一種共直流母線充放電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種充放電系統(tǒng)，尤其是涉及一種共直流母線充放電系統(tǒng)。包括四個(gè)獨(dú)立存在的變壓器柜、整流柜，斬波柜，逆變柜；所述變壓器柜的輸出端連接整流柜的輸入端；所述整流柜輸出端和斬波柜輸入端通過直流母線連接；所述逆變柜的輸入端與斬波柜輸入端連接，逆變柜的輸出端與變壓器柜的輸出端連接。具有如下優(yōu)點(diǎn)：1.采用獨(dú)立的整流，斬波和逆變單元，各單元相互獨(dú)立，邏輯清晰，組建和維修方便，能根據(jù)用戶需求任意增減容量；2.系統(tǒng)故障時(shí)，能自動(dòng)切除故障單元，同時(shí)將備用冗余單元切入，把對(duì)系統(tǒng)的沖擊降到最低；3.支撐電容分散布置，預(yù)充電電路按需安裝，能大幅度降低故障率；4.能量在系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)，將對(duì)電網(wǎng)的沖擊降到最低。
【專利說明】一種共直流母線充放電系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種充放電系統(tǒng)，尤其是涉及一種共直流母線充放電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]充放電設(shè)備是電池生產(chǎn)過程中重要的檢測(cè)設(shè)備，主要被用來根據(jù)化成工藝對(duì)電池進(jìn)行化成，從而使電池在出廠前經(jīng)過實(shí)驗(yàn)并達(dá)到出廠指標(biāo)。傳統(tǒng)充放電系統(tǒng)都是以獨(dú)立單臺(tái)充放電機(jī)的產(chǎn)品形式存在，電池放電時(shí)，使用電阻耗能，或者通過充放電機(jī)內(nèi)部的逆變裝置回能。由于傳統(tǒng)充放電機(jī)的整流，斬波以及逆變功能均集中在一個(gè)柜體內(nèi)部，如果一臺(tái)充放電機(jī)中某個(gè)部件出現(xiàn)故障，需要整臺(tái)充放電機(jī)停機(jī)維修，整個(gè)充放電機(jī)包含的整流，斬波和逆變部分均停止工作，給用戶帶來損失。其次，使用集中柜體形式，要么電阻耗能使放電能量白白消耗，要么獨(dú)立柜體放電的能量無法被其他柜體中斬波充電部分所利用，只能逆變回網(wǎng)，容易對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊。
[0003]傳統(tǒng)充放電機(jī)在實(shí)際生產(chǎn)過程中存在前述缺憾，其主要原因是其整流、斬波、逆變等組成部分被集中于一個(gè)柜內(nèi)，各個(gè)充放電機(jī)之間獨(dú)立運(yùn)行，其先天架構(gòu)設(shè)計(jì)導(dǎo)致不能實(shí)現(xiàn)彼此之間的能量流動(dòng)。即使將這些充放電機(jī)的直流母線端引出并聯(lián)起來，也存在機(jī)柜中某個(gè)部分發(fā)生故障導(dǎo)致整柜系統(tǒng)停機(jī)，使得其他能夠正常工作的部件也不得不停止工作。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的:
[0005]一種共直流母線充放電系統(tǒng)，包括四個(gè)獨(dú)立存在的變壓器柜、整流柜，斬波柜，逆變柜；所述變壓器柜的輸出端連接整流柜的輸入端；所述整流柜輸出端和斬波柜輸入端通過直流母線連接；所述逆變柜的輸入端與斬波柜輸入端連接，逆變柜的輸出端與變壓器柜的輸出端連接。
[0006]在上述的一種共直流母線充放電系統(tǒng)，所述變壓器柜包括一個(gè)多脈波變壓器，所述多脈波變壓器包含有多個(gè)副邊輸出端。
[0007]在上述的一種共直流母線充放電系統(tǒng)，所述整流柜包含有依次多脈波整流橋和平波電感；所述多脈波整流橋的輸入端接上述多脈波變壓器的副邊輸出端。
[0008]在上述的一種共直流母線充放電系統(tǒng)，所述斬波單元使用獨(dú)立的進(jìn)線開關(guān)和直流母線相連，同時(shí)本身具備支撐電容和高頻吸收電容以及預(yù)充電單元，經(jīng)過支撐電容和高頻吸收電容后的直流輸入經(jīng)過絕緣柵雙極型晶體管模塊后進(jìn)行斬波輸出；預(yù)充電單元由預(yù)充電接觸器和電阻組成，預(yù)充電接觸器與預(yù)充電電阻并聯(lián)后串接于主電路中，當(dāng)預(yù)充電接觸器閉合后，電阻被短路。
