德国阳光电池充电方式与充电整流器
德国阳光蓄电池充电方式与充电整流器
德国阳光蓄电池是一种将电能变动为化学能再将化学能变幻为电能的直流电源,也是一种可以再充电与一再应用的电池。特别是在UPS中,蓄电池是其必要的组成局部,没有蓄电池也就失去了UPS具备的意义。在电力电子系统中,蓄电池有着宽泛地使用,本文以阀控式铅酸蓄电池为关键,介绍蓄电池充电与充电用整流器。
1 蓄电池的类型
此刻,应用较多的蓄电池主要有三大类:阀控式铅酸蓄电池、镉镍蓄电池和防酸隔爆蓄电池。它们的技术手段效用对比见表1。
2 蓄电池的充电法子"
(1)蓄电池的充电性质
在每类蓄电池中,充电可分为三类(不才面的阐明中,都是说起蓄电池电压均以单体电压为2V的阀控式铅酸蓄电池为例):
①浮充电
浮充电是指蓄电池在为负载供给电能的一块儿,进行弥补充电。申请浮充电压有较高的牢固度,在单体电压为2V时,每格德国阳光蓄电池的浮充电压应按电池出制造厂商地点国的标准决意:
——在我国尺度《YD/T799—2002通答允阀控式密封铅酸蓄电池》中端正,浮充电压为2.20～2.27V(TA=25℃);
——在我国标准《YD/T1360—2005通许诺阀控式密封胶体蓄电池》中朴重,浮充电压为2.23～2.27V(TA=25℃);
——外洋厂商对阀控式密封铅酸蓄电池浮充电压的礼貌:
德国阳光:2.25～2.30V;
美国圣帝:2.23～2.27V;
美国GNB:2.25V;
德国哈根:2.27±0.02V;
英国来根:2.27V。
浮充电压的选择不能过高,也不克不及过于低。浮充电压太高,电池简略泛起热失控、失水、均匀性变差等气象;浮充电压过低,会组成电池充电时间加长、充电短少、加重极板硫酸盐化等不良结果。
②失调充电
关于浮充电的德国阳光蓄电池来说,每隔2～3个月要对蓄电池进行一次平衡充电。均衡充电时,有必要坚持电压巩固充电,充电电压上升到2.26～2.40V,保持几个小时,并随时搅拌电解液;
③弥补电
对于某些蓄电池(例如蓄电池机车用蓄电池)来讲,在功课一段年光往后,需求对蓄电池补偿电能。此刻,要是按端方的浮充电压进行充电,则需求很长的充电工夫。为了膨胀充电年光,在短年光内以略高于端方的浮充电压发展疾速充电,从此再恢复到朴重的浮充电压进行畸形充电。
(2)蓄电池充电用整流器的充电方式
蓄电池充电用整流器的充电办法有稳流、稳压等多种方法,普及选用的是稳流/稳压充电法子和充放电/疾速充电门径。
①稳流/稳压充电方式
这是一种最常用的蓄电池充电方法。一样平常是先按稳流充电法子进行充电,当德国阳光蓄电池制造生气体时,再转入稳压充电方法。稳流/稳压充电办法对充电电源的申请是:
——在蓄电池放电结束后,能将电源电压调剂到浮充电压和失调充电电压;
——输入电压-电流特点应具有下垂本色,可以绑缚过流;
——要求有必然的稳压精度,如在浮充电时,输入电压的安稳度应优于±1.5%。
此类充电方式可选用桥式晶闸管整流器或高频开关稳压电源。
②充放电/倏地充电方式
对付初次运用概略需求做安-时容量测定的蓄电池,需求先将蓄电池中的电能放掉,再进行浮充电。此类充放电办法可选用桥式可逆变晶闸管整流器。蓄电池放电时,整流器功课在逆变状况,将蓄电池放电的电能馈送到电网。蓄电池充电时,整流器作业在整流状况。
极快充电法子是使用可控器件的开关劝化,在蓄电池充电进程中,空隙地短期大电流放电,以消弭充电进程中极化作用,跋涉充电才气,以较短的光阴结束充电。桥式可逆变晶闸管整流器可用于蓄电池的疾速充电法子。
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蓄电池充放电用桥式可逆变晶闸管整流器
依据蓄电池充放电办法的申请,蓄电池充放电用整流器应具有逆变放电与稳流/稳压充电的性能。图1为德国阳光蓄电池充放电用三相全桥式可逆变晶闸管整流器的原理图。
在用于蓄电池放电时,转换开关S1闭合,S2共同断开(S1和S2连锁),与此一路,触发器输入的晶闸管VT1～VT6的触发脉冲相位于大于90°的范围,整流器功课于逆变环境,蓄电池放电并向电网馈赠电能。
