CN105322623B - 一种移动式智能充放电一体机及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种移动式智能充放电一体机及使用方法，包括柜体，柜体内分为三个小室，分别为通讯小室、系统逆变电源小室和系统整流电源小室，三个小室之间通过绝缘隔板两两隔开，通讯小室前端面设有控制面板、急停开关和空气开关，控制面板为触摸显示屏，系统逆变电源小室内设有逆变器和熔断器，系统整流电源小室内设有充电模块，柜体顶部设置三个指示灯，柜体底部设有带刹车的滚轮，本发明结构简单，采用一体式结构，将现有技术中充电系统、放电系统安装布置在一个柜体里，集成了三电平充电技术、直流侧逆变技术、以及远程无线监控技术，具有节能环保、充电效率高、无谐波污染、测试精度高、远程监控等特点。

Description

一种移动式智能充放电一体机及使用方法

技术领域

本发明涉及电力设备领域，尤其涉及一种移动式智能充放电一体机及使用方法。

背景技术

蓄电池在军事，工业和民用领域都有相当重要地位，那么蓄电池的充电设备，尤其是大功率充电设备显得相当重要。以往的蓄电池充电，放电，维护，检测等设备功能单一，不同种类蓄电池需要不同类型的充电设备、放电设备。这就造成蓄电池外围设备种类繁多，不仅维护成本高，而且使用起来也极为不方便。

在电力系统中，充电与放电由于功能不同通常设计为两个独立的系统，安装方式也是各自独立的。如果在变电站、发电厂等场所，系统装配在一个标准的柜体中，即使在轨道交通的分区亭、牵引变也是如此，它们是安装及布置方式均符合国标以及专业标准。

今年来由于电池作为储能设备的大量使用，不仅在变电站、发电厂作为备用电源使用；而且在电动汽车，轨道机车，坑道盾构排沙泥也应用了电池作为能量的储能装置。

现有的市场上的充放电机均为通过发热管放电，不仅浪费大量的工业用电，而且存在较大的安全隐患，容易造成火灾，并对人身及财产安全带来损失，同时影响环境，对人体健康带来影响。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种结构简单，能够将充电系统、放电系统安装布置在一个柜体里，集成了三电平充电技术、直流侧逆变技术、以及远程无线监控技术，具有节能环保、充电效率高、无谐波污染、测试精度高、远程监控等特点的技术方案：

一种移动式智能充放电一体机，包括柜体，柜体内分为三个小室，分别为通讯小室、系统逆变电源小室和系统整流电源小室，三个小室之间通过绝缘隔板两两隔开，通讯小室前端面设有控制面板、急停开关和空气开关，控制面板为触摸显示屏，系统逆变电源小室内设有逆变器和熔断器，所述逆变器竖直安装在安装板上，系统整流电源小室内设有充电模块，充电模块采用侧装方式安装在系统整流电源小室内部，柜体顶部设置三个指示灯，分别为充电指示灯、放电指示灯和故障告警指示灯，柜体底部还设有带刹车的滚轮，柜体底端面设有通风孔，柜体后端面还设有排气扇，排气扇的位置和通风通道的位置相对应。

作为优选，充电模块包括输入电源滤波器、功率因数校正器、输出电源滤波器，输入电源滤波器输入端接三相电源，输出端连接功率因数校正器，功率因数校正器输出端分别连接电容A一端、电容B一端，电容A与电容B之间节点连接二极管A与二极管B之间节点，电容C与二极管A与二极管B串联后的支路并联，场效应晶体管A、场效应晶体管B、场效应晶体管C、场效应晶体管D串联后的支路并联在功率因数校正器两端，二极管C、二极管D并联在功率因数校正器两端，电容A与电容B之间节点还连接电容D一端，电容D另一端与电感A一端接在变压器初级线圈端，电感A另一端接在场效应晶体管B、场效应晶体管C之间的节点上；变压器次级线圈端连接由二极管E、二极管F、二极管G、二极管H组成的整流电路，并通过电感B与电容E连接输出电源滤波器。

