專利名稱：一種兼容多電壓等級的多用途智能蓄電池放電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蓄電池放電裝置，尤其是一種可兼容各種電壓等級的蓄電池組的多用途智能蓄電池放電裝置，屬于電力電子技術(shù)及微機控制技術(shù)在工業(yè)檢測控制領(lǐng)域中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
隨著社會的發(fā)展及人民生活水平的不斷提高，對生產(chǎn)的安全性、可靠性的要求越來越高，生產(chǎn)的安全性及可靠性很多情況下是由生產(chǎn)設(shè)備供電情況決定的。為生產(chǎn)設(shè)備可靠地供電是保證生產(chǎn)的安全性及可靠性的基礎(chǔ)，因此各種保證生產(chǎn)設(shè)備供電可靠性的交、直流不間斷電源系統(tǒng)在金融、電信、電力、鐵路、地鐵等行業(yè)中廣泛地使用。如電信行業(yè)、電力行業(yè)使用的-48V通信電源系統(tǒng)、電信和金融行業(yè)廣泛使用的UPS、這兩年開始推廣將來有可能替代UPS的HVDC電源系統(tǒng)、電力行業(yè)使用的110V、220V等級的電力操作電源系統(tǒng)等。這些交直流電源系統(tǒng)基本上都是以蓄電池組作為后備能源。當(dāng)市電正常時，電源系統(tǒng)經(jīng)過電源變換裝置將市電變?yōu)樾枰慕涣麟娀蛑绷麟姽┙o負(fù)載；當(dāng)市電停電時由蓄電池組經(jīng)電源變換裝置變換繼續(xù)為負(fù)載供電。因此了解掌握蓄電池組的荷電量及荷電能力對于保證電源系統(tǒng)的供電可靠性就顯得很重要很有意義。目前判斷蓄電池組電池組的荷電量及荷電能力最準(zhǔn)確最有效的手段就是容量核對性放電試驗(簡稱核容放電)，即定期給蓄電池組進(jìn)行一次實際的放電，放電結(jié)束時統(tǒng)計計算蓄電池組實際的放電安時數(shù)來判斷蓄電池組的荷電量和荷電能力是否還能滿足運行要求。核容放電以恒流方式進(jìn)行，放電過程中需要監(jiān)測蓄電池組的端電壓、每個蓄電池單體的端電壓、放電時間、放電容量，當(dāng)其中任意一項達(dá)到預(yù)設(shè)的停止放電條件時就應(yīng)停止放電，以免放電過度而損壞蓄電池。電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T724-2000《電力系統(tǒng)用直流電源裝置運行與維護(hù)技術(shù)規(guī)程》第6條對蓄電池核容放電進(jìn)行了相關(guān)規(guī)定。早期的蓄電池放電設(shè)備是由電源系統(tǒng)的運行維護(hù)人員根據(jù)現(xiàn)場的實際情況，用可調(diào)電阻、電爐絲做為放電負(fù)載，用多個空氣開關(guān)在放電過程中手動調(diào)節(jié)負(fù)載的大小來維持放電電流基本恒定，在放電過程中用人工記錄各種放電數(shù)據(jù)、需要人工終止放電。這種方法存在著設(shè)備體積大、笨重、不安全、不可靠、費時、費力、工作效率低、不能精確計算實際放電容量等問題等缺點。近年來出現(xiàn)使用PTC發(fā)熱器作為負(fù)載的智能型蓄電池恒流放電裝置，實現(xiàn)恒流的自動控制、終止放電的自動控制、放電數(shù)據(jù)的自動記錄等功能，這種新型的放電裝置使用的PTC發(fā)熱器具有體積小、重量輕、安全性好等優(yōu)點，而且整個放電過程基本上都是自動完成的，很大程度的減輕了電源系統(tǒng)運行維護(hù)人員的工作量，因此非常受運行維護(hù)人員的歡迎。但現(xiàn)有的蓄電池智能恒流放電裝置也有不足之處，其中最大的不足是不能兼容不同電壓等級的蓄電池組。不同的電源系統(tǒng)配置的蓄電池組的電壓有區(qū)別，比如說大型發(fā)電廠同時存在48V的通信電源系統(tǒng)、IlOV和220V的操作電源系統(tǒng)、UPS等，它們的蓄電池組的標(biāo)稱電壓分別是48V、110V、220V、400V。