专利名称：可控电池电源装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电池电源装置。
现有的电池电源装置是将电池作为元件互相连接成固定形式的电路以向外提供电源的。因此它只能按照所确定的连接方式提供一种定值直流电压输出。如要满足用户对不同值或不同类型电源的要求，就要附加其他的专门装置加以转换，才能满足要求。例如要满足用户对直流升、降压的要求，就要附加斩波器；而要满足用户对直流变交流的要求就要附加逆变器等附加装置才能实现。这样，增加了设备及投资，增加了能耗，转换的幅度也很有限。
本实用新型的任务是要提供一种可控电池电源装置，它由电池、控制门及控制装置组成。在控制装置给控制门施加预定的控制信号后，它可直接输出用户所需要的幅值和极性的直流电压、交流电压或某种预先给定波形的特定电压。
本实用新型的任务是以如下方式完成的将电势都为e的n个电池按
图1连接，其中方框1、2、3、……2i-3、2i-2、2i-1、……2n、2n+1、2n+2为控制门，当给控制门加上信号时，控制门将导通；未加信号时，控制门将关闭。给控制门加上不同信号时，将可控电池电源装置的输出如下表所示
注i=1、2、3、……从表可见，如果给选定的电池串的始末端的控制门加以适当的控制信号，使之导通，就可在可控电池电源装置的输出端得到需要的输出电压只要使选定导通的控制门持续导通，则可控电池电源装置的输出电压的幅值和极性就会持续不变，也就是说得到直流电压输出；这就实现了直流变直流(DC-DC)。
从表还可看出，利用可控电池电源装置还能实现直流变交流(DC-AC)。
如果把一个给定幅值和频率的正弦波电压用幅值为e的等幅阶跃的梯形波来逼近，如图2所示，各阶跃波的对应时间序列为t1、t2、t3……。由上表可知，t1时刻将对应于使控制门2i-1、2(i+1)导通的情况，而t2时刻将对应于使控制门2i-1、2(i+2)导通的情况，t3时刻将对应于使控制门2i-3、2(i+2)导通的情况，如此等等。
换句话说，如在上述梯形波的各阶跃波串所对应的时间序列上给出相应的控制门导通信号，使各个电池按照规定被逐一正向地接入或切出，或反向地接入或切出，而构成所需要的电池串，就可在可控电池电源装置的输出端得到需要的随时间t而正向上升或下降、反向上升或下降的梯形波。它的包络线呈正弦波形，而且，只要所选的正弦波幅值Um对于阶跃波幅值e(每个电池的端电压)来说足够大，包络线的内接梯形波就能有相当的阶跃波密度，内接梯形波就能以足够高的精度逼近给定的包络线即正弦波。也就是说，使梯形波与正弦波间的误差足够小，而事实上在可控电池电源装置的输出端得到满意的交流输出，这就实现了直流变交流(DC-AC)。
同理，对于正弦波以外的任何给定形态的特定波形，利用可控电池电源装置都能得到满意的特定输出。
如在可控电池电源装置中引入反馈环节，如将可控电池电源装置的输出进行反馈，还可进一步提高其输出的精度和稳定度等等，进一步提高可控电池电源装置的品质指标。
为了满足电池串联改并联的需要，可控电池电源装置还可按图3的原理构造。其中如主控制门D1D2D3……全部导通，则与图1所示无异，全部电池接成串联，可控电池电源装置的输出为+ne；如主控制门D1D2D3……全部断开，而控制门1、4；5、8；9、12；……导通，则全部电池接成正向并联，可控电池电源装置的输出为+e；如主控制门D1D2D3……全部断开，而控制门3、2；7、6；11、10；……导通，全部电池接成反向并联，可控电池电源装置的输出为-e；如主控制门D2D4……断开，D1D3……与控制门1、8；9、16；……导通，则全部电池两两串联再相互并联，可控电池电源装置的输出为+2e；等等。
