CN105811549A - 一种蓄电池充放电电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种蓄电池充放电电路，包括顺序连接的隔离变压器、交流滤波单元、高频整流单元、双向斩波单元和直流滤波单元，所述的斩波单元和直流滤波单元之间连接有若干个升压单元；本发明在原有的拓扑结构的基础上串联了升压组件，提高了原拓扑的输出电压，从而降低了设备噪音，节省了滤波单元的成本。
Description
技术领域
本发明属于电力电子变换电路，涉及一种使用低压功率开关组件实现高压输出的蓄电池充放电电路，特指一种以低压电压源串联以实现高压输出的电路。
背景技术
蓄电池作为一种性能可靠的化学电源，在电力系统、交通运输、便携式电子产品等工业领域得到了广泛应用。其中，蓄电池的充放电装置是其生产、测试的关键设备。其功能主要是将供电的工频交流电压转换为可调的直流电压，并在控制下完成蓄电池的充放电测试。
随着蓄电池电压等级的不断提高，充放电装置的输出电压也势必提高。现阶段主流的方案是选取更高电压等级的功率组件来代替原有的低电压等级组件。但高电压等级的功率组件所带来的问题是开关损耗的急剧升高。由于开关损耗的限制，高压的充放电装置只能被迫使用较低的开关频率。
开关频率的降低带来两个方面的问题：一是为了设备的交流侧谐波及直流侧纹波等性能满足客户要求，必须增加设备成本以提高交流滤波器及直流滤波器的参数；二是较低的开关频率会产生大分贝的噪音，严重影响客户体验。
现有的一种蓄电池充放电电路拓扑图如图1所示，如果设计一款额定输出电压1000V、额定输出电流100A、额定输出功率100KW的蓄电池充放电装置，按照图1所示的原拓扑方案设计，至少需要选取1700V额定电压的IGBT，其开关损耗远大于1200V额定电压的IGBT，导致开关频率较低，从而滤波单元体积大，成本高，且设备噪音大。
因此，现有的方案已经不能满足发展要求，需要积极寻求新的解决方案。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有的主回路拓扑结构实现高压输出必须用高压功率组件的限制，通过改进主回路拓扑结构用低压功率组件实现高压输出，从而提高开关频率，降低滤波器的成本并降低噪。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种蓄电池充放电电路，包括顺序连接的隔离变压器、交流滤波单元、高频整流单元、双向斩波单元和直流滤波单元，所述的斩波单元和直流滤波单元之间连接有若干个升压单元。
所述的一种蓄电池充放电电路，其升压单元为一稳定的直流电压源。
所述的一种蓄电池充放电电路，其直流电压源为电压型高频整流器。
所述的一种蓄电池充放电电路，其升压单元的负极连接所述斩波单元的正级输出，所述的升压单元的正极连接直流滤波单元的输入。
所述的一种蓄电池充放电电路，其交流滤波单元由交流电抗器和滤波电容组成。
所述的一种蓄电池充放电电路，其交流滤波单元与隔离变压器的漏感组成LCL滤波器。
所述的一种蓄电池充放电电路，其高频整流单元由三相全控整流桥组成，所述的全控整流桥的桥臂由功率开关器件串联而成。
所述的一种蓄电池充放电电路，其双向斩波单元由功率开关器件组成。
所述的一种蓄电池充放电电路，其直流滤波单元为两个滤波电感及滤波电容组成的LCL滤波器。
本发明的有益效果是：在原有的拓扑结构的基础上串联了升压组件，提高了原拓扑的输出电压，从而降低了设备噪音，节省了滤波单元的成本。
附图说明
图1是现有蓄电池充放电电路的拓扑原理图；
图2是本发明的拓扑原理图；
图3是本发明升压单元的原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
参照图2、图3所示，本发明公开了一种蓄电池充放电电路，包括顺序连接的隔离变压器、交流滤波单元、高频整流单元、双向斩波单元和直流滤波单元，所述的斩波单元和直流滤波单元之间连接有若干个升压单元，所述的升压单元为一稳定的直流电压源，所述的直流电压源为电压型高频整流器，所述的升压单元的负极连接所述斩波单元的正级输出，所述的升压单元的正极连接直流滤波单元的输入，所述的交流滤波单元由交流电抗器和滤波电容组成，所述的交流滤波单元与隔离变压器的漏感组成LCL滤波器，所述的高频整流单元由三相全控整流桥组成，所述的全控整流桥的桥臂由功率开关器件串联而成，所述的双向斩波单元由功率开关器件组成，所述的直流滤波单元为两个滤波电感及滤波电容组成的LCL滤波器。