因為低電壓的PTC不能用于高電壓，否則PTC將被擊穿。又因為PTC不是一個線性電阻，高電壓的PTC在低電壓時功率將大幅降低，放電容量大幅下降，例如一個1800W/220V的PTC，在IlOV電壓時，功率大約250w不到。因此現(xiàn)在的PTC蓄電池智能恒流放電儀都只能適用于一個電壓等級，不能兼容多個電壓等級，如上述的電廠用戶必須購置4種電壓等級的放電裝置，非常不經(jīng)濟。另外因為不同行業(yè)不同地方不同用途的電源系統(tǒng)的蓄電池組的容量有比較大的區(qū)別，分布范圍很寬，因此對放電儀的容量需求也很分散，無法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計。這給放電儀生產(chǎn)廠家的設(shè)計與生產(chǎn)帶來很大麻煩，必須定制設(shè)計定制生產(chǎn)，因此無法快速滿足用戶的需求。有些廠家采取多機并聯(lián)工作的方式進(jìn)行擴容，但這種方式并不受用戶的認(rèn)可，用戶更希望一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計的產(chǎn)品。一體化結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品使用時接線簡單'、操作也更接近用戶的習(xí)慣，更容易掌握，保管、運輸、維護(hù)也更方便、簡單，總體成本也較低?，F(xiàn)有的產(chǎn)品都只能作為直流負(fù)載使用，不能作為交流負(fù)載使用。這是因為兩個原因1、現(xiàn)有產(chǎn)品都是用IGBT、MOSFET等半導(dǎo)體開關(guān)器件作為開關(guān)控制調(diào)節(jié)負(fù)載，這些器件是單向器件不適合用于交流情況；2、以額定電壓220Vdc的放電裝置為例說明問題，放電裝置選用220V額定電壓的PTC發(fā)熱器作為負(fù)載，接入220V的直流可正常工作。但接入220Vac的交流時，220Vac交流電經(jīng)過整流濾波后(整流濾波是為了解決IGBT、MOSFET等半導(dǎo)體開關(guān)器件不適合用于交流的問題)變成310V的直流電壓，有效值比交流時高了 I. 414，但電網(wǎng)電壓往往高于220Vac，有時甚至可達(dá)265Vac，經(jīng)整流濾波后的直流電壓最高可達(dá)375V。這么高的電壓很容易損壞220V的PTC發(fā)熱器，如果改用高電壓PTC，在220V的額定直流電壓時PTC的功率又出不來?；谶@兩原因，現(xiàn)在的PTC蓄電池恒流放電裝置不能作為交流負(fù)載使用。綜上所述，現(xiàn)有的產(chǎn)品都只能進(jìn)行蓄電池組的恒流放電，產(chǎn)品的用途比較單一，沒有把裝置充分利用起來。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服以上缺陷并滿足市場的需要，本發(fā)明的目的在于提供本專利主要是解決上述提到的現(xiàn)有產(chǎn)品的四個問題1、不能兼容多電壓等級；2、不能快速地滿足用戶定制化的一體化產(chǎn)品的要求；3、不能作為交流負(fù)載使用；4、產(chǎn)品用途太單一。本發(fā)明采取的技術(shù)方案是
一種兼容多電壓等級的多用途智能蓄電池放電裝置，包括監(jiān)控模塊和放電功率模塊組，所述放電功率模塊組包括一塊或者多塊并聯(lián)的放電功率模塊，每一所述放電功率模塊包括全橋整流電路、Boost升壓單元電路、Boost單元控制電路、PWM調(diào)節(jié)負(fù)載單元、PWM調(diào)節(jié)控制電路、開關(guān)調(diào)節(jié)負(fù)載單元、開關(guān)調(diào)節(jié)控制電路和通信接口電路；其中，全橋整流電路與需放電的蓄電池相連接，Boost單元控制電路將其穩(wěn)壓值設(shè)定在放電裝置欲滿足的最高的電壓等級的蓄電池組的標(biāo)稱電壓上，當(dāng)裝置輸入電壓低于這個電壓時Boost升壓單元電路工作將電壓升至設(shè)定的穩(wěn)壓值供給后面的PWM調(diào)