综上所述，可见与现有的电池电源装置相比，由于本实用新型在电池的电路结构中引入了控制门(控制作用)，使其具有了优良的可控性，从而使可控电池电源装置不但能输出不同数值的直流电压及任何给定波形的交流电压，并可显著地提高电源品质。
图1为可控电池电源装置的原理接线图。其中方块1、2、3……2i-3、2i-2、2i-1……2n、2n+1、2n+2为控制门；图2为用可控电池电源装置输出的梯形波来逼近正弦波的原理。图中等幅的阶跃波的幅值皆为电池电压e，各阶跃波的对应作用时间为序列t1、t2、t3……。正弦波的幅值为Um；
图3为可实现串并联换接的可控电池电源装置的原理接线图；图4为利用可控电池电源装置来调速的直流电力拖动系统的原理接线图；实施本实用新型的实例如图4所示是一个利用可控电池电源装置来调速的直流电力拖动系统。可控电池电源装置中的全部控制门(标号为1-8、A的方块)均为单投刀开关，电动机M为他激式直流电动机，励磁电压为固定不变，电动机的电枢端电压由可控电池电源装置提供。改变控制门的导通方式，即改变了电枢端电压，即可达到调速目的当控制门A、1、8导通其他控制门关闭时，电枢端电压U=2e，相应转速为n2当控制门1、4导通，其他控制门关闭时，电枢端电压U=e，相应转速为n1当控制门1、2导通，其他控制门关闭时，电枢端电压U=0，相应转速为n0=0当控制门2、3导通，其他控制门关闭时，电枢端电压U=-e当控制门A、2、7导通，其他控制门关闭时，电枢端电压U=-2e，其中n2＞n1＞n0=0。可见，利用可控电池电源装置可以实现他激式直流电动机调速的要求。
这仅是一个由人工手动控制的自动化水平很低的简单系统。如要提高自动化水平，可以适当选择相应种类的元器件作控制门(如继电器、接触器、双向晶闸管、电力晶体管等等)，并相应选用自动化水平较高的控制装置(如模拟控制装置、数字控制装置、数字计算机等等)。
特别地，如将太阳能电池与可控电池电源装置的技术相结合，则可方便地将太阳能直接转化为各种形式的交、直流电能供用户使用，发展前景更为广阔。
如果将可控电池电源装置与计算机等智能装置结合起来，使可控电池电源装置智能化，则发展前景更为广阔。
权利要求1．一种可以向各种交、直流负载电路提供所需要的电源的可控电池电源装置，其特征是可控电池电源装置由电池、控制装置和控制门构成；其中各电池间经过控制门组成的串/并联网络而相互串/并联连接，而各控制门的通断状态均受控制装置输出信号控制，并根据此信号来改变各电池间串/并联连接状态、或改变各电池接入/切出电路的连接状态。
2．权利要求1所述的可控电池电源装置，其特征是利用控制装置所产生的和时间有关或无关的控制信号对各控制门的通断进行控制，使控制门持续地或周期性地通/断，来持续地或周期性地改变电池与控制门所构成的串/并联网络结构，实现和改变电池的正/反向与串/并联连接，从而在可控电池电源装置的输出端得到所需要的具有相应类型和幅值、频率等电源特性的交流或直流电压输出。
专利摘要本实用新型提供了一种可控电池电源装置,它由电池、控制装置和控制门组成,如图1所示。在控制装置给控制门(图中的方块1、2、3等)施加预定的和时间无关的控制信号后,使选定的控制门持续导通,则可控电池电源装置可直接输出用户所需要的幅值和极性的直流电压;在控制装置给控制门施加预定的和时间有关的控制信号后,使选定的控制门随时间的变化而相应通断,则可控电池电源装置可直接输出用户所需要的幅值、频率和相位的交流电压或某种预先给定波形的特定电压。
文档编号H02J7/00GK2432717SQ0020533
公开日2001年5月30日 申请日期2000年3月14日 优先权日1999年6月22日
发明者黄群 申请人:黄群