專利名稱：蓄電池化成充放電變流電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于蓄電池化成技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及蓄電池化成充放電變流電路。
背景技術(shù)：
蓄電池化成是蓄電池生產(chǎn)過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)?；瘜W(xué)電源的正、負(fù)電極是由活性物質(zhì)和支撐及導(dǎo)電用的“集電體”組成，一般為片狀多孔體，稱為極板；極板在制作時(shí)往往并非把活性物質(zhì)直接加入集電體中，而是將原材料制成膠糊狀，涂敷在板柵之上，或者將原材料灌入玻璃絲管中，一般也稱這時(shí)的極板為“生極板”。所謂化成是指蓄電池生極板在電解液中通過(guò)充電轉(zhuǎn)變?yōu)楹呻姞顟B(tài)，清除雜質(zhì)，改善其電化學(xué)活性的電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。蓄電池的化成充放電過(guò)程是一個(gè)在外加電壓作用下復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，需要能夠提供恒電流充放電、恒電壓充電或脈沖充放電等多種工作模式的專用充放電電源裝置。傳統(tǒng)采用的可控硅全橋輔以極性切換電路構(gòu)成的化成電源裝置可以滿足上述工作模式，實(shí)現(xiàn)充放電化成功能，但不足之處是功率變換采用工頻相控方式，導(dǎo)致交流電流波形畸變嚴(yán)重，諧波分量大； 功率因數(shù)低，且不可控；采用工頻變壓器變換電壓和電氣隔離，損耗大，造成整機(jī)能量變換效率低，還大量消耗有色金屬，成本高。與傳統(tǒng)的AC/DC變流技術(shù)相比，PWM AC/DC變流技術(shù)是一種新型電力電子變流技術(shù)，變流器網(wǎng)側(cè)電流接近正弦波，諧波含量??；網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)可控，甚至可實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)控制，同時(shí)，在保證直流電壓恒定的基礎(chǔ)上，在不改變電路的拓?fù)浣泳€方式的情況下，電壓型PWM變流器自動(dòng)實(shí)現(xiàn)能量的雙向變換，動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快，具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。但是， 蓄電池化成采用單級(jí)PWM AC/DC變流器實(shí)現(xiàn)充、放電功率變換時(shí)，存在兩方面的不足，一是在整流工況運(yùn)行下，電壓型PWM變流器相當(dāng)于升壓變換器，只能在二極管全橋整流輸出直流電壓以上一定范圍內(nèi)可控穩(wěn)定運(yùn)行，即輸出電壓范圍窄，適用蓄電池負(fù)載電壓的能力差； 二是只能采用工頻變壓器隔離，仍然損耗大，效率低，大量消耗有色金屬，成本高。一般一個(gè)蓄電池生產(chǎn)車間有上十臺(tái)甚至上百臺(tái)化成充電機(jī)同時(shí)并列運(yùn)行，有的蓄電池組工作在充電狀態(tài)，有的工作在放電狀態(tài)，若將放電狀態(tài)中蓄電池組釋放出的電能回流到公共直流母線作為其它蓄電池組充電時(shí)的電能，會(huì)形成局部能量循環(huán)，這時(shí)能量利用的效率高，因此，從提高充放電裝置的靈活性和適用性考慮，蓄電池化成宜采用兩級(jí)變流方式。當(dāng)采用公用直流母線的蓄電池化成充放電二級(jí)變流拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時(shí)，第二級(jí)DC/DC雙向變換主電路目前多采用非隔離式斬波降壓式充電和非隔離式斬波升壓式放電的綜合電路構(gòu)成，以最大限度地降低設(shè)備制造成本，避免采用雙套獨(dú)立的DC/DC變換器。在化成時(shí)， 每臺(tái)雙向DC/DC變換器均連接一組由多個(gè)蓄電池串聯(lián)構(gòu)成的蓄電池組，但是，整個(gè)直流系統(tǒng)、二級(jí)DC/DC雙向變換主電路以及連接的所有蓄電池均處于同一電耦合系統(tǒng)，所涵蓋區(qū)域的電氣連接點(diǎn)多面廣，分布整個(gè)化成車間，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)一點(diǎn)接地時(shí)，不易察覺(jué)，難以探測(cè)具體接地點(diǎn)，容易形成事故隱患；當(dāng)系統(tǒng)不同位置再出現(xiàn)接地問(wèn)題時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)短路故障。從而，采用非隔離式二級(jí)DC/DC雙向變換主電路會(huì)明顯降低系統(tǒng)的安全性、可靠性以及
