蓄电池非浮充热备用技术的制作方法
【专利摘要】本发明公布了一种蓄电池非浮充热备用技术，属于电气工程及其自动化【技术领域】，涉及到一种蓄电池或蓄电池组运行方式的技术。蓄电池非浮充热备用技术是蓄电池或蓄电池组作为备用电源运行时，不处于浮充状态，当电源出现故障而需要切换到由蓄电池或蓄电池组供电时，可以立即投入运行，实现快速地无缝切换的技术。在不影响蓄电池或蓄电池组运行性能条件下，可以降低蓄电池的运行损耗，延长蓄电池的使用寿命，提高蓄电池运行的经济性能。
【专利说明】蓄电池非浮充热备用技术
【技术领域】
[0001]本发明涉及到一种蓄电池(包括蓄电池组，后文简称蓄电池)运行方式的技术。蓄电池非浮充热备用技术是蓄电池作为备用电源运行时，不处于浮充状态；当电源出现故障而需要切换到由蓄电池供电时，可以立即投入运行，实现快速地无缝切换的技术；在不影响蓄电池运行性能条件下，可以降低蓄电池的运行损耗，提高蓄电池运行的经济性能；本发明属于电气工程及其自动化【技术领域】。
【背景技术】
[0002]蓄电池作为备用电源广泛地应用在发电站、变电站、通讯站等工业领域中。在现有的直流电源系统中，蓄电池作为储能装置具有核心作用，为了在主电源消失后能为负荷提供紧急电源，蓄电池备用时处于充满电的状态是最理想的情况。由于蓄电池自身具有内阻，蓄电池会通过内阻缓慢释放电能，为了使蓄电池随时处于充满电的状态，目前的直流电源系统都是使用浮充的方式来解决这一问题。从理论上讲，如果施加在蓄电池上的外部电压略微高于蓄电池的电势，就可以在蓄电池上产生微小的电流，这一微小的电流刚好等于蓄电池或蓄电池组的自放电电流，从而使蓄电池的电荷得到补充，蓄电池保持满充电状态。实际上，蓄电池端电压在内外环境的影响下会变化，浮充电压很难跟踪蓄电池端电压的变化，而蓄电池的内阻在几毫欧姆到几十毫欧姆间，这意味着，浮充电压比蓄电池的电动势高很少的一点，就有可能在蓄电池上引起较大的电流。经常见到的蓄电池在浮充状态下发热，就是因为这样的电流在蓄电池上产生的功率损耗所引起的。所以，蓄电池在浮充状态虽然保证了备用电源随时具有满电荷，但有着较大的能量损耗；同时，由于蓄电池在浮充下长期发热，会缩短蓄电池的使用寿命。
[0003]在现有蓄电池运行特征分析的基础上，本发明提出一种蓄电池非浮充热备用技术，通过在蓄电池和直流母线间串联一组附加电路，通过对附加电路进行控制，可以实现直流电源向蓄电池充电，充电完毕后，使蓄电池处于非浮充的热备用状态；当需要蓄电池提供电能时，通过附加电路向负载立即提供电能，而无需额外的操作转换。本发明可以在不降低整个系统的可靠性的前提下，大幅度降低蓄电池运行时自身的能量损耗，延长蓄电池的使用寿命，具有显著的经济效益。
【发明内容】
[0004]在蓄电池和直流母线间串联附加电路，当蓄电池作为备用电源运行时，通过附加电路断续性地向蓄电池补充电荷，但不处于浮充状态，使蓄电池在备用状态下降低功率损耗；当外部负载需要蓄电池供电时，通过附加电路立即向负载提供电能。该方法在不影响蓄电池作为备用电源的性能前提下，可以降低蓄电池的运行损耗，提高蓄电池运行的经济性倉泛。
[0005]为了实现上述目的，本发明的技术解决方案是:
如图1所示，在蓄电池和直流母线间增加附加电路，附加电路由开关K和二极管D并联而成。开关K可以是机械开关，也可以是导电方向为由直流母线到蓄电池的电力电子开关，开关K由控制器C控制其导通和关断。二极管D的导电方向为由蓄电池到直流母线。蓄电池可以为单体蓄电池，也可以为由单体蓄电池串联而成的蓄电池组，直流母线可以是多个直流电流的汇聚分配线，也可以是一个直流输入和一个直流输出的连接点。
