專利名稱：一種抗沖擊性電流調(diào)節(jié)器以及蓄電池電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種清潔能源供電系統(tǒng)，具體涉及ー種抗沖擊性電流調(diào)節(jié)器以及蓄電池電源。
背景技術(shù)：
當(dāng)前偏遠(yuǎn)山區(qū)或牧區(qū)的無電戶使用控制逆變一體機(jī)發(fā)電來滿足用電需要，如風(fēng)カ控制逆變一體機(jī)或光伏控制逆變一體機(jī)等。將控制逆變一體機(jī)發(fā)出的電能儲(chǔ)存在蓄電池中，蓄電池輸出的直流電經(jīng)過逆變器轉(zhuǎn)換成交流電后，向電器供電。當(dāng)電器中冰箱和空調(diào)的壓縮機(jī)、微波爐的電機(jī)等負(fù)載啟動(dòng)的一瞬間，由于電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度幾乎為0，即沒有切割磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)，就不會(huì)在電路中產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)；當(dāng)蓄電池的輸出電壓不變吋，忽略線圈自感的作用，幾乎所有的輸出電壓都加在了電路的電阻上，因此瞬間的沖擊電流很大。如圖1所示，若蓄電池仍按照穩(wěn)態(tài)電壓I和穩(wěn)態(tài)頻率2輸出，電路中的負(fù)載電流3將會(huì)形成達(dá)到額定負(fù)載電流的7 8倍的沖擊電流，電路中的控制逆變一體機(jī)、蓄電池等功率元件都將受到影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致控制逆變一體機(jī)啟動(dòng)過流保護(hù)；蓄電池因沖擊電流過大，影響電池電壓低于額定值而導(dǎo)致控制逆變一體機(jī)啟動(dòng)低壓保護(hù)。頻繁啟動(dòng)的過流保護(hù)和低壓保護(hù)最終導(dǎo)致整個(gè)供電系統(tǒng)的可用性降低?，F(xiàn)有技術(shù)中對(duì)沖擊電流的限制方法主要包括1、熱敏電阻法，如發(fā)明專利申請(qǐng)-瞬態(tài)電流緩沖抑制器(公開號(hào)CN101335451)就是通過在電路中串聯(lián)熱敏電阻，在負(fù)載開機(jī)瞬間如果有較大的沖擊電流產(chǎn)生，熱敏電阻能將沖擊電流限制在額定范圍之內(nèi)；但是熱敏電阻法的缺點(diǎn)在干，啟動(dòng)時(shí)熱敏電阻需要一定時(shí)間才能到達(dá)工作狀態(tài)電阻值，關(guān)閉時(shí)熱敏電阻還需要一定冷卻時(shí)間將阻值升高到常溫態(tài)以備下一次啟動(dòng)，這樣如果電機(jī)關(guān)閉后馬上開啟，熱敏電阻還沒有變冷這對(duì)沖擊電流就失去了限制作用。2、エ頻變壓器法，在控制逆變一體機(jī)與用電器之間串聯(lián)ー個(gè)エ頻電壓器，當(dāng)電路中的壓縮機(jī)、電機(jī)啟動(dòng)產(chǎn)生沖擊電流時(shí)，エ頻變壓器使輸出電壓下降，但輸出頻率保持不變。雖然相對(duì)于穩(wěn)態(tài)電壓的情況下的沖擊電流有所減小，但是并未改變電機(jī)性負(fù)載的速度，因而沖擊電流仍然比較大。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了ー種能有效抑制因?yàn)樨?fù)載啟動(dòng)和斷電產(chǎn)生的沖擊電流，保護(hù)電源以及功率器件的抗沖擊性電流調(diào)節(jié)器，以及使用該抗沖擊性電流調(diào)節(jié)器的蓄電池電源。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種抗沖擊性電流調(diào)節(jié)器，其特征在于它包括信號(hào)處理器、信號(hào)采集模塊和驅(qū)動(dòng)電路，其中所述信號(hào)采集模塊的輸入端連接輸出電路的輸出端，所述信號(hào)采集模塊的輸出端連接所述信號(hào)處理器；所述信號(hào)處理器的信號(hào)輸出端連接所述驅(qū)動(dòng)電路；所述驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端連接所述輸出電路中的功率器件。