專利名稱：一種電力直流操作開關(guān)電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及開關(guān)電源領(lǐng)域，特別是電力直流操作開關(guān)電源。
背景技術(shù)：
在變電站和發(fā)電廠，為自動裝置等控制負(fù)荷，以及斷路器電磁合閘、交流不間斷電 源、事故照明等動力負(fù)荷供電的系統(tǒng)，通稱為直流操作電源系統(tǒng)。它由閥控鉛酸蓄電池組和 充電裝置構(gòu)成。蓄電池組是電力直流操作開關(guān)電源的重要組成部分，目前的做法是，通過整 流將電網(wǎng)的交流電變換為直流電為整個蓄電池組充電。蓄電池組通常是由一組串聯(lián)的蓄電池構(gòu)成的，由于制造工藝、檢驗手段和裝卸運 輸諸多因素的影響，即使是相同型號、參數(shù)的電池，其離散性也普遍存在，蓄電池組中每塊 電池的端電壓和內(nèi)阻均存在一定的差異。所以，當(dāng)對蓄電池串聯(lián)構(gòu)成的蓄電池組統(tǒng)一充電， 充電完成時，會使原始容量較小的蓄電池長期過充電導(dǎo)致蓄電池壽命縮短，使容量較大的 蓄電池長期欠充電而容量下降；而且缺乏對各個蓄電池組的保護(hù)，當(dāng)蓄電池故障，比如單個 電池放電能力下降，就會拉低整個蓄電池組的放電能力；又或者是單個電池板開路或者內(nèi) 阻異常增大，就會使整個蓄電池組從系統(tǒng)切除，使整個電源系統(tǒng)停止工作。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種電力直流操作開關(guān)電源，以克服現(xiàn)有開關(guān)電源對蓄 電池組整體充電無法單獨進(jìn)行充電控制及無法排除故障蓄電池的技術(shù)問題。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案一種電力直流操作開關(guān)電源，包 括串聯(lián)的蓄電池組，該開關(guān)電源內(nèi)設(shè)置有數(shù)量不少于蓄電池組的蓄電池數(shù)量的電池管理模 塊，蓄電池組的每個蓄電池的正負(fù)極與一個對應(yīng)的電池管理模塊的輸出端連接，每個電池 管理模塊的輸入端均與一整流配電單元的直流輸出端連接，每個電池管理模塊的輸出端上 均接有一個保護(hù)旁路。由于蓄電池組的每個蓄電池上對應(yīng)連接有一個電池管理模塊，使得一個電池管理 模塊可以單獨對一個蓄電池充電，充電時就能夠根據(jù)各個蓄電池的情況確定充電電流和電 壓，能夠避免串聯(lián)充電造成的過充和欠充引起的電池品質(zhì)下降。由于在每個電池管理模塊 的輸出端上均接有保護(hù)旁路，使得在對應(yīng)的蓄電池出現(xiàn)故障時，保護(hù)旁路可以及時旁通，排 除掉故障蓄電池，保障了蓄電池組的可靠、穩(wěn)定工作。電池管理模塊包括前部的直流濾波電路及其后部連接的一個高頻整流電路或者 兩個以上并聯(lián)的高頻整流電路。所述高頻整流電路包括高頻逆變模塊、高頻變壓器和半波整流Buck變換器。所述半波整流Buck變換器包括整流二極管、續(xù)流二極管和LC濾波電感電容；整流 二極管與LC濾波電感電容、高頻變壓器副邊繞組形成回路，整流二極管陽極接高頻變壓器 副邊繞組同名端，續(xù)流二極管陽極接高頻變壓器副邊繞組異名端、陰極接整流二極管陰極。所述保護(hù)旁路是旁路二極管，與單個蓄電池反向并聯(lián)。
圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是實施例1的電池管理模塊電路示意圖；圖3是實施例2的電池管理模塊電路示意圖。
具體實施方式
