专利名称：一种蓄电池并联供电方法
技术领域：
本发明涉及蓄电池供电技术，特别与一种直流屏蓄电池并联供电方法有关。
背景技术：
直流屏是发电厂和变电站中的电力操作电源。现有的直流屏，一般由充电模块 和 蓄电池组构成，蓄电池组是由多个蓄电池串联而成，对于220V电压等级为18节12V蓄电池 (或108节单体电池)串联，110V电压等级为9节12V蓄电池(或54节单体电池)串联。 通常情况下，外部市电连接充电模块，充电模块向负载供电，同时也为蓄电池组充电。当失 去外部市电时，充电模块无法再为负载供电，此时改为蓄电池组为负载供电。如此结构的直流屏在断电时能为负载提供可靠、不间断的直流电源，但是也存在 以下不足第一、假如其中任何一个蓄电池失效，当遇到断电时，将影响整个蓄电池组的供 电，直流屏无法提供正常的直流电压，存在安全隐患。第二、蓄电池组由多个蓄电池串联而成，使得对每个蓄电池做有效性检测时极为 不方便，增大了设备维护的工作量。第三、由于串联的蓄电池数量多，组合方式不灵活，使得直流屏的价格高，用户投 资成本大。综上所述，以上问题的根源在于多节蓄电池串联，因此，现有蓄电池供电的方法确 实存在进一步改进的必要。有鉴于此，本发明人研究出一种蓄电池并联供电的方法，本案由此产生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种蓄电池并联供电方法，确保直流屏在个别蓄电池失效 时仍能够提供可靠的直流输出，并降低成本，方便维护。为了实现上述目的，本发明的解决方案如下一种蓄电池并联供电方法，将二个以上供电支路并联，每个供电支路具有蓄电池、 升压电路和降压电路，且每一个供电支路配有独立控制单元；蓄电池提供一个低电压，低电 压经过升压电路升压后转换成一个高电压，高电压再经降压电路降压获得所需供电电压； 供电支路的输出端正极还串联一个二极管，用于防止另一供电支路电流倒灌，输出端负极 串联一个限流电阻，用来均衡各供电支路电流。上述方法中的升压电路采用推挽电路，降压电路采用BUCK电路，控制单元采用数 字信号处理器单元DSP。上述方法中的推挽电路包括两个场效应管、一个变压器、四个开关二极管、一个滤 波电感和一个电容器；两个场效应管交替导通，变压器感应出高压的脉冲电流，经过四个开 关二极管组成的桥式整流电路，再经滤波电感，在电容器两端得到一个高电压。上述方法中的BUCK电路具有一个场效应管、一个开关二极管、一个电感和一个电容器；当场效应管导通时，在电感上储存磁场能，并经过电感降压给电容器充电，同时为负 载供电；当场效应管截止时，二极管导通，开关二极管、电感和电容器形成回路，由储存在电 感内的磁场能继续给电容器充电，同时，电容器为负载供电；经场效应管交替导通，使电容 器两端维持所需的供电电压。上述方法中的数字信号处理器单元DSP与所有场效应管的栅极和两个电容器的 正极相连，同时连接限流电阻的两端；数字信号处理器单元DSP控制推挽电路中的两个场 效应管的交替导通，同时根据两个电容器正极获得的反馈电压和限流电阻两端获得的反馈 电流，调节BUCK电路的场效应管占空比，把供电电压钳制在所需的数值上，并维持供电支 路的电流稳定，提高供电支路供电性能。采用上述方案后，蓄电池组不再是简单的串联供电，而是由二个以上的供电支路 并联供电，且每一个供电支路可以独立做在一个板块上，这样当其中一个供电支路发生故 障时，其余供电支路仍然正常供电，而且只要单独拆卸出现故障的板块，进行检测，十分方 便，减小设备维护的工作量。把这样的供电方法应用到直流屏上，当失去外部电源时，就可 以真正提供更加有效的直流电源，为发电厂和变电站等的开关设备和二次仪表提供更加可 靠的电源保障。同时减少蓄电池数量也能实现同样的供电效果，从而大大缩减了成本，为用 户缓减投资压力。另外，用户可以根据实际情况采用不同的蓄电池或不同的组合方式构成蓄电池的 低电压，如可以直接采用1个12V、24V或48V的蓄电池作为低电压，也可以由2个12V蓄电 池串联组成24V的低电压等等，只要改变推挽电路和BUCK电路使用的器件参数，各种蓄电 池都能转换为需要的供电电压。而且，还可以通过调节BUCK电路上场效应管的占空比，使 得供电支路获得不同供电电压数值，如110V或220V。这样同一个直流屏可以为不同负载电 路供电，无需购买不同型号的直流屏，只要调整电路中的某一个元器件参数就能实现，真正 实现高效率、低成本。
