一种大功率全范围电压输出的电池测试装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种适用于大功率全范围电压输出的电池测试装置，所述电池测试设备包括空气开关、三相滤波器、主接触器、预充接触器、三相变压器、第一档位接触器、第二档位接触器、电压型PWM整流器、输出侧预充接触器、输出侧接触器、电容和快速熔断器。三相变压器包括变压器原边和变压器副边，变压器副边设置为双电压抽头，对双电压抽头设置对应的档位接触器，通过选择档位接触器能够对电压抽头进行切换。所述电池测试装置的优越效果在于方便实用、能够提高运行效率及设备稳定性，通过设置副边为多抽头的隔离变压器，用户能够根据对功率因数的要求，选择是否使用自动切档来实现直流侧电压的全范围输出。
【专利说明】一种大功率全范围电压输出的电池测试装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电池测试装置，尤其涉及一种适用于大功率全范围电压输出的电池测试装置。
【背景技术】
[0002]随着能源和环境问题的日益严峻，电动汽车的发展得到了高度的重视，锂离子动力电池因其能量密度高、循环次数多而成为优选动力源。锂离子动力电池从单节到成组应用，容量范围很大。电池性能和参数受到充放电倍率、环境温度、荷电状态、使用方法以及老化程度等多种因素的影响呈现明显的非线性，且相互耦合。为了更好的推广锂离子动力电池的应用技术，用于测试其性能、模拟各种实际工况的动力电池测试设备成为关键要素。
[0003]目前市场上动力电池测试设备基本可以分为由使用半控型器件晶闸管的测试设备和使用全控型器件IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极型晶体管)的测试设备。全控型器件IGBT的测试设备因其具有单位功率因数、能力双向传输、对电网污染小、动态响应快等优点,成为当前动力电池测试设备的主流。
[0004]这种测试设备一般采用电压型三相PWM整流器和双向DC/DC变换器双级结构，PWM整流器在提供稳定的母线电压的同时需要工作在高功率因数下，以提高测试设备的运行效率和减小与电网的无功交换，DC/DC双向变换器控制母线侧与电池能量的双向流动。当PWM整流器工作在单位功率因数时，母线电压的下限会受到交流侧电压的限制。当母线电压设定低于此下限值时，将导致整流器网侧电流发生畸变，并产生相移，而无法确保网侧单位功率因数正弦波电流控制。因此，当输出侧有全范围要求时，单级的PWM整流器无法满足要求，而加入双向DC/DC变换器可以将稳定的母线电压进行宽范围的电压转换。
[0005]对于直流侧电压全范围输出的需求，使用传统的整流器和DC变换器双级的结构，虽然拓宽了输出电压的范围，实现了全范围的电压输出。但在设备控制性能、生产成本、功率密度等多方面也带来了很多问题，它不仅增加了设备的控制的复杂性，降低了设备的功率密度，还延长了电池侧充放电转换时间，同时降低了设备运行效率，造成更大的电能损耗。
[0006]如果使用单级PWM整流器，变压器变比固定的情况下，运行于单位功率因数时，直流侧输出电压受到交流网侧电压的限制，强行工作于低电压情况下，将使网侧电流波形发生畸变并发生相移，降低设备运行的功率因数。三相变压器一方面可以阻止电网与变换器之间部分谐波的传输，另外启停大负荷设备时，可以减小对电网电压的影响，同时还可以起到安全隔离的作用。对于电压型PWM整流器，直流电压一定的条件下，交流网侧电压越高，设备损耗会越低。因此，我们能够根据输出电压的范围需求，通过对变压器的变比进行合理的设计，以提高设备效率。
[0007]而在现有技术中，当电池测试设备使用单级PWM整流器结构时，虽然通过对三相隔离变压器变比的设计，可以使得三相PWM整流器满足各个直流输出电压等级的需求。但对于一台设备，由于其变压器变比固定，高功率因数下直流输出电压的范围受到限制，如何实现直流侧电压的全范围输出成为一个亟待解决的问题。
实用新型内容
[0008]有鉴于此，为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种大功率全范围电压输出的电池测试装置。所述电池测试设备采用单级电压型PWM整流器结构，将三相变压器副边设置为多抽头变压器，对不同电压抽头设置对应的档位接触器，所述设备根据输出电压的大小要求，能够自动进行变比档位选择，进而能够实现直流电压全范围输出。
[0009]为实现上述目的，本实用新型所述一种大功率全范围电压输出的电池测试装置的技术方案是:所述电池测试设备包括空气开关、三相滤波器、主接触器、预充接触器、三相变压器、第一档位接触器、第二档位接触器、电压型PWM整流器、输出侧预充接触器、输出侧接触器、电容和快速熔断器。所述空气开关通过三相滤波器、主接触器、预充接触器与三相变压器连接。所述三相变压器包括变压器原边和变压器副边，所述变压器原边和变压器副边相互电感应。所述三相变压器通过第一档位接触器、第二档位接触器与电压型PWM整流器连接。所述电压型PWM整流器与电容、输出侧预充接触器、输出侧接触器连接，所述电容与输出侧预充接触器、输出侧接触器之间设置快速熔断器。所述三相变压器副边设置为双电压抽头，所述三相变压器对双电压抽头设置对应的档位接触器即第一档位接触器和第二档位接触器，通过选择所述第一档位接触器或第二档位接触器能够对电压抽头进行切换。
[0010]当输出侧接阻性负载时，设备上电时，根据输出电压的指令值，自动选择合适的电压抽头，将对应的档位接触器第一档位接触器或第二档位接触器吸合，然后吸合预充接触器对输出电容预充电，预充完成后，吸合主接触器，断开预充接触器，最后吸合输出侧接触器，启动完成。