實施例1如圖1所示，電力直流操作開關(guān)電源由整流配電單元、電池管理模塊、充電監(jiān)控及 電池監(jiān)控單元、通訊模塊、GPRS無線模塊、觸摸屏監(jiān)控模塊、配電監(jiān)控、絕緣監(jiān)測、硅堆降壓、 串行接口及U盤接口、風(fēng)冷散熱系統(tǒng)組成。整流配電單元由兩路交流電自動互鎖控制電路組成，兩組交流電互為備用，將交 流電整流為直流電提供給電池管理模塊。通訊模塊用于電力直流操作開關(guān)電源與上位機(jī)數(shù) 據(jù)通訊。GPRS無線模塊用于電力直流操作開關(guān)電源與維護(hù)人員、及集控中心通訊。觸摸屏 監(jiān)控模塊對數(shù)據(jù)的輸入、設(shè)置、顯示。串行接口用于對上位機(jī)通訊，實現(xiàn)雙操作功能；U盤接 口用于數(shù)據(jù)拷貝到U盤，方便數(shù)據(jù)的保存。絕緣監(jiān)測對直流系統(tǒng)進(jìn)行絕緣監(jiān)測。降壓硅堆 為控制母線提供電源。風(fēng)冷散熱系統(tǒng)為電池管理模塊提供散熱。蓄電池是閥控鉛酸蓄電 池。充電監(jiān)控及電池監(jiān)控單元對每個電池管理模塊進(jìn)行控制和監(jiān)測，控制蓄電池的浮充、均 充的時間和充電電流、電壓，并監(jiān)測蓄電池的運行狀況，與GPRS無線模塊和通訊模塊相配 合，可以實時的將各種充放電的信息和電池信息發(fā)送到操作人員手機(jī)或者直接發(fā)送到上位 機(jī)存儲。從圖1中可以看出，蓄電池管理模塊與蓄電池數(shù)量相同，一一對應(yīng)，充電時，由每 個電池管理模塊為相應(yīng)的蓄電池單獨充電；每個蓄電池都設(shè)置保護(hù)旁路，當(dāng)蓄電池運行故 障時，其對應(yīng)的旁路能夠短路蓄電池。如圖2所示，電池管理模塊包括前部的直流濾波電路及其后部連接的一個高頻整 流電路。對電網(wǎng)交流電進(jìn)行整流形成的直流電通過直流濾波電路進(jìn)入高頻整流電路；首先 經(jīng)過高頻逆變模塊，進(jìn)行逆變，然后通過高頻變壓器降壓隔離，變壓器副邊后面的電路形成 一個半波整流Buck電路，即整流二極管Dl陽極接變壓器副邊繞組同名端，與LC濾波電感 電容、變壓器副邊繞組形成回路，續(xù)流二極管D2陽極接變壓器副邊繞組異名端、陰極接整 流二極管Dl陰極。每個蓄電池(I-N)對應(yīng)一個電池管理模塊，實現(xiàn)單獨充電。上述高頻逆 變模塊、高頻變壓器、半波整流Buck電路、LC濾波電感電容構(gòu)成高頻整流電路。對蓄電池1及其對應(yīng)的電池管理模塊和旁路進(jìn)行分析。二極管D3與蓄電池1反 向并聯(lián)。充電時，旁路二極管D3承受反壓截止，對充電沒有影響；放電時，旁路二極管D3端 電壓相當(dāng)于電池電動勢與內(nèi)阻分壓之差，如果蓄電池1無故障，由于蓄電池1內(nèi)阻極小，旁 路二極管D3仍然承受反壓截止；如果蓄電池1故障，則蓄電池1內(nèi)阻變大，內(nèi)阻分壓變大超 過電池電動勢使旁路二極管D3端電壓反轉(zhuǎn)，二極管轉(zhuǎn)為導(dǎo)通狀態(tài)，則蓄電池組電流通過旁 路二極管D3，短路故障的蓄電池1，整個蓄電池組(不包括蓄電池1)仍能安全運行，從而提 高了電源運行的安全可靠性。對于旁路二極管的選擇，應(yīng)選擇導(dǎo)通電壓小、額定電流大的二 極管，我們采用了導(dǎo)通電壓0. 2V，額定電流200A的二極管。另外，上述半波整流Buck變換器中的續(xù)流二極管D2、濾波電感與旁路二極管D3成π型，續(xù)流二極管D2充電時續(xù)流，在放 電時也能起到旁路作用，當(dāng)蓄電池組電流較大時，能夠分擔(dān)旁路二極管D3的壓力，對旁路 二極管D3有一定的保護(hù)作用。