節(jié)負(fù)載單元和開關(guān)調(diào)節(jié)負(fù)載單元；當(dāng)裝置輸入電壓等于或略高于設(shè)定的穩(wěn)壓值時，Boost升壓單元電路不工作，輸入電壓相當(dāng)于被直接施加到后面的PWM調(diào)節(jié)負(fù)載單元和開關(guān)調(diào)節(jié)負(fù)載單元之上；通信接口電路與監(jiān)控模塊相連接，放電功率模塊根據(jù)監(jiān)控模塊發(fā)來的指令來啟停裝置的放電及控制放電的電流、電壓或溫度，同時放電功率模塊將自己的工作狀態(tài)信息回傳給監(jiān)控模塊。
作為以上技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述監(jiān)控模塊包括MCU (嵌入式單片機)、數(shù)據(jù)儲存單元、上行通信接口、IXD顯示器、USB接口、輸入按鍵、開關(guān)量輸入輸出接口、第一下行通信接口、第二下行通信接口、監(jiān)控模塊輔助電源，其中第一下行通信接口與放電功率模塊的通信接口電路通過RS485串行通信接口相連接，第二下行通信接口( 18)以及開關(guān)量輸入輸出接口(16)與電池巡檢裝置聯(lián)接。作為以上技術(shù)方案的一種改進(jìn)，每一所述放電功率模塊還包括功率輸入接口端子、散熱風(fēng)扇組、散熱風(fēng)扇控制電路、控制電路工作電源、散熱風(fēng)扇組工作電源和工作電源輸入接口電路。作為以上技術(shù)方 案的一種改進(jìn)，所述PWM調(diào)節(jié)負(fù)載單元和開關(guān)調(diào)節(jié)負(fù)載單元采用PTC加熱器作為負(fù)載。作為以上技術(shù)方案的一種改進(jìn)，所述裝置還包括工作電源開關(guān)、工作電源“交流/直流”選擇開關(guān)、交流輸入插座、主功率輸入開關(guān)和蓄電池組接入端子，其中蓄電池組接入端子用于將放電電源接入放電裝置，交流輸入插座用于為裝置工作電源提供交流輸入接口，工作電源“交流/直流”選擇開關(guān)的輸入端分別與交流輸入插座和蓄電池組接入端子相連接，輸出端連接放電功率模塊的工作電源輸入接口電路和監(jiān)控模塊的監(jiān)控模塊輔助電源，工作電源開關(guān)接在工作電源“交流/直流”選擇開關(guān)和監(jiān)控模塊輔助電源之間，用于開關(guān)裝置中的工作電源，主功率輸入開關(guān)接在蓄電池組接入端子和放電功率模塊的功率輸入接口之間，為放電裝置的主功率回路提供控制回路通斷、過流保護(hù)、短路保護(hù)的功能。本發(fā)明的有益效果是
I)裝置采用輸入前級Boost穩(wěn)壓技術(shù)，把輸入電壓升壓并穩(wěn)壓到裝置需要滿足的最高電壓等級的蓄電池組的額定電壓上，選用該電壓等級的PTC作為負(fù)載，這樣就可兼容此最高電壓等級及以下的其它電壓等級的蓄電池組，可以不降低放電功率實現(xiàn)一機兼容多個電壓等級的蓄電池組放電，可提高設(shè)備的利用率，減少有著多種電壓等級蓄電池組的用戶的設(shè)備投資。2)裝置采用主從模塊化結(jié)構(gòu)，即能實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)又能快速地滿足用戶提出的各種非標(biāo)產(chǎn)品的需求。3)裝置的工作電源交直流兼容，方便用戶使用。在進(jìn)行蓄電池放電的工作現(xiàn)場往往不方便提供交流電源，因此能直接用蓄電池組為放電裝置的工作電源供電是最方便的。而用戶結(jié)束放電工作回到辦公地點后經(jīng)常要查閱存儲在放電裝置里的放電數(shù)據(jù)，而辦公地點又沒有直流電，只能用交流電為放電裝置供電。本專利的裝置的所有工作電源包括散熱風(fēng)機的電源采用的都是交直流輸入兼容的高頻開關(guān)電源，即能用蓄電池組供電也可用交流市電供電，便于用戶使用。4)裝置可用作交流電源的可調(diào)負(fù)載。