專利名稱：公用母線節(jié)能回收型蓄電池充放電電源設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于蓄電池化成工藝中所需要的充放電電源設(shè)備。
背景技術(shù)：
蓄電池是能反復(fù)充電、放電的電池，它通常用填滿海綿狀鉛的鉛板作為負(fù)極，填滿二氧化鉛的鉛板作為正極，并用稀硫酸作電解質(zhì)。在充電時，通常是將外部直流電源連在蓄電池上進(jìn)行充電，使電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能存儲起來；放電時電能從電池中釋放出來。蓄電池具有良好的可逆性、電壓特性平穩(wěn)、使用壽命長、適用范圍廣、供電方便、安全可靠等優(yōu)點。隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅猛發(fā)展，蓄電池工業(yè)對社會發(fā)展建設(shè)起著越來越重要的基礎(chǔ)性作用，交通運輸和電信設(shè)備等行業(yè)對蓄電池需求量越來越大，相應(yīng)的要求也越來越高。而蓄電池化成 過程是影響蓄電池質(zhì)量的一個非常重要的工藝環(huán)節(jié)，因此，對蓄電池化成工藝過程的有效控制將直接影響到生產(chǎn)的蓄電池性能和使用壽命，而充放電電源是決定化成質(zhì)量的根本保證。蓄電池充放電電源設(shè)備主要用于蓄電池化成過程的充放電。傳統(tǒng)的設(shè)備采用可控硅整流原理，充電時從電網(wǎng)供電，放電時電量回電網(wǎng)。這種設(shè)備既不經(jīng)濟(jì)又不環(huán)保，具體有如下問題I.現(xiàn)在的電子計量電表不管電流是進(jìn)還是出都要計費，這樣放電回網(wǎng)會造成二次計費，造成電費大量增加；2.所放電未經(jīng)任何處理直接回電網(wǎng)會對電網(wǎng)造成二次污染，導(dǎo)致電網(wǎng)嚴(yán)重畸變，甚至還會造成供電線路故障。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種放電不回電網(wǎng)從而不會對電網(wǎng)造成污染且節(jié)能環(huán)保的蓄電池充放電電源設(shè)備。為達(dá)到上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是一種公用母線節(jié)能回收型蓄電池充放電電源設(shè)備，它包括主供電單元，所述的主供電單元主要由變壓器和整流器電連接而成，其用于將輸入三相交流電轉(zhuǎn)換為直流電；公用母線單元，其正負(fù)輸入端與主供電單元輸出端相電連接，用于接收經(jīng)轉(zhuǎn)換后的直流電；單回路控制單元，其包括多個，且多個單回路控制單元與公用母線相并聯(lián)連接，每個所述的單回路控制單元分別與一待充放電蓄電池相連接；放電模塊，其與公用母線相并聯(lián)連接，所述的放電模塊用于將母線上多余的電能以熱量的形式消耗；人機控制模塊，其輸出端分別與各單回路控制單元和放電模塊相連接，用于接受輸入信號實現(xiàn)對單回路控制單元和放電模塊進(jìn)行控制；[0013]所述的單回路控制單元根據(jù)人機控制單元的命令控制相應(yīng)蓄電池的充放電，當(dāng)需要對蓄電池充電時，電能從母線單元輸出至對應(yīng)蓄電池；當(dāng)對蓄電池放電時，電能通過單回路控制單元返回至母線；當(dāng)不同的單回路控制單元的蓄電池有充電、放電同時進(jìn)行時，蓄電池所放出能量直接給其他蓄電池充電使用，且當(dāng)母線接收的放電能量大于充電輸出能量時，所述的放電模塊啟動工作，以熱能形式將多余的能量消耗。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，可進(jìn)一步優(yōu)化和變換的方式如下I.所述的放電模塊主要由與母線相連接的發(fā)熱器件、控制電路組成，控制電路主要采集母線電壓，當(dāng)?shù)竭_(dá)一定高電壓時認(rèn)為母線電能過剩，集成芯片產(chǎn)生驅(qū)動，實現(xiàn)導(dǎo)通，發(fā)熱器件開始消耗功率。 2.所述的單回路控制單元主要由電壓轉(zhuǎn)換電路、脈沖信號調(diào)制電路、IGBT功率電路相電連接而成，所述的電壓轉(zhuǎn)換電路用于將母線電壓轉(zhuǎn)換為各電路所需工作電壓，所述的脈沖信號調(diào)制電路在驅(qū)動信號控制下產(chǎn)生高頻脈沖信號，所述IGBT功率電路輸出高頻脈沖電流至相應(yīng)蓄電池實現(xiàn)充放電控制。