CN202150714U - 新能源汽车电池模拟器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及新能源汽车电池模拟器，包括宽调压范围自耦变压器、LCL滤波器、斩波器、电池和控制单元，所述宽调压范围自耦变压器设置一个绕组，所述LCL滤波器通过三相电源线与宽调压范围自耦变压器相连接，所述斩波器包括一个输入端和一个输出端，所述输入端通过电源线与LCL滤波器相连接，所述输出端通过电源线与电池相连。本实用新型采用先进的计算机控制和管理，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。
Description
技术领域
本实用新型属于汽车制造技术领域，具体涉及一种新能源汽车电池模拟器。
背景技术
目前，电池的放电维护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，并且要及时监视电池电压的变化，以防过放的发生，其放电电流控制也不方便；另一种是采用可控硅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。
发明内容
本实用新型克服了现有技术的不足，提出了新能源汽车电池模拟器，所述模拟器借助于变压器大容量，控制抽头调节范围输出多种电压，后经AC/DC后变成直流，靠变压器的电压调节能力，弥补了AC/DC本身大范围调节电压的难题。由于其采用先进的计算机控制和管理，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。
本实用新型的技术方案为：新能源汽车电池模拟器，包括宽调压范围自耦变压器、LCL滤波器、斩波器、电池和控制单元，所述宽调压范围自耦变压器设置一个绕组，所述LCL滤波器通过三相电源线与宽调压范围自耦变压器相连接，所述斩波器包括一个输入端和一个输出端，所述输入端通过电源线与LCL滤波器相连接，所述输出端通过电源线与电池相连。
所述控制单元包括控制器、直流电流模块、直流电压模块和交流并网电流模块。
所述控制器通过信号线与直流电流模块相连接。
所述控制器通过信号线与直流电压模块相连接。
所述控制器通过信号线与交流并网电流模块相连接。
所述控制器为西门子S7-300控制器。
本实用新型具有如下有益效果：
1)系统对能量的供给和吸收方便自如，转换时间短；
2)自耦变压器的使用，扩宽了AC/DC单元直流输出电压的调节范围；
3)电压可实现无级调节，以满足不同被测电机的电压等级需求；
4)每组测试电机共用直流母线实现能量的互馈；
5)多组被测电机测试系统中，相互实现能量互馈；
6)引入全新的软控制器对各种参数进行修改设置，无须任何人工干预；
7)整流多级功率均衡同步输出电路，保证并联部分负载平衡，延长各单元使用寿命；
8)减少对电网污染，提高效率。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式进一步说明本实用新型。
图1为本实用新型的结构原理示意图。
图2为本实用新型的AC/DC结构示意图。
图3为本实用新型的电流控制原理图。
图4为本实用新型的闭环电流控制示意图。
图5AC/DC回馈系统示意图。
图中，1、宽调压范围自耦变压器；2、LCL滤波器；3、斩波器；4、电池。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明，并非限制本实用新型所涉及的范围。
参见图1至图5所示，本实用新型包括宽调压范围自耦变压器1、LCL滤波器2、斩波器3、电池4和控制单元。宽调压范围自耦变压器1是只有一个绕组的变压器，当作为降压变压器使用时，从绕组中抽出一部分线匝作为二次绕组；当作为升压变压器使用时，外施电压只加在绕组的-部分线匝上。通常把同时属于一次和二次的那部分绕组称为公共绕组，其余部分称为串联绕组，同容量的自藕变压器与普通变压器相比，不但尺寸小，而且效率高，并且变压器容量越大，电压越高.这个优点就越加突出。因此随着电力系统的发展、电压等级的提高和输送容量的增大，自藕变压器由于其容量大、损耗小、造价低而得到广泛应用.由电磁感应的原理可知，变压器并不要有分开的原绕组和副绕组，只有一个线圈也能达到变换电压的的。普通变压器的原，副绕组是互相绝缘的，只用磁的联系而没有电的联系，依线圈组数的不同，这种变压器又可分为双圈变压器或多圈变压器自耦变压器中的电压，电流和匝数的关系和变压器，既：V1/V2＝V1/V2＝I2/I1＝K。自耦变压器最大特点是，副绕组是原绕组的一部分(如图中自耦降压变压器)，或原绕组是副绕组的一部分自耦式变压器的好处：两个绕组部分重叠，因此可以节省了部分铜线、体积较细、结构较为简单。LCL滤波器2位于宽调压范围自耦变压器1的输出端，由于该电源提供的是直流电， 因此在并网时，需要通过DC/AC逆变器实现电能的转换，逆变输出的交流电经简单的L或LC滤波器与电网相连。电压变换器因其成熟的技术广泛应用于此。变流器中存在大量的非线性元件，特别是静止变流器以开关方式工作，从而引起电网电流、电压波形畸变，使高次谐波显著增加。然而采用L滤波器时，为了减小电流纹波，不得不增加L，导致滤波器体积增大；采用LC滤波器，虽然结构和参数选取简单，但无法抑制输出电流中的高频纹波，容易因电网阻抗的不确定性影响滤波效果。LCL滤波器2因其高效的滤波效果受到广泛重视。由于滤波器潜在的要求，使其参数的选择对滤波器的性能影响很大。所述LCL滤波器2通过三相电源线与宽调压范围自耦变压器1相连接，所述斩波器3包括一个输入端和一个输出端，所述输入端通过电源线与LCL滤波器2相连接，所述输出端通过电源线与电池4相连。