主電路的輸入端加入了全橋整流電路，這樣即可起到防反保護(hù)，防止蓄電池輸入接反損壞放電裝置，又能將交流整流成直流，另外由于采用了輸入前級Boost穩(wěn)壓技術(shù)把加于PTC的電壓進(jìn)行提升，并使用高電壓的PTC作為負(fù)載，因此放電裝置也能作為交流電源的負(fù)載使用。5)裝置提供多種控制方式，除了恒流工作方式，還提供恒壓、恒溫工作方式，擴展了裝置的用途。恒壓工作方式可把裝置做為電流源的負(fù)載使用，用戶的電源系統(tǒng)在一些工況下是作為電流源使用的，工作于恒壓方式放電裝置能滿足這些工況的對負(fù)載的要求。放電裝置工作于恒溫方式時，接上外部的溫度傳感器，可作為一個恒溫加熱裝置使用。6)裝置采用PTC加熱器作為負(fù)載，具有體積小、重量輕，工作時不發(fā)紅、無明火、可自動限制功率，安全性高等優(yōu)點。7)裝置帶有RS485串行通信接口、開關(guān)量輸入輸出接口，可以方便的與其他裝置及設(shè)備聯(lián)接，實現(xiàn)“四遙”功能。 8)裝置帶有USB接口，可以方便地將裝置的設(shè)置參數(shù)、放電的記錄數(shù)據(jù)導(dǎo)入PC電腦中處理。
以下結(jié)合附圖
和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，其中
圖I為本發(fā)明的原理方框圖；· 圖2為本發(fā)明中放電功率模塊的原理示意圖。
具體實施例方式如圖I所示，本發(fā)明所提供的放電裝置由監(jiān)控模塊I、工作電源開關(guān)2、工作電源“交流/直流”選擇開關(guān)3、交流輸入插座4、主功率輸入開關(guān)5、蓄電池組接入端子6和放電功率模塊組7組成。其中，工作電源“交流/直流”選擇開關(guān)3是一個雙刀雙擲開關(guān)，用于為各個工作電源選擇交流或直流作為電源的輸入，蓄電池組接入端子6用于將放電電源如蓄電池組接入放電裝置，交流輸入插座4用于為裝置中的各個工作電源提供交流輸入接口，工作電源開關(guān)2用于開關(guān)裝置中的各個工作電源，主功率輸入開關(guān)5為放電裝置的主功率回路提供控制回路通斷、過流保護(hù)、短路保護(hù)的功能，放電功率模塊組7中的放電功率模塊7Γ7η和監(jiān)控模塊I是放電裝置的核心。具體講，蓄電池組或其它交直流電源從蓄電池組接入端子6接入，然后分兩路，一路是主功率通道接入主功率輸入開關(guān)5，另一路接入供工作電源用，屬于小功率應(yīng)用，接入工作電源“交流/直流”選擇開關(guān)3的一對觸點上。主功率輸入開關(guān)5的輸出接到放電功率模塊組7中各放電功率模塊的功率輸入接口處。放電功率模塊組由7f7n個完全相同的放電功率模塊組成，η最多為30個。交流電從交流輸入插座4接入，輸入插座4的輸出接到工作電源“交流/直流”選擇開關(guān)3的另一對觸點上。工作電源“交流/直流”選擇開關(guān)3的輸出接到工作電源開關(guān)2上，工作電源開關(guān)2的輸出接到監(jiān)控模塊I中的監(jiān)控模塊輔助電源19的輸入端和放電功率模塊組7中各放電功率模塊的工作電源輸入接口。監(jiān)控模塊I由MCU (嵌入式單片機)11、數(shù)據(jù)儲存單元110、上行通信接口 12、IXD顯示器13、USB接口 14、輸入按鍵15、開關(guān)量輸入輸出接口 16、第一下行通信接口 17、第二下行通信接口 18、監(jiān)控模塊輔助電源19組成。放電功率模塊7η完全相同，都是由功率輸入接口端子、全橋整流電路、Boost升壓單元電路、Boost單元控制電路、P麗調(diào)節(jié)負(fù)載單元、PWM調(diào)節(jié)控制電路、開關(guān)調(diào)節(jié)負(fù)載單元、開關(guān)調(diào)節(jié)控制電路、散熱風(fēng)扇組、散熱風(fēng)扇控制電路、控制電路工作電源、散熱風(fēng)扇工作組工作電源、通信接口電路、工作電源輸入接口電路組成。放電功率模塊的控制電路的核心也是由嵌入式單片機構(gòu)成。監(jiān)控模塊I中的監(jiān)控模塊輔助電源和放電功率模塊7n中的散熱風(fēng)扇工作組工作電源、控制電路工作電源都是輸入交直流兼容的高頻開關(guān)電源，因為裝置的工作電源即可用交流電源供電也可用蓄電池組供電。