主電路輔以充電監(jiān)控及電池監(jiān)控單元，充電監(jiān)控及電池監(jiān)控單元一方面從輸出端 取樣，經(jīng)與設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，然后去控制主變換器，改變其頻率或脈寬，達(dá)到輸出穩(wěn)定，另 一方面，根據(jù)測試電路提供的資料，經(jīng)保護(hù)電路鑒別，提供控制電路對整機(jī)進(jìn)行各種保護(hù)措 施，形成控制和監(jiān)測系統(tǒng)。實施例2如圖3所示，實施例2與實施例1的不同在于，每個電池管理模塊都包括兩個以上 的所述高頻整流電路，高頻整流電路相互并聯(lián)，輸出端接蓄電池。這種做法能夠成倍的增加 充電電流，以便滿足不同容量電池的充電需求。
權(quán)利要求1.一種電力直流操作開關(guān)電源，包括串聯(lián)的蓄電池組，其特征在于，該開關(guān)電源內(nèi)設(shè)置 有數(shù)量不少于蓄電池組的蓄電池數(shù)量的電池管理模塊，蓄電池組的每個蓄電池的正負(fù)極與 一個對應(yīng)的電池管理模塊的輸出端連接，每個電池管理模塊的輸入端均與一整流配電單元 的直流輸出端連接，每個電池管理模塊的輸出端上均接有一個保護(hù)旁路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力直流操作開關(guān)電源，其特征在于，電池管理模塊包括前 部的直流濾波電路及其后部連接的一個高頻整流電路或者兩個以上并聯(lián)的高頻整流電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電力直流操作開關(guān)電源，其特征在于，所述高頻整流電路包 括高頻逆變模塊、高頻變壓器和半波整流Buck變換器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電力直流操作開關(guān)電源，其特征在于，所述半波整流Buck變 換器包括整流二極管、續(xù)流二極管和LC濾波電感電容；整流二極管與LC濾波電感電容、高 頻變壓器副邊繞組形成回路，整流二極管陽極接高頻變壓器副邊繞組同名端，續(xù)流二極管 陽極接高頻變壓器副邊繞組異名端、陰極接整流二極管陰極。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一條所述的電力直流操作開關(guān)電源，其特征在于，所述保護(hù) 旁路是旁路二極管，與單個蓄電池反向并聯(lián)。
專利摘要本實用新型涉及一種電力直流操作開關(guān)電源，包括串聯(lián)的蓄電池組，該開關(guān)電源內(nèi)設(shè)置有數(shù)量不少于蓄電池組的蓄電池數(shù)量的電池管理模塊，蓄電池組的每個蓄電池的正負(fù)極與一個對應(yīng)的電池管理模塊的輸出端連接，每個電池管理模塊的輸入端均與一整流配電單元的直流輸出端連接，每個電池管理模塊的輸出端上均接有一個保護(hù)旁路。該直流操作開關(guān)電源能夠?qū)崿F(xiàn)對蓄電池組中單個蓄電池進(jìn)行充電控制，還能為蓄電池提供保護(hù)，提高蓄電池組工作的穩(wěn)定可靠性。
文檔編號H02J7/00GK201789310SQ20102018912
公開日2011年4月6日 申請日期2010年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月13日
發(fā)明者任幼逢, 劉巖, 劉方, 劉海東, 張華平, 張翼翔, 樊越甫 申請人:河南省電力公司洛陽供電公司, 洛陽普萊德電氣有限公司