专利名称：蓄电池脉冲充放电电源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种在蓄电池的化成、充电和维护过程中使用的充放电电源，属电源技术领域。
背景技术：
在蓄电池的化成、充电和维护过程中都要用到充电电源，充电电源的性能优劣直接关系到蓄电池的工作性能、使用寿命、能源利用效率和环保性能。采用脉冲充电电源可以显著提高蓄电池的化成和充电效率。在充电过程中用短时间放电的方法消除蓄电池的极化现象，可以防止蓄电池内产生大量的气体和热量，从而大大缩短充电时间。现有的蓄电池脉冲充放电电源一般是由高频开关电源构成的，这种电源的缺点是造价很高，而且难以实现大功率输出，因此具有很大的局限性。有的蓄电池充电装置在蓄电池的正负极之间并联放电电阻并设计相应的开关控制电路来实现脉冲充放电，其不足之处是放电控制电路复杂而且无法实现放电电流的任意调节。总之，现有的蓄电池脉冲充放电电源均不理想，存在着结构复杂、制造成本高、控制精确度低等缺点，有必要加以改进。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术的不足、提供一种结构简单、成本低廉、控制精确高的蓄电池脉冲充放电电源。本实用新型所述问题是由以下技术方案实现的:一种蓄电池脉冲充放电电源，构成中包括AC/DC电源和充放电电路，所述AC/DC电源的负极接蓄电池负极，所述充放电电路包括电感、放电电阻和四个带反并联二极管的开关管，四个开关管均采用IGBT，它们的栅极接控制器，第一开关管的源极接AC/DC电源的正极，漏极接第二开关管和第三开关管的源极，第二开关管的漏极经放电电阻接蓄电池负极；第三开关管的漏极经第四开关管接蓄电池负极并经电感接蓄电池正极。上述蓄电池脉冲充放电电源，所述充放电电路还包括快恢复二极管，所述快恢复二极管反向并联在放电电阻上。上述蓄电池脉冲充放电电源，所述充放电电路还包括两个电容，第一电容的一端接蓄电池负极，一端接第三开关管的源极；第二电容与蓄电池并联连接。上述蓄电池脉冲充放电电源，所述AC/DC电源由变压器和整流桥构成，所述变压器的输入端接交流电源，输出端接整流桥的交流输入端，所述整流桥的直流输出端给充放电电路供电。本实用新型利用全控型电力电子器件组成双向DC/DC电路，实现了蓄电池能量的双向流动，双向DC/DC电路的工作状态由控制器发出的触发脉冲来控制，因此充电脉冲与放电脉冲的切换在一个开关周期内即可完成，大大提高了脉冲充放电电源的时间控制精度。在蓄电池充电阶段，放电电阻上并没有电流流过，避免了能源的浪费。同传统蓄电池脉冲充放电电源相比，本实用新型结构简单、成本低廉、输出功率大、控制精确高、能耗低，而且充放电电流可任意调节，该电源可大大提高蓄电池的工作性能，延长蓄电池的使用寿命。
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型的电原理图；图2是本实用新型的充电脉冲波形图；图3是脉冲充放电程序流程图。图中各标号清单为:T、变压器；ZQ、整流桥；CF、充放电电路；B、蓄电池；Q1 Q4、第一开关管 第四开关管；D、快恢复二极管；R、放电电阻；L、电感；C1、第一电容；C2、第二电容。
具体实施方式
参看图1，本实用新型包括变压器T、整流桥ZQ和充放电电路CF ;其中变压器T和整流桥ZQ构成提供直流电源的三相不控整流电路，充放电电路CF包括第一开关管 第四开关管Ql Q4、快恢复二极管D、放电电阻R、电感L、第一电容Cl和第二电容C2。其中第三开关管Q3、第四开关管Q4和电感L构成能够实现直流升降压功能的双向DC/DC电路，第一开关管Q1、第二开关管Q2、放电电阻R和快恢复二极管D构成能够实现快速充放电切换的充放电投切装置。微控制器根据充放电脉冲波形和采集到的电压、电流信号产生一系列控制脉冲去触发双向DC/DC模块和充放电投切装置。