CN201118256Y - 可反充的蓄电池化成充放电主电路结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种可提高功率因数、减少对电网的谐波污染的可反充的蓄电池化成充放电主电路结构，包括：供电电源，供电电源为可逆直流电源，其正、负极输出端分别与正、负直流母线相连，正、负直流母线至少连接有一路充放电单元，每路充放电单元包括：可逆的桥式正、反充电路，正充电路的上半桥输出端与反充电路的下半桥输入端相连后接充放电单元的正向输出端子，反充电路的上半桥输出端与正充电路的下半桥输入端相连后接充放电单元的反向输出端子；正、反充电路的下半桥分别复用为反、正充放电电路。本实用新型的功率因数接近等于1，对电网的谐波污染大大减小，节约了能源。
Description
技术领域
本实用新型涉及到一种对蓄电池进行化成的充放电主电路结构。
背景技术
在蓄电池的生产工艺中，需要对蓄电池反复的充电和放电，这一过程成为化成。如图1所示，国内广泛使用的化成充放电电路结构，通常采用由六个可控硅D1～D6构成的整流可控硅组，在整流可控硅组的输出回路中串联接有平波电抗器L和开关KM2的两组触点，开关KM2的两组触点交叉并接在开关KM1的两组触点上，平波电抗器L作为电流滤波元件，以平滑输出电流；其工作原理是：当对蓄电池组B充电时，开关KM1闭合、开关KM2断开，当负载蓄电池B放电时，开关KM2闭合、开关KM1断开。这种电路通常都不具备对蓄电池进行反充的功能。
由于使用的充放电电路是可控硅电路结构，使用时会对电网产生以下两个弊端：1.使用电网电量的功率因素较低；2.会对输入交流电网产生电网谐波污染并浪费了大量的电能。
当然，电网电量的功率因素较低可用无功补偿进行校正，但普通的无功补偿设备在改善了基波功率因素后会对电网的谐波进一步放大，对电网造成更大的污染，故必须使用价格昂贵的抗谐波的无功补偿设备进行校正。由于多个充放电电路可能工作在不同的工作状态(充电状态或放电状态)，充电的电能从交流电网经可控硅整流器、电抗器L、开关KM1流向电池，放电时电能从电池经开关KM2、电抗器L、可控硅整流器流向电网。电能在交流电网上进行交换，使得谐波进一步增大、功率因素进一步减小，对电网造成严重污染，进而对用电设备造成破坏；而且谐波会导致供电变压器的发热量增大，使大量的电能白白浪费。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种可提高功率因数、减少对电网的谐波污染的可反充的蓄电池化成充放电主电路结构。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：可反充的蓄电池化成充放电主电路结构，包括：供电电源，供电电源为可逆直流电源，其正、负极输出端分别与正、负直流母线相连，正、负直流母线至少连接有一路充放电单元，每路充放电单元包括：可逆的桥式正、反充电路，正充电路的上半桥输出端与反充电路的下半桥输入端相连后接充放电单元的正向输出端子，反充电路的上半桥输出端与正充电路的下半桥输入端相连后接充放电单元的反向输出端子，正、反充电路的上半桥的输入端与正直流母线相连，正、反充电路的下半桥的输出端与负直流母线相连；正、反充电路的下半桥分别复用为反、正充放电电路。
在上述的正充电路上半桥的输出端和反充电路下半桥的输入端的连接点与正向输出端子之间串接有储能电感。
在上述的反充电路上半桥的输出端和正充电路下半桥的输入端的连接点与反向输出端子之间串接有储能电感。
本实用新型的有益效果是：每个充放电单元放电时将电能馈给正、负直流母线，而非直接馈给电网，当正负直流母线的电能有富余，即：正直流母线的电压有上升的趋势时，富余的直流电逆变成准正弦波的交流电馈给电网，使得功率因数接近等于1，对电网的谐波污染大大减小，节约了能源；而且在蓄电池化成时，对蓄电池进行反充，可延长蓄电池的使用寿命。
附图说明
图1是背景技术中所述的充放电电路结构示意图；
图中：D1、D2、D3、D4、D5、D6为可控硅，L为电感，KM1、KM2均为双刀单掷开关，B为蓄电池。
图2是本实用新型的电原理结构示意图；
图3是本实用新型的另一种供电电源的电原理结构示意图；
图2、图3中：1、供电电源，2、直流母线单元，3、第一路充放电单元，4、第二路充放电单元。
具体实施方式
下面结合附图，详细描述本实用新型的具体实施方案。
