結(jié)合正負(fù)脈沖的等幅脈沖電流充電方法
【專利摘要】一種結(jié)合正負(fù)脈沖的等幅脈沖電流充電方法，屬于電力系統(tǒng)領(lǐng)域。本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)合正負(fù)脈沖的等幅脈沖電流充電方法，解決了充電過程中無法保持持續(xù)用大電流快速充電的結(jié)合正負(fù)脈沖的等幅脈沖電流充電方法。本發(fā)明具體步驟是：直流電源、蓄電池SOC的監(jiān)測、第一階段調(diào)頻脈沖和充電電流的控制、第一階段負(fù)脈沖控制、第二階段調(diào)頻脈沖和負(fù)脈沖的控制，隨著充電蓄電池荷電量上升至定值2時，開始對蓄電池進(jìn)行第三階段脈沖充電；SOC繼續(xù)增加后可繼續(xù)調(diào)整調(diào)頻脈沖和負(fù)脈沖的周期和占空比進(jìn)行充電。本發(fā)明監(jiān)測充電過程中蓄電池SOC的變化，在不同時期調(diào)整調(diào)頻脈沖的周期、占空比和負(fù)脈沖的周期、占空比、初始角度，使蓄電池在不利影響最低的條件下維持大電流充電，從而大幅提高蓄電池充電速度和效率。
【專利說明】結(jié)合正負(fù)脈沖的等幅脈沖電流充電方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]由于傳統(tǒng)充電模式和一般脈沖充電必須隨著充電量的增加減小充電電流大小以抑制因?yàn)樾铍姵睾呻娏?SOC)的增加和內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行產(chǎn)生的析氣、溫度升高等不利影響，充電電流減小會使充電速度降低，導(dǎo)致充電效率下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)合正負(fù)脈沖的等幅脈沖電流充電方法，解決了充電過程中無法保持持續(xù)用大電流快速充電的結(jié)合正負(fù)脈沖的等幅脈沖電流充電方法。
[0004]本發(fā)明具體步驟是:
a、直流電源:直流電源一般為交流電源經(jīng)過整流、濾波后得到或是經(jīng)過MPPT后的光伏電池；
b、蓄電池SOC的監(jiān)測:采用密度法、開路電壓法、內(nèi)阻法在充電開始時刻和充電過程中都要對蓄電池SOC進(jìn)行在線監(jiān)測；
C、第一階段調(diào)頻脈沖和充電電流的控制:監(jiān)測到蓄電池SOC為狀態(tài)1，變頻脈沖為周期T1,占空比4=0.83的脈沖；
d、第一階段負(fù)脈沖控制:第一階段負(fù)脈沖為由電容反向放電產(chǎn)生的電流通過IGBT產(chǎn)生的脈沖；脈沖周期為T1，占空比J/= (1-4)/2，初始角度為a ,=-360 X 3 (1-0/4;
e、第二階段調(diào)頻脈沖和負(fù)脈沖的控制:當(dāng)蓄電池SOC達(dá)到狀態(tài)2時，調(diào)整變頻脈沖的周期為[=/?/；，其中1.2</?〈1.5，占空比為d^d1Zn ;負(fù)脈沖周期和占空比分別為飛二^/二叫，，其中 a>l，初始角度為《^=-360X3 (l-d2) /4 ；
f、隨著充電蓄電池荷電量上升至定值2時，開始對蓄電池進(jìn)行第三階段脈沖充電；
g、SOC繼續(xù)增加后可繼續(xù)調(diào)整調(diào)頻脈沖和負(fù)脈沖的周期和占空比進(jìn)行充電。
[0005]本發(fā)明監(jiān)測充電過程中蓄電池SOC的變化，在不同時期調(diào)整調(diào)頻脈沖的周期、占空比和負(fù)脈沖的周期、占空比、初始角度，使蓄電池在不利影響最低的條件下維持大電流充電，從而大幅提高蓄電池充電速度和效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1是本發(fā)明基本電路及元件說明圖；
圖2是本發(fā)明中等幅脈沖電流波形示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0007]本發(fā)明具體步驟是:
a、直流電源:直流電源 一般為交流電源經(jīng)過整流、濾波后得到或是經(jīng)過MPPT后的光伏電池；
b、蓄電池SOC的監(jiān)測:采用密度法、開路電壓法、內(nèi)阻法在充電開始時刻和充電過程中都要對蓄電池SOC進(jìn)行在線監(jiān)測；
C、第一階段調(diào)頻脈沖和充電電流的控制:監(jiān)測到蓄電池SOC為狀態(tài)1，變頻脈沖為周期T1,占空比4=0.83的脈沖；
d、第一階段負(fù)脈沖控制:第一階段負(fù)脈沖為由電容反向放電產(chǎn)生的電流通過IGBT產(chǎn)生的脈沖；脈沖周期為T1，占空比J/= (1-4)/2，初始角度為a ,=-360 X 3 (1-0/4;
e、第二階段調(diào)頻脈沖和負(fù)脈沖的控制:當(dāng)蓄電池SOC達(dá)到狀態(tài)2時，調(diào)整變頻脈沖的周期為[=/?/；，其中1.2</?〈1.5，占空比為d^d1Zn ;負(fù)脈沖周期和占空比分別為飛二^/二叫，，其中 a>l，初始角度為《^=-360X3 (1-4)/4;