作为优选，逆变器包括升压电路、放电电路、变频器、第一交流电源滤波器、第二交流电源滤波器，升压电路连接PV端口，放电电路连接蓄电池端口，放电电路输出端分别连接升压电路输出端和变频器输入端，变频器输出端依次连接第一交流电源滤波器、第二交流电源滤波器，第二交流电源滤波器输出端接电网，升压电路、放电电路、变频器、第一交流电源滤波器、第二交流电源滤波器还分别通过通讯线路连接控制面板内的DSP和MCU。

作为优选，其使用方法主要包括以下步骤；

A.启动充放电一体机，将充电模块接入三相电源电路进行充电，充电指示灯亮，充电电压、充电电流在控制面板上显示，控制面板实时监测各项电参数；

B.控制面板内MCU一直采集充电模块两端的电压，直到达到标准参数时自动停止充电；

C.如果需要对充电模块放电，控制面板内MCU则输出控制信号至逆变器，逆变器通过内部的电路与充电模块连接形成闭合回路，进行放电过程；

D.控制面板内DSP实时监测充电模块和逆变器的电参数，实时显示在控制面板上，并通过通讯线路将监测结果发送至远程监控中心。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明结构简单，采用一体式结构，将现有技术中充电系统、放电系统安装布置在一个柜体里，集成了三电平充电技术、直流侧逆变技术、以及远程无线监控技术，具有节能环保、充电效率高、无谐波污染、测试精度高、远程监控等特点。

(2)本发明可以进行恒流充电、恒压充电以及浮充，电流、电压可以连续大范围调节；具有过温、输出过压、过流、输入过压欠压等保护功能，本发明专门针对轨道车辆蓄电池充电使用，具有一定的保护和修复作用。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2为本发明的侧视图；

图3为本发明的后视图；

图4为本发明的充电模块原理图；

图5为本发明的逆变器原理图。

具体实施方式

为使本发明的发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

如图1-图3所示，一种移动式智能充放电一体机及使用方法，包括柜体1，所述柜体内分为三个小室，分别为通讯小室2、系统逆变电源小室3和系统整流电源小室4，三个小室之间通过绝缘隔板5两两隔开，所述通讯小室2前端面设有控制面板6、急停开关7和空气开关8，所述控制面板6为触摸显示屏，所述系统逆变电源小室3内设有逆变器31和熔断器32，所述逆变器31竖直安装在安装板33上，所述系统整流电源小室4内设有充电模块41，所述充电模块41采用侧装方式安装在系统整流电源小室4内部，所述柜体1顶部设置三个指示灯，分别为充电指示灯9、放电指示灯10和故障告警指示灯11，所述柜体1底部还设有带刹车的滚轮12，方便用户使用，用户可以根据需要为蓄电池进行充放电试验，以活化电池恢复能量，所述柜体1底端面设有通风孔16，所述柜体1后端面还设有排气扇14，所述排气扇14的位置和通风通道13的位置相对应。

本实施例中，通讯小室2设置在所述柜体1内部上端，所述系统整流电源小室4设置在所述柜体1内部前端，所述系统逆变电源小室3设置在所述柜体1内部后端，且系统逆变电源小室3和系统整流电源小室4之间设有通风通道13，通风通道13设置在柜体1上部靠近述通讯小室2底部，便于系统整流电源小室4中的热风从通风通道13进入系统逆变电源小室3，再通过排气扇14排除柜体1外。柜体1后端面还设有排气扇14，所述排气扇14的位置和通风通道13的位置相对应。系统逆变电源小室3中的逆变器采用竖直安装方式，使得逆变器31的热空气通过散热器至下而上通过排气扇14排除柜体1外；系统整流电源小室4中的充电模块41，其热空气也是之下而上的通过排气扇排除柜体1外。其安装方式通风效果好，安装符合系统特性要求，也能够保证设备、人员的运行维护安全，良好的通风系统使充放电一体机在运行时，始终保持在正常的工作环境温度中，提高了设备使用寿命、降低了故障的发生，所述柜体1两侧还安装推拉把手15，推拉把手15采用钢芯PV护套把手，既保证推拉柜体1的力量，又能使操作人员手感舒适。