图1是本发明的较佳实施例的电路图。
具体实施例方式如图1所示，为本发明其中一个较佳实施例的具体电路图，图中以2个供电支路4 并联为例。该实施例把24V低电压转换为220V供电电压。每一个供电支路4结构相同，具 有蓄电池B1、一个推挽电路1，一个BUCK电路2和一个数字信号处理器单元DSP3。蓄电池B1的24V是由两个12V蓄电池串联而成。蓄电池提供一个低电压。推挽电路1作为供电支路4上的升压电路，目的是把蓄电池B1的24V低电压升高 到280V高电压。参见图1，推挽电路1包括两个场效应管、一个变压器、四个开关二极管、一 个滤波电感和一个电容器。蓄电池B1的正极与变压器T1的5脚和6脚相连，蓄电池B1的 负极连接场效应管VT1和VT2的第3脚。场效应管VT1的第2脚连接变压器T1的第2脚， 场效应管VT2的第2脚连接变压器T1的第9脚。开关二极管VD1、VD2、VD3和VD4形成一 个桥式整流电路。变压器T1的第19脚连接开关二极管VD1的阳极和开关二极管VD2的阴 极，变压器T1的第12脚连接开关二极管VD4的阳极和开关二极管VD3的阴极。开关二极
4管VD1和开关二极管VD4的阴极并联后通过电感L1连接到电容器EC1的正极，开关二极管 VD2和开关二极管VD3的阴极并联后连接到电容器EC1的负极。这就是推挽电路1，蓄电池 组B1的24V电压提高为电容器EC1两端的约280V直流高电压。BUCK电路2是供电支路4上的降压电路，目的在于把升压后得到的280V高电压降 为220V供电电压。参见图1，BUCK电路2具有一个场效应管、一个开关二极管、一个电感和 一个电容器。场效应管VT3的第2脚连接到推挽电路1中电容器EC1的正极，场效应管VT3 的第3脚连接开关二极管VD5的阴极，再通过电感L2连接到电容器EC2的正极，开关二极 管VD5的阳极与电容器EC1和电容器EC2的负极连接在一起，这就构成BUCK电路2。电容 器EC1两端的280V电压降到电容器EC2两端的220V供电电压。为了有效防止其他供电支路4的电流倒灌，在电容器EC2的正极通过二极管VD6 连接到输出端正极。同时为了均衡各个供电支路4电流平衡稳定，电容器EC2的负极通过 限流电阻RS1连接到输出端负极。数字信号处理器单元DSP3作为供电支路4的控制单元，与场效应管VT1、VT2、VT3 的第1脚相连，并连接电容器EC1和EC2的正极，同时分别连接限流电阻RS1的两端。供电支路4工作时，在数字信号处理器单元DSP3的驱动控制下，场效应管VT1和 场效应管VT2交替导通，蓄电池电流交替流过变压器T1的一次线圈绕组5-2和绕组6-9，变 压器T1的二次线圈绕组12-19感应出高压的脉冲电流，经过桥式整流电路整流，再由电感 L1滤波，电容器EC1两端就得到280V直流高电压。数字信号处理器单元DSP3循环控制场效应管VT3导通和截止。当场效应管VT3 导通时，在电感L2上储存磁场能，并形成一个电压降，经过电感L2降压给电容器EC2充电， 使其两端电压上升，同时为负载供电。当场效应管VT3截止时，电感L2两端感应出反向电 动势，迫使二极管VD5导通，这样，二极管VD5、电感L2和电容器EC2形成回路，由储存在电 感L2内的磁场能继续给电容器EC2充电；同时，电容器EC2为负载供电，由于磁场能不足以 维持负载电流，导致电容器EC2的电压会下降。场效应管VT3的导通时间和截止时间的比 值(即占空比)决定了电容器EC2两端的电压值。当数字信号处理器单元DSP3选择一个 合适的占空比时，能够维持所需的供电电压达到220V。输出端正极上的二极管VD6有效防止了其他供电支路4的电流倒灌。限流电阻 RS1用于均衡负载电流，当负载电流上升时，数字信号处理器单元DSP3检测到限流电阻RS1 两端的电压值上升，即控制场效应管VT3的占空比减小，从而使得电容器EC2两端的电压下 降，负载电流随之下降；当负载电流下降时，数字信号处理器单元DSP3检测到限流电阻RS1 两端的电压值下降，即控制场效应管VT3的占空比增大，从而使得电容器EC2两端的电压上 升，负载电流随之上升；这样，通过设置限流电阻RS1达到均衡负载电流的目的。正是由于 二极管VD6和限流电阻RS1的连接，使得每一个供电支路4电流稳定在同一点上，使得各个 供电支路4并联供电性能稳定。这样就构成了一个完整的供电支路4，并联多少供电支路4完全由用户根据需要 而定，选择灵活。当然，在实际直流屏的使用中，可以采用N+1个供电支路4并联(冗余法)。比如， 要满足负载以正常功率运作，需要N个供电支路4，那在实际连接中一共并联N+1个。当其 中1个供电支路4出现故障时，使得直流屏仍然能满足负载的正常功率电压。当然此时可
