CN104485678A - 高效放电回馈式电池充电电源 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高效放电回馈式电池充电电源，包括主控模块、与三相供电端相连的隔离变压器，该隔离变压器的次级采用星形和三角形连接，且星形和三角形的输出端分别通过两互锁接触器与12相整流器的两输入端相连，该12相整流器输出端分别通过相应的滤波电感后相连且形成一公用直流母线；公用直流母线并联有若干充放电电路和一正弦波逆变器，各充放电电路包括适于控制相应蓄电池进行充电的充电子电路和放电的放电子电路，充电子电路和放电子电路内包括功率测量单元；主控模块与功率测量单元相连以适于采集各充电子电路的充电功率和各放电子电路的放电功率；若当放电总功率大于充电总功率时，控制正弦波逆变器将母线电压通过正弦波逆变器逆变回交流电网。
Description
技术领域
本发明涉及一种高效放电回馈式电池充电电源。
背景技术
目前国内外铅酸蓄电池的生产过程的充放电，普遍采用的充电技术主要有两种。
第一种可控硅电路的充放电技术，其采用可控硅三相全桥整流电路，通过触发可控硅的时间不同，使输出的电压发生变化。采用该技术的设备对电池充电和放电主要有以下缺点：(一)用电功率因数低，会对电网产生谐波污染，大规模使用该设备，电网畸变严重，会增加输配电的电能损耗和额外的电网谐波损耗。故另需增加电网处理设备对电网谐波和功率因数进行处理；(二)蓄电池充放电输出直流电流含有较高的交流纹波，会增加电池额外的发热和输出导线发热损耗，浪费了电能；(三)蓄电池放电电能返回公用电网，但含有谐波，而且功率因数低，导致回收电能效率低。
第二种高频开关电源方式的充电技术，其采用高频开关电源方式的主电路对电池充电，放电时采用电阻放电。采用该技术的设备对电池充电和放电主要有以下缺点：(1)电能浪费大,这种方式设备放电电能全部以电阻放电的方式消耗；(2)充电谐波含量高，会增加额外输配电和谐波损耗。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高效放电回馈式电池充电电源，以实现在母线电压过高时，对电压进行释放，避免对电网造成污染。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高效放电回馈式电池充电电源，包括主控模块、与三相供电端相连的隔离变压器，该隔离变压器的次级采用星形和三角形连接，且星形和三角形的输出端分别通过两互锁接触器与12相整流器的两输入端相连，该12相整流器输出端分别通过相应的滤波电感后相连且形成一公用直流母线；所述公用直流母线并联有若干充放电电路和一正弦波逆变器，各充放电电路包括适于控制相应蓄电池进行充电的充电子电路和放电的放电子电路，所述充电子电路和放电子电路内包括功率测量单元；所述主控模块与所述功率测量单元相连以适于采集各充电子电路的充电功率和各放电子电路的放电功率；若当放电总功率大于充电总功率时，控制正弦波逆变器将母线电压通过正弦波逆变器逆变回交流电网。
优选的，所述充放电子电路包括：与蓄电池相连的IGBT管和IGBT驱动电路，该IGBT驱动电路由所述主控模块输出的相应PWM信号控制，所述蓄电池还连接有用于判断电量的判断电路，该判断电路的输出端与所述主控模块的反馈输入端相连。
优选的，为了解决对IGBT管的驱动问题，所述IGBT驱动电路包括：第一、第二与非门，IGBT驱动芯片，光电耦合器；PWM信号从第一与非门的一输入端接入，该第一与非门的输出端与所述IGBT驱动芯片的IN端相连，光电耦合器中的发光器与高电平相连，其受光器将一高电平接入第二与非门的两输入端，该第二与非门的输出端与第一与非门的另一输入端相连；所述IGBT驱动芯片的DET端通过一二极管与IGBT管的C极相连，OUT端与第一电阻的第一端相连，且该第一电阻的第二端与IGBT管的G极相连，该第二端还通过第二电阻与IGBT管的E极相连，以实现更好的IGBT管驱动。
优选的，为了解决切换星形和三角形供电的技术问题，所述两互锁接触器由所述主控模块控制切换。
本发明的有益效果是，(1)改善用电质量，即采用变压器星/三角解法，以及12相整流来提高供电功率因数和抑制谐波；(2)本发明将直流电逆变回交流电网，避免了产生谐波。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1示出了高效放电回馈式电池充电电源的原理框图；
图2示出了充放电子电路的原理框图；
图3示出了IGBT驱动电路的电路图。
图中：滤波电感L1、L2，第一与非门U1，第二与非门U2，IGBT驱动芯片U3，光电耦合器U4，二极管D1，第一电阻R1，第二电阻R2。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