f、隨著充電蓄電池荷電量上升至定值2時，開始對蓄電池進(jìn)行第三階段脈沖充電；
g、SOC繼續(xù)增加后可繼續(xù)調(diào)整調(diào)頻脈沖和負(fù)脈沖的周期和占空比進(jìn)行充電。
[0008]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明:
本發(fā)明的工藝流程是:
[I]直流電源。蓄電池充電電流是直流，需要一個穩(wěn)定的直流電源。直流電源一般為交流電源經(jīng)過整流、濾波后得到，或是經(jīng)過MPPT后的光伏電池。
[0009][2]蓄電池SOC的監(jiān)測。在充電開始時刻和充電過程中都要對蓄電池SOC進(jìn)行在線監(jiān)測。監(jiān)測方法可用常規(guī)的密度法、開路電壓法、內(nèi)阻法。主要目的在于及時反應(yīng)蓄電池SOC變化，調(diào)整調(diào)頻脈沖電流。
[0010][3]第一階段調(diào)頻脈沖和充電電流的控制。監(jiān)測到蓄電池SOC為狀態(tài)I (小于定值1，定值由蓄電池類型、容量決定)，變頻脈沖為一定周期7；(6秒或3秒或4.5秒)，占空比Cl1=Q.83 (高低電平時間比為5:1)的脈沖。貝U充電電流為周期和占空比與調(diào)頻脈沖相等，幅值等于直流電源的發(fā)出電流大小的脈沖電流。
[0011][4]第一階段負(fù)脈沖控制。第一階段負(fù)脈沖為由電容反向放電產(chǎn)生的電流通過IGBT產(chǎn)生的脈沖。脈沖周期為T1，占空比J/= (1-4)/2，初始角度為a ,=-360X 3 (1-^7)/4。
[0012][5]第二階段調(diào)頻脈沖和負(fù)脈沖的控制。當(dāng)蓄電池SOC達(dá)到狀態(tài)2時(S0C等于定值1)，調(diào)整變頻脈沖的周期為TpnT1 (1.5)，占空比為d2=d/n。負(fù)脈沖周期和占空比分別為(a>l)，初始角度為《^=-360X3 (1-^)/4.且滿足負(fù)脈沖消耗電量小于充電電量。
[0013][6]隨著充電蓄電池荷電量上升至定值2 (定值2大于定值I)時，開始對蓄電池進(jìn)行第三階段脈沖充電。調(diào)頻脈沖周期繼續(xù)增加，占空比按比例減小。負(fù)脈沖周期等于調(diào)頻脈沖，占空比比第二階段繼續(xù)增加，初始角度依據(jù)占空比按公式計(jì)算，且注意負(fù)脈沖電量小于充電電量。
[0014][7]S0C繼續(xù)增加后可繼續(xù)調(diào)整調(diào)頻脈沖和負(fù)脈沖的周期和占空比進(jìn)行充電(這里以三階段為例)，當(dāng)SOC=0.9時退出脈沖充電，重復(fù)上述過程對其他蓄電池進(jìn)行充電并對所有SOC=0.9的蓄電池進(jìn)行涓流充電。
[0015]實(shí)驗(yàn)結(jié)果
反復(fù)分別使用結(jié)合正負(fù)脈沖的等幅脈沖電流充電、傳統(tǒng)脈沖充電和恒壓充電法對IOOAH的蓄電池多次充電。充電前蓄電池的放電深度為80%，即前一次放電后蓄電池剩余電量為最大充電量的20%。在充電過程中使用數(shù)字溫度計(jì)對蓄電池表面溫度進(jìn)行測量，其中蓄電池工作額定溫度為0°C到40°C，蓄電池初始溫度為室溫15°C。記錄蓄電池充電時間和表面溫度得到數(shù)據(jù)如下表:
表1不同充電方式對100AH蓄電池充電結(jié)果
【權(quán)利要求】
1.一種結(jié)合正負(fù)脈沖的等幅脈沖電流充電方法，其特征在于: a、直流電源:直流電源一般為交流電源經(jīng)過整流、濾波后得到或是經(jīng)過MPPT后的光伏電池； b、蓄電池SOC的監(jiān)測:采用密度法、開路電壓法、內(nèi)阻法在充電開始時刻和充電過程中都要對蓄電池SOC進(jìn)行在線監(jiān)測； C、第一階段調(diào)頻脈沖和充電電流的控制:監(jiān)測到蓄電池SOC為狀態(tài)1，變頻脈沖為周期T1,占空比4=0.83的脈沖； d、第一階段負(fù)脈沖控制:第一階段負(fù)脈沖為由電容反向放電產(chǎn)生的電流通過IGBT產(chǎn)生的脈沖；脈沖周期為T1，占空比J/= (1-4)/2，初始角度為a ,=-360 X 3 (1-0/4; e、第二階段調(diào)頻脈沖和負(fù)脈沖的控制:當(dāng)蓄電池SOC達(dá)到狀態(tài)2時，調(diào)整變頻脈沖的周期為[=/?/；，其中1.2</?〈1.5，占空比為d^d1Zn ;負(fù)脈沖周期和占空比分別為飛二^/二叫，，其中 a>l，初始角度為《^=-360X3 (l-d2) /4 ； f、隨著充電蓄電池荷電量上升至定值2時，開始對蓄電池進(jìn)行第三階段脈沖充電； g、SOC繼續(xù)增加后可繼續(xù)調(diào)`整調(diào)頻脈沖和負(fù)脈沖的周期和占空比進(jìn)行充電。
【文檔編號】H01M10/44GK103606715SQ201310546080
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月7日
【發(fā)明者】黨克, 蔡鋮澄 申請人:東北電力大學(xué)