《蓄電池化成充放電主電路結構》是江蘇金帆電源科技有限公司於2011年9月21日申請的專利，該專利的公布號為CN102364742A，申請號為2011102798953，授權公布日為2012年2月29日，發明人是彭正雄、徐利東。
《蓄電池化成充放電主電路結構》公開了一種可提高功率因數、減少對電網的諧波污染的蓄電池化成充放電主電路結構，包括供電電源，所述的供電電源移相全橋電源，其正負極輸入端分別與正、負直流母線相連，正、負直流母線至少連線有一路充放電單元，每路充放電單元包括一個並接有反向二極體的充電電路和一個放電電路，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負極輸出端子均與負直流母線相連，充電電路的輸出端與放電電路的輸入端相連後接充放電單元的正極輸出端子；所述的正、負直流母線之間還設定有母線放電單元。該發明所述充放電主電路的功率因數接近於0.94，對電網的諧波污染大大減小，節約了能源。
2018年12月20日，《蓄電池化成充放電主電路結構》獲得第二十屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《蓄電池化成充放電主電路結構》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名： 蓄電池化成充放電主電路結構
- 公告號：CN102364742A
- 授權日：2012年2月29日
- 申請號：2011102798953
- 申請日：2011年9月21日
- 申請人：江蘇金帆電源科技有限公司
- 地址：江蘇省蘇州市張家港市楊舍鎮塘市金港大道東側江蘇金帆電源科技有限公司
- 發明人：彭正雄、徐利東
- Int.Cl.：H01M10/04(2006.01)I; H02J7/00(2006.01)I
- 代理機構：張家港市高松專利事務所
- 代理人：孫高
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
在蓄電池的生產工藝中，需要對蓄電池反覆的充電和放電，這一過稱為化成。如圖1所示，中國國內廣泛使用的蓄電池化成充放電主電路結構，通常採用由六個可控矽D1~D6結構的整流可控矽組，在整流可控矽組的輸出迴路中串聯接有平波電抗器L和開關KM2的兩組觸點，開關KM2的兩組觸點交叉並接在開關KM1的兩組觸點上，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：當對蓄電池組B充電時，開關KM1閉合、開關KM2斷開，當負載蓄電池B放電時，開關KM2閉合、開關KM1斷開。
由於使用的充放電主迴路是可控矽電路結構，使用時會對電網產生以下兩個弊端：1.使用電網電量的功率因數較低；2.會對輸入交流電網產生電網諧波污染並浪費了大量電能。
當然，電網電量的功率因數較低可用無功補償進行校正，但是，普遍的無功補償設備在改善了基波功率因數後會對電網的諧波進一步放大，對電網造成更大的污染，故必須使用價格昂貴的抗諧波的無功補償設備進行校正。由於多個充放電電路可能工作在不同的工作狀態（充電狀態或放電狀態），充電的電能從交流電網經可控矽整流器、電抗器L、開關KM1流向電池，放電時電能從電池經開關KM2、電抗器L、可控矽整流器流向電網。電能在交流電網上進行交換，使得諧波進一步增大、功率因數進一步減小，對電網造成嚴重污染，進而對用電設備造成破壞;而且諧波會導致供電變壓器的發熱量增大，使大量的電能白白浪費。
發明內容
專利目的
《蓄電池化成充放電主電路結構》所要解決的技術問題是：提供一種可提高功率因數、減少對電網的諧波污染的蓄電池化成充放電主電路結構。
技術方案
《蓄電池化成充放電主電路結構》採用的技術方案為：蓄電池化成充放電主電路結構，包括：供電電源，供電電源為由三相整流、移相全橋、高頻變壓器、副邊全橋整流以及輸出濾波電感和濾波電容構成的移相全橋直流電源，其正、負極輸出端分別與正、負直流母線相連，正、負直流母線至少連線有一路充放電單元，每路充放電單元包括一個可逆的充電電路和一個放電電路，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極輸出端子均與負直流母線相連，充電電路的輸出端與放電電路的輸入端相連後接充放電單元的正極輸出端子；所述的正、負直流母線之間還設定有母線放電單元。
上述的充電電路的輸出端與放電電路的輸入端的連線處與充放電單元正極輸出端子之間串接有儲能電感。
改善效果
《蓄電池化成充放電主電路結構》的有益效果是：《蓄電池化成充放電主電路結構》中的每個充放電單元放電時，將電能反饋給正、負直流母線，當正負直流母線的電能有富餘，即：正直流母線的電壓有上升的趨勢時，富餘的直流電通過母線放電單元消耗掉，對電網的諧波污染大大減小，可大大節約能源。
附圖說明
圖1是背景技術中所述的蓄電池化成充放電主電路結構示意圖。
圖1中：D1、D2、D3、D4、D5、D6為可控矽，L為電感，KM1、KM2均為雙刀單擲開關，B為蓄電池。
圖2是《蓄電池化成充放電主電路結構》的電原理結構示意圖。
圖2中：1、供電電源，2、母線放電單元，3、直流母線單元，4、第一路充放電單元，5、第二路充放電單元。
技術領域