[0011]当输出侧接电池负载时，设备上电时，首先吸合输出侧预充接触器，预充结束后，吸合输出侧接触器，断开输出侧预充接触器。根据检测到的电容电压值，自动选择合适的电压抽头，将对应的档位接触器第一档位接触器或第二档位接触器吸合，吸合主接触器，启动完成。在保证了高功率因数下，电池测试设备使用单级PWM整流器结构，实现了直流侧电压的全范围输出。当输出过流时，通过快速熔断器对所述电池测试设备进行熔断保护。
[0012]较佳的，当对功率因数要求不高时，在所述设备上电后能够通过选择固定的档位接触器第一档位接触器或第二档位接触器，实现直流侧电压的全范围输出。
[0013]本实用新型所述一种大功率全范围电压输出的电池测试装置的优越效果在于:方便实用、能够提高运行效率及设备稳定性。通过设置副边为多抽头的隔离变压器，用户能够根据对功率因数的要求，选择是否使用自动切档来实现直流侧电压的全范围输出。如果需要工作在高功率因数的情况下，用户能够进行相关配置，使得变压器副边变比档位接触器自动切换到合适的档位。如果对于功率因数要求不高的情况下，能够将档位接触器配置为固定的接触器，实现直流侧全范围的输出。与传统双级结构的电池测试设备相比，单级PWM整流器结构的电池测试设备增大了功率密度，提高了设备运行效率，而且大大缩短电池充放电转换时间，提高了设备的稳定性。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本实用新型所述大功率全范围电压输出的电池测试装置的结构示意图；[0015]图中所示:1-空气开关、2-三相滤波器、3-预充接触器、4-主接触器、5-三相变压器、6-第一档位接触器、7-第二档位接触器、8-电压型PWM整流器、9-输出电容、10-快速熔断器、11-输出侧预充接触器、12-输出侧接触器、13-变压器原边、14-变压器副边。
【具体实施方式】
[0016]为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0017]下面结合附图对本实用新型进一步详细说明。
[0018]如图1所示，所述电池测试设备包括空气开关1、三相滤波器2、主接触器4、预充接触器3、三相变压器5、第一档位接触器6、第二档位接触器7、电压型PWM整流器8、输出侧预充接触器11、输出侧接触器12、电容9和快速熔断器10。所述空气开关通过三相滤波器2、主接触器4、预充接触器3与三相变压器5连接。所述三相变压器5包括变压器原边13和变压器副边14，所述变压器原边13和变压器副边14通过磁芯进行磁耦合。所述三相变压器5通过第一档位接触器6、第二档位接触器7与电压型PWM整流器8连接。所述电压型PWM整流器8与输出电容9、输出侧预充接触器11、输出侧接触器12连接，所述输出电容9与输出侧预充接触器11、输出侧接触器12之间设置快速熔断器10。所述三相变压器5副边设置为双电压抽头，所述三相变压器5对双电压抽头设置对应的档位接触器即第一档位接触器6和第二档位接触器7，通过选择所述第一档位接触器6或第二档位接触器7能够对电压抽头进行切换。
[0019]当输出侧接阻性负载时，设备上电时，根据输出电压的指令值，自动选择合适的电压抽头，将对应的档位接触器第一档位接触器6或第二档位接触器7吸合，然后吸合预充接触器3对输出电容9预充电，预充完成后，吸合主接触器4，断开预充接触器3，最后吸合输出侧接触器12，启动完成。
[0020]当输出侧接电池负载时，设备上电时，首先吸合输出侧预充接触器11，预充结束后，吸合输出侧接触器12，断开输出侧预充接触器11。根据检测到的电容9电压值，自动选择合适的电压抽头，将对应的档位接触器第一档位接触器6或第二档位接触器7吸合，吸合主接触器4，启动完成。在保证了高功率因数下，电池测试设备使用单级PWM整流器结构，实现了直流侧电压的全范围输出。当输出过流时，通过快速熔断器10对所述电池测试设备进行熔断保护。
[0021]当对功率因数要求不高时，在所述设备上电后能够通过选择固定的档位接触器第一档位接触器6或第二档位接触器7，实现直流侧电压的全范围输出。
[0022]最后应说明的是:以上实施例仅说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
【权利要求】
1.一种大功率全范围电压输出的电池测试设备，其特征在于:包括空气开关、三相滤波器、主接触器、预充接触器、三相变压器、第一档位接触器、第二档位接触器、电压型PWM整流器、输出侧预充接触器、输出侧接触器、电容和快速熔断器，所述空气开关通过三相滤波器、主接触器、预充接触器与三相变压器连接，所述三相变压器包括变压器原边和变压器副边，所述变压器原边和变压器副边相互电感应，所述三相变压器通过第一档位接触器、第二档位接触器与电压型PWM整流器连接，所述电压型PWM整流器与电容、输出侧预充接触器、输出侧接触器连接，所述变压器副边设置为双电压抽头，所述三相变压器对双电压抽头设置对应的档位接触器即第一档位接触器和第二档位接触器。
2.根据权利要求1所述的电池测试设备，其特征在于:所述电容与输出侧预充接触器、输出侧接触器之间设置快速熔断器。
3.根据权利要求1所述的电池测试设备，其特征在于:所述三相变压器通过选择所述第一档位接触器或第二档位接触器能够对电压抽头进行切换。
【文档编号】G01R31/36GK203673043SQ201320849855
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2013年12月20日 优先权日:2013年12月20日
【发明者】于勤录, 温家鹏, 路其龙, 冯韬 申请人:优科新能源科技有限公司