[0009]在上述的一種共直流母線充放電系統(tǒng)，所述逆變柜包括一個(gè)逆變單元，逆變單元通過進(jìn)線開關(guān)和母線相連，所述逆變單元采用絕緣柵雙極型晶體管模塊，直流輸入經(jīng)過IGBT組成的三相橋逆變?yōu)榻涣?，逆變后的三相交流輸出?jīng)過三相電感濾波后輸出，濾波電感后端的輸出部分作為逆變柜的輸出端。[0010]在上述的一種共直流母線充放電系統(tǒng)，所述逆變單元還包括支撐電容、高頻吸收電容和預(yù)充電單元，預(yù)充電單元由預(yù)充電接觸器和電阻和電容組成，預(yù)充電接觸器與電阻并聯(lián)后和電容串聯(lián)，此單元并聯(lián)于逆變單元直流母線上，當(dāng)預(yù)充電接觸器閉合后，電阻被短路。
[0011]因此，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn):1.采用獨(dú)立的整流，斬波和逆變單元，各單元相互獨(dú)立，邏輯清晰，組建和維修方便，能根據(jù)用戶需求任意增減容量；2.系統(tǒng)故障時(shí)，能自動(dòng)切除故障單元，同時(shí)將備用冗余單元切入，把對(duì)系統(tǒng)的沖擊降到最低；3.支撐電容分散布置，預(yù)充電電路按需安裝，能大幅度降低故障率4.能量在系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)，將對(duì)電網(wǎng)的沖擊降到最低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0013]圖2是本實(shí)用新型中整流單元的電路結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0014]圖3是本實(shí)用新型中斬波單元的電路結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0015]圖4是本實(shí)用新型中逆變單元的電路結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0016]圖中附圖標(biāo)記對(duì)應(yīng)的名稱為:1 一多脈波整流橋、2 —可并聯(lián)逆變單兀、3 —雙向直流輸出單兀、4 一多脈波變壓器(放置在柜體以外)、5 —進(jìn)線熔斷器、6 —整流二極管、7 —均流電抗器、8 —輸出熔斷器、9 一進(jìn)線開關(guān)、10 一預(yù)充電單兀、11 一支撐電容、12、21 —聞?lì)l吸收電容、13 — IGBT模塊、14 —輸出接觸器、15 —輸出電感、16 —電池負(fù)載、17 —變壓器繞組輸出端、18 —進(jìn)線斷路器、19 一三相電感、22 —輸出斷路器、25 —母線。
[0017]【具體實(shí)施方式】:
[0018]結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明如下:
[0019]實(shí)施例1:是基本實(shí)施例。一種共直流母線充放電系統(tǒng)，它包括四個(gè)獨(dú)立存在的變壓器柜、整流柜，斬波柜，逆變柜；所述變壓器柜的輸出端連接整流柜的輸入端；所述整流柜輸出端和斬波柜輸入端通過直流母線連接；所述逆變柜的輸入端與斬波柜輸入端連接，逆變柜的輸出端與變壓器柜的輸出端連接。
[0020]實(shí)施例2:是實(shí)施例1進(jìn)一步實(shí)施例，與實(shí)施例1所不同的是:所述變壓器柜包括一個(gè)多脈波變壓器4，所述多脈波變壓器4包含有多個(gè)副邊輸出端。
[0021]所述的一種共直流母線充放電系統(tǒng)，所述整流柜包含有依次多脈波整流橋I和平波電感；所述多脈波整流橋I的輸入端接上述多脈波變壓器4的副邊輸出端。
[0022]所述的一種共直流母線充放電系統(tǒng)，所述斬波單元使用獨(dú)立的進(jìn)線開關(guān)9和直流母線相連，同時(shí)本身具備支撐電容11和高頻吸收電容12以及預(yù)充電單元10，經(jīng)過支撐電容11和高頻吸收電容12后的直流輸入經(jīng)過絕緣柵雙極型晶體管模塊后進(jìn)行斬波輸出；預(yù)充電單元10由預(yù)充電接觸器和電阻組成，預(yù)充電接觸器與預(yù)充電電阻并聯(lián)后串接于主電路中，當(dāng)預(yù)充電接觸器閉合后，電阻被短路。
