CN201038790Y - 双向充放电电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种节约能源、不污染电网、设备成本低、且充、放电设备合为一体的双向充放电电源。本实用新型包括电源主功率控制电路(1)、人机接口处理电路(2)、光电隔离驱动及反馈电路(3)、电压调整电路(4)、整流及逆变电路(5)、滤波及采样电路(6)、输出变压器(7)，输出变压器(7)的一次侧与电网电连接、二次侧电连接整流及逆变电路(5)和滤波及采样电路(6)，滤波及采样电路(6)中包含电压互感器和电流互感器，光电隔离驱动及反馈电路(3)、电压调整电路(4)与整流及逆变电路(5)电连接，电压调整电路(4)电连接蓄电池。本实用新型可应用于大容量蓄电池的充放电维护设备中。

Description

双向充放电电源

技术领域

本实用新型涉及一种双向充放电电源。

背景技术

目前现有技术中针对大容量的蓄电池放电通常采用两种方法进行：一是串接负载电阻放电，把蓄电池存储的电能耗散在大功率电阻的发热中，因此，每进行一次维护工作须消耗大量的电能，并且要及时监视蓄电池电压的变化，以防过放电的发生，其放电电流控制也比较复杂，很不方便；另一种是采用晶闸管有源逆变方式进行放电维护，该方式将电能馈送电网，以达节能降耗目的，该方式虽然可将能量返回给电网起到节能作用，但由于其反馈给电网的电流波形为方波，含有大量的高次谐波成分，对电网造成谐波污染，且运行时电磁噪声较大，并网功率因数也较低，会损失大量的无功电能。现有技术中对大容量的蓄电池的充电通常是采用一套独立的充电装置，这样又增加了成本，对于经常需要采用上述的方式对大容量的蓄电池进行活化的企事业单位造成了极大的浪费。如变电站、电厂，尤其是需要对大容量蓄电池进行“三充两放”活化的蓄电池生产企业来说更是难以承受因此而增加的生产成本。

综上所述，现有技术中针对大容量的蓄电池进行充、放电维护的设备存在着浪费能源、污染电网、设备成本高、且充、放电设备不能一体的缺陷。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种节约能源、不污染电网、设备成本低、且充、放电设备合为一体的双向充放电电源。

本实用新型所采用的技术方案是：本实用新型包括电源主功率控制电路、人机接口处理电路、光电隔离驱动及反馈电路、电压调整电路、整流及逆变电路、滤波及采样电路、输出变压器，所述输出变压器的一次侧与电网电连接，所述输出变压器的二次侧电连接所述整流及逆变电路和所述滤波及采样电路，所述滤波及采样电路中包含电压互感器和电流互感器，所述电压互感器和电流互感器与所述电源主功率控制电路电连接，所述电源主功率控制电路与所述人机接口处理电路和所述光电隔离驱动及反馈电路电连接，所述光电隔离驱动及反馈电路与所述整流及逆变电路电连接，所述整流及逆变电路与所述电压调整电路电连接，所述电压调整电路电连接蓄电池。

所述电源主功率控制电路包括6路SPWM信号输出电路，所述整流及逆变电路包括双向流动的三相半桥电路，所述电源主功率控制电路与所述整流及逆变电路通过所述光电隔离驱动及反馈电路电连接。

本实用新型的有益效果是：由于本实用新型包括电源主功率控制电路、人机接口处理电路、光电隔离驱动及反馈电路、电压调整电路、整流及逆变电路、滤波及采样电路、输出变压器，当蓄电池需要充电时，本实用新型对电网三相电做功率因数为1的三相半桥整流，放电时通过升压电路将蓄电池电压升高后再通过三相桥以纯正弦波的形式并入电网，同样功率因数为1，由于整个工作过程的功率因数都为1，所以充放电过程不会对电网造成污染，而且由于功率的双向流动通过在同一个功率模块中完成，本实用新型能严格按照设定的蓄电池充放电曲线对蓄电池进行充电或放电，所以将原来两个分离的充放电设备合二为一，节约了设备成本，电源工作的过程中进行的所有功率流动只在蓄电池和电网之间，避免了能量的浪费，所以本实用新型是一种节约能源、不污染电网、设备成本低、且充、放电设备合为一体的双向充放电电源；

由于本实用新型所述电源主功率控制电路包括6路SPWM信号输出电路，所述整流及逆变电路包括双向流动的三相半桥电路，所述电源主功率控制电路与所述整流及逆变电路通过所述光电隔离驱动及反馈电路电连接，采用SPWM双向整流逆变技术可以实现蓄电池组的充放电控制，采用该技术的装置在充放电时由于并网电流波形是完美的正弦波，不会对电网产生任何谐波污染，且功率因数可控制为1，不仅如此，其运行时噪声低，且体积小、效率高，故本实用新型不会对电网产生谐波污染，噪声低、体积小、效率高；

