CN201674418U - 智能电源变换装置和后备供电系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种智能电源变换装置和后备供电系统。所述智能电源变换装置包括：用于将蓄电池/蓄电池组的直流电转换为交流电的直流-交流转换器；用于控制所述直流-交流变换器的电压幅值的控制器，与所述直流-交流变换器相连接。所述后备供电系统包括所述智能电源变换装置和与所述智能电源变换装置连接的智能充电装置。因此，本实用新型的智能电源变换装置和后备供电系统实现了智能的利用废旧的小电压大容量的蓄电池/蓄电池进行逆变处理，使得低电压的废旧蓄电池可以继续利用，有效延长了蓄电池的使用寿命，从而实现了蓄电池的循环再利用，产生大量的经济和社会效益。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种智能电源变换装置和后备供电系统，尤其是一种可以对小电压大容量的废旧蓄电池进行逆变的电源变换装置和后备供电系统。
背景技术
在现有的通讯基站/机房中，都需要用备用蓄电池对通讯设备进行临时供电，所以蓄电池的使用量比较大，加之一些额外因素，所以蓄电池的使用寿命大多不长。
因此每年都会淘汰和报废掉大量的蓄电池，现有的处理这些淘汰和报废掉的蓄电池的方法就只能当做废品卖掉，这就会导致几个问题：
第一，蓄电池生产会产生环境污染，因为使用时间短，循环再生产频率会加大，导致更多的环境污染；
第二，很多看似报废的蓄电池还有利用价值，如过只是单纯的卖废品将是资源的极大浪费。
所以现在都希望可以继续利用废旧蓄电池，但是现有技术具有技术瓶颈，就是废旧的蓄电池的容量都无法达到原来设计的额定容量，例如只有20％--50％，可是现有电源变换装置无法对低容量的废旧蓄电池进行逆变处理。那么继续利用废旧蓄电池也就成为不可能，无从谈起继续利用废旧蓄电池。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种智能电源变换装置和后备供电系统，实现智能的利用废旧低容量的蓄电池进行逆变处理，延长了蓄电池的使用时长，实现了蓄电池的再利用，节省了大量的经济成本。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种智能电源变换装置，包括：
用于将蓄电池/蓄电池组的直流电转换为交流电的直流-交流转换器；
用于控制所述直流-交流变换器的电压幅值的控制器，与所述直流-交流变换器相连接。
所述智能电源变换装置还包括：用于将所述直流-交流转换器的交流电转换为直流电的交流-直流转换器，分别与所述交流-直流转换器和控制器相连接。所述交流-直流转换器的输出电压为0至60伏。所述直流-交流转换器和交流-直流转换器利用直流-直流转换器实现。所述直流-交流转换器的输出电压为交流220伏。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种后备供电系统，所述后备供电系统包括上述智能电源变换装置，和与所述智能电源变换装置连接的智能充电装置；
所述智能充电装置包括：
用于根据蓄电池/蓄电池组的上一次充放电过程判断所述蓄电池/蓄电池组当前容量的容量分析器；
用于根据所述蓄电池/蓄电池组当前容量调用充电方式的控制器，与所述容量分析器相连接；
用于根据所述充电方式对所述蓄电池/蓄电池组充电的充电器，与所述控制器相连接。
所述充电器具体包括：恒流充电单元，与所述控制器相连接；恒压充电单元，与所述控制器相连接；脉冲充电单元，与所述控制器相连接。所述恒流充电单元为0至50安直流恒流充电单元。所述恒压充电单元为0至60伏直流恒压充电单元。所述脉冲充电单元输出脉冲的占空比为0至100％，频率为0至20千赫兹，幅值为60伏。
因此，本实用新型的智能电源变换装置和后备供电系统实现了智能的利用废旧低容量的蓄电池/蓄电池进行逆变处理，使得低电压的废旧蓄电池可以继续利用，有效延长了蓄电池的使用寿命，节省了大量的经济成本。
附图说明
图1为本实用新型智能电源变换装置实施例一的示意图；
图2为本实用新型智能电源变换装置实施例二的示意图；
图3为本实用新型后备供电系统的示意图；
图4为本实用新型后备供电系统的智能充电装置示意图所示；