如果设计一款额定输出电压1000V、额定输出电流100A、额定输出功率100KW的蓄电池充放电装置，按照图2所示的拓扑方案设计，选定高频整流单元输出电压700V，升压单元输出电压350V，当负载电池在充放电测试过程中电压范围低于650V时，选取低压模式，升压单元无需工作；当负载电池在充放电测试过程中电压范围在400V与1000V之间时，选取高压模式，需投入升压单元工作。（低压模式与高压模式之间需要留出足够的重叠区域，以防止设备运行过程中模式转换）高压模式下，实际输出电压为斩波单元的输出电压与升压单元的电压之和。在实施过程中，可以根据负载电池在充放电测试过程中电压范围，合理选取串联升压组件的数量。由于高频整流单元与升压单元的输出电压不高，均可使用1200V额定电压的IGBT作为功率开关器件，可大幅提高开关频率。
控制策略：在上位机上可人为设置低压模式或高压模式。低压模式时，K2断开，K1闭合，拓扑结构同原拓扑，工作流程完全一致。高压模式下，当检测到电池电压在高压模式允许范围内后启动升压单元。当检测到升压单元输出电压稳定后，K1断开，K2闭合，升压单元投入。后续流程同原拓扑方案。充放电测试过程中如电池组电压超过所选定模式的电压范围，需停机报警，提示使用人员更换模式。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，以及部分运用的实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种蓄电池充放电电路，包括顺序连接的隔离变压器、交流滤波单元、高频整流单元、双向斩波单元和直流滤波单元，其特征在于：所述的斩波单元和直流滤波单元之间连接有若干个升压单元。
2.根据权利要求1所述的一种蓄电池充放电电路，其特征在于，所述的升压单元为一稳定的直流电压源。
3.根据权利要求2所述的一种蓄电池充放电电路，其特征在于，所述的直流电压源为电压型高频整流器。
4.根据权利要求1所述的一种蓄电池充放电电路，其特征在于，所述的升压单元的负极连接所述斩波单元的正级输出，所述的升压单元的正极连接直流滤波单元的输入。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种蓄电池充放电电路，其特征在于，所述的交流滤波单元由交流电抗器和滤波电容组成。
6.根据权利要求1或2或3或4所述的一种蓄电池充放电电路，其特征在于，所述的交流滤波单元与隔离变压器的漏感组成LCL滤波器。
7.根据权利要求1或2或3或4所述的一种蓄电池充放电电路，其特征在于，所述的高频整流单元由三相全控整流桥组成，所述的全控整流桥的桥臂由功率开关器件串联而成。
8.根据权利要求1或2或3或4所述的一种蓄电池充放电电路，其特征在于，所述的双向斩波单元由功率开关器件组成。
9.根据权利要求1或2或3或4所述的一种蓄电池充放电电路，其特征在于，所述的直流滤波单元为两个滤波电感及滤波电容组成的LCL滤波器。
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|---|---|---|---|---|
| CN110133516A (zh) * | 2019-02-27 | 2019-08-16 | 延边中谷领创电力科技有限公司 | 电池充放电装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005192371A (ja) * | 2003-12-26 | 2005-07-14 | Sanyo Electric Co Ltd | 電源装置 |
| CN104821627A (zh) * | 2015-05-20 | 2015-08-05 | 中国船舶重工集团公司第七一二研究所 | 充放电电路 |
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2016
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