一種節(jié)能環(huán)保型蓄電池化成充放電電源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可提高功率因數(shù)、減少對電網(wǎng)的諧波污染、并可將放電時(shí)的富余能量回饋電網(wǎng)的節(jié)能環(huán)保型蓄電池化成充放電電源，包括電源變壓器、三相電抗器、三相PWM可逆整流器和直流母線單元，電源變壓器通過三相電抗器與三相PWM可逆整流器的輸入端相連，三相PWM可逆整流器的輸出端與直流母線單元相連，直流母線單元連接有至少一個(gè)充放電單元，每個(gè)充放電單元包括一個(gè)可逆的充電電路和一個(gè)放電電路，充電電路的輸入端與正直流母線相連，放電電路的輸出端和充放電單元的負(fù)極輸出端均與負(fù)直流母線相連，充電電路的輸出端與放電電路的輸入端相連后、接至充放電單元的正極輸出端。該節(jié)能環(huán)保型蓄電池化成充放電電源的功率因數(shù)接近0.99。
【專利說明】一種節(jié)能環(huán)保型蓄電池化成充放電電源
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到一種用于生產(chǎn)蓄電池的充放電設(shè)備，尤其涉及到其中的化成充放電電源。
【背景技術(shù)】
[0002]蓄電池的生產(chǎn)工藝中，需要對蓄電池反復(fù)充放電，這一過程稱為化成。如圖1所示，國內(nèi)廣泛使用的蓄電池化成充放電主電路結(jié)構(gòu)，通常采用由六個(gè)可控硅DI?D6結(jié)構(gòu)的整流可控硅組，在整流可控硅組的輸出回路中串聯(lián)接有平波電抗器L和開關(guān)KM2的兩組觸點(diǎn)，開關(guān)KM2的兩組觸點(diǎn)交叉并接在開關(guān)KMl的兩組觸點(diǎn)上，平波電抗器L作為電流濾波元件，以平滑輸出電流；其工作原理是:當(dāng)對蓄電池組B充電時(shí)，開關(guān)KMl閉合、開關(guān)KM2斷開，當(dāng)負(fù)載蓄電池B放電時(shí)，開關(guān)KM2閉合、開關(guān)KMl斷開。
[0003]由于使用的充放電主回路是可控硅電路結(jié)構(gòu)，使用時(shí)會(huì)對電網(wǎng)產(chǎn)生以下兩個(gè)弊端:1.使用電網(wǎng)電量的功率因數(shù)較低；2.會(huì)對輸入交流電網(wǎng)產(chǎn)生電網(wǎng)諧波污染，并浪費(fèi)了大量電能。
[0004]當(dāng)然，電網(wǎng)電量的功率因數(shù)較低可用無功補(bǔ)償進(jìn)行校正，但是，普遍的無功補(bǔ)償設(shè)備在改善基波功率因數(shù)的同時(shí)，會(huì)對電網(wǎng)的諧波進(jìn)一步放大，對電網(wǎng)造成更大的污染，故必須使用價(jià)格昂貴的抗諧波的無功補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)行校正。由于多個(gè)充放電電路可能工作在不同的工作狀態(tài)(充電狀態(tài)或放電狀態(tài))，充電的電能從交流電網(wǎng)經(jīng)可控硅整流器、電抗器L、開關(guān)KMl流向電池，放電時(shí)電能從電池經(jīng)開關(guān)KM2、電抗器L、可控硅整流器流向電網(wǎng)，電能在交流電網(wǎng)上進(jìn)行交換，這樣就使得諧波進(jìn)一步增大、功率因數(shù)進(jìn)一步降低，從而對電網(wǎng)造成嚴(yán)重污染，進(jìn)而對用電設(shè)備造成破壞；而且，諧波會(huì)導(dǎo)致供電變壓器的發(fā)熱量增大，使大量的電能白白浪費(fèi)掉。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種可提高功率因數(shù)、減少對電網(wǎng)的諧波污染、并可將放電時(shí)的富余能量回饋電網(wǎng)的節(jié)能環(huán)保型蓄電池化成充放電電源。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:節(jié)能環(huán)保型蓄電池化成充放電電源，包括:電源變壓器、三相電抗器、三相PWM可逆整流器和直流母線單元，電源變壓器的輸出端與三相電抗器的輸入端相連，三相電抗器的輸出端與三相PWM可逆整流器的輸入端相連，三相PWM可逆整流器的輸出端與直流母線單元相連，直流母線單元連接有至少一個(gè)充放電單元，每個(gè)充放電單元包括:一個(gè)可逆的充電電路和一個(gè)放電電路，充電電路的輸入端與正直流母線相連，放電電路的輸出端和充放電單元的負(fù)極輸出端均與負(fù)直流母線相連，充電電路的輸出端與放電電路的輸入端相連后、接至充放電單元的正極輸出端。