放電功率模塊組7中的各放電功率模塊7η是并聯(lián)的關(guān)系，功率輸入端并聯(lián)、工作電源輸入端并聯(lián)。它們的通信接口是RS485接口，與監(jiān)控模塊I的第一下行通信接口 17通過通信雙絞線以手牽手的方式并聯(lián)，這是放電功率模塊組7與監(jiān)控模塊I的兩個聯(lián)接關(guān)系之一，另一個是兩者的工作電源的輸入端也是并聯(lián)的關(guān)系。模塊化結(jié)構(gòu)是本發(fā)明的關(guān)鍵技術(shù)之一，而以上這種聯(lián)接方式是實現(xiàn)放電裝置模塊化設(shè)計的基礎(chǔ)。監(jiān)控模塊I是放電裝置的控制中心，它的主要作用設(shè)置并保存相關(guān)參數(shù)，包括放電功率模塊的數(shù)量、工作模式(有恒流放電、恒壓放電、恒溫放電三種工作模式供選擇)、放電電流、放電電壓、恒溫溫度、放電終止條件等參數(shù)；具備顯示信息、記錄并儲存放電數(shù)據(jù)、信息查詢等功能。設(shè)置的參數(shù)及記錄的放電數(shù)據(jù)都保存在數(shù)據(jù)存儲單元110中；通過上行通信接口 12及開關(guān)量輸入輸出接口實現(xiàn)“四遙”功能；通過第二下行通信接口 18及開關(guān)量輸入輸出接口 16與電池巡檢裝置聯(lián)接，接收電池巡檢裝置控制放電停止的指令；控制整個 放電裝置的工作，包括控制放電的啟停，放電模式、放電參數(shù)的執(zhí)行。進(jìn)行相關(guān)控制時，監(jiān)控模塊I只負(fù)責(zé)發(fā)出相關(guān)指令，各放電功率模塊是執(zhí)行單元，它們之間通過RS485通信聯(lián)系，放電功率模塊根據(jù)監(jiān)控模塊I發(fā)來的指令來啟停裝置的放電及控制放電的電流、電壓或溫度，同時放電功率模塊7η將自己的工作狀態(tài)信息回傳給監(jiān)控模塊I。放電功率模塊7η的是放電裝置的執(zhí)行單元及功率部分，它的作用包括執(zhí)行監(jiān)控模塊發(fā)來的啟停放電的指令；根據(jù)監(jiān)控模塊的指令動態(tài)地調(diào)節(jié)負(fù)載大小，使裝置的輸入電流、電壓或需要控制的環(huán)境溫度符合監(jiān)控模塊相關(guān)設(shè)置值；將自身的工作數(shù)據(jù)及狀態(tài)實時的傳送給監(jiān)控模塊。它工作原理主功率電源經(jīng)功率輸入接口接入，然后經(jīng)過一個全橋整流電路，全橋整流電路可把交流轉(zhuǎn)化為直流，也可將正接或反接的直流都轉(zhuǎn)為一個正確的方向送入后面的電路，避免可能的直流電源反接損壞后面的電路。整流電路之后是一個Boost穩(wěn)壓電路，這是本發(fā)明的一個技術(shù)關(guān)鍵，通過該技術(shù)可讓放電裝置兼容多電壓等級的蓄電池組的放電，Boost穩(wěn)壓電路把穩(wěn)壓值設(shè)定在放電裝置欲滿足的最高的電壓等級的蓄電池組的標(biāo)稱電壓上，當(dāng)裝置輸入電壓低于這個電壓時Boost電路工作將電壓升至設(shè)定的穩(wěn)壓值供給后面的PTC負(fù)載；當(dāng)裝置輸入電壓等于或略高于設(shè)定的穩(wěn)壓值時，Boost電路不工作，Boost電路的輸入輸出端基本相當(dāng)于短路，輸入電壓相當(dāng)于直接加到后面的PTC負(fù)載之上。如此放電裝置就可以工作于小于等于這個電壓等級的電壓下了。經(jīng)過Boost電路升壓的電源送到后面的可調(diào)負(fù)載單元電路?？烧{(diào)負(fù)載調(diào)節(jié)由兩部分組成，一部分是采用開關(guān)方式進(jìn)行調(diào)節(jié)的粗調(diào)節(jié)負(fù)載，這部分負(fù)載由多個PTC發(fā)熱器組成，每個PTC發(fā)熱器與一個IGBT或MOSFET串聯(lián)，IGBT或MOSFET作為由單片機控制的開關(guān)投切PTC發(fā)熱器，單片機逐個開通IGBT或MOSFET可以逐級增加放電功率，相反則可逐級減小放電功率，如此實現(xiàn)負(fù)載的粗調(diào)節(jié)。