所述信號(hào)處理器為數(shù)字信號(hào)處理器或?qū)Ｓ眉呻娐贰）`種使用上述抗沖擊性電流調(diào)節(jié)器的蓄電池電源，其特征在干它還包括串聯(lián)的蓄電池、升壓逆變電路，所述升壓逆變電路包括依次連接的升壓全橋、高頻變壓橋、整流橋、逆變橋；所述抗沖擊性電流調(diào)節(jié)器的驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端連接所述升壓全橋和逆變橋中的功率器件，所述抗沖擊性電流調(diào)節(jié)器的信號(hào)采集模塊的輸入端連接所述升壓逆變電路輸入端和輸出端。 所述功率器件包括CMOS管和/或IGBT管。本實(shí)用新型的技術(shù)效果如下本實(shí)用新型的抗沖擊性電流調(diào)節(jié)方法在負(fù)載啟動(dòng)產(chǎn)生沖擊電流時(shí)，通過降低升壓逆變電路的輸出電壓和輸出頻率的方式，來限制沖擊電流，使之不會(huì)超過安全范圍以保護(hù)電路中的功率器件。由于輸出頻率降低，負(fù)載中的電機(jī)運(yùn)動(dòng)速度也降低，負(fù)載輸出功率下降，進(jìn)而拉低了負(fù)載的沖擊電流。由于對(duì)輸出電壓和輸出頻率的調(diào)整是通過具有數(shù)字處理功能的信號(hào)處理器通過調(diào)整用于驅(qū)動(dòng)功率器件的占空比來是實(shí)現(xiàn)的，因而具有響應(yīng)迅速、限制效果好、保護(hù)功率器件的特點(diǎn)。本實(shí)用新型的抗沖擊性電流調(diào)節(jié)器由于采用上述方法設(shè)置，相比于現(xiàn)有的熱敏電阻法，具有可對(duì)啟動(dòng)時(shí)間間隔短、反復(fù)啟動(dòng)的負(fù)載產(chǎn)生的沖擊電流進(jìn)行有效限制的優(yōu)點(diǎn)。相比于現(xiàn)有的エ頻變壓器法，由于缺省了體積巨大的變壓器設(shè)備，使整個(gè)調(diào)節(jié)器的體積明顯壓縮，且響應(yīng)速度更加迅速。

圖1是產(chǎn)生沖擊性電流時(shí)的輸出電壓、輸出頻率和負(fù)載電流的狀態(tài)示意圖圖2是本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖圖3是經(jīng)過本實(shí)用新型的裝置調(diào)整后的產(chǎn)生沖擊性電流時(shí)的輸出電壓、輸出頻率和負(fù)載電流的狀態(tài)示意圖圖4是冰箱正常工作時(shí)的輸出電壓和負(fù)載電流波形圖5是冰箱啟動(dòng)時(shí)不改變給定電壓Uref和給定頻率fMf，輸出電壓和負(fù)載電流波形圖6是冰箱啟動(dòng)時(shí)改變給定電壓Uref和給定頻率fMf，輸出電壓和負(fù)載電流波形
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行說明。為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一歩詳細(xì)說明。此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。如圖1所示，本實(shí)用新型的抗沖擊性電流調(diào)節(jié)器4包括信號(hào)處理器5、信號(hào)采集模塊6和驅(qū)動(dòng)電路7,信號(hào)處理器5的輸入連接信號(hào)米集模塊6的輸出，輸出分別連接ー驅(qū)動(dòng)電路7的輸入和另ー驅(qū)動(dòng)電路7的輸入；其中信號(hào)處理器5中包括比較器51和電壓調(diào)制模塊52，信號(hào)處理器5可以是數(shù)字信號(hào)處理(DSP)或?qū)Ｓ眉呻娐?ASIC)等。