图5为本实用新型后备供电系统的智能充电装置的充电器的示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
本实用新型的智能电源变换装置可以对低电压的废旧蓄电池进行逆变处理，来带动负载，从而有效延长蓄电池使用寿命。
图1为本实用新型智能电源变换装置实施例一的示意图。如图1所示，本实用新型智能电源变换装置实施例一具体包括：控制器20和直流-交流(DC-AC)转换器21，控制器20和DC-AC转换器21相连接。
DC-AC转换器21的作用是将蓄电池3所产生的直流电转换为交流电，而控制器20的作用是控制DC-AC转换器21的电压幅值，例如DC-AC转换器21可以在控制器20的控制下将蓄电池3产生的直流电转变为市电220V，从而可以在市电停电时供给负载。
具体工作时，当市电为负载正常供电时，本实用新型的智能电源变换装置不动作，而当市电停电时，DC-AC转换器21在控制器20的控制下将蓄电池3产生的直流电转变为市电220V供给负载，从而实现应急供电。
因此本实用新型智能电源变换装置利用DC-AC转换器来对废旧的蓄电池进行逆变处理，从而实现了利用低电压的废旧蓄电池带动高压负载，这样便延长了对蓄电池的使用寿命，节约了经济成本。
上述实施例中的智能电源变换装置输出的是交流电，也可以输出直流电，图2为本实用新型智能电源变换装置实施例二的示意图。如图2所示，本实用新型智能电源变换装置实施例二具体包括：控制器20、直流-交流(DC-AC)转换器21和交流直流(AC-DC)转换器22。控制器20和DC-AC转换器21以及AC-DC转换器22相连接，而DC-AC转换器21和AC-DC转换器22相连接。
DC-AC转换器21的作用是将蓄电池3所产生的直流电转换为交流电，而AC-DC转换器22的作用是将DC-AC转换器21产生的交流电转换为直流电，这样可以改变蓄电池3输出的电压，起到变压的作用，而控制器20的作用是控制DC-AC转换器21的电压幅值，以及控制AC-DC转换器22的电压幅值。这样，实质上DC-AC转换器21和AC-DC转换器22可以利用直流-直流(DC-DC)转换器25来实现。
例如DC-AC转换器21和AC-DC转换器22可以在控制器20的控制下，产生0至60伏的电压供给负载。
具体工作时，当负载被正常供电时，本实用新型的智能电源变换装置不动作，而当负载的正常供电被意外停止时，DC-AC转换器21和AC-DC转换器22(即DC-DC转换器25)在控制器20的控制下将蓄电池3产生的直流电转变为0-60V(例如12V或者24V)直流电供给负载，从而实现应急供电。
因此本实用新型智能电源变换装置利用DC-DC转换器来对废旧的蓄电池进行逆变处理，从而实现了利用低电压的废旧蓄电池带动高压负载，这样便延长了对蓄电池的使用寿命，节约了经济成本。同时减少了蓄电池的报废量，保护的环境。
上述实施例中利用蓄电池进行描述，其实也可以是针对不同排列的蓄电池组的处理，处理过程是完全相同的。
利用本实用新型的智能电源变换装置实现了对低电压的废旧蓄电池的逆变处理，这样原本废旧的蓄电池虽然只能提供低压输出，但是也可以带动高压负载。在现有技术中，因为抱有电压越高，逆变效率越高的观点，所以电源变换装置都是为相对高压进行逆变处理后为负载供电，无法实现废旧蓄电池的低压逆变处理。但是本实用新型恰恰解决了这个问题，实现了对低压的废旧蓄电池的逆变处理，而且逆变效率并未降低，同样达到了延长蓄电池寿命的目的，实现变废为宝，克服了现有技术的技术偏见。
图3为本实用新型后备供电系统的示意图。如图3所示，本实用新型后备供电系统具体包括：智能充电装置1和智能电源变换装置2。
智能充电装置的作用是为蓄电池3充电，而智能电源变换装置的作用是利用蓄电池3内的电能为负载4供电。
具体的，智能电源变换装置2与上述智能电源变换装置的实施例相同，不再赘述。而如图4本实用新型后备供电系统的智能充电装置示意图所示，智能充电装置具体包括：控制器10、容量分析器11和充电器12。
容量分析器11和控制器10相连接，控制器10和充电器12相连接，而充电器和外接的蓄电池3相连接。
容量分析器11的作用是分析和判断蓄电池3的当前容量，具体的判断方法有两种，第一种是首次充电的时候，则默认蓄电池3的容量为100％，第二种是在首次充电之后，按照蓄电池3的上一次放电过程判断蓄电池3的当前容量，这种判断方式对于蓄电池3的当前真实容量是比较准确的。
