專利名稱：可控電池電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電池電源裝置。
現(xiàn)有的電池電源裝置是將電池作為元件互相連接成固定形式的電路以向外提供電源的。因此它只能按照所確定的連接方式提供一種定值直流電壓輸出。如要滿足用戶對不同值或不同類型電源的要求，就要附加其他的專門裝置加以轉(zhuǎn)換，才能滿足要求。例如要滿足用戶對直流升、降壓的要求，就要附加斬波器；而要滿足用戶對直流變交流的要求就要附加逆變器等附加裝置才能實現(xiàn)。這樣，增加了設(shè)備及投資，增加了能耗，轉(zhuǎn)換的幅度也很有限。
本實用新型的任務(wù)是要提供一種可控電池電源裝置，它由電池、控制門及控制裝置組成。在控制裝置給控制門施加預(yù)定的控制信號后，它可直接輸出用戶所需要的幅值和極性的直流電壓、交流電壓或某種預(yù)先給定波形的特定電壓。
本實用新型的任務(wù)是以如下方式完成的將電勢都為e的n個電池按

圖1連接，其中方框1、2、3、……2i-3、2i-2、2i-1、……2n、2n+1、2n+2為控制門，當給控制門加上信號時，控制門將導(dǎo)通；未加信號時，控制門將關(guān)閉。給控制門加上不同信號時，將可控電池電源裝置的輸出如下表所示
注i=1、2、3、……從表可見，如果給選定的電池串的始末端的控制門加以適當?shù)目刂菩盘?，使之?dǎo)通，就可在可控電池電源裝置的輸出端得到需要的輸出電壓只要使選定導(dǎo)通的控制門持續(xù)導(dǎo)通，則可控電池電源裝置的輸出電壓的幅值和極性就會持續(xù)不變，也就是說得到直流電壓輸出；這就實現(xiàn)了直流變直流(DC-DC)。
從表還可看出，利用可控電池電源裝置還能實現(xiàn)直流變交流(DC-AC)。
如果把一個給定幅值和頻率的正弦波電壓用幅值為e的等幅階躍的梯形波來逼近，如圖2所示，各階躍波的對應(yīng)時間序列為t1、t2、t3……。由上表可知，t1時刻將對應(yīng)于使控制門2i-1、2(i+1)導(dǎo)通的情況，而t2時刻將對應(yīng)于使控制門2i-1、2(i+2)導(dǎo)通的情況，t3時刻將對應(yīng)于使控制門2i-3、2(i+2)導(dǎo)通的情況，如此等等。
換句話說，如在上述梯形波的各階躍波串所對應(yīng)的時間序列上給出相應(yīng)的控制門導(dǎo)通信號，使各個電池按照規(guī)定被逐一正向地接入或切出，或反向地接入或切出，而構(gòu)成所需要的電池串，就可在可控電池電源裝置的輸出端得到需要的隨時間t而正向上升或下降、反向上升或下降的梯形波。它的包絡(luò)線呈正弦波形，而且，只要所選的正弦波幅值Um對于階躍波幅值e(每個電池的端電壓)來說足夠大，包絡(luò)線的內(nèi)接梯形波就能有相當?shù)碾A躍波密度，內(nèi)接梯形波就能以足夠高的精度逼近給定的包絡(luò)線即正弦波。也就是說，使梯形波與正弦波間的誤差足夠小，而事實上在可控電池電源裝置的輸出端得到滿意的交流輸出，這就實現(xiàn)了直流變交流(DC-AC)。
同理，對于正弦波以外的任何給定形態(tài)的特定波形，利用可控電池電源裝置都能得到滿意的特定輸出。
如在可控電池電源裝置中引入反饋環(huán)節(jié)，如將可控電池電源裝置的輸出進行反饋，還可進一步提高其輸出的精度和穩(wěn)定度等等，進一步提高可控電池電源裝置的品質(zhì)指標。
為了滿足電池串聯(lián)改并聯(lián)的需要，可控電池電源裝置還可按圖3的原理構(gòu)造。其中如主控制門D1D2D3……全部導(dǎo)通，則與圖1所示無異，全部電池接成串聯(lián)，可控電池電源裝置的輸出為+ne；如主控制門D1D2D3……全部斷開，而控制門1、4；5、8；9、12；……導(dǎo)通，則全部電池接成正向并聯(lián)，可控電池電源裝置的輸出為+e；如主控制門D1D2D3……全部斷開，而控制門3、2；7、6；11、10；……導(dǎo)通，全部電池接成反向并聯(lián)，可控電池電源裝置的輸出為-e；如主控制門D2D4……斷開，D1D3……與控制門1、8；9、16；……導(dǎo)通，則全部電池兩兩串聯(lián)再相互并聯(lián)，可控電池電源裝置的輸出為+2e；等等。
綜上所述，可見與現(xiàn)有的電池電源裝置相比，由于本實用新型在電池的電路結(jié)構(gòu)中引入了控制門(控制作用)，使其具有了優(yōu)良的可控性，從而使可控電池電源裝置不但能輸出不同數(shù)值的直流電壓及任何給定波形的交流電壓，并可顯著地提高電源品質(zhì)。