4經(jīng)濟(jì)性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述缺陷公開(kāi)了蓄電池化成充放電變流電路，它的結(jié)構(gòu)如下交流電源、三相電壓型PWM變流器、直流母線、雙向DC/DC變流模塊和蓄電池模塊串聯(lián)；第一交流電源火線經(jīng)La線性電感接入第一橋臂的上下臂連接處，第二交流電源火線經(jīng)Lb線性電感接入第二橋臂的上下臂連接處，第三交流電源火線經(jīng)L。線性電感接入第三橋臂的上下臂連接處；三相電壓型PWM變流器的C1濾波電容與直流母線并聯(lián)；雙向DC/DC變流模塊由I-N個(gè)對(duì)稱半橋LLC諧振式雙向直流-直流變換器并聯(lián)而構(gòu)成，蓄電池模塊由I-N個(gè)蓄電池組構(gòu)成，第I-N對(duì)稱半橋LLC諧振式雙向直流-直流變換器的右側(cè)分別與第I-N蓄電池組連接，左側(cè)均與直流母線并聯(lián)。所述三相電壓型PWM變流器的結(jié)構(gòu)如下采用具有反并聯(lián)二極管的功率開(kāi)關(guān)管構(gòu)成上臂和下臂，上、下臂串聯(lián)構(gòu)成一個(gè)橋臂；三個(gè)橋臂并聯(lián)組成三相橋式電路，直流側(cè)并聯(lián) C1濾波電容。所述三相電壓型PWM變流器的控制電路的結(jié)構(gòu)如下在C1濾波電容正負(fù)極之間并聯(lián)&1 6電阻網(wǎng)絡(luò)，R5I^6電阻網(wǎng)絡(luò)、電壓傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、第三加法器、電壓PI調(diào)節(jié)器和第二加法器串聯(lián)，第二加法器分別與d軸PI調(diào)節(jié)器和abc/dq變換器連接，abc/dq變換器分別與第一加法器、第二加法器、正弦-余弦信號(hào)發(fā)生器和電流傳感器連接，各相交流電流互感器連接電流/電壓轉(zhuǎn)換器，第一加法器通過(guò)q軸PI調(diào)節(jié)器與dq/abc變換器連接，dq/ abc變換器分別與d軸PI調(diào)節(jié)器、q軸PI調(diào)節(jié)器、正弦-余弦信號(hào)發(fā)生器和SVPWM信號(hào)生成器連接，電壓變換與鎖相電路連接至正弦-余弦信號(hào)發(fā)生器，SVPWM信號(hào)生成器連接三相電壓型PWM變流器。所述I-N個(gè)對(duì)稱半橋LLC諧振式雙向直流-直流變換器的結(jié)構(gòu)相同，每個(gè)對(duì)稱半橋LLC諧振式雙向直流-直流變換器的功率變送分為正向功率變送和逆向功率變送；對(duì)稱半橋LLC諧振式雙向DC/DC變換器由開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)、諧振網(wǎng)絡(luò)與整流器-負(fù)載網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)構(gòu)成，以 T高頻變壓器為中心，其左側(cè)電路與右側(cè)電路結(jié)構(gòu)對(duì)稱。所述對(duì)稱半橋LLC諧振式雙向直流-直流變換器進(jìn)行正向功率變送時(shí)，開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)的連接關(guān)系如下反并聯(lián)VD11快恢復(fù)二極管的V11開(kāi)關(guān)管與反并聯(lián)VD12快恢復(fù)二極管的V12 開(kāi)關(guān)管串聯(lián)，然后與Cltl濾波電容并聯(lián)；所述對(duì)稱半橋LLC諧振式雙向直流-直流變換器進(jìn)行正向功率變送時(shí)，諧振網(wǎng)絡(luò)的連接關(guān)系如下=VD13 二極管串聯(lián)VD14 二極管，VD15 二極管串聯(lián)VD16 二極管，C11分體諧振電容串聯(lián)C12分體諧振電容，上述三者并聯(lián)形成回路，L11諧振電感的一端接VD15 二極管、VD16 二極管、C11分體諧振電容和C12分體諧振電容的公共節(jié)點(diǎn)，其另一端接VD13 二極管、VD14 二極管和Lm原邊激磁電感的公共節(jié)點(diǎn)；Lm原邊激磁電感連接V11開(kāi)關(guān)管和V12開(kāi)關(guān)管的公共節(jié)占.