進(jìn)一步地，在所述的IGBT功率電路輸出端與脈沖信號產(chǎn)生電路輸入端之間還設(shè)置有反饋電路，所述的反饋電路用于采集IGBT功率電路輸出電流并將電流反饋至脈沖信號調(diào)制電路實現(xiàn)對輸出電流的調(diào)節(jié)。所述的脈沖信號調(diào)制電路主要由單片機控制。所述的IGBT功率電路由一對IGBT開關(guān)管加外圍電子元器件組成，第一開關(guān)管的柵極和第二開關(guān)管的柵極分別通過一電阻與脈沖調(diào)制電路的輸出端相連接，第一開關(guān)管的源極與第二開關(guān)管的源極相電連接，第一開關(guān)管的發(fā)射極與第二開關(guān)管的發(fā)射極與一電感相接后與蓄電池相連接。由于上述技術(shù)方案運用，本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點本實用新型采用多個單回路控制單元并列設(shè)置在母線上以及人機控制模塊相結(jié)合控制的模式，使得與相應(yīng)單回路控制單元相連接的蓄電池充放電能夠有序控制，且當(dāng)多個單回路上的蓄電池有充電、放電工藝同時進(jìn)行時，電池放電所放出能量直接給電池充電使用，不需外網(wǎng)供電，以此完成節(jié)能回收效果。并且由于設(shè)置放電模塊，母線上的吸收能量(放電時產(chǎn)生)大于輸出能量(充電時產(chǎn)生)時，放電模塊工作，以熱能形式消耗掉多余的電能，不反饋到電網(wǎng)，避免造成電網(wǎng)污染。與傳統(tǒng)設(shè)備比大大降低了使用電費，達(dá)30%左右；放電時不對電網(wǎng)造成二次污染。

附圖I為本實用新型公用母線節(jié)能回收型蓄電池充放電電源設(shè)備系統(tǒng)原理圖；附圖2為本實用新型公用母線節(jié)能回收型蓄電池充放電電源設(shè)備中單回路控制單元實現(xiàn)原理圖；附圖3為本實用新型公用母線節(jié)能回收型蓄電池充放電電源設(shè)備中脈沖調(diào)制電路具體電路圖；圖4為本實用新型公用母線節(jié)能回收型蓄電池充放電電源設(shè)備中電壓轉(zhuǎn)換電路具體電路圖；其中1、主供電單元；11、變壓器；12、整流器；2、公用母線單元；3、單回路控制單元；31、電壓轉(zhuǎn)換電路；32、脈沖調(diào)制電路；321、PWM驅(qū)動輸出電路；322、驅(qū)動信號隔離電路；323、信號放大電路；33、IGBT功率電路；34、反饋電路；35、輸出負(fù)載電路；4、放電模塊；5、人機控制模塊；
具體實施方式
下面將結(jié)合附圖對本實用新型優(yōu)選實施方案進(jìn)行詳細(xì)說明如圖I所示的公用母線節(jié)能回收型蓄電池充放電電源設(shè)備，主要包括主供電單元
I、公用母線單元2、多個單回路控制單元3、放電模塊4以及人機控制模塊5。其中，主供電單元I主要由變壓器11和整流器12電連接而成，三相交流電經(jīng)控制開關(guān)接入至變壓器11， 經(jīng)變壓器11轉(zhuǎn)換后的電壓再通過整流器12輸出。公用母線單元2正負(fù)輸入端與主供電單元I輸出端相對應(yīng)電連接，用于接收經(jīng)轉(zhuǎn)換后的直流電。單回路控制單元3具有多個，且多個單回路控制單元3與公用母線相并聯(lián)連接，每個單回路控制單元3分別與一待充放電蓄電池相連接。在本實用新型中，單回路控制單元采用PWM脈沖調(diào)制方式輸出脈沖信號對蓄電池充電，具體實現(xiàn)如圖2所示。圖2所示的單回路控制單元3主要由電壓轉(zhuǎn)換電路31、脈沖調(diào)制電路32、IGBT功率電路33、反饋電路34、輸出負(fù)載電路35電連接而成。其中，電壓轉(zhuǎn)換電路31用于將從母線上接收的電壓轉(zhuǎn)換為各電路所需工作電壓大小。脈沖調(diào)制電路32由依次相電連接的PWM驅(qū)動輸出電路321、驅(qū)動信號隔離電路322、信號放大電路323組成，其中，PWM驅(qū)動輸出電路由單片機控制產(chǎn)生，在驅(qū)動信號的控制下，經(jīng)電壓轉(zhuǎn)換電路31輸出的脈沖信號經(jīng)過信號放大電路322進(jìn)入IGBT功率電路33中，IGBT電路33采用IGBT (Insulated Gate BipolarTransistor)開關(guān)管，其具有驅(qū)動功率小、開關(guān)速度快、飽和壓降低等優(yōu)點，能夠輸出IOkHz以上的高頻。