在充电阶段，微控制器封锁第四开关管Q4的控制脉冲，给第三开关管Q3触发信号，此时形成一个BUCK降压电路对蓄电池B进行充电，改变第三开关管Q3触发信号的占空比就能实现对充电电流的精确控制；在放电阶段，控制器封锁第三开关管Q3脉冲，给第四开关管Q4触发信号，此时形成一个BOOST升压电路对蓄电池B进行放电，改变第四开关管Q4触发信号的占空比就能实现对放电电流的精确控制。本实用新型通过功率半导体器件实现充放电切换，充放电脉冲的时间控制精度可达到毫秒级别。充放电投切装置的工作原理:在放电时，关断第一开关管Q1，开通第二开关管Q2，此时蓄电池B经BOOST升压电路和放电电阻R放电；在充电时，关断第二开关管Q2，开通第一开关管Ql，此时三相不控整流电路经第一开关管Ql和BUCK降压电路对蓄电池B进行充电。在脉冲充放电过程中，为了防止在第二开关管Q2关断时产生过压击穿，在放电电阻R两端反并联一个快恢复续流二极管D。参看图2，本实用新型将一个充电脉冲周期分为:前零流、充电脉冲、后零流、放电脉冲四个阶段。每个阶段通过开关周期计数的方式进行计时，时间控制精度与整个装置的开关频率相关，以IOkHz开关频率为例，时间控制精度就是100 μ S。微控制器中的脉冲充放电程序流程图如图3 。脉冲充放电的脉冲幅值与宽度可以是固定值，也可以是蓄电池电压及温度的函数。这些脉冲幅值、宽度以及函数关系式中的系数可通过串行通信接口 RS232传入微控制器。与微控制器通信的设备可以是任意一台可进行RS232通信的电脑，也可以编写专门的后台软件来控制本装置。[0021]本实用新型除了能实现脉冲充放电功能外，也能实现蓄电池的恒流充放电，在实际使用过程中可以是恒流充电与脉冲充电的组合，可通过串行通信接口来设置蓄电池脉冲充放电电源的工作模式组合。
权利要求1.一种蓄电池脉冲充放电电源，其特征是，它包括AC/DC电源和充放电电路(CF)，所述AC/DC电源的负极接蓄电池(B)负极，所述充放电电路包括电感(L)、放电电阻(R)和四个带反并联二极管的开关管，四个开关管均采用IGBT，它们的栅极接控制器，第一开关管(Ql)的源极接AC/DC电源的正极，漏极接第二开关管(Q2)和第三开关管(Q3)的源极，第二开关管(Q2)的漏极经放电电阻(R)接蓄电池(B)负极；第三开关管(Q3)的漏极经第四开关管(Q4)接蓄电池(B)负极并经电感(L)接蓄电池(B)正极。
2.根据权利要求1所述的蓄电池脉冲充放电电源，其特征在于，所述充放电电路还包括快恢复二极管(D)，所述快恢复二极管(D)反向并联在放电电阻(R)上。
3.根据权利要求1或2所述的蓄电池脉冲充放电电源，其特征在于，所述充放电电路还包括两个电容，第一电容(Cl)的一端接蓄电池(B)负极，一端接第三开关管(Q3)的源极；第二电容(C2)与蓄电池(B)并联连接。
4.根据权利要求3所述的蓄电池脉冲充放电电源，其特征在于，所述AC/DC电源由变压器(T)和整流桥(ZQ)构成，所述变压器(T)的输入端接交流电源，输出端接整流桥(ZQ)的交流输入端，所述整流桥(ZQ )的直流输出端给充放电电路供电。
专利摘要一种蓄电池脉冲充放电电源，它包括AC/DC电源和充放电电路，所述AC/DC电源的负极接蓄电池负极，所述充放电电路包括电感、放电电阻和四个带反并联二极管的开关管，四个开关管均采用IGBT，它们的栅极接控制器，第一开关管的源极接AC/DC电源的正极，漏极接第二开关管和第三开关管的源极，第二开关管的漏极经放电电阻接蓄电池负极；第三开关管的漏极经第四开关管接蓄电池负极并经电感接蓄电池正极。同传统蓄电池脉冲充放电电源相比，本实用新型结构简单、成本低廉、输出功率大、控制精确高、能耗低，而且充放电电流可任意调节，该电影可大大提高蓄电池的工作性能，延长蓄电池的使用寿命。
文档编号H02M3/155GK202931191SQ20122059281
公开日2013年5月8日 申请日期2012年11月12日 优先权日2012年11月12日
发明者魏德冰, 寇薇, 王丹, 陈亮, 石新春 申请人:华北电力大学(保定)