CN201789310U - 一种电力直流操作开关电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种电力直流操作开关电源，包括串联的蓄电池组，该开关电源内设置有数量不少于蓄电池组的蓄电池数量的电池管理模块，蓄电池组的每个蓄电池的正负极与一个对应的电池管理模块的输出端连接，每个电池管理模块的输入端均与一整流配电单元的直流输出端连接，每个电池管理模块的输出端上均接有一个保护旁路。该直流操作开关电源能够实现对蓄电池组中单个蓄电池进行充电控制，还能为蓄电池提供保护，提高蓄电池组工作的稳定可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及开关电源领域，特别是电力直流操作开关电源。
背景技术
在变电站和发电厂，为自动装置等控制负荷，以及断路器电磁合闸、交流不间断电源、事故照明等动力负荷供电的系统，通称为直流操作电源系统。它由阀控铅酸蓄电池组和充电装置构成。蓄电池组是电力直流操作开关电源的重要组成部分，目前的做法是，通过整流将电网的交流电变换为直流电为整个蓄电池组充电。
蓄电池组通常是由一组串联的蓄电池构成的，由于制造工艺、检验手段和装卸运输诸多因素的影响，即使是相同型号、参数的电池，其离散性也普遍存在，蓄电池组中每块电池的端电压和内阻均存在一定的差异。所以，当对蓄电池串联构成的蓄电池组统一充电，充电完成时，会使原始容量较小的蓄电池长期过充电导致蓄电池寿命缩短，使容量较大的蓄电池长期欠充电而容量下降；而且缺乏对各个蓄电池组的保护，当蓄电池故障，比如单个电池放电能力下降，就会拉低整个蓄电池组的放电能力；又或者是单个电池板开路或者内阻异常增大，就会使整个蓄电池组从系统切除，使整个电源系统停止工作。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种电力直流操作开关电源，以克服现有开关电源对蓄电池组整体充电无法单独进行充电控制及无法排除故障蓄电池的技术问题。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种电力直流操作开关电源，包括串联的蓄电池组，该开关电源内设置有数量不少于蓄电池组的蓄电池数量的电池管理模块，蓄电池组的每个蓄电池的正负极与一个对应的电池管理模块的输出端连接，每个电池管理模块的输入端均与一整流配电单元的直流输出端连接，每个电池管理模块的输出端上均接有一个保护旁路。
由于蓄电池组的每个蓄电池上对应连接有一个电池管理模块，使得一个电池管理模块可以单独对一个蓄电池充电，充电时就能够根据各个蓄电池的情况确定充电电流和电压，能够避免串联充电造成的过充和欠充引起的电池品质下降。由于在每个电池管理模块的输出端上均接有保护旁路，使得在对应的蓄电池出现故障时，保护旁路可以及时旁通，排除掉故障蓄电池，保障了蓄电池组 的可靠、稳定工作。
电池管理模块包括前部的直流滤波电路及其后部连接的一个高频整流电路或者两个以上并联的高频整流电路。
所述高频整流电路包括高频逆变模块、高频变压器和半波整流Buck变换器。
所述半波整流Buck变换器包括整流二极管、续流二极管和LC滤波电感电容；整流二极管与LC滤波电感电容、高频变压器副边绕组形成回路，整流二极管阳极接高频变压器副边绕组同名端，续流二极管阳极接高频变压器副边绕组异名端、阴极接整流二极管阴极。
所述保护旁路是旁路二极管，与单个蓄电池反向并联。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是实施例1的电池管理模块电路示意图；
图3是实施例2的电池管理模块电路示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，电力直流操作开关电源由整流配电单元、电池管理模块、充电监控及电池监控单元、通讯模块、GPRS无线模块、触摸屏监控模块、配电监控、绝缘监测、硅堆降压、串行接口及U盘接口、风冷散热系统组成。
整流配电单元由两路交流电自动互锁控制电路组成，两组交流电互为备用，将交流电整流为直流电提供给电池管理模块。通讯模块用于电力直流操作开关电源与上位机数据通讯。GPRS无线模块用于电力直流操作开关电源与维护人员、及集控中心通讯。触摸屏监控模块对数据的输入、设置、显示。串行接口用于对上位机通讯，实现双操作功能；U盘接口用于数据拷贝到U盘，方便数据的保存。绝缘监测对直流系统进行绝缘监测。降压硅堆为控制母线提供电源。风冷散热系统为电池管理模块提供散热。蓄电池是阀控铅酸蓄电池。充电监控及电池监控单元对每个电池管理模块进行控制和监测，控制蓄电池的浮充、均充的时间和充电电流、电压，并监测蓄电池的运行状况，与GPRS无线模块和通讯模块相配合，可以实时的将各种充放电的信息和电池信息发送到操作人员手机或者直接发送到上位机存储。