反饋電路34設(shè)置在IGBT功率電路33與PWM驅(qū)動輸出電路321之間，其用于采集IGBT功率電路33輸出電流并將電流反饋至PWM驅(qū)動輸出電路321以實現(xiàn)對輸出電流的調(diào)節(jié)。圖3和圖4分別給出了根據(jù)上述原理所優(yōu)化實施的脈沖調(diào)制電路32和電壓轉(zhuǎn)換電路31的具體電路圖。其中，圖3中，PWM驅(qū)動輸出電路321由單片機9S08MP16實現(xiàn)，其根據(jù)人機控制模塊5輸入的工作模塊，計算所需要的PWM驅(qū)動脈沖輸出。驅(qū)動信號隔離電路322主要由光耦合器實現(xiàn)，本實施例中采用型號為6N137光耦合器。信號放大電路323接收電壓轉(zhuǎn)換電路31輸出的脈沖信號，進(jìn)行相應(yīng)的放大后輸出至IGBT功率電路33。所述的IGBT功率電路33由一對開關(guān)管Q1、Q2和外圍電子元器件組成。具體地，第一開關(guān)管Ql柵極和第二開關(guān)管Q2的柵極分別通過電阻R39、R42與信號放大電路323輸出端相連接，第一開關(guān)管Ql的源極與第二開關(guān)管的源極Q2相電連接，第一開關(guān)管Ql的發(fā)射極與第二開關(guān)管Q2的發(fā)射極分別與電感LI、L2相接后與輸出負(fù)載電路35相連接。輸出負(fù)載電路35由蓄電池XU和蓄電電感L組成。蓄電電感L另一端與IGBT電路輸出端相連接，蓄電池XU負(fù)極接地。放電模塊4所述的放電模塊主要由與母線相連接的發(fā)熱器件、控制電路組成，控制電路主要采集母線電壓，當(dāng)?shù)竭_(dá)一定高電壓時認(rèn)為母線電能過剩，集成芯片產(chǎn)生驅(qū)動，輸出至IGBT開關(guān)管模塊，實現(xiàn)導(dǎo)通，發(fā)熱器件開始消耗功率。上述對本實用新型充電電源設(shè)備的功能結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說明，下面將對其具體工作原理作一闡述當(dāng)需要對蓄電池充放電時，通過主供電單元I將三相交流電接入設(shè)備，通過變壓器隔離變壓后再通過整流后變成直流電流入公用母線單元，單回路控制單元控制單個電池組的充放電功能，充電時其電能從公用母線單元輸出，通過人機輸入單元輸入所需的工作模式；單片機通過自行運算輸出所需要的PWM驅(qū)動脈沖；再通過高壓隔離模塊，隔離后端的高壓；通過驅(qū)動放大模塊，放大驅(qū)動電流使得足夠供應(yīng)給IGBT功率模塊的使用；最后驅(qū)動脈沖觸發(fā)IGBT功率電路工作，輸出工作電流；通過電流反饋給驅(qū)動單元，調(diào)節(jié)輸出電流，保證輸出電流的穩(wěn)定性。放電時電能返回至母線單元，當(dāng)各個單回路有充電、放電工藝同時進(jìn)行時，電池放電所放出能量直接給電池充電使用，不需能外網(wǎng)供電，以此完成節(jié)能回收效果。母線上的吸收能量(放電時產(chǎn)生)大于輸出能量(充電時產(chǎn)生)時，開啟放電單兀工作，以熱能形式消耗，不反饋電網(wǎng)，避免造成污染。上述實施例只為說明本實用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本實用新型的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本實用新型的保護(hù)范圍，·凡根據(jù)本實用新型精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種公用母線節(jié)能回收型蓄電池充放電電源設(shè)備，其特征在于它包括 主供電單元，所述的主供電單元主要由變壓器和整流器電連接而成，其用于將輸入三相交流電轉(zhuǎn)換為直流電； 公用母線單元，其正負(fù)輸入端與主供電單元輸出端相電連接，用于接收經(jīng)轉(zhuǎn)換后的直流電； 單回路控制單元，其包括多個，且多個單回路控制單元與公用母線相并聯(lián)連接，每個所述的單回路控制單元分別與待充放電蓄電池相連接； 