图1示出了大密蓄电池公用母线回充型电源的原理框图。
如图1所示，一种高效放电回馈式电池充电电源，包括主控模块、与三相供电端相连的隔离变压器，该隔离变压器的次级采用星形和三角形连接，且星形和三角形的输出端分别通过两互锁接触器与12相整流器的两输入端相连，该12相整流器输出端分别通过相应的滤波电感后相连且形成一公用直流母线；所述公用直流母线并联有若干充放电电路和一正弦波逆变器，各充放电电路包括适于控制相应蓄电池进行充电的充电子电路和放电的放电子电路，所述充电子电路和放电子电路内包括功率测量单元；所述主控模块与所述功率测量单元相连以适于采集各充电子电路的充电功率和各放电子电路的放电功率，若当放电总功率大于充电总功率时，控制正弦波逆变器将母线电压通过正弦波逆变器逆变回交流电网。
其中，功率测量单元可以采用专利文献，申请号200680021333.6所公开的控制电池的充电/放电电压的装置和方法中关于功率测量的技术方案。通过主控模块判断放电总功率与充电总功率大小的方法属于现有技术。将充电功率相加即可得到充电总功率，将放电功率相加即可得到放电总功率，他们的差称为功率差值。
所述正弦波逆变器可以采用三相SPWM变频调制器，例如申请号201320296581.9所公开的三相SPWM变频调制器。
图2示出了充放电子电路的原理框图。
图2所示，所述充放电子电路包括：与蓄电池相连的IGBT管和IGBT驱动电路，该IGBT驱动电路由所述主控模块输出的相应PWM信号控制，所述蓄电池还连接有用于判断电量的判断电路，该判断电路的输出端与所述主控模块的反馈输入端相连。具体的，IGBT管的E端通过经过一电阻连接所述蓄电池的正极，判断电路可以采用比较器来实现，即比较器的同相端连接IGBT管的输出端，反相端连接蓄电池的正极，通过两者的电压产生相应的比较信号反馈至主控模块反馈输入端，实现控制PWM信号的占空比。
图3示出了IGBT驱动电路的电路图。
如图3所示，所述IGBT驱动电路包括：第一、第二与非门，IGBT驱动芯片U3，光电耦合器U4；PWM信号从第一与非门U1的一输入端接入，该第一与非门U2的输出端与所述IGBT驱动芯片U3的IN端相连，光电耦合器U4中的发光器与高电平相连，其受光器将一高电平接入第二与非门U2的两输入端，该第二与非门U2的输出端与第一与非门U1的另一输入端相连；所述IGBT驱动芯片U3的DET端通过一二极管D1与IGBT管的C极相连，OUT端与第一电阻R1的第一端相连，且该第一电阻R1的第二端与IGBT管的G极相连，该第二端还通过第二电阻R2与IGBT管的E极相连。
所述IGBT驱动芯片可以采用M57962L。
可选的，所述IGBT驱动电路通过一故障检测电路与主控模块的一信号输入端相连，适于判断IGBT驱动电路是否正常工作。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (4)
1.一种高效放电回馈式电池充电电源，其特征在于，包括主控模块、与三相供电端相连的隔离变压器，该隔离变压器的次级采用星形和三角形连接，且星形和三角形的输出端分别通过两互锁接触器与12相整流器的两输入端相连，该12相整流器输出端分别通过相应的滤波电感后相连且形成一公用直流母线；
所述公用直流母线并联有若干充放电电路和一正弦波逆变器，各充放电电路包括适于控制相应蓄电池进行充电的充电子电路和放电的放电子电路，所述充电子电路和放电子电路内包括功率测量单元；
所述主控模块与所述功率测量单元相连以适于采集各充电子电路的充电功率和各放电子电路的放电功率；若当放电总功率大于充电总功率时，控制正弦波逆变器将母线电压通过正弦波逆变器逆变回交流电网。
2.根据权利要求1所述的高效放电回馈式电池充电电源，其特征在于，所述充电子电路包括：与蓄电池相连的IGBT管和IGBT驱动电路，该IGBT驱动电路由所述主控模块输出的相应PWM信号控制，所述蓄电池还连接有用于判断电量的判断电路，该判断电路的输出端与所述主控模块的反馈输入端相连。
3.根据权利要求2所述的高效放电回馈式电池充电电源，其特征在于，所述IGBT驱动电路包括：第一、第二与非门，IGBT驱动芯片，光电耦合器；
PWM信号从第一与非门的一输入端接入，该第一与非门的输出端与所述IGBT驱动芯片的IN端相连，光电耦合器中的发光器与高电平相连，其受光器将一高电平接入第二与非门的两输入端，该第二与非门的输出端与第一与非门的另一输入端相连；
所述IGBT驱动芯片的DET端通过一二极管与IGBT管的C极相连，OUT端与第一电阻的第一端相连，且该第一电阻的第二端与IGBT管的G极相连，该第二端还通过第二电阻与IGBT管的E极相连。
4.根据权利要求1所述的高效放电回馈式电池充电电源，其特征在于，所述两互锁接触器由所述主控模块控制切换。
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