蓄電池電源包括抗沖擊性電流調(diào)節(jié)器4、蓄電池8、升壓逆變電路、負(fù)載端ロ 10，蓄電池8、升壓逆變電路、負(fù)載端ロ 10依次連接；升壓逆變電路中包括依次連接的升壓全橋91、高頻變壓橋92、整流橋93、逆變橋94和濾波電路95。ー驅(qū)動(dòng)電路7的輸出驅(qū)動(dòng)升壓全橋91中的功率器件，另ー驅(qū)動(dòng)電路7的輸出驅(qū)動(dòng)逆變橋94中的功率器件，功率器件包括CMOS管、IGBT管等。信號(hào)采集模塊6分別采集蓄電池8輸出端的電壓和電流信號(hào)、整流橋93和逆變橋94之間的母線電壓和電流信號(hào)、濾波電路95輸出端的電壓和電流信號(hào)。信號(hào)采集模塊6將采集到的電壓和電流信號(hào)輸入信號(hào)處理器5的比較器51進(jìn)行判斷，一方面判斷濾波電路95處是否遇到?jīng)_擊電流，通過調(diào)節(jié)輸出頻率的方式限制負(fù)載啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的沖擊電流；另一方面判斷蓄電池8的輸出電壓是否達(dá)到蓄電池8的額定輸出電壓、整流橋93與逆變橋94之間的直流母線電流是否達(dá)到額定直流電流、濾波電路95輸出的輸出電壓是否達(dá)到整個(gè)蓄電池電源的額定輸出電壓，通過反饋控制的方式保證蓄電池電源的正常運(yùn)行。當(dāng)信號(hào)采集模塊6在濾波電路95處采集的輸出電壓Uout低于負(fù)載運(yùn)行的最小電HUmin，或負(fù)載電流Iri。為沖擊電流吋。電壓調(diào)制模塊52根據(jù)比較器51的判斷結(jié)果，設(shè)定相應(yīng)的給定電壓Umf,再根據(jù)當(dāng)前給定電壓Uref計(jì)算當(dāng)前給定頻率fraf，fMf=kUMf+b,其中k、b為常數(shù)。電壓調(diào)制模塊52調(diào)節(jié)指令信號(hào)中的占空比使之與當(dāng)前給定電壓Uref對(duì)應(yīng)，驅(qū)動(dòng)電路7根據(jù)占空比驅(qū)動(dòng)升壓全橋91和逆變橋94的功率器件，實(shí)現(xiàn)對(duì)升壓逆變電路的輸出電壓Uout和輸出頻率。的調(diào)整，f^kW^b，其中k、b為常數(shù)。使輸出電壓Uout和輸出頻率f；ut隨著電壓調(diào)制模塊52的給定電壓Uref和給定頻率fMf變化而變化，最終達(dá)到輸出電壓Uout=給定電壓Uref,輸出頻率f()Ut=給定頻率fMf。由上可知，當(dāng)負(fù)載剛剛啟動(dòng)，電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度幾乎為0吋，濾波電路95處遇到?jīng)_擊電流時(shí)，通過給定電壓Uref和給定頻率fMf來降低輸出電壓Uout和輸出頻率f；ut。當(dāng)輸出電壓Urat降低后，沖擊電流也隨之降低，慢慢地電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子之間具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)；當(dāng)輸出頻率fwt降低后，電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)由急速上升變?yōu)榫徛仙姍C(jī)的輸出功率P降低，由P=Iric2R可知負(fù)載電流し隨即減小，從而達(dá)到限制沖擊電流的目的?；谏鲜鲈恚?電壓調(diào)制模塊52的調(diào)制方法包括I)信號(hào)采集模塊6檢測(cè)某一時(shí)刻濾波電路95輸出端的負(fù)載電流Iri。