如图2所示，本实用新型所述的蓄电池化成充放电主电路结构，包括：由六个功率管Q1～Q6的输入滤波电感L1及输出滤波电容C1构成的可逆直流供电电源1，这里选用的功率管为全控型内置反向二极管的IGBT，当然反向二极管也可以外置，供电电源1的正、负极分别与直流母线单元2中的正、负直流母线相连，直流母线单元2与两路充放电单元3和4相连，每路充放电单元包括：可逆的桥式正、反充电路，正充电路的上半桥输出端与反充电路的下半桥输入端相连后接充放电单元的正向输出端子，反充电路的上半桥输出端与正充电路的下半桥输入端相连后接充放电单元的反向输出端子，正、反充电路的上半桥的输入端与正直流母线相连，正、反充电路的下半桥的输出端与负直流母线相连；正、反充电路的下半桥分别复用为反、正充放电电路；所述的正、反充电路中的上、下半桥采用的都是内置反向二极管的IGBT，当然，反向二极管也可以外置，对于充放电单元3和4来说，正、反充电路中的上、下半桥依次是功率管Q11、Q14、Q13、Q12和Q21、Q24、Q23、Q22。在所述的正充电路上半桥的输出端和反充电路下半桥的输入端的连接点与正向输出端子之间设置有储能电感，即：功率管Q11的源极和功率管Q12的漏极的连接处与充放电单元3的正向输出端子之间设置有储能电感L2，功率管Q21的源极和功率管Q32的漏极的连接处与充放电单元4的正向输出端子之间设置有储能电感L3；当然上述储能电感也可以串接在反充电路上半桥的输出端和正充电路下半桥的输入端的连接点与反向输出端子之间。在实际应用时，供电电源1的控制端即功率管Q1至Q6的栅极、充放电单元3的控制端即功率管Q11、Q12、Q13和Q14的栅极以及充放电单元4的控制端即Q21、Q22、Q23和Q24的栅极分别与控制上述主电路工作的控制器相连；所述的供电电源1中的功率管也可以选用GTR或MOSFET管。如图3所示，所述供电电源1还可以选用十二个可控硅D1～D12与输入滤波电感L1、输出滤波电感L4和输出滤波电容C1构成。
本实用新型中，直流母线单元2可与多路充放电单元相连，而不局限于上述实施例中的两路充放电单元3和4。众所周知，新的蓄电池在化成过程中，应首先对其进行反充，即同时启动反充电路的上、下半桥工作，而就其过程来说与正充其实是一样的。下面就以上述实施例的正充和放电过程来详细描述本实用新型的工作原理：通常情况下，通过控制器将充放电单元3和4工作在交替充放电方式下，即：在充放电单元3中的功率管Q11和Q14对电池B1进行充电时，充放电单元4中的功率管Q22和Q24中的反向二极管对电池B2进行放电，或者，在充放电单元3中的功率管Q12和Q14中的反向二极管对电池B1进行放电时，充放电单元4中的功率管Q21和Q24对电池B2进行充电，并且充放电单元3和4中的功率管Q11～14和Q21～24都工作在脉宽调制(PWM)方式下。下面以电池B1放电、电池B2充电为例来具体说明本充放电主电路结构的工作过珵：当充放电单元3中的功率管Q12和Q14中的反向二极管对电池B1进行放电时，功率管Q11、Q13、Q14处于关断状态，功率管Q12工作在PWM方式，在功率管Q12导通周期，电池B1中电能流向储能电感L2、并储存在储能电感L2中，在功率管Q12关断周期，储存在储能电感L2中的电能通过功率管Q11的反向二极管流向正直流母线，再由正直流母线流流向正在充电的充放电单元4中的功率管Q21，在功率管Q21和Q24的导通周期对电池B2进行充电，充放电单元4在充电全过程中，功率管Q22和Q23始终处于关断状态。这样，处于放电状态的B1中的电能就转化为B2的电能，得到了充分的利用，而不是直接馈给电网。当然，在交替充放电过程中，尤其是有三路以上充放电单元同时工作时，其放出的电能与需要充入的电能不可能完全平衡，当直流母线单元2的电能有富余，即：正直流母线的电压有上升的趋势时，这富余的电能通过控制器与供电电源中的功率管Q1至Q6六个IGBT的栅极相互配合，将逆变成的准正弦波馈给电网；当直流母线单元2的电能不足时，则由供电电源1及时补充。本实用新型的功率因数接近等于1，对电网的谐波污染大大减小，节约了能源；而且在蓄电池化成时，对蓄电池进行反充，可延长蓄电池的使用寿命。
Claims (3)
1.可反充的蓄电池化成充放电主电路结构，包括：供电电源，其特征在于：所述的供电电源为可逆直流电源，其正、负极输出端分别与正、负直流母线相连，正、负直流母线至少连接有一路充放电单元，每路充放电单元包括：可逆的桥式正、反充电路，正充电路的上半桥输出端与反充电路的下半桥输入端相连后接充放电单元的正向输出端子，反充电路的上半桥输出端与正充电路的下半桥输入端相连后接充放电单元的反向输出端子，正、反充电路的上半桥的输入端与正直流母线相连，正、反充电路的下半桥的输出端与负直流母线相连；正、反充电路的下半桥分别复用为反、正充放电电路。
2.如权利要求1所述的充放电主电路结构，其特征在于：在所述的正充电路上半桥的输出端和反充电路下半桥的输入端的连接点与正向输出端子之间串接有储能电感。
3.如权利要求1所述的充放电主电路结构，其特征在于：在所述的反充电路上半桥的输出端和正充电路下半桥的输入端的连接点与反向输出端子之间串接有储能电感。
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