^ w\ 所述對(duì)稱半橋LLC諧振式雙向直流-直流變換器進(jìn)行正向功率變送時(shí)，整流器-負(fù)載網(wǎng)絡(luò)的連接關(guān)系如下=VD21 二極管、VA2 二極管，VD23 二極管和VDm 二極管組成單相全橋整流器回路，然后與C2tl濾波電容并聯(lián)。所述對(duì)稱半橋LLC諧振式雙向直流-直流變換器進(jìn)行正向功率變送時(shí)，VD13 二極
5管和VD14 二極管串聯(lián)為L(zhǎng)11諧振電感提供過(guò)電壓保護(hù)；VD23 二極管和VDm 二極管為單相全橋整流器的一條整流臂，并在整流工況下隔離L21諧振電感；所述對(duì)稱半橋LLC諧振式雙向直流-直流變換器進(jìn)行逆向功率變送時(shí)，VD23 二極管和VDm 二極管串聯(lián)為L(zhǎng)21諧振電感提供過(guò)電壓保護(hù)；VD13 二極管和VD14 二極管為單相全橋整流器的一條整流臂，并在整流工況下隔離L11諧振電感。所述對(duì)稱半橋LLC諧振式雙向直流-直流變換器進(jìn)行正向功率變送時(shí)，VD15 二極管和VA6 二極管串聯(lián)為C11分體諧振電容和C12分體諧振電容提供過(guò)電壓保護(hù)；VDm 二極管和VD26 二極管抑制單相全橋整流器回路出現(xiàn)的LC諧振；所述對(duì)稱半橋LLC諧振式雙向直流-直流變換器進(jìn)行逆向功率變送時(shí)，VD25 二極管和VD26 二極管串聯(lián)為C21分體諧振電容和C22分體諧振電容提供過(guò)電壓保護(hù)；VDm 二極管和VD26 二極管抑制單相全橋整流器回路出現(xiàn)的LC諧振。所述C11分體諧振電容與C12分體諧振電容串聯(lián)構(gòu)成分體諧振電容拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)，C11分體諧振電容與C12分體諧振電容的均方根電流為單個(gè)諧振電容的一半，其電容量為單個(gè)諧振電容的一半；所述C21分體諧振電容與C22分體諧振電容串聯(lián)構(gòu)成分體諧振電容拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)，C21分體諧振電容與C22分體諧振電容的均方根電流為單個(gè)諧振電容的一半，其電容量為單個(gè)諧振電容的一半。本發(fā)明的有益效果是一級(jí)功率變換電路在維持公共直流母線電壓恒定，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)交流電網(wǎng)與直流母線之間能量雙向調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上，還實(shí)現(xiàn)高的功率因數(shù)和低諧波污染； 二級(jí)功率變換電路采用高頻變壓器隔離，避免了采用工頻變壓器損耗大、效率低、大量消耗有色金屬和成本高等不足的缺陷，從而提高蓄電池化成充放電裝置的變換效率、動(dòng)態(tài)性能以及功率密度，縮減化成充放電裝置的體積和重量；同時(shí)在一級(jí)功率變換電路和二級(jí)功率變換電路之間采用公共直流母線。當(dāng)多組蓄電池組通過(guò)二級(jí)功率變換電路同時(shí)化成時(shí)，一部分蓄電池組放電釋放出的電能回流到公共直流母線，作為其它部分蓄電池組充電的電能，這種局部能量循環(huán)比交流-直流至直流-直流大循環(huán)效率高，因而，第一級(jí)功率變換的工作壓力減輕了，容量相對(duì)可以減少。


圖1為蓄電池化成充放電變流電路的結(jié)構(gòu)框圖；圖加為三相電壓型PWM變流器的結(jié)構(gòu)框圖；圖2b為三相電壓型PWM變流器的控制電路結(jié)構(gòu)圖；圖3為對(duì)稱半橋LLC諧振式雙向直流-直流變換器電路圖；圖如為對(duì)稱半橋LLC諧振式雙向直流-直流變換器進(jìn)行正向功率變送時(shí)的基本電路；圖4b為對(duì)稱半橋LLC諧振式雙向直流-直流變換器進(jìn)行正向功率變送時(shí)等效LLC 諧振原理電路；圖如為對(duì)稱半橋LLC諧振式雙向直流-直流變換器進(jìn)行正向功率變送且重載時(shí)等效LLC諧振原理電路；圖4d為對(duì)稱半橋LLC諧振式雙向直流-直流變換器進(jìn)行正向功率變送且空載時(shí)
