1个散热器，所有温度感应器和散热器均与同一个控制器连接。

一种上述蓄电池放电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前置放大模块；

d)所述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，按一定比例放大后，输出到三极管的基极；

e)三极管的基极接收到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，来实现50A电流大小的放电。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放电电流信号，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的前置放大模块，前置放大模块通过对调节电流信号进行放大，实现小电流控制大电流的目的，从而对每个子放电单元进行自动放大、调控，使放电电流稳定，避免误差，提高测量精确度。

本申请的蓄电池放电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，使三极管的极间阻值可以忽略不计，从而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；更进一步地，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，有效地实现对各个子放电单元进行均衡控制调节，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，再进一步地实现对各子放电单元间的均衡分流的调节控制，相互协同，使每个子放电单元的放电性能相同，极大地提高了放电单元放电电流的稳定性和精准度。同时，申请人在放电单元设置温度感应器和散热机构，实现放电单元的自动降温，从而保障各三极管性能的稳定，进一步地，通过在各子放电单元设置温度感应器和散热器，并通过一个控制器统一控制，一方面有效地提高了散热效率，另一方面各放电单元单独散热，互不影响，有的子放电单元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，使各子放电单元都保持在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

一种蓄电池放电仪，包括放电单元4和与所述放电单元4连接的设定电流单元2，所述设定电流单元2与所述放电单元4间设置有自动调节单元3。所述放电单元4包括8个并联的子放电单元1，每个子放电单元1包括8个串联的GTR三极管，每个GTR三极管的基极均串联有电阻R_b，通过采用电阻Rb来提高发电极电流均衡程度；每个子放电单元1均设有前置放大模块和与所述前置放大模块串接的电阻R_d，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与前置放大管、或子放电单元与前置放大电路的放大系数，使各个子放电单元的总电流大小趋于一致，从而有利于各个子放电单元间实现均流，均流一致性更容易控制。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前置放大模块上的电阻R_d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设置有温度感应器和与所述温度感应器连接的散热器。

本实施例共采用64个GTR三极管，通过在每个三极管的基极串联电阻R_b电阻R_b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，性能趋于一一致，同时，均分为8个子放电单元1，并在每个子放电单元1前设有前置放大模块和电阻R_d，使各个子放电单元的总电流大小趋于一致，从而有利于各个单元间实现均流，使均流一致性更容易控制。

实施例二

本实施例与实施例一的区别之处在于：所述8个并联的子放电单元1分别封装1个温度感应器和1个散热器，并通过同一个控制器进行控制。可有效提高散热效率，避免不必要的散热，使各子放电单元都保持在一个相对恒定的温度，保障各子放电单元的性能稳定，减少电流偏差。

实施例四

一种上述实施例中蓄电池放电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I_r；

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I_fd；

c)自动调节单元3的运算放大模块对比实际放电电流I_fd与设定放电电流I_r的大小：

当I_fd=I_r时，所述运算放大模块则不输出；

当I_fd>I_r时，所述运算放大模块输出减小电流的调节电流信号到前置放大模块；

当I_fd<I_r时，所述运算放大模块输出增大电流的调节电流信号到前置放大模块；

d)所述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，按一定比例放大调节后，输出到三极管的基极；

三极管的基极接收到前置放大模块输送的调节电流信号，然后按设定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 (6)

1.一种蓄电池放电仪，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个并联的子放电单元，所述子放电单元由多个三极管串联组成，且每一个三极管的基极串接一个电阻；自动散热机构包括设置在所述放电单元的温度感应器和散热器，所述温度感应器和散热器分别与控制器连接。

2.如权利要求1所述的蓄电池放电仪，其特征在于：所述子放电单元设有前置放大模块，所述前置放大模块基极串接有可调电阻。

3.如权利要求1或2所述的蓄电池放电仪，其特征在于：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。

4.如权利要求1或2所述的蓄电池放电仪，其特征在于：所述放电单元设置有自动散热机构。

5.如权利要求1或2所述的蓄电池放电仪，其特征在于：每一个子放电单元设置有1个温度感应器和1个散热器，所有温度感应器和散热器均与同一个控制器连接。

6.一种上述蓄电池放电仪的放电电流自动调控方法，其特征在于：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前置放大模块；

d)所述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，按一定比例放大后，输出到三极管的基极；

e)三极管的基极接收到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。