[0023]所述的一種共直流母線充放電系統(tǒng)，所述逆變柜包括一個(gè)逆變單元，逆變單元通過進(jìn)線開關(guān)9和母線相連，所述逆變單元采用絕緣柵雙極型晶體管模塊，直流輸入經(jīng)過IGBT組成的三相橋逆變?yōu)榻涣鳎孀兒蟮娜嘟涣鬏敵鼋?jīng)過三相電感19濾波后輸出，濾波電感后端的輸出部分作為逆變柜的輸出端。[0024]所述的一種共直流母線充放電系統(tǒng)，其特征在于，所述逆變單元還包括支撐電容
11、高頻吸收電容12和預(yù)充電單元10 ;預(yù)充電單元10由預(yù)充電接觸器和電阻及電容組成，預(yù)充電接觸器與電阻并聯(lián)后和電容串聯(lián)，此單元并聯(lián)于逆變單元直流母線上，當(dāng)預(yù)充電接觸器閉合后，電阻被短路。
[0025]結(jié)合本實(shí)用新型的技術(shù)方案及工作過程和原理對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)效果作進(jìn)一步具體的說明如下:
[0026]共直流母線充放電系統(tǒng)中的整流單元以單獨(dú)成柜的形式存在，包含多脈波變壓器4 (一般為12脈波以上)，平波電感以及多脈波整流橋。每個(gè)整流單元部分都獨(dú)立成兩柜，其中一柜為多脈波變壓器柜，柜內(nèi)放置一臺(tái)多脈波變壓器4，另外一柜放置整流橋以及對(duì)應(yīng)數(shù)量的平波電感。三相輸入電經(jīng)變壓器柜中的多脈波變壓器4調(diào)壓后，從變壓器的多個(gè)副邊輸出，此輸出也是變壓器柜的輸出端。每個(gè)副邊三相輸出端連接到一個(gè)三相整流橋。經(jīng)過整流后的直流輸出接均流電抗器，然后將輸出端并聯(lián)到直流母線上。輸入端為多脈波變壓器4的三相副邊，輸出端為直流輸出端連接母線。
[0027]共直流母線系統(tǒng)的斬波單元使用獨(dú)立的進(jìn)線開關(guān)和直流母線相連，同時(shí)本身具備支撐電容和預(yù)充電單元，經(jīng)過支撐電容和高頻吸收電容后的直流輸入經(jīng)過IGBT進(jìn)行斬波輸出，充放電組件中包含基于信號(hào)處理器(DSP或ARM)設(shè)計(jì)的控制器，控制器根據(jù)編制的控制算法，發(fā)出對(duì)應(yīng)的PWM波形來控制IGBT通斷。當(dāng)斬波單元發(fā)生故障時(shí)，控制器通過電操系統(tǒng)，將斬波單元從直流母線上切除。同時(shí)控制器對(duì)外提供通訊接口，和遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)相連，當(dāng)斬波單元脫離母線后，遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)監(jiān)控到此情況，向備用斬波單元發(fā)出指令，由備用斬波單元通過電操系統(tǒng)，自動(dòng)合上進(jìn)線開關(guān)上線。斬波單元根據(jù)用戶實(shí)際需要多個(gè)成柜，以168路30A/60A充放電系統(tǒng)為例，可以采用12個(gè)斬波單元為一柜，柜子的輸入端即為斬波單元的和直流母線的連接端，輸出端為斬波單元輸出端，和電池負(fù)載相連。在監(jiān)控電腦的軟件控制下，可以將任意斬波單元并聯(lián)給電池充電。
[0028]共直流母線系統(tǒng)的逆變單元組件設(shè)計(jì)，多個(gè)逆變單元放置在逆變柜中，可以并柜使用。逆變單元通過進(jìn)線開關(guān)和母線相連，進(jìn)線直流部分可根據(jù)需要決定是否加裝支撐電容、高頻吸收電容和預(yù)充電單元。直流輸入經(jīng)過IGBT組成的三相橋逆變?yōu)榻涣?，逆變后的三相交流輸出?jīng)過三相電感濾波后輸出，濾波電感后端的輸出部分作為逆變柜的輸出端，可以直接連接到任意一個(gè)變壓器柜的輸出端(即任意一個(gè)多脈波變壓器4的副邊)。