另一部分是由一個PTC負(fù)載與一組由PWM信號控制的IGBT或MOSFET組成，這部分通過PWM斬波的技術(shù)進(jìn)行負(fù)載的精細(xì)調(diào)節(jié)。整個可調(diào)負(fù)載工作原理大致如下，放電功率模塊內(nèi)的單片機接收監(jiān)控模塊的工作模式及控制目標(biāo)的命令，由信號采樣反饋電路采集待控制目標(biāo)的實際輸出量并送給單片機，單片機根據(jù)實際輸出量與目標(biāo)的誤差逐個增加或減小粗調(diào)節(jié)負(fù)載中的PTC發(fā)熱器使實際輸出量逼近控制目標(biāo)。單片機把控制目標(biāo)送給精細(xì)調(diào)節(jié)負(fù)載單元的PWM調(diào)節(jié)控制電路，信號采樣反饋電路也把實際輸出量信號送給PWM調(diào)節(jié)控制電路，P麗控制電路根據(jù)兩者的誤差來控制PWM波的脈沖寬度以調(diào)節(jié)負(fù)載去彌補粗調(diào)節(jié)負(fù)載的調(diào)節(jié)死區(qū)，使實際輸出等于控制目標(biāo)。放電功率模塊還有一組給PTC負(fù)載散熱的散熱風(fēng)扇，放電一經(jīng)啟動，風(fēng)扇控制電路也冋時控制風(fēng)扇啟動。放電功率t旲塊的控制電路及風(fēng)扇分別由兩個獨立的高頻開關(guān)電源供電
這里以一臺兼容440Vdc/80A、220Vdc/160A、110Vdc/320A,并能夠完成恒流、恒壓、恒溫三種放電模式的智能蓄電池放電裝置的具體實施方案為例來說明發(fā)明，其中又以恒流放電模式重點進(jìn)行說明，其它兩種工作模式可參照恒流工作模式去理解。該裝置還能用做交流220Vac電源的交流負(fù)載使用。該裝置設(shè)計為由一個監(jiān)控模塊和四個放電功率模塊組成，把它們以模塊化方式安裝到一個移動式機柜中，圖I中的其它元件直接安裝在移動機柜里。監(jiān)控模塊I的功能單元在圖I中得以體現(xiàn)，這里不做詳細(xì)說明。這里重點說明放電功率模塊的設(shè)計。
放電功率模塊的原理示意圖見圖2，該放電功率模塊設(shè)計為兼容440Vdc/20A、220Vdc/40A、110Vdc/80A三種電壓電流等級。放電模塊由Boost升壓電路7_1、開關(guān)控制方式的粗調(diào)節(jié)負(fù)載7-2、PWM控制方式的精細(xì)調(diào)節(jié)負(fù)載7-3、散熱風(fēng)扇組7-4、風(fēng)扇控制單元7-5、PWM控制電路電路7-6、單片機系統(tǒng)7-7、輸入整流橋7-8、散熱風(fēng)扇組工作電源7-9、控制電路工作電源7-10、輸入繼電器7-11 (由于控制功率電路的電源輸入)、光耦隔離的RS485接口電路7-12、輸入電流采樣電路7-13、輸入電壓采樣電路7-14、控溫點溫度采樣電路7-15、輸入輸出接口 7-16(包括功率輸入端子、工作電源輸入端子、RS485通信接口端子)組成。其中，輸入繼電器7-11選用220Vac/120A的磁保持型繼電器。輸入整流橋7_8選用600V/200A的單相整流橋。Boost升壓電路7_1的穩(wěn)壓值設(shè)置為380V，當(dāng)輸入電壓低于380V時，Boost升壓電路7-1把輸入電壓升至并穩(wěn)定于380Vdc ;當(dāng)輸入電壓高于380V時，Q7始終處于截止?fàn)顟B(tài)，Boost電路不起作用，輸入電壓直接送給后面的負(fù)載。Q7使用600V/150A 的 coolmos，Dl 使用 600V/160A 軟恢復(fù)二極管。開關(guān)控制方式的粗調(diào)節(jié)負(fù)載7-2由5個440V/2000W的PTC發(fā)熱器(PTC1 PTC5)及5個600V/12A的MOSFET (Q1 Q5)組成，MOSFET由單片機系統(tǒng)7_7控制通斷，驅(qū)動信號經(jīng)開關(guān)控制方式的粗調(diào)節(jié)負(fù)載7-2中的光耦進(jìn)行光電隔離，一個通道一個光耦，總共5個，光耦用的是PC817。