一种双向且改善电能质量电池充电装置

本技术涉及电能转换技术等领域，具体为一种双向且改善电能质量电池充电装置。

背景技术：

1、电池因其可移动、可循环、且可有效储存并释放能量的特点，已经与各行各业密不可分，尤其是锂离子电池，正因为它的出现电动汽车等才能在交通领域蓬勃发展。

2、高电能质量的充电模式对于锂离子电池的循环寿命与性能的稳定起着至关重要的作用，另外用于电动车充电的锂离子电池组据研究在传统充电过程中由于较低的功率因素和高次谐波电流失真等问题会对配电网造成额外负担；与此同时电池的双向充电是一种实用且新颖的充电模式，尤其是设备在能同时从太阳能、风能等多渠道获得电能的情况下，可实现电力的共享，在电网能源费率较高时实现电能回馈，具有重要意义。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种双向且改善电能质量电池充电装置，能够有效提高电能质量及电源与电池间的增益。

2、本实用新型是通过以下技术方案来实现：

3、一种双向且改善电能质量电池充电装置，包括电源ac，电源ac一端并联有电容l1一端和二极管d4阳极，另一端并联有电容l2一端和二极管d5阳极；电容l1另一端连接二极管d1的阴极，电容l2另一端连接二极管d2的阴极；二极管d1的阳极分别连接电容c1一端和开关管q1的漏极，二极管d2的阳极分别连接电容c2一端和开关管q1的漏极，开关管q1的源极连接二极管d4和二极管d5的阴极，电容c1和电容c2的另一端连接有变压器tr的一次绕组侧的一端，变压器tr的一次绕组侧的另一端连接开关管q1的源极；

4、变压器tr二次侧带中心抽头，中心抽头连接电容c3的一端，且另外两个二次侧抽头分别与可控晶闸管u1和可控晶闸管u2的阴极相连，电容c3的另一端与电感l3连接，可控晶闸管u1和可控晶闸管u2的阳极相互连接并连接电感l3的另一端；电感l3的一端还连接有开关管q2的漏极，开关管q2的源极连接开关管q3的漏极的电感l4的一端，电感l4的另一端分别连接输出接口out1和电容c4的一端，电容c4的另一端连接有输出接口out2、开关管q3的源极和电容c3的一端。