6等效LLC諧振原理電路；圖fe為對(duì)稱半橋LLC諧振式雙向直流-直流變換器進(jìn)行正向功率變送且fs = frl 時(shí)的工作波形；圖恥為對(duì)稱半橋LLC諧振式雙向直流-直流變換器進(jìn)行正向功率變送且f,2 < fs < frl時(shí)的工作波形；圖5c為對(duì)稱半橋LLC諧振式雙向直流-直流變換器進(jìn)行正向功率變送且> frl 時(shí)的工作波形；圖6為對(duì)稱半橋LLC諧振式雙向直流-直流變換器增益與頻率的關(guān)系曲線；圖7為對(duì)稱半橋LLC諧振式雙向直流-直流變換器閉環(huán)調(diào)節(jié)原理框圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。如圖1所示，本發(fā)明公開(kāi)了蓄電池化成充放電變流電路，采用三相電壓型PWM變流器為第一級(jí)功率變換電路，實(shí)現(xiàn)交流電網(wǎng)與公共直流母線之間的能量變換，簡(jiǎn)稱為“AC/DC 一級(jí)變換”；采用對(duì)稱半橋LLC諧振式雙向直流-直流變換器作為第二級(jí)功率變換電路，實(shí)現(xiàn)公共直流母線與蓄電池組之間的能量變換，簡(jiǎn)稱為“DC/DC 二級(jí)變換”；蓄電池化成充放電變流電路的結(jié)構(gòu)如下交流電源、三相電壓型PWM變流器、直流母線、雙向DC/DC變流模塊和蓄電池模塊串聯(lián)；雙向DC/DC變流模塊由I-N個(gè)對(duì)稱半橋LLC諧振式雙向直流-直流變換器并聯(lián)而構(gòu)成，蓄電池模塊由I-N個(gè)蓄電池組構(gòu)成，第I-N對(duì)稱半橋LLC諧振式雙向直流-直流變換器的右側(cè)分別與第I-N蓄電池組連接，左側(cè)均與直流母線并聯(lián)。如圖加所示，三相電壓型PWM變流器的結(jié)構(gòu)如下=V1功率開(kāi)關(guān)管和VD1反并聯(lián)二極管構(gòu)成第一上臂，V4功率開(kāi)關(guān)管和VD4反并聯(lián)二極管構(gòu)成第一下臂，V3功率開(kāi)關(guān)管和VD3 反并聯(lián)二極管構(gòu)成第二上臂，V6功率開(kāi)關(guān)管和VD6K并聯(lián)二極管構(gòu)成第二下臂，V5功率開(kāi)關(guān)管和VD5反并聯(lián)二極管構(gòu)成第三上臂，V2功率開(kāi)關(guān)管和VD2反并聯(lián)二極管構(gòu)成第三下臂，第一上臂和第一下臂串聯(lián)構(gòu)成第一橋臂，第二上臂和第二下臂串聯(lián)構(gòu)成第二橋臂，第三上臂和第三下臂串聯(lián)構(gòu)成第三橋臂，三個(gè)橋臂并聯(lián)組成三相橋式電路；直流側(cè)并聯(lián)C1濾波電容 (C1濾波電容兩端電壓為直流母線電壓UJ，第一交流電源火線A經(jīng)La線性電感接入第一橋臂的上下臂連接處，第二交流電源火線B經(jīng)Lb線性電感接入第二橋臂的上下臂連接處，第三交流電源火線C經(jīng)L。線性電感接入第三橋臂的上下臂連接處；三相電源電動(dòng)勢(shì)為ea、eb、 ec，三相星形連接，中性點(diǎn)為N。如圖2b所示，三相電壓型PWM變流器的控制電路框圖說(shuō)明如下在C1濾波電容正負(fù)極之間并聯(lián)電阻網(wǎng)絡(luò)1，信號(hào)經(jīng)電阻網(wǎng)絡(luò)ι、電壓傳感器2和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路3等的隔離、衰減以及模數(shù)轉(zhuǎn)換后作為反饋電壓，反饋電壓和給定電壓￠4通過(guò)第三加法器16形成電壓誤差信號(hào)，并輸入給電壓PI調(diào)節(jié)器4，經(jīng)電壓PI調(diào)節(jié)器4的調(diào)節(jié)后輸出控制信號(hào)，并作為d軸PI調(diào)節(jié)器6的d軸給定信號(hào)/I，反饋電流的d軸分量id和d軸給定信號(hào)/I通過(guò)第二加法器15形成d軸電流誤差信號(hào)，d軸電流誤差信號(hào)經(jīng)d軸PI調(diào)節(jié)器6的調(diào)節(jié)后輸出d 軸控制信號(hào)<，反饋電流的q軸分量、和q軸給定信號(hào)< ( <大小與無(wú)功功率給定有關(guān))通過(guò)第一加法器14形成q軸電流誤差信號(hào)，q軸電流誤差信號(hào)經(jīng)q軸PI調(diào)節(jié)器5的調(diào)節(jié)后輸