，并將該檢測(cè)信號(hào)輸入比較器51中進(jìn)行判斷；2)當(dāng)負(fù)載電流し達(dá)到或超過一定閾值吋，比較器51將該負(fù)載電流し判定為沖擊電流，電壓調(diào)制模塊52根據(jù)沖擊電流的大小逐步或一次性降低給定電壓Uref,同時(shí)根據(jù)給定電壓Uref計(jì)算給定頻率fMf，來調(diào)節(jié)升壓逆變電路的輸出電壓Uout和輸出頻率f；ut ;如圖3所示，當(dāng)輸出電壓Uout和輸出頻率fwt均降低吋，負(fù)載電流し隨之降低；3)如果電壓調(diào)制模塊52中的給定電壓Uref低于負(fù)載允許的最小電壓Umin，則給定電壓Uref保持為最小電壓Umin,以保證負(fù)載能夠正常啟動(dòng)，同時(shí)根據(jù)當(dāng)前的給定電壓Uref計(jì)算給定頻率fMf，此時(shí)輸出電壓Uout=最小電壓Umin、輸出頻率fwt=fmin ；4)如果負(fù)載的沖擊電流消退，即負(fù)載電流Iri。回到正常的工作電流時(shí)，電壓調(diào)制模塊52中的給定電壓Uref上升，同時(shí)根據(jù)當(dāng)前的給定電壓Uref計(jì)算給定頻率fMf ；5)當(dāng)給定電壓Uref上升到負(fù)載的額定電壓Uct，給定電壓Uref保持為額定電壓Urv,同時(shí)根據(jù)當(dāng)前的給定電壓Uref計(jì)算給定頻率fMf。[0033]下面是上述抗沖擊性電流調(diào)節(jié)方法及裝置用于無電戶供電系統(tǒng)時(shí)，本實(shí)用新型相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的顯著效果，電路參數(shù)見表I。表I
權(quán)利要求1.一種抗沖擊性電流調(diào)節(jié)器，其特征在于它包括信號(hào)處理器、信號(hào)采集模塊和驅(qū)動(dòng)電路，其中所述信號(hào)采集模塊的輸入端連接輸出電路的輸出端，所述信號(hào)采集模塊的輸出端連接所述信號(hào)處理器；所述信號(hào)處理器的信號(hào)輸出端連接所述驅(qū)動(dòng)電路；所述驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端連接所述輸出電路中的功率器件。
2.如權(quán)利要求1所述的一種抗沖擊性電流調(diào)節(jié)器，其特征在于所述信號(hào)處理器為數(shù)字信號(hào)處理器或?qū)Ｓ眉呻娐贰?br> 3.一種使用如權(quán)利要求1或2所述的抗沖擊性電流調(diào)節(jié)器的蓄電池電源，其特征在于它還包括串聯(lián)的蓄電池、升壓逆變電路，所述升壓逆變電路包括依次連接的升壓全橋、高頻變壓橋、整流橋、逆變橋；所述抗沖擊性電流調(diào)節(jié)器的驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端連接所述升壓全橋和逆變橋中的功率器件，所述抗沖擊性電流調(diào)節(jié)器的信號(hào)采集模塊的輸入端連接所述升壓逆變電路輸入端和輸出端。
4.如權(quán)利要求3所述的一種蓄電池電源，其特征在于所述功率器件包括CMOS管和/或IGBT管。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種抗沖擊性電流調(diào)節(jié)器以及蓄電池電源，在負(fù)載啟動(dòng)產(chǎn)生沖擊電流時(shí)，通過降低輸出電壓和輸出頻率的方式，來限制沖擊電流，使之不會(huì)超過安全范圍，對(duì)電路中的功率器件造成損害。由于輸出頻率降低，負(fù)載中的電機(jī)運(yùn)動(dòng)速度也降低，負(fù)載輸出功率下降，進(jìn)而拉低了負(fù)載的沖擊電流。由于對(duì)輸出電壓和輸出頻率的調(diào)整是通過具有數(shù)字處理功能的信號(hào)處理器通過調(diào)整用于驅(qū)動(dòng)功率器件的占空比來是實(shí)現(xiàn)的，因而具有響應(yīng)迅速、限制效果好、保護(hù)功率器件的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02J7/00GK202872627SQ20122053869
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月19日
發(fā)明者宋風(fēng)才, 王寶珠, 常東來, 王海龍 申請(qǐng)人:中科恒源科技股份有限公司