PWM控制方式的精細(xì)調(diào)節(jié)負(fù)載7-3由I個440V/2000W的PTC發(fā)熱器(PTC6)及I個600V/20A的MOSFET (Q6)組成，MOSFET的驅(qū)動信號由I個光耦TLP250與PWM控制電路7-6進(jìn)行光電隔離。PWM控制電路7-6是由SG3525組成的PWM控制電路，單片機系統(tǒng)7_7把電流、電壓、溫度設(shè)置值送給它的設(shè)置端，輸入電流采樣電路7-13把實際輸入電流采樣值、輸入電壓采樣電路7-14把實際輸入電壓采樣值、控溫點溫度采樣電路7-15把待控溫點的實際溫度采樣值都送給PWM控制電路7-6的反饋端。單片機系統(tǒng)7-7是由PIC18F66K80單片機組成的單片機系統(tǒng)，它把電流、電壓、溫度設(shè)置值送到PWM控制電路7-6的設(shè)置端，需要進(jìn)行恒流控制時只設(shè)置電流值，電壓與溫度的設(shè)置值都設(shè)為零。進(jìn)行恒壓、恒溫控制也同理進(jìn)行設(shè)置。輸入電流采樣電路7-13把實際輸入電流米樣值、輸入電壓米樣電路7-14把實際輸入電壓米樣值、控溫點溫度米樣電路7-15把待控溫點的實際溫度采樣值也分別送給單片機系統(tǒng)7-7的3個AD轉(zhuǎn)換輸入端。散熱風(fēng)扇組7-4由6個24V的風(fēng)扇組成。散熱風(fēng)扇組工作電源7-9是兼容交直流輸入的開關(guān)電源，輸入電壓范圍75 500Vdc/85 265Vac，輸出電壓24V，輸出功率70W?？刂齐娐饭ぷ麟娫?-10是兼容交直流輸入的開關(guān)電源，輸入電壓范圍75 500Vdc/85 265Vac，4路隔離輸出電壓，輸出功率15W。輸入電流采樣電路7-13是由額定電流為100A的霍爾電流傳感器的組成的輸入電流采樣電路。輸入電壓采樣電路7-14是由電阻分壓網(wǎng)絡(luò)及線性光耦HCPL7840組成的隔離輸入電壓采樣電路。以上所述只是本發(fā)明優(yōu)選的實施方式，其并不構(gòu)成對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，只要是以基本相同的手段實現(xiàn)本發(fā)明的目的都應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍?！?br> 權(quán)利要求
1.一種兼容多電壓等級的多用途智能蓄電池放電裝置，其特征在于包括監(jiān)控模塊(I)和放電功率模塊組(7)，所述放電功率模塊組(7)包括一塊或者多塊并聯(lián)的放電功率模塊(7f7n)，每一所述放電功率模塊(7f7n)包括全橋整流電路、Boost升壓單元電路、Boost單元控制電路、PWM調(diào)節(jié)負(fù)載單元、PWM調(diào)節(jié)控制電路、開關(guān)調(diào)節(jié)負(fù)載單元、開關(guān)調(diào)節(jié)控制電路和通信接口電路；其中，全橋整流電路與需放電的蓄電池相連接，Boost單元控制電路將其穩(wěn)壓值設(shè)定在放電裝置欲滿足的最高的電壓等級的蓄電池組的標(biāo)稱電壓上，當(dāng)裝置輸入電壓低于這個電壓時Boost升壓單元電路工作將電壓升至設(shè)定的穩(wěn)壓值供給后面的PWM調(diào)節(jié)負(fù)載單元和開關(guān)調(diào)節(jié)負(fù)載單元，當(dāng)裝置輸入電壓等于或略高于設(shè)定的穩(wěn)壓值時，Boost升壓單元電路不工作，輸入電壓相當(dāng)于直接加到后面的PWM調(diào)節(jié)負(fù)載單元和開關(guān)調(diào)節(jié)負(fù)載單元之上；通信接口電路與監(jiān)控模塊(I)相連接，放電功率模塊(7f7n)根據(jù)監(jiān)控模塊(I)發(fā)來的指令來啟停裝置的放電及控制放電的電流、電壓或溫度，同時放電功率模塊(7 