《蓄電池化成充放電主電路結構》涉及到一種蓄電池化成充放電主電路結構。
權利要求
1.蓄電池化成充放電主電路結構，包括：供電電源，其特徵在於：所述的供電電源為由三相整流、移相全橋、高頻變壓器、副邊全橋整流以及輸出濾波電感和濾波電容構成的移相全橋直流電源，該移相全橋採用四個功率管，這四個功率管均設定有反向二極體，移相全橋直流電源的正、負極輸出端分別與正、負直流母線相連，正、負直流母線至少連線有一路充放電單元，每路充放電單元包括一個可逆的充電電路和一個放電電路，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極輸出端子均與負直流母線相連，充電電路的輸出端與放電電路的輸入端相連後接充放電單元的正極輸出端子；所述的正、負直流母線之間還設定有母線放電單元，該母線放電單元包括串接在一起的一個電阻和一個功率管，該電阻的兩端並聯有二極體，該二極體的導通方向與所述母線放電單元中的功率管的導通方向相反。
2.如權利要求1所述的主電路結構，其特徵在於：所述的充電電路的輸出端與放電電路的輸入端的連線處與充放電單元的正極輸出端子之間串接儲能電感。
實施方式
如圖2所示，《蓄電池化成充放電主電路結構》所述的蓄電池化成充放電主電路結構，包括：由三相整流、主要由四個功率管Q1~Q4組成的移相全橋、高頻變壓器T、由四隻二極體D1~D4組成的副邊全橋整流以及輸出濾波電感L1和濾波電容C1構成的移相全橋供電電源1，這裡選用功率管為全控型內置反向二極體，也可以選用沒有內置反向二極體的全控型功率管，反向二極體外置；供電電源1的正、負極分別與母線放電單元2的正、負極相連，母線放電單元2的正、負極分別與直流母線3的正、負極相連，直流母線單元3與兩路充放電單元4和5相連，每路充放電單元包括一個可逆的充電電路和一個放電電路，其中：可逆充電電路主要由一個內置反向二極體的IGBT構成（在充放電單元4和5中，這個IGBT分別是指功率管Q11和Q21），當然也可以採用沒有反向二極體的IGBT，反向二極體外置，放電電路主要由一個IGBT構成（在充放電單元4和5中，這個IGBT分別是指功率管Q12和Q22）；兩個充放電電路的輸出端即功率管Q11和Q21的漏極與正直流母線連線，兩個放電電路的輸出端即功率管Q12和Q22的源極和充放電單元4和5的負極輸出端子與負直流母線相連，每個充電電路的輸出端與放電電路的輸入端相連後接充放電單元的正極輸出端子，即：功率管Q11的源極與功率管Q12的漏極相連後接充放電單元4的正極輸出端子，功率管Q21的源極與功率管Q22的漏極相連後接充放電單元5的正極輸出端子。在該實施例中，充電電路的輸出端與放電電路的輸入端的連線處與相應的充放電單元的正極輸出端子之間還串接有儲能電感，即：功率管Q11的源極與Q12的漏極的連線處與充放電單元4的正輸出端子之間設定有儲能電感L2，功率管Q21的源極與Q22的漏極的連線處與充放電單元5的正輸出端子之間設定有儲能電感L3。在實際製作時，供電電源1的控制端即功率管Q1至Q4的柵極、充放電單元4的控制端即功率管Q11和Q12的柵極以及充放電單元5的控制端即功率管Q21和Q22的柵極分別與控制上述主電路工作的控制器相連；所述的供電電源1中的功率管也可以選用GTR、MOSFET管。
實際套用時，直流母線單元3可以與多路充放電單元相連，而不局限與上述實例中的兩路充放電單元4和5。上述實施例中，通常情況下，通過控制器將充放電單元4和5工作在交替充放電方式下，即：充放電單元4中的功率管Q11對電池B1進行充電時，充放電單元5中的功率管Q22對電池B2進行放電，或者充放電單元4中的功率管Q12對電池B1進行放電時，充放電單元5中的功率管Q21對電池B2進行充電，並且充放電單元4和5中的功率管Q11、Q12、Q21、Q22都工作在脈寬調製（PWM）方式下。下面以電池B1放電、電池B2充電為例來具體說明本充放電主電路的工作過程：當充放電單元4中的功率管Q12對電池B1進行放電時，功率管Q11處於關斷狀態，功率管Q12工作在PWM方式，在功率管Q12導通周期，電池B1中電能流向儲能電感L2、並儲存在儲能電感L2中，在功率管Q12關斷周期，儲存在儲能電感L2中的電能通過功率管Q11的反向二極體流向正直流母線，再由正直流母線流向正在充電的充放電單元4中的功率管Q21，在功率管Q21的導通周期對電池B2進行充電，充放電單元4在充電全過程中，功率管Q22始終處於關斷狀態。這樣處於放電狀態的電池B1中的電能就轉化為電池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。當然，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，其放出的電能與需要衝入的電能不可能完全平衡，當直流母線單元3的電能有富餘，即：正直流母線的電壓有上升的趨勢時，這富餘的電能通過控制器與母線放電單元2功率管Q5相互配合，將富餘的直流電能通過電阻R消耗掉；當直流母線單元3的電能不足時，則由供電電源1及時補充。《蓄電池化成充放電主電路結構》的功率因數接近0.94，對電網的諧波污染大大減小，可大大節約能源。
榮譽表彰
2018年12月20日，《蓄電池化成充放電主電路結構》獲得第二十屆中國專利優秀獎。