控制单元包括控制器、直流电流模块、直流电压模块和交流并网电流模块。所述控制器通过信号线与直流电流模块相连接。所述控制器通过信号线与直流电压模块相连接。所述控制器通过信号线与交流并网电流模块相连接。
所述控制器为西门子S7-300控制器。电池的充放电系统需要控制直流电流和直流电压(功率由电压电流决定)，而交流并网电流也是需要控制的，因此，该系统的控制结构应包含有三闭环控制。控制器可采用西门子S7-300的PLC作为主控制器，对各量进行采集控制，以达到稳定闭环的效果。
由于系统存在三闭环控制，各调节器的控制参数设定对系统稳定性和快速性有较大影响，各调节器参数应合理优化设计，以保证系统的充放电电压和电流的稳定。
系统的主要功能设计如下。
1)充放电曲线设定可以由用户在本机液晶显示操作面板上设定合适的电压电流充放电数值，以有限数组实现曲线的拟合，控制充放电电流跟踪设定曲线，并最终稳定在电池充放电的上下限电压值上。
2)充放电模式设定设置了放电模式、充电模式和循环自动充放电模式。在充放电模式下，如果系统完成了充放电过程，则自动停机等待并声音提示。在循环自动充放电模式，会根据用户设定的循环充放电次数，自动完成充放电控制，并停机声音提示。
3)上位机的通信控制及管理本机系统设有Profibus通信接口，可以实现多机联网通信。本机可以通过现场总线将运行状态及数据传送至上位机，如电池电压、电池电流等；上位机也可以发送控制指令给下位机，如充电电压电流指令、放电电压电流指令等，并可以同时监控和管理多台蓄电池充放电设备，图形显示当前运行参数和历史运行曲线等。
对于该型的电池充放电维护装置，除了要具备一般的逆变电源保护功能，如交流过流、直流过流、短路、蓄电池过充过放、散热器超温等，特别还应有孤岛效应的防止与保护功能。孤岛效应是指并网型逆变电源在电网断电时，逆变器仍然保持对失压电网中的某一部分线路继续供电的状态，这样电力孤岛效应区域会发生电压和频率不稳定现象，有可能对外部设备造成损坏或发生触电安全事故。图7为孤岛效应的发生机理，正常供电时，开关A闭合，蓄电池逆变电源和电网同时给负载供电。当电网突然停电，即从A处断开，若这时负载阻抗正好与输出电流相匹配，则在电网断开时，负载电压不会有任何变化，采用常规检测电压方法，系统无法判断电网停电，仍然继续向负载供电，即产生了孤岛效应。
对孤岛效应的识别有多种方式，可以分为主动式和被动式两类。一般规定并网逆变电源本机应同时具有主动和被动识别能力，以提高孤岛效应识别的可靠性，并且要求识别响应时间应小于1s。主动式孤岛效应的识别方式有主动频率偏移、有功功率变动、无功功率变动等。被动式方式有电压相位跳动、三次电压谐波变动、频率变化等。
控制介面： MBT
电脑软件： BTS-600
外部控制： 模拟输入，CAN-总线，RS-232
分辨率： ±12位
数据采集率： 10ms
精度： ±0.25％全程
直流电流纹波： ≤1％全程
电流上升时间(10-90％负载)I：＜5ms
电压上升时间(10-90％负载)U：＜20ms
电源供应： 3相，50/60Hz
环境温度： 10-40°C(50-104°F)
另外，本领域技术人员还可在本实用新型原理内做其它变化，当然，这些依据本实用新型原理所做的变化，都应包含在本实用新型所要求保护的范围内。
Claims (5)
1.新能源汽车电池模拟器，其特征在于：包括宽调压范围自耦变压器、LCL滤波器、斩波器、电池和控制单元，所述宽调压范围自耦变压器设置一个绕组，所述LCL滤波器通过三相电源线与宽调压范围自耦变压器相连接，所述斩波器包括一个输入端和一个输出端，所述输入端通过电源线与LCL滤波器相连接，所述输出端通过电源线与电池相连。
2.根据权利要求1所述的新能源汽车电池模拟器，其特征在于：所述控制单元包括控制器、直流电流模块、直流电压模块和交流并网电流模块。
3.根据权利要求2所述的新能源汽车电池模拟器，其特征在于：所述控制器通过信号线与直流电流模块相连接。
4.根据权利要求3所述的新能源汽车电池模拟器，其特征在于：所述控制器通过信号线与直流电压模块相连接。
5.根据权利要求4所述的新能源汽车电池模拟器，其特征在于：所述控制器通过信号线与交流并网电流模块相连接。
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| CN201120239581U CN202150714U (zh) | 2011-07-08 | 2011-07-08 | 新能源汽车电池模拟器 |
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| CN103792446A (zh) * | 2014-01-17 | 2014-05-14 | 宁波大学 | 一种模拟电池放电性能的方法及实现该方法的电池模拟器 |
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2011
- 2011-07-08 CN CN201120239581U patent/CN202150714U/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
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