[0006]当蓄电池需要充电时，控制器C发出控制信号，使开关K导通，直流电源S通过开关K向蓄电池B1-Bn
充电，如果充电完毕，则由控制器C发出控制信号使开关K关断。在正常情况下，当蓄电池充满电，开关K关断后，直流母线的电压略微高于蓄电池的端电压，二极管D处于反向截止状态。如果当开关K关断后，直流母线的电压低于蓄电池端电压，则蓄电池通过二极管D放电，说明此时直流母线电压设置偏低，需要调整直流电源的电压输出。
[0007]由于负载的变化、直流电源的输出不足、直流电源故障等原因，会导致直流母线的电压下降，当直流母线的电压低于蓄电池端电压时，二极管D承受正向电压而导通，蓄电池向负载提供电能。在蓄电池由备用状态转为供电状态的过程中，不需要额外的控制，这种转化所需要的时间极短，能够满足备用电源快速投入的需要。
[0008]当蓄电池在备用状态下，由于开关K关断，蓄电池处于非浮充电的备用状态，这种状态下蓄电池的耗能最低。蓄电池在非浮充电状态下，会不断地自放电，这种自放电会不断地消耗蓄电池所存储的电能，所以，每过一定的时间，需要向蓄电池补充电能。当需要向蓄电池补充电能时，控制器发出命令，使开关K导通，直流电源再次通过开关K向蓄电池补充电能。当补充完毕后，使开关K关断，蓄电池重新进入非浮充电的备用状态。这样，蓄电池自放电能量的补充不是通过浮充电的方式来完成，而是通过间断性的充电方式来完成，减少了直流电源电压施加到蓄电池上的时间；也不需要不断地调节直流电源的输出电压以适应蓄电池端电压的变化，最大限度地减小浮充电流。
[0009]本发明具有如下优点:
1、能降低蓄电池运行时的电能损耗；
2、能够减少蓄电池的发热，延长蓄电池的使用寿命；
3、能够把直流电源输出电压的变化对蓄电池的电能损耗影响降到最低。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是蓄电池非浮充热备用技术原理图，在图1中:
S—直流电源；
C一控制器；
K 一开关；
D—二极管；
B—蓄电池，下标1、η为蓄电池编号；
Z 一负载。
【具体实施方式】
[0011]在蓄电池和直流母线间接入附加电路，附加电路为开关和二极管并联组成，开关的通断由控制器进行控制。开关导通使直流电源为蓄电池充电，开关关断使蓄电池处于非浮充电状态。蓄电池在备用状态下二极管反向截止，蓄电池向负载供电时二极管导通。
【权利要求】
1.蓄电池非浮充热备用技术，其特征在于:在蓄电池(或蓄电池组)和直流母线间接入附加电路，附加电路由开关和二极管并联而成；开关可以是双向导通的机械开关，也可以是单向导通的导电方向由直流母线到蓄电池的电力电子开关，二极管导电方向由蓄电池到直流母线。
2.按照权利要求1所述蓄电池非浮充热备用技术，其特征在于:通过控制器控制开关的通断，由开关的通断来控制直流电源给蓄电池充电的时机和时间。
3.按照权利要求1、2所述蓄电池非浮充热备用技术，其特征在于:蓄电池可以为单体蓄电池，也可以为由单体蓄电池串联而成的蓄电池组，直流母线可以是多个直流电流的汇聚分配线，也可以是一个直流输入和一个直流输出的连接点。
【文档编号】H02J7/00GK103855768SQ201410066150
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2014年2月26日 优先权日:2014年2月26日
【发明者】张雪原, 张婷, 何西凤, 巨辉, 周定文, 张江林, 王万岗, 蒋秀洁 申请人:成都信息工程学院