[0029]本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型精神作舉例說明。本實(shí)用新型所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本實(shí)用新型的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
[0030]盡管本文較多地使用了多脈波整流橋1、可并聯(lián)逆變單元2、雙向直流輸出單元3、多脈波變壓器4 (放置在柜體以外)、進(jìn)線熔斷器5、整流二極管6、均流電抗器7、輸出熔斷器8、進(jìn)線開關(guān)9、預(yù)充電單元10、支撐電容11、高頻吸收電容12、IGBT模塊13、輸出接觸器14、輸出電感15、電池負(fù)載16、變壓器繞組輸出端17、進(jìn)線斷路器18、三相電感19、高頻吸收電容21、輸出斷路器22、母線25等術(shù)語，但并不排除使用其它術(shù)語的可能性。使用這些術(shù)語僅僅是為了更方便地描述和解釋本實(shí)用新型的本質(zhì)；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本實(shí)用新型精神相違背的。
【權(quán)利要求】
1.一種共直流母線充放電系統(tǒng)，其特征在于，包括四個(gè)獨(dú)立存在的變壓器柜、整流柜，斬波柜，逆變柜；所述變壓器柜的輸出端連接整流柜的輸入端；所述整流柜輸出端和斬波柜輸入端通過直流母線連接；所述逆變柜的輸入端與斬波柜輸入端連接，逆變柜的輸出端與變壓器柜的輸出端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種共直流母線充放電系統(tǒng)，其特征在于，所述變壓器柜包括一個(gè)多脈波變壓器，所述多脈波變壓器包含有多個(gè)副邊輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種共直流母線充放電系統(tǒng)，其特征在于，所述整流柜包含有依次多脈波整流橋和平波電感；所述多脈波整流橋的輸入端接上述多脈波變壓器的副邊輸出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種共直流母線充放電系統(tǒng)，其特征在于，所述斬波單元使用獨(dú)立的進(jìn)線開關(guān)和直流母線相連，同時(shí)本身具備支撐電容和高頻吸收電容以及預(yù)充電單元，經(jīng)過支撐電容和高頻吸收電容后的直流輸入經(jīng)過絕緣柵雙極型晶體管模塊后進(jìn)行斬波輸出；預(yù)充電單元由預(yù)充電接觸器和電阻組成，預(yù)充電接觸器與預(yù)充電電阻并聯(lián)后串接于主電路中，當(dāng)預(yù)充電接觸器閉合后，電阻被短路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種共直流母線充放電系統(tǒng)，其特征在于，所述逆變柜包括一個(gè)逆變單元，逆變單元通過進(jìn)線開關(guān)和母線相連，所述逆變單元采用絕緣柵雙極型晶體管模塊，直流輸入經(jīng)過IGBT組成的三相橋逆變?yōu)榻涣鳎孀兒蟮娜嘟涣鬏敵鼋?jīng)過三相電感濾波后輸出，濾波電感后端的輸出部分作為逆變柜的輸出端。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種共直流母線充放電系統(tǒng)，其特征在于，所述逆變單元還包括支撐電容、高頻吸收電容和預(yù)充電單元；預(yù)充電單元由預(yù)充電接觸器和電阻及電容組成，預(yù)充電接觸器與電阻并聯(lián)后和電容串聯(lián)，此單元并聯(lián)于逆變單元直流母線上，當(dāng)預(yù)充電接觸器閉合后，電阻被短路。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK203574421SQ201320761962
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2013年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月28日
【發(fā)明者】徐萌飛, 匡鵬, 項(xiàng)思源 申請(qǐng)人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七一二研究所