控制器10的作用是根据容量分析器11分析得到的蓄电池3的当前容量来选择不同的充电策略利用充电器12对蓄电池3进行充电。
图5为本实用新型后备供电系统的智能充电装置的充电器的示意图，如图所示，充电器12具体包括恒流充电单元121、恒压充电单元122和脉冲充电单元123。恒流充电单元121、恒压充电单元122和脉冲充电单元123均与控制器10相连接。
现有的对蓄电池的充电策略非常简单，就是直接对蓄电池按照恒压进行充电，但是这种充电方式是很不科学的，一方面蓄电池对欠充/过充都很敏感，所以在不同场景要求的充电电压值是有些微不同的；另一方面蓄电池受电过程是循序渐进的，在必要的情况下需要恒流和脉冲充电方式与恒压组合使用，所以这种充电方式不适合于本实用新型所针对的废旧的蓄电池，这样的方式只能使得蓄电池报废的更快而彻底无法使用。
本实用新型的智能充电装置中的控制器10会根据蓄电池3的当前容量选择不同的充电策略来对蓄电池3进行充电，而不是简单的只用恒压对蓄电池3充电。
例如：首先控制器10控制充电器12中的恒流充电单元121对蓄电池进行恒流充电3，这样做的目的是首先使得蓄电池3有一个预热的过程，为之后的充电过程做准备。恒流充电单元121可以为0至50安直流恒流充电单元，提供0至50安直流恒流。
然后控制器10控制充电器12中的恒压充电单元122对蓄电池3进行恒压充电3，因为蓄电池3经过了之前的恒流充电单元121的恒流充电，因此此时的蓄电池3可以更好的利用恒压进行充电。恒压充电单元122为0至60伏直流恒压充电单元，可以提供0至60伏直流恒压。
接着控制器10控制充电器12中的脉冲充电单元123对蓄电池3进行脉冲充电3。脉冲充电可以有效去除蓄电池负极板的硫化现象，脉冲充电单元123输出电脉冲的占空比为0至100％，频率为0至20千赫兹，幅值为0至60伏。具体脉冲充电单元123输出电脉冲的占空比、频率、强度，可根据蓄电池硫化状况来选择。
针对蓄电池的剩余容量不同，蓄电池剩余容量越少，则恒流充电和脉冲充电的时间越长；相反蓄电池剩余容量越多，则恒流充电和脉冲充电的时间越短。而恒流充电、恒压充电和脉冲充电的三个过程是可以以不同的时间循环交替的。
智能充电装置的工作过程是，首先由容量分析器11分析和判断蓄电池3的当前容量，如果蓄电池3是首次充电则默认蓄电池3的容量为100％，在首次充电之后容量分析器11按照蓄电池3的上一次放电过程判断蓄电池3的当前容量。之后控制10根据蓄电池3的当前容量选择充电策略，控制充电器12的恒流充电单元121、恒压充电单元122和脉冲充电单元123对蓄电池3进行充电。同理上述实施例中利用蓄电池进行描述，其实也可以是针对不同排列的蓄电池组的处理，处理过程是完全相同的。
需要说明的是，再如图3所示，本实用新型后备供电系统的输出电压可以略小于负载4的正常供电电压，例如负载4的正常供给电压为24V，而本实用新型后备供电系统的输出电压可以为23V，如果负载4的正常供给电压为12V，而本实用新型后备供电系统的输出电压可以为11V。这样控制的作用是当负载4被正常供电的时候，本实用新型后备供电系统是被隔离的。
现有的后备供电系统的输出电压与负载的正常供电电压是相同的，这样有一个很大的缺陷，当负载突然变大时，正常供电的电压会突然变小，小于后备供电系统的输出电压，此时蓄电池会微放电；而当正常供电的电压正常时，略高于后备供电系统的输出电压，此时蓄电池会微充电。
重复的微放电和微充电会极大的损坏蓄电池，而本实用新型后备供电系统可以将输出电压值略小于负载的正常供电电压，这样就避免了蓄电池的微放电和微充电过程，在负载正常供电时实现了对后备供电系统的隔离，更大的保护了蓄电池。
由此本实用新型后备供电系统，利用智能充电装置实现了对低压废旧蓄电池的充电，增加了蓄电池的使用寿命，而且因为使用充电优化策略可以进一步的延长蓄电池的使用寿命。而利用智能电源变换装置实现了利用低压废旧蓄电池的逆变处理，使得废旧蓄电池的低电压也可以对高压负载进行供电。