[0007]所述的三相PWM可逆整流器的具體結(jié)構(gòu)包括:三對全控型電力電子模塊，每對全控型電力電子模塊分別作為上半周整流管和下半周整流管，上半周整流管的發(fā)射極與下半周整流模塊的集電極相連，所有上半周整流管的集電極并接后與正直流母線相連，所有下半周整流管的發(fā)射極并接后與負(fù)直流母線相連。
[0008]所述的全控型電力電子模塊為絕緣柵極雙極型晶體管即IGBT。
[0009]所述的充電電路的輸出端與放電電路的輸入端的連接處與充放電單元的正極輸出端之間串接儲(chǔ)能電感。
[0010]所述的電源變壓器的原邊線圈組為三角型連接，副邊線圈組為星型連接。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明中的每個(gè)充放電單元放電時(shí)，將電能回饋給正、負(fù)直流母線，當(dāng)正負(fù)直流母線的電能有富余，即:正直流母線的電壓有上升的趨勢時(shí)，富余的直流電通過PWM可逆整流器逆變?yōu)楦吖β室驍?shù)的交流電能回饋電網(wǎng)供用戶其它電器設(shè)備使用，大大節(jié)約了能源，并且，對電網(wǎng)的諧波污染微乎其微，提高了功率因數(shù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是【背景技術(shù)】中所述的蓄電池化成充放電主電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2是本發(fā)明的電原理框圖。
[0014]圖3是本發(fā)明的部分電原理結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖，詳細(xì)描述本發(fā)明所述的節(jié)能環(huán)保型蓄電池化成充放電電源的具體實(shí)施方案。
[0016]如圖2、圖3所示，一種節(jié)能環(huán)保型蓄電池化成充放電電源，包括:電源變壓器Tl、三相電抗器LO以及由三對作為全控型電力電子模塊的IGBT功率模塊Ql和Q2、Q3和Q4、Q5和Q6構(gòu)成的三相PWM可逆整流器3、直流母線單元4，以及由IGBT功率管Q11、Q12組成的第一充放電單元5和由IGBT功率管Q21、Q22組成的第二充放電單元6，其中，Ql、Q3和Q5為上管，Q2、Q4和Q6為下管，電源變壓器Tl的三相原邊線圈組為三角型連接，與電網(wǎng)電源相連，電源變壓器Tl的三相副邊線圈組為星型連接，分別與三相電抗器LO的進(jìn)線相連，三相電抗器LO的三個(gè)出線分別接至Ql的發(fā)射極和Q2的集電極、Q3的發(fā)射極和Q4的集電極、Q5的發(fā)射極和Q6的集電極，Q1、Q3、Q5的集電極并接后、與直流母線單元4的正直流母線A+相連，Q2、Q4、Q6的發(fā)射極并接后與直流母線單元4的負(fù)直流母線B-相連，正、負(fù)直流母線A+和B-之間并接有多個(gè)充放電單元，其中的兩個(gè)分別是第一充放電單元5和第二充放電單元6，每個(gè)充放電單元包括:兩個(gè)IGBT功率管，即:第一充放電單元5包括IGBT功率管Qll和Q12，第二充放電單元6包括IGBT功率管Q21和Q22，功率管Qll和Q21的集電極與正直流母線A+連接，功率管Q12和Q22的發(fā)射極、第一充放電單元5和第二充放電單元6的負(fù)極輸出端與負(fù)直流母線B-相連,每個(gè)充電電路的輸出端與放電電路的輸入端相連后接充放電單元的正極輸出端，即:功率管Qll的發(fā)射極與功率管Q12的集電極相連后接至第一充放電單元5的正極輸出端，功率管Q21的發(fā)射極與功率管Q22的集電極相連后接至第二充放電單元6的正極輸出端。在本實(shí)施例中，充電電路的輸出端與放電電路的輸入端的連接處與相應(yīng)的充放電單元的正極輸出端之間還串接有儲(chǔ)能電感，即:功率管Qll的發(fā)射極與Q12的集電極的連接處與第一充放電單元5的正輸出端子之間設(shè)置有儲(chǔ)能電感LI，功率管Q21的發(fā)射極與Q22的集電極的連接處與第二充放電單兀6的正輸出端子之間設(shè)置有儲(chǔ)能電感L2。在實(shí)際制作時(shí)，三相PWM可逆整流器3的控制端即功率管Ql至Q6的柵極由主控電路控制，功率管Qll和Q12的柵極由第一充放電控制電路控制，功率管Q21和Q22的柵極由第二充放電控制電路控制。