如图4所示，充电模块41包括输入电源滤波器42、功率因数校正器43、输出电源滤波器44，所述输入电源滤波器42输入端接三相电源，输出端连接所述功率因数校正器43，功率因数校正器43输出端分别连接电容A1a一端、电容B2a一端，电容A1a与电容B2a之间节点连接二极管A1b与二极管B2b之间节点，电容C3a与二极管A1b与二极管B2b串联后的支路并联，场效应晶体管A1d、场效应晶体管B2d、场效应晶体管C3d、场效应晶体管D4d串联后的支路并联在功率因数校正器43两端，二极管C3b、二极管D4b并联在功率因数校正器43两端，电容A1a与电容B2a之间节点还连接电容D4a一端，电容D4a另一端与电感A1c一端接在变压器45初级线圈端，电感A1c另一端接在场效应晶体管B2d、场效应晶体管C3d之间的节点上；变压器45次级线圈端连接由二极管E5b、二极管F6b、二极管G7b、二极管H8b组成的整流电路，并通过电感B2c与电容E5a连接输出电源滤波器44。

现有市场多为可控硅模拟电路，对电网干扰大，效率低，能耗高；对电网产生谐波，严重污染电网，影响电网质量；可控硅整流充电机功率因数低，配电容量大，需要配置无功补偿器；可控硅整流充电机因为与电池之间不隔离，如果出现功率器件损坏，有可能将高压灌入电池，严重威胁电池安全；可控硅整流充电机是单机可靠性低，任何一个器件质量出问题，则会停机，影响正常充电，本发明的充电模块41具有超宽输入电压范围、适应能力强，独立LED充电指示灯显示，可查询充电模块41的电压、电流、地址及故障信息，具备独特缺相限功率输出设计，其使用范围更宽；充电模块41可带电插拔，日常维护方便快捷；输出电流无极限流，电池充电精确控制。采用软开关技术，效率高，电磁兼容性好。采用有源功率因数补偿技术，功率因数可达0.99值。充电模块41具备完备的故障保护及告警功能，超低辐射，安全可靠。

如图5所示，逆变器31包括升压电路34、放电电路35、变频器36、第一交流电源滤波器37、第二交流电源滤波器38，升压电路34连接PV端口，放电电路35连接蓄电池端口，放电电路35输出端分别连接升压电路34输出端和变频器36输入端，变频器36输出端依次连接第一交流电源滤波器37、第二交流电源滤波器38，第二交流电源滤波器38输出端接电网，所述升压电路34、放电电路35、变频器36、第一交流电源滤波器37、第二交流电源滤波器38还分别通过通讯线路39连接所述控制面板6内的DSP61和MCU62。

本发明中的逆变器31主要为对蓄电池组进行放电、且放电至电网上功能。电池端口与PV端口并联为电池输入接口。输出端直接上电网进行放电。逆变上网之功效在于减少能源的浪费、回馈电网方式。逆变上网电源为稳定、持续、干净的正弦波交流电源。特别是逆变器采用了三电平设计，具有整机效率高、减少电磁干扰、功率因数接近1、减少了谐波和降低开关频率等特点深受用户欢迎。