同理，利用本实用新型后备供电系统的智能充电装置实现了对低电压的废旧蓄电池的充电，这样原本废旧的蓄电池便可以进一步使用了。在现有的方案中，因为只能实现对电压相对比较高的蓄电池进行充电，而对于废旧以后电压比较低的蓄电池无法充电，这样无法有效利用废旧电池，都是认为不可能实现废旧蓄电池的再利用。但是本实用新型恰恰解决了这个问题，实现了对低压的废旧蓄电池的充电，达到了延长蓄电池寿命的目的。另外以利用各种优化方案来对蓄电池进行充电，更加延长了废旧蓄电池的使用寿命，实现变废为宝，克服了现有技术的技术偏见。
再有，利用本实用新型后备供电系统的智能电源变换装置实现了对低电压的废旧蓄电池的逆变处理，这样原本废旧的蓄电池虽然只能提供低压输出，但是也可以带动高压负载。在现有技术因为抱有电压越高，逆变效率越高的观点，所以电源变换装置都是为相对高压进行逆变处理后为负载供电，无法实现废旧蓄电池的低压逆变处理，但是本实用新型也恰恰解决了这个问题，实现了对低压的废旧蓄电池的逆变处理，而且逆变效率并未降低，同样达到了延长蓄电池寿命的目的，实现变废为宝，克服了现有技术的另一个技术偏见。
本实用新型后备供电系统连接上外接的废旧蓄电池后可以使用在很多场合。例如，可以在需要小型应急电源供给的地方诸如营业厅，这样在市电正常的情况下，利用本实用新型的后备供电系统对废旧蓄电池进行充电，而当市电断电需要应急电源供应的情况下，利用本实用新型的后备供电系统将废旧蓄电池存储的电能释放出来紧急供电。
本实用新型后备供电系统连接上外接的废旧蓄电池后可以使用在很多场合。例如，可以在需要小型应急电源供给的地方诸如营业厅，这样在市电正常的情况下，利用本实用新型的后备供电系统对废旧蓄电池进行充电，而当市电断电需要应急电源供应的情况下，利用本实用新型的后备供电系统将废旧蓄电池存储的电能释放出来紧急供电。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种智能电源变换装置，其特征在于包括：
用于将蓄电池/蓄电池组的直流电转换为交流电的直流-交流转换器；
用于控制所述直流-交流变换器的电压幅值的控制器，与所述直流-交流变换器相连接。
2.根据权利要求1所述的智能电源变换装置，其特征在于所述智能电源变换装置还包括：用于将所述直流-交流转换器的交流电转换为直流电的交流-直流转换器，分别与所述交流-直流转换器和控制器相连接。
3.根据权利要求2所述的智能电源变换装置，其特征在于所述交流-直流转换器的输出电压为0至60伏。
4.根据权利要求3所述的智能电源变换装置，其特征在于所述直流-交流转换器和交流-直流转换器利用直流-直流转换器实现。
5.根据权利要求1所述的智能电源变换装置，其特征在于所述直流-交流转换器的输出电压为交流220伏。
6.一种后备供电系统，其特征在于，所述后备供电系统包括上述任一权利要求所述的智能电源变换装置，和与所述智能电源变换装置连接的智能充电装置；
所述智能充电装置包括：
用于根据蓄电池/蓄电池组的上一次充放电过程判断所述蓄电池/蓄电池组当前容量的容量分析器；
用于根据所述蓄电池/蓄电池组当前容量调用充电方式的控制器，与所述容量分析器相连接；
用于根据所述充电方式对所述蓄电池/蓄电池组充电的充电器，与所述控制器相连接。
7.根据权利要求6所述的后备供电系统，其特征在于所述充电器具体包括：
恒流充电单元，与所述控制器相连接；
恒压充电单元，与所述控制器相连接；
脉冲充电单元，与所述控制器相连接。
8.根据权利要求7所述的后备供电系统，其特征在于所述恒流充电单元为0至50安直流恒流充电单元。
9.根据权利要求7所述的后备供电系统，其特征在于所述恒压充电单元为0至60伏直流恒压充电单元。
10.根据权利要求7所述的后备供电系统，其特征在于所述脉冲充电单元输出脉冲的占空比为0至100％，频率为0至20千赫兹，幅值为0至60伏。
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| WO2019016618A1 (es) * | 2017-07-18 | 2019-01-24 | Ingenieria Tecnologica Sostenible Sas | Dispositivo y método de conversión de energía |
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