由于本实用新型采用先进的MCU控制和管理，可以方便各类用户需求，并具有蓄电池充放电曲线的优化设定控制，故本实用新型有助于延长蓄电池使用寿命，也方便蓄电池的生产和管理，在节能降耗方面可以得到大大提高。

附图说明

图1是本实用新型电原理示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括电源主功率控制电路1、人机接口处理电路2、光电隔离驱动及反馈电路3、电压调整电路4、整流及逆变电路5、滤波及采样电路6、输出变压器7，所述输出变压器7的一次侧与电网电连接，所述输出变压器7的二次侧电连接所述整流及逆变电路5和所述滤波及采样电路6，所述滤波及采样电路6中包含电压互感器和电流互感器，所述电压互感器和电流互感器与所述电源主功率控制电路1电连接，所述电源主功率控制电路1与所述人机接口处理电路2和所述光电隔离驱动及反馈电路3电连接，所述光电隔离驱动及反馈电路3与所述整流及逆变电路5电连接，所述整流及逆变电路5与所述电压调整电路4电连接，所述电压调整电路4电连接蓄电池。所述电源主功率控制电路1包括6路SPWM信号输出电路，所述整流及逆变电路5包括双向流动的三相半桥电路，所述电源主功率控制电路1与所述整流及逆变电路5通过所述光电隔离驱动及反馈电路3电连接。

本实施例中，我们应用了以TI公司生产的电机控制专用芯片32位定点DSP-Tms320f2812作为本电源主功率控制电路1；用ATMEL公司的ATMEGA16作为本电源的人机接口处理电路2；用三菱公司的IPM模块作为整流及逆变电路5；同时本实施例中的直流侧为了实现电平的变换，我们采用了非隔离的BUCK-BOOST处理电路实现对直流电压的升降压处理的电压调整电路4；而电源和电网的连接通过三相的工频变压器即输出变压器7来实现的，它完成了电平的匹配和交直流的隔离。放电时蓄电池的输出电压BP经过由LO、Q2、D1组成的升压电路和IPM前端的软启动电路相连，经过电容CO滤波后直接供给IPM的直流母线，IPM模块在DSP输出“逆变模式”的6路SPWM波的控制下产生和三相电网同频同相的三相交流通过输出变压器并入电网；而放电时此过程相反，在DSP的控制下IPM模块完成了对三相交流功率因数为1的PFC整流。整流后的高压直流经过由L0、Q1、D2组成的降压电路向蓄电池充电。而整个电源的充放电过程可根据人机接口部分的触摸屏给定，一旦给定生效电源便严格按照充放电曲线工作。由于采用先进的SPWM双向整流逆变技术可以实现蓄电池组的充放电控制，采用该技术的装置在充放电时由于并网电流波形是完美的正弦波，不会对电网产生任何谐波污染，且功率因数可控制为1，不仅如此，其运行时噪声低，且体积小、效率高。由于其采用先进的MCU控制和管理，可以方便各类用户需求，并具有蓄电池充放电曲线的优化设定控制，有助于延长蓄电池使用寿命，也方便蓄电池的生产和管理。在节能降耗方面可以得到大大提高。由于功率的双向流动通过在同一个功率模块中完成，使原本充电、放电分离的两个设备由一个设备替代，大大节约了成本。由于电源工作的过程中进行的所有功率流动只在蓄电池和电网之间，大大节约了能源。电源主电路的直流侧通过一个boost-buck电路和蓄电池实现非隔离连接，三相的交流输出部分通过三相隔离变压器和电网相连，整个系统的三闭环控制系统通过CT和PT对交流电流电压、直流电流电压进行实时监控。

Claims (2)

1.一种双向充放电电源，它包括电源主功率控制电路(1)、人机接口处理电路(2)、光电隔离驱动及反馈电路(3)、电压调整电路(4)、整流及逆变电路(5)、滤波及采样电路(6)、输出变压器(7)，其特征在于：所述输出变压器(7)的一次侧与电网电连接，所述输出变压器(7)的二次侧电连接所述整流及逆变电路(5)和所述滤波及采样电路(6)，所述滤波及采样电路(6)中包含电压互感器和电流互感器，所述电压互感器和电流互感器与所述电源主功率控制电路(1)电连接，所述电源主功率控制电路(1)与所述人机接口处理电路(2)和所述光电隔离驱动及反馈电路(3)电连接，所述光电隔离驱动及反馈电路(3)与所述整流及逆变电路(5)电连接，所述整流及逆变电路(5)与所述电压调整电路(4)电连接，所述电压调整电路(4)电连接蓄电池。

2.根据权利要求1所述的双向充放电电源，其特征在于：所述电源主功率控制电路(1)包括6路SPWM信号输出电路，所述整流及逆变电路(5)包括双向流动的三相半桥电路，所述电源主功率控制电路(1)与所述整流及逆变电路(5)通过所述光电隔离驱动及反馈电路(3)电连接。