圖1為可控電池電源裝置的原理接線圖。其中方塊1、2、3……2i-3、2i-2、2i-1……2n、2n+1、2n+2為控制門；圖2為用可控電池電源裝置輸出的梯形波來逼近正弦波的原理。圖中等幅的階躍波的幅值皆為電池電壓e，各階躍波的對應(yīng)作用時間為序列t1、t2、t3……。正弦波的幅值為Um；
圖3為可實現(xiàn)串并聯(lián)換接的可控電池電源裝置的原理接線圖；圖4為利用可控電池電源裝置來調(diào)速的直流電力拖動系統(tǒng)的原理接線圖；實施本實用新型的實例如圖4所示是一個利用可控電池電源裝置來調(diào)速的直流電力拖動系統(tǒng)?？煽仉姵仉娫囱b置中的全部控制門(標號為1-8、A的方塊)均為單投刀開關(guān)，電動機M為他激式直流電動機，勵磁電壓為固定不變，電動機的電樞端電壓由可控電池電源裝置提供。改變控制門的導(dǎo)通方式，即改變了電樞端電壓，即可達到調(diào)速目的當控制門A、1、8導(dǎo)通其他控制門關(guān)閉時，電樞端電壓U=2e，相應(yīng)轉(zhuǎn)速為n2當控制門1、4導(dǎo)通，其他控制門關(guān)閉時，電樞端電壓U=e，相應(yīng)轉(zhuǎn)速為n1當控制門1、2導(dǎo)通，其他控制門關(guān)閉時，電樞端電壓U=0，相應(yīng)轉(zhuǎn)速為n0=0當控制門2、3導(dǎo)通，其他控制門關(guān)閉時，電樞端電壓U=-e當控制門A、2、7導(dǎo)通，其他控制門關(guān)閉時，電樞端電壓U=-2e，其中n2＞n1＞n0=0。可見，利用可控電池電源裝置可以實現(xiàn)他激式直流電動機調(diào)速的要求。
這僅是一個由人工手動控制的自動化水平很低的簡單系統(tǒng)。如要提高自動化水平，可以適當選擇相應(yīng)種類的元器件作控制門(如繼電器、接觸器、雙向晶閘管、電力晶體管等等)，并相應(yīng)選用自動化水平較高的控制裝置(如模擬控制裝置、數(shù)字控制裝置、數(shù)字計算機等等)。
特別地，如將太陽能電池與可控電池電源裝置的技術(shù)相結(jié)合，則可方便地將太陽能直接轉(zhuǎn)化為各種形式的交、直流電能供用戶使用，發(fā)展前景更為廣闊。
如果將可控電池電源裝置與計算機等智能裝置結(jié)合起來，使可控電池電源裝置智能化，則發(fā)展前景更為廣闊。
權(quán)利要求1．一種可以向各種交、直流負載電路提供所需要的電源的可控電池電源裝置，其特征是可控電池電源裝置由電池、控制裝置和控制門構(gòu)成；其中各電池間經(jīng)過控制門組成的串/并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)而相互串/并聯(lián)連接，而各控制門的通斷狀態(tài)均受控制裝置輸出信號控制，并根據(jù)此信號來改變各電池間串/并聯(lián)連接狀態(tài)、或改變各電池接入/切出電路的連接狀態(tài)。
2．權(quán)利要求1所述的可控電池電源裝置，其特征是利用控制裝置所產(chǎn)生的和時間有關(guān)或無關(guān)的控制信號對各控制門的通斷進行控制，使控制門持續(xù)地或周期性地通/斷，來持續(xù)地或周期性地改變電池與控制門所構(gòu)成的串/并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)和改變電池的正/反向與串/并聯(lián)連接，從而在可控電池電源裝置的輸出端得到所需要的具有相應(yīng)類型和幅值、頻率等電源特性的交流或直流電壓輸出。
專利摘要本實用新型提供了一種可控電池電源裝置,它由電池、控制裝置和控制門組成,如圖1所示。在控制裝置給控制門(圖中的方塊1、2、3等)施加預(yù)定的和時間無關(guān)的控制信號后,使選定的控制門持續(xù)導(dǎo)通,則可控電池電源裝置可直接輸出用戶所需要的幅值和極性的直流電壓;在控制裝置給控制門施加預(yù)定的和時間有關(guān)的控制信號后,使選定的控制門隨時間的變化而相應(yīng)通斷,則可控電池電源裝置可直接輸出用戶所需要的幅值、頻率和相位的交流電壓或某種預(yù)先給定波形的特定電壓。
文檔編號H02J7/00GK2432717SQ0020533
公開日2001年5月30日 申請日期2000年3月14日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月22日
發(fā)明者黃群 申請人:黃群