[0017]實(shí)際應(yīng)用時(shí)，上述的三相PWM可逆整流器也可以選用GTR、M0SFET等全控型電力電子管；所述的直流母線單元4可以與多路充放電單元相連，而不局限于上述實(shí)例中的兩個(gè)充放電單元。通常情況下，在第一充放電控制電路和第二充放電控制電路的控制下，第一充放電單元5和第二充放電單元6工作在相互配合的交替充放電方式下，即:第一充放電單元5中的功率管Qll對電池BI進(jìn)行充電時(shí)，第二充放電單元6中的功率管Q22對電池B2進(jìn)行放電，或者第一充放電單元5中的功率管Q12對電池BI進(jìn)行放電時(shí)，第二充放電單元6中的功率管Q21對電池B2進(jìn)行充電，并且，功率管Ql1、Q12、Q21、Q22都工作在脈寬調(diào)制(PWM)方式下。
[0018]下面以電池BI放電、電池B2充電為例，詳細(xì)描述其工作過程:當(dāng)?shù)谝怀浞烹妴卧?中的功率管Q12對電池BI進(jìn)行放電時(shí)，功率管Qll處于關(guān)斷狀態(tài)，功率管Q12工作于PWM方式，在功率管Q12導(dǎo)通周期，電池BI中電能流向儲(chǔ)能電感L1、并儲(chǔ)存在儲(chǔ)能電感LI中，在功率管Q12關(guān)斷周期，儲(chǔ)存在儲(chǔ)能電感LI中的電能通過功率管Qll的反向二極管流向正直流母線，再由正直流母線流向正在充電的第二充放電單元6中的功率管Q21，在功率管Q21的導(dǎo)通周期對電池B2進(jìn)行充電，第二充放電單元6在充電全過程中，功率管Q22始終處于關(guān)斷狀態(tài)。這樣，處于放電狀態(tài)的電池BI中的電能就轉(zhuǎn)化為電池B2的電能，電能在蓄電池之間得到了充分的利用，而不是直接反饋給電網(wǎng)。當(dāng)然，在交替充放電過程中，尤其是有三路以上充放電單元工作時(shí)，其放出的電能與需要輸入的電能不可能完全平衡，當(dāng)直流母線單元4的電能有富余，S卩:正直流母線的電壓有上升的趨勢時(shí)，這富余的電能通過PWM可逆整流器3的功率模塊按一定的順序?qū)ê徒刂?，將直流電逆轉(zhuǎn)變成高功率因數(shù)的交流電回饋電網(wǎng)供給用戶其它用電設(shè)備使用；當(dāng)直流母線單元4的電能不足時(shí)，則由三相PWM可逆整流器3工作在整流狀態(tài)下，及時(shí)補(bǔ)充。本發(fā)明的功率因數(shù)接近0.99，對電網(wǎng)的諧波污染大大減小，可大幅節(jié)約能源。
【權(quán)利要求】
1.節(jié)能環(huán)保型蓄電池化成充放電電源，包括:電源變壓器、三相電抗器和直流母線單元，其特征在于:還包括有三相PWM可逆整流器，電源變壓器的輸出端與三相電抗器的輸入端相連，三相電抗器的輸出端與三相PWM可逆整流器的輸入端相連，三相PWM可逆整流器的輸出端與直流母線單元相連，直流母線單元連接有至少一個(gè)充放電單元，每個(gè)充放電單元包括:一個(gè)可逆的充電電路和一個(gè)放電電路，充電電路的輸入端與正直流母線相連，放電電路的輸出端和充放電單元的負(fù)極輸出端均與負(fù)直流母線相連，充電電路的輸出端與放電電路的輸入端相連后、接至充放電單元的正極輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能環(huán)保型蓄電池化成充放電電源，其特征在于:所述的三相PWM可逆整流器的具體結(jié)構(gòu)包括:三對全控型電力電子模塊，每對全控型電力電子模塊分別作為上半周整流管和下半周整流管，上半周整流管的發(fā)射極與下半周整流模塊的集電極相連，所有上半周整流管的集電極并接后與正直流母線相連，所有下半周整流管的發(fā)射極并接后與負(fù)直流母線相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的節(jié)能環(huán)保型蓄電池化成充放電電源，其特征在于:所述的全控型電力電子模塊為絕緣柵極雙極型晶體管即IGBT。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的節(jié)能環(huán)保型蓄電池化成充放電電源，其特征在于:所述的充電電路的輸出端與放電電路的輸入端的連接處與充放電單元的正極輸出端之間串接儲(chǔ)能電感。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的節(jié)能環(huán)保型蓄電池化成充放電電源，其特征在于:所述的電源變壓器的原邊線圈組為三角型連接，副邊線圈組為星型連接。
【文檔編號(hào)】H02J7/10GK103746440SQ201310703795
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月19日
【發(fā)明者】彭正雄 申請人:江蘇金帆電源科技有限公司