放電模塊，其與公用母線相并聯(lián)連接，所述的放電模塊用于將母線上多余的電能以熱量的形式消耗； 人機控制模塊，其輸出端分別與各單回路控制單元和放電模塊相連接，用于接受輸入信號實現(xiàn)對單回路控制單元和放電模塊進(jìn)行控制； 所述的單回路控制單元根據(jù)人機控制單元的命令控制相應(yīng)蓄電池的充放電，當(dāng)需要對蓄電池充電時，電能從母線單元輸出至對應(yīng)蓄電池；當(dāng)對蓄電池放電時，電能通過單回路控制單元返回至母線；當(dāng)不同的單回路控制單元的蓄電池有充電、放電同時進(jìn)行時，蓄電池所放出能量直接給其他蓄電池充電使用，且當(dāng)母線接收的放電能量大于充電輸出能量時，所述的放電模塊啟動工作，以熱能形式將多余的能量消耗。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的公用母線節(jié)能回收型蓄電池充放電電源設(shè)備，其特征在于所述的放電模塊主要由與母線相連接的發(fā)熱器件、控制電路組成，控制電路主要采集母線電壓，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定高電壓時即為母線電能過剩，發(fā)熱器件消耗功率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的公用母線節(jié)能回收型蓄電池充放電電源設(shè)備，其特征在于所述的單回路控制單元主要由電壓轉(zhuǎn)換電路、脈沖信號調(diào)制電路、IGBT功率電路相電連接而成，所述的電壓轉(zhuǎn)換電路用于將母線電壓轉(zhuǎn)換為各電路所需工作電壓，所述的脈沖信號調(diào)制電路在驅(qū)動信號控制下產(chǎn)生高頻脈沖信號，所述IGBT功率電路經(jīng)過續(xù)流電感后輸出直流電至相應(yīng)蓄電池實現(xiàn)充放電控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的公用母線節(jié)能回收型蓄電池充放電電源設(shè)備，其特征在于在所述的IGBT功率電路輸出端與脈沖信號產(chǎn)生電路輸入端之間還設(shè)置有反饋電路，所述的反饋電路用于采集IGBT功率電路輸出電流并將電流反饋至脈沖信號調(diào)制電路實現(xiàn)對輸出電流的調(diào)節(jié)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的公用母線節(jié)能回收型蓄電池充放電電源設(shè)備，其特征在于所述的脈沖信號調(diào)制電路主要由單片機控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的公用母線節(jié)能回收型蓄電池充放電電源設(shè)備，其特征在于所述的IGBT功率電路由一對IGBT開關(guān)管加外圍電子元器件組成，第一開關(guān)管的柵極和第二開關(guān)管的柵極分別通過一電阻與脈沖調(diào)制電路的輸出端相連接，第一開關(guān)管的源極與第二開關(guān)管的源極相電連接，第一開關(guān)管的發(fā)射極與第二開關(guān)管的發(fā)射極與一電感相接后與蓄電池相連接。
專利摘要本實用新型涉及一種公用母線節(jié)能回收型蓄電池充放電電源設(shè)備，它包括主供電單元、公用母線單元、單回路控制單元、放電模塊以及人機控制模塊，所述的單回路控制單元根據(jù)人機控制單元的命令控制相應(yīng)蓄電池的充放電，當(dāng)需要對蓄電池充電時，電能從母線單元輸出至對應(yīng)蓄電池；當(dāng)對蓄電池放電時，電能通過單回路控制單元返回至母線；當(dāng)不同的單回路控制單元的蓄電池有充電、放電同時進(jìn)行時，蓄電池所放出能量直接給其他蓄電池充電使用，且當(dāng)母線接收的放電能量大于充電輸出能量時，所述的放電模塊啟動工作，以熱能形式將多余的能量消耗。與傳統(tǒng)設(shè)備比大大降低了使用電費，達(dá)30%左右；放電時不對電網(wǎng)造成二次污染。
文檔編號H02J7/00GK202679002SQ201220256199
公開日2013年1月16日 申請日期2012年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月1日
發(fā)明者朱磊 申請人:張家港市泓溢電源科技有限公司