在用于蓄电池充电时,转换开关S2闭合,S1断开,整流器功课在整流状况。调剂给定调度器RP与转换开关S0,使整流器用于浮充电、弥补电或失调充电。
,D7为续流二极管,为电感器L供应续畅通路,以防止电路断流时发生发火电压过冲;L为滑润圆滑滤波电抗器。由于蓄电池是一种反电势负载,介入电抗器L后,能使负载电流保持一连;RV为压敏电阻,用于吸引直流电路中发作的电压过冲;Rf为电压反应取样电阻。
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高频逆变电源用于蓄电池的充放电
高频逆变电源的效率高、音讯本性好、体积小,并且具有双向传输功率的遵从,可以替代晶闸管整流器用于蓄电池的充放电。
在高频逆变电源中，为了减小体积和份量，时时无须输入工频变压器。如许，工频整流的直流输出电压经Buck降压逆变电路可以作为小容量蓄电池的充放电电源。例如，在小容量UPS中，蓄电池组的特别电压多数在120V左右，浮充电压通常不会跨过140V。以是，选用单相雷同无拒却输入变压器的降压式逆变电源可满足小容量蓄电池充放电的要求。但对付大容量蓄电池来说，申请充电电压为几百伏,充电电流可达几十安以上,降压式逆变电路没法满足申请。如果选用高频逆变电源用于大容量蓄电池的充放电，有必要选用Boost升压式逆变电路。为了得到大的充电电流,况且防范电网三相供电不平衡,应选用三相桥式逆变电路。
高频逆变电源多选用脉宽调制(PWM)管束方法。依据调制信号波形的分歧,PWM控制办法可分为直流脉宽调制(DPWM)和正弦波脉宽调制(SPWM)两大类。二者的主要差异在于参看电压的波形,前者调制电压为直流电压,后者调制电压为正弦波雷同电压。DPWM因其组织简略和牵制便当,普遍用于小容量的方波输入的UPS中。对付中、大容量的UPS来说,通常申请正弦波输入,应选用SPWM。在SPWM中,正弦波调制电压与电网电压同步,其频率为50Hz,而载波(三角波或锯齿波)频率为8～40kHz,输入电压中底子上不含低次谐波,输入电压中的谐波为几千赫以上的高次谐波,这样,可以大大降落滤波器的标准与份量。关于SPWM来讲,已有良多的SPWM管束器集成电路可供选用。
原则上,种种型式的开关电路均可作为高频逆变电源的主电路。一般情况下,小容量蓄电池充放电用高频逆变电源的主电路多选用推挽式逆变电路,而中、大容量德国阳光蓄电池充放电用高频逆变电源的主电路多选用三相全桥式逆变电路。
表2给出了高频逆变电源与晶闸管相控整流电源的机能比照。
5 神速充电用晶闸管整流器
在充电历程中,使用停充空地来打消电解液的浓差,用短年华大电流放电,以解除充电过程中极化浸染,跋涉充电才调,以较短的年华完毕充电。蓄电池极快充电的电流波形如图2所示。图中,ID为充电电流;IF为放电电流;t1为充电年光,最长可达3s;t2与t4为停充的余暇年光,各为200ms摆布;t3为脉冲电充军电工夫,最长可达100ms。
图3为快捷充电用晶闸管整流器主电路的道理图。图中虚线内为晶闸管直流开关放电电路。
当需求放电时,管教信号触发晶闸管VT7和VT8,令其导通,蓄电池经由L向电阻R放电,共同给电容C充电(因VT8导通,C与R并联)。当C上电压不再上升时,充电电流尤其小,流经VT8的电流小于其保持电流时,VT8自行关断。在需求连气儿放电时,控制信号触发VT9,令其导通,电容器C经过VT9放电,使VT7关断,蓄电池放电通路被堵截,放电连气儿。与此一同,管制信号触发UR中相应的晶闸管,UR处于整流情况,给蓄电池充电。该电路中,电容器C的放电电流用来关断晶闸管VT7,C的容量(μF)应满足下式:
CE≥IFtoff
(1)
式中E—蓄电池电压(V);
IF—放电电流(A);
toff—晶闸管VT7的关断年光(μs)。
为了VT7的牢靠关断,一样平常取CE=2IFtoff,则
从式(2)可以看出,在蓄电池电压E相比低时,电容器C的容量很大,以是,该直流开关电路合用于德国阳光蓄电池电压较高的情况。
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