本发明的工作原理主要包括以下步骤：

A、启动充放电一体机，将充电模块41接入三相电源电路进行充电，充电指示灯9亮，充电电压、充电电流在控制面板6上显示，控制面板6实时监测各项电参数；

B、控制面板6内MCU62一直采集充电模块41两端的电压，直到达到标准参数时自动停止充电；

C、如果需要对充电模块41放电，控制面板6内MCU62则输出控制信号至逆变器31，逆变器31通过内部的电路与充电模块41连接形成闭合回路，进行放电过程；

D、控制面板6内DSP61实时监测充电模块41和逆变器31的电参数，实时显示在控制面板6上，并通过通讯线路将监测结果发送至远程监控中心。

本发明的有益效果在于：本发明结构简单，采用一体式结构，将现有技术中充电系统、放电系统安装布置在一个柜体里，使之各自专业的运行互不影响，保证了设备的正常运行，也保证运行人员在维护设备时的安全，同时节约了材料的应用、占地面积；逆变器采用竖直安装方式，充电模块采用侧装方式，将整流、逆变功能分开，便于整流、逆变模块的散热通风，提高设备使用效率，电气性能、通讯上各自互不干扰；采用三个指示灯，便于工作人员检修维护，减小查找时间，降低维护费用，提高了维护人员安全，整体提高了设备的使用效率；集成了三电平充电技术、直流侧逆变技术、以及远程无线监控技术，具有节能环保、充电效率高、无谐波污染、测试精度高、远程监控等特点；本发明可以进行恒流充电、恒压充电以及浮充，电流、电压可以连续大范围调节；具有过温、输出过压、过流、输入过压欠压等保护功能，本发明专门针对轨道车辆蓄电池充电使用，具有一定的保护和修复作用。

上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。

Claims (4)

1.一种移动式智能充放电一体机，其特征在于：包括柜体，所述柜体内分为三个小室，分别为通讯小室、系统逆变电源小室和系统整流电源小室，三个小室之间通过绝缘隔板两两隔开，所述通讯小室前端面设有控制面板、急停开关和空气开关，所述控制面板为触摸显示屏，所述系统逆变电源小室内设有逆变器和熔断器，所述逆变器竖直安装在安装板上，所述系统整流电源小室内设有充电模块，所述充电模块采用侧装方式安装在系统整流电源小室内部，所述柜体顶部设置三个指示灯，分别为充电指示灯、放电指示灯和故障告警指示灯，所述柜体底部还设有带刹车的滚轮，所述柜体底端面设有通风孔，所述柜体后端面还设有排气扇，所述排气扇的位置和通风通道的位置相对应。

2.根据权利要求1所述的一种移动式智能充放电一体机，其特征在于：所述充电模块包括输入电源滤波器、功率因数校正器、输出电源滤波器，所述输入电源滤波器输入端接三相电源，输出端连接所述功率因数校正器，功率因数校正器输出端分别连接电容A一端、电容B一端，电容A与电容B之间节点连接二极管A与二极管B之间节点，电容C与二极管A与二极管B串联后的支路并联，场效应晶体管A、场效应晶体管B、场效应晶体管C、场效应晶体管D串联后的支路并联在功率因数校正器两端，二极管C、二极管D串联后的支路并联在功率因数校正器两端，电容A与电容B之间节点还连接电容D一端，电容D另一端与电感A一端接在变压器初级线圈端，电感A另一端接在场效应晶体管B、场效应晶体管C之间的节点上；变压器次级线圈端连接由二极管E、二极管F、二极管G、二极管H组成的整流电路，并通过电感B与电容E连接输出电源滤波器。

3.根据权利要求1所述的一种移动式智能充放电一体机，其特征在于：所述逆变器包括升压电路、放电电路、变频器、第一交流电源滤波器、第二交流电源滤波器，升压电路连接PV端口，放电电路连接蓄电池端口，放电电路输出端分别连接升压电路输出端和变频器输入端，变频器输出端依次连接第一交流电源滤波器、第二交流电源滤波器，第二交流电源滤波器输出端接电网，所述升压电路、放电电路、变频器、第一交流电源滤波器、第二交流电源滤波器还分别通过通讯线路连接所述控制面板内的DSP和MCU。

4.实现权利要求1所述的一种移动式智能充放电一体机的使用方法，其特征在于：其使用方法主要包括以下步骤：

A、启动充放电一体机，将充电模块41接入三相电源电路进行充电，充电指示灯亮，充电电压、充电电流在控制面板上显示，控制面板实时监测各项电参数；

B、控制面板内MCU一直采集充电模块两端的电压，直到达到标准参数时自动停止充电；

C、如果需要对充电模块放电，控制面板内MCU则输出控制信号至逆变器，逆变器通过内部的电路与充电模块连接形成闭合回路，进行放电过程；

D、控制面板内DSP实时监测充电模块和逆变器的电参数，实时显示在控制面板上，并通过通讯线路将监测结果发送至远程监控中心。