5、进一步的，所述开关管q1的源极和漏极跨接有二极管d3的两端，且二极管d3连接有开关管q1的源极的一端还连接有变压器tr一次绕组一端。

6、进一步的，所述变压器tr带中心抽头高频变压器。

7、进一步的，所述电源ac为具有pi调节的控制电路以及驱动电路。

8、进一步的，所述输出接口out1和输出接口out2连接有电压传感器、电流传感器和数字显示屏。

9、进一步的，所述开关管q1、开关管q2和开关管q3采用的型号为：8n60、10n60、c4140或2sc3320。

10、进一步的，所述电容l1、电容l2、电容l3和电容l4采用的型号为：b82432c1274k000、elj-ncr33jf或ll2012-fr33k。

11、进一步的，所述二极管d1、二极管d2、二极管d3、二极管d4和二极管d5采用的型号为：10a02、10a03或10bq100。

12、进一步的，所述电容c1、电容c2、电容c3和电容c4采用的型号为：mch185a150jk或mc08ca110d。

13、进一步的，所述可控晶闸管u1和可控晶闸管u2采用的型号为：s6003fs1、s6010r或者s6008ls2。

14、与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

15、本实用新型提供一种双向且改善电能质量电池充电装置，包括电源ac，电源ac一端并联有电容l1一端和二极管d4阳极，另一端并联有电容l2一端和二极管d5阳极；电容l1另一端连接二极管d1的阴极，电容l2另一端连接二极管d2的阴极；二极管d1的阳极分别连接电容c1一端和开关管q1的漏极，二极管d2的阳极分别连接电容c2一端和开关管q1的漏极，开关管q1的源极连接二极管d4和二极管d5的阴极，电容c1和电容c2的另一端连接有变压器tr的一次绕组侧的一端，变压器tr的一次绕组侧的另一端连接开关管q1的源极；变压器tr二次侧带中心抽头，中心抽头连接电容c3的一端，且另外两个二次侧抽头分别与可控晶闸管u1和可控晶闸管u2的阴极相连，电容c3的另一端与电感l3连接，可控晶闸管u1和可控晶闸管u2的阳极相互连接并连接电感l3的另一端；电感l3的一端还连接有开关管q2的漏极，开关管q2的源极连接开关管q3的漏极的电感l4的一端，电感l4的另一端分别连接输出接口out1和电容c4的一端，电容c4的另一端连接有输出接口out2、开关管q3的源极和电容c3的一端；本申请在提供更高质量的电能的同时为电源与电池之间提供一定增益，双向充电的方式既可实现对锂离子电池组高效充电的同时又可实现电能的释放，为其他设备提供电力或回馈电网。

技术特征：

1.一种双向且改善电能质量电池充电装置，其特征在于，包括电源ac，电源ac一端并联有电容l1一端和二极管d4阳极，另一端并联有电容l2一端和二极管d5阳极；电容l1另一端连接二极管d1的阴极，电容l2另一端连接二极管d2的阴极；二极管d1的阳极分别连接电容c1一端和开关管q1的漏极，二极管d2的阳极分别连接电容c2一端和开关管q1的漏极，开关管q1的源极连接二极管d4和二极管d5的阴极，电容c1和电容c2的另一端连接有变压器tr的一次绕组侧的一端，变压器tr的一次绕组侧的另一端连接开关管q1的源极；

2.根据权利要求1所述一种双向且改善电能质量电池充电装置，其特征在于，所述开关管q1的源极和漏极跨接有二极管d3的两端，且二极管d3连接有开关管q1的源极的一端还连接有变压器tr一次绕组一端。

3.根据权利要求1所述一种双向且改善电能质量电池充电装置，其特征在于，所述变压器tr带中心抽头高频变压器。

4.根据权利要求1所述一种双向且改善电能质量电池充电装置，其特征在于，所述电源ac为具有pi调节的控制电路以及驱动电路。

5.根据权利要求1所述一种双向且改善电能质量电池充电装置，其特征在于，所述输出接口out1和输出接口out2连接有电压传感器、电流传感器和数字显示屏。

6.根据权利要求1所述一种双向且改善电能质量电池充电装置，其特征在于，所述开关管q1、开关管q2和开关管q3采用的型号为：8n60、10n60、c4140或2sc3320。

7.根据权利要求1所述一种双向且改善电能质量电池充电装置，其特征在于，所述电容l1、电容l2、电容l3和电容l4采用的型号为：b82432c1274k000、elj-ncr33jf或ll2012-fr33k。

8.根据权利要求1所述一种双向且改善电能质量电池充电装置，其特征在于，所述二极管d1、二极管d2、二极管d3、二极管d4和二极管d5采用的型号为：10a02、10a03或10bq100。

9.根据权利要求1所述一种双向且改善电能质量电池充电装置，其特征在于，所述电容c1、电容c2、电容c3和电容c4采用的型号为：mch185a150jk或mc08ca110d。

10.根据权利要求1所述一种双向且改善电能质量电池充电装置，其特征在于，所述可控晶闸管u1和可控晶闸管u2采用的型号为：s6003fs1、s6010r或者s6008ls2。

技术总结
本技术提供一种双向且改善电能质量电池充电装置，电路通过当开关管拓扑电路的电感L1和L2以及电容C1和C2等在电源一侧起到滤波的作用，不需要的开关噪声以及纹波被有效滤除，在提高了电池充电功率因素的同时满足了电池对于电能质量的需求；拓扑电路直流一侧采用的是较为高效的全波整流方式并与DC/DC转换电路相连，而MOSFET开关管Q2与Q3是实现双向充电的关键，利用可PI调节的控制电路与驱动电路在需要的时刻开通开关管Q2或Q3就可以起到升压或降压斩波的作用，给电池充电时，为降压转换器，而放电时类似于升压转换器，根据具体情况也可进行自主调节，最终使电池充电装置达到能量双向传输的目的。

技术研发人员：史永胜,卢泓舟,王镭橙
受保护的技术使用者：陕西科技大学
技术研发日：20230322
技术公布日：2024/1/13