f 7n )將自己的工作狀態(tài)信息回傳給監(jiān)控模塊(I)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的兼容多電壓等級的多用途智能蓄電池放電裝置，其特征在于所述監(jiān)控模塊(I)包括MCU (嵌入式單片機)(11)、數(shù)據(jù)儲存單元(110)、上行通信接口(12)、LCD顯示器(13)、USB接口(14)、輸入按鍵(15)、開關(guān)量輸入輸出接口(16)、第一下行通信接口(17)、第二下行通信接口(18)、監(jiān)控模塊輔助電源(19)，其中第一下行通信接口(17)與放電功率模塊(7f7n)的通信接口電路通過RS485串行通信接口相連接，第二下行通信接口( 18)以及開關(guān)量輸入輸出接口( 16)與電池巡檢裝置聯(lián)接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的兼容多電壓等級的多用途智能蓄電池放電裝置，其特征在于每一所述放電功率模塊(71 7n)還包括功率輸入接口端子、輸入繼電器、散熱風(fēng)扇組、散熱風(fēng)扇控制電路、控制電路工作電源、散熱風(fēng)扇組工作電源和工作電源輸入接口電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的兼容多電壓等級的多用途智能蓄電池放電裝置，其特征在于所述PWM調(diào)節(jié)負(fù)載單元和開關(guān)調(diào)節(jié)負(fù)載單元采用PTC加熱器作為負(fù)載。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的兼容多電壓等級的多用途智能蓄電池放電裝置，其特征在于所述裝置還包括工作電源開關(guān)(2)、工作電源“交流/直流”選擇開關(guān)(3)、交流輸入插座(4)、主功率輸入開關(guān)(5)和蓄電池組接入端子(6)，其中蓄電池組接入端子(6)用于將蓄電池接入放電裝置，交流輸入插座(4)用于為裝置的工作電源提供交流輸入接口，工作電源“交流/直流”選擇開關(guān)(3)的輸入端分別與交流輸入插座(4)和蓄電池組接入端子(6)相連接，輸出端連接放電功率模塊(7f7n)的工作電源輸入接口和監(jiān)控模塊(I)的監(jiān)控模塊輔助電源(19 )，工作電源開關(guān)(2 )接在工作電源“交流/直流”選擇開關(guān)(3 )和監(jiān)控模塊輔助電源(19)之間，用于開關(guān)裝置中的工作電源，主功率輸入開關(guān)(5)接在蓄電池組接入端子(6 )和放電功率模塊(7l 7n)的功率輸入接口之間，為放電裝置的主功率回路提供控制回路的通斷、過流保護(hù)、短路保護(hù)的功能。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種兼容多電壓等級的多用途智能蓄電池放電裝置，包括監(jiān)控模塊和放電功率模塊組，其中所述放電功率模塊組包括一塊或者多塊并聯(lián)的放電功率模塊，每一所述放電功率模塊包括全橋整流電路、Boost升壓單元電路、Boost單元控制電路、PWM調(diào)節(jié)負(fù)載單元、PWM調(diào)節(jié)控制電路、開關(guān)調(diào)節(jié)負(fù)載單元、開關(guān)調(diào)節(jié)控制電路和通信接口電路，其中放電功率模塊的通信接口電路與監(jiān)控模塊相連接。本發(fā)明所提出的裝置具有能兼容多電壓等級，能快速地滿足用戶定制化的一體化產(chǎn)品的要求，能作為交流負(fù)載使用，產(chǎn)品用途多樣化等優(yōu)點。
文檔編號H02J7/04GK102916477SQ20121027894
公開日2013年2月6日 申請日期2012年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月6日
發(fā)明者王蘋, 關(guān)平 申請人:關(guān)平