5以安全更换故障供电支路4。本发明的蓄电池组不再是简单的串联供电，而是由2个以上的供电支路4并联供 电，这样当其中一个供电支路4发生故障时，其他供电支路4仍然正常供电，不受影响。当 失去外部电源时，就可以真正提供有效的直流电源，为发电厂和变电站等的开关设备和二 次仪表提供更加有力的保障。生产厂家可以由此把每一个供电支路4独立做在一个板块上，使得供电支路4发 生故障时，只要拆卸其中一个独立板块，给检测带来便捷，减小了设备维护的工作量。同时，本发明可以减少蓄电池数量实现同样的供电效果，从而大大缩减了成本，为 用户缓减投资压力。另外，用户可以根据实际情况选择使用不同的蓄电池作为低电压，如12V、24V或 48V，只要改变推挽电路1和BUCK电路2使用的器件参数，都能得到所需的同一供电电压， 且还可以通过调节BUCK电路2上场效应管VT3的占空比，实现在同一供电支路4获得不同 供电电压，如110V或220V。这样直流屏为不同负载电路供电，无需购买不同型号的直流屏， 只要调整电路中的某一个元器件就能实现，真正实现高效率、低成本。
权利要求
一种蓄电池并联供电方法，其特征在于将二个以上供电支路并联，每个供电支路具有蓄电池、升压电路和降压电路，且每一个供电支路配有独立控制单元；蓄电池提供一个低电压，低电压经过升压电路升压后转换成一个高电压，高电压再经降压电路降压获得所需供电电压；供电支路的输出端正极还串联一个二极管，用于防止另一供电支路电流倒灌，输出端负极串联一个限流电阻，用来均衡各供电支路电流。
2.如权利要求1所述的蓄电池并联供电方法，其特征在于升压电路采用推挽电路，降 压电路采用BUCK电路，控制单元采用数字信号处理器单元DSP。
3.如权利要求2所述的蓄电池并联供电方法，其特征在于推挽电路包括两个场效应 管、一个变压器、四个开关二极管、一个滤波电感和一个电容器；两个场效应管交替导通，变 压器感应出高压的脉冲电流，经过四个开关二极管组成的桥式整流电路，再经滤波电感，在 电容器两端得到一个高电压。
4.如权利要求2所述的蓄电池并联供电方法，其特征在于BUCK电路具有一个场效应 管、一个开关二极管、一个电感和一个电容器；当场效应管导通时，在电感上储存磁场能，并 经过电感降压给电容器充电，同时为负载供电；当场效应管截止时，二极管导通，开关二极 管、电感和电容器形成回路，由储存在电感内的磁场能继续给电容器充电，同时，电容器为 负载供电；经场效应管交替导通，使电容器两端维持所需的供电电压。
5.如权利要求2所述的蓄电池并联供电方法，其特征在于数字信号处理器单元DSP 与所有场效应管的栅极和两个电容器的正极相连，同时连接限流电阻的两端；数字信号处 理器单元DSP控制推挽电路中的两个场效应管的交替导通，同时根据两个电容器正极获得 的反馈电压和限流电阻两端获得的反馈电流，调节BUCK电路的场效应管占空比，把供电电 压钳制在所需的数值上，并维持供电支路的电流稳定，提高供电支路供电性能。
全文摘要
本发明公开一种蓄电池并联供电方法，将二个以上供电支路并联，每个供电支路具有蓄电池、升压电路和降压电路，且每一个供电支路配有独立控制单元；蓄电池提供一个低电压，低电压经过升压电路升压后转换成一个高电压，高电压再经降压电路降压获得所需供电电压；供电支路的输出端正极还串联一个二极管，用于防止另一供电支路电流倒灌，输出端负极串联一个限流电阻，用来均衡各供电支路电流。采用该方法可以减小设备维护的工作量，为用户缓减投资压力，为发电厂和变电站等的电力系统真正提供可靠的直流电源。
文档编号H02M3/155GK101841170SQ20081007248
公开日2010年9月22日 申请日期2008年12月25日 优先权日2008年12月25日
发明者肖艳义 申请人:厦门蓝溪科技有限公司