从图1中可以看出，蓄电池管理模块与蓄电池数量相同，一一对应，充电时，由每个电池管理模块为相应的蓄电池单独充电；每个蓄电池都设置保护旁 路，当蓄电池运行故障时，其对应的旁路能够短路蓄电池。
如图2所示，电池管理模块包括前部的直流滤波电路及其后部连接的一个高频整流电路。对电网交流电进行整流形成的直流电通过直流滤波电路进入高频整流电路；首先经过高频逆变模块，进行逆变，然后通过高频变压器降压隔离，变压器副边后面的电路形成一个半波整流Buck电路，即整流二极管D1阳极接变压器副边绕组同名端，与LC滤波电感电容、变压器副边绕组形成回路，续流二极管D2阳极接变压器副边绕组异名端、阴极接整流二极管D1阴极。每个蓄电池(1-N)对应一个电池管理模块，实现单独充电。上述高频逆变模块、高频变压器、半波整流Buck电路、LC滤波电感电容构成高频整流电路。
对蓄电池1及其对应的电池管理模块和旁路进行分析。二极管D3与蓄电池1反向并联。充电时，旁路二极管D3承受反压截止，对充电没有影响；放电时，旁路二极管D3端电压相当于电池电动势与内阻分压之差，如果蓄电池1无故障，由于蓄电池1内阻极小，旁路二极管D3仍然承受反压截止；如果蓄电池1故障，则蓄电池1内阻变大，内阻分压变大超过电池电动势使旁路二极管D3端电压反转，二极管转为导通状态，则蓄电池组电流通过旁路二极管D3，短路故障的蓄电池1，整个蓄电池组(不包括蓄电池1)仍能安全运行，从而提高了电源运行的安全可靠性。对于旁路二极管的选择，应选择导通电压小、额定电流大的二极管，我们采用了导通电压0.2V，额定电流200A的二极管。另外，上述半波整流Buck变换器中的续流二极管D2、滤波电感与旁路二极管D3成π型，续流二极管D2充电时续流，在放电时也能起到旁路作用，当蓄电池组电流较大时，能够分担旁路二极管D3的压力，对旁路二极管D3有一定的保护作用。
主电路辅以充电监控及电池监控单元，充电监控及电池监控单元一方面从输出端取样，经与设定标准进行比较，然后去控制主变换器，改变其频率或脉宽，达到输出稳定，另一方面，根据测试电路提供的资料，经保护电路鉴别，提供控制电路对整机进行各种保护措施，形成控制和监测系统。
实施例2
如图3所示，实施例2与实施例1的不同在于，每个电池管理模块都包括两个以上的所述高频整流电路，高频整流电路相互并联，输出端接蓄电池。这种做法能够成倍的增加充电电流，以便满足不同容量电池的充电需求。
Claims (5)
1.一种电力直流操作开关电源，包括串联的蓄电池组，其特征在于，该开关电源内设置有数量不少于蓄电池组的蓄电池数量的电池管理模块，蓄电池组的每个蓄电池的正负极与一个对应的电池管理模块的输出端连接，每个电池管理模块的输入端均与一整流配电单元的直流输出端连接，每个电池管理模块的输出端上均接有一个保护旁路。
2.根据权利要求1所述的电力直流操作开关电源，其特征在于，电池管理模块包括前部的直流滤波电路及其后部连接的一个高频整流电路或者两个以上并联的高频整流电路。
3.根据权利要求2所述的电力直流操作开关电源，其特征在于，所述高频整流电路包括高频逆变模块、高频变压器和半波整流Buck变换器。
4.根据权利要求3所述的电力直流操作开关电源，其特征在于，所述半波整流Buck变换器包括整流二极管、续流二极管和LC滤波电感电容；整流二极管与LC滤波电感电容、高频变压器副边绕组形成回路，整流二极管阳极接高频变压器副边绕组同名端，续流二极管阳极接高频变压器副边绕组异名端、阴极接整流二极管阴极。
5.根据权利要求1-4中任一条所述的电力直流操作开关电源，其特征在于，所述保护旁路是旁路二极管，与单个蓄电池反向并联。
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| CN110572053A (zh) * | 2019-10-28 | 2019-12-13 | 重庆三峡学院 | 一种分数阶d类半波整流器及其参数设计方法 |
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