7出q軸控制信號(hào) <。在正弦、余弦算子(sine，C0s θ )的作用下，<，<經(jīng)dq/abc變換器12 的運(yùn)算，求得變流器網(wǎng)側(cè)三相電壓ua，ub, u。的預(yù)期值，再經(jīng)SVPWM信號(hào)生成器13形成PWM 信號(hào)，功率放大后驅(qū)動(dòng)三相電壓型PWM變流器的功率開(kāi)關(guān)管。其中，反饋電流的d軸分量 id和q軸分量、的生成過(guò)程如下三相電流經(jīng)各相交流電流互感器7以及電流/電壓轉(zhuǎn)換器10，隔離變換形成三相電流反饋信號(hào)，三相電源電壓經(jīng)電壓變換與鎖相電路8，隔離變換并運(yùn)算得到電壓向量的位置角θ，經(jīng)正弦-余弦信號(hào)發(fā)生器9產(chǎn)生正弦、余弦算子sine， cos θ的瞬時(shí)值，并作為abc/dq變換器11的運(yùn)算子，三相電流反饋信號(hào)經(jīng)abc/dq變換器 11的變換后，運(yùn)算得到反饋電流的d軸分量id和q軸分量、。三相電壓型PWM變流器的控制方法基于電網(wǎng)電壓定向的矢量控制技術(shù)，采用雙閉環(huán)控制，外環(huán)為電壓控制環(huán)，內(nèi)環(huán)為網(wǎng)側(cè)電流控制環(huán)。現(xiàn)詳細(xì)說(shuō)明如下外環(huán)以直流輸出電壓信號(hào)作為電壓反饋量，經(jīng)&1 6電阻網(wǎng)絡(luò)1分壓、電壓傳感器2、 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路3獲得，以給定電壓U:為恒值目標(biāo)，經(jīng)電壓PI調(diào)節(jié)器4進(jìn)行比例-積分處理，輸出d軸給定信號(hào)內(nèi)環(huán)分為d軸PI調(diào)節(jié)器6和q軸PI調(diào)節(jié)器5，其過(guò)程是先將三相瞬時(shí)交流電流 ia、ib、i。經(jīng)數(shù)學(xué)變換，解耦得到反饋電流的d軸分量id(與電壓合成矢量同方向)和反饋電流的q軸分量、(與電壓合成矢量垂直)；由于id與電壓合成矢量同方向，因此id稱為電流有功分量，控制id可調(diào)節(jié)變流器的有功功率，即直流母線電壓Udc,同理i,稱為電流無(wú)功分量，控制、可調(diào)節(jié)變流器的無(wú)功功率；具體運(yùn)算過(guò)程現(xiàn)詳細(xì)說(shuō)明如下1)首先選取d軸矢量作為電網(wǎng)三相電壓合成矢量的定向基準(zhǔn)，三相電源電壓通過(guò)電壓變換與鎖相電路8，隔離變換和運(yùn)算求得任意時(shí)刻電壓定向矢量的位置角θ，并經(jīng)正弦-余弦信號(hào)發(fā)生器9產(chǎn)生正弦、余弦算子sin θ , cos θ的瞬時(shí)值，并作為abc/dq變換器 11和dq/abc變換器12的運(yùn)算子。2)通過(guò)各相交流電流互感器7提取交流電流ia、ib、i。作為電流反饋量，經(jīng)電流/ 電壓轉(zhuǎn)換器10后通過(guò)abc/dq變換器11實(shí)現(xiàn)從三相靜止坐標(biāo)系至兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系變換，將靜止坐標(biāo)系下相位互差120°的三相電流ia，ib，i。變換為同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下直流分
量 id' iq ；3)以外環(huán)的電壓PI調(diào)節(jié)器4的輸出i/(d軸給定信號(hào))作為d軸PI調(diào)節(jié)器6的給定參數(shù)，交流電流解耦得到的反饋電流的d軸分量id作為d軸PI調(diào)節(jié)器6的反饋，經(jīng)d 軸PI調(diào)節(jié)器6比例-積分運(yùn)算輸出d軸控制信號(hào)< ；4)以無(wú)功功率或功率因數(shù)換算的無(wú)功電流分量((q軸給定信號(hào))作為q軸？1調(diào)節(jié)器5的給定參數(shù)，交流電流解耦得到的反饋電流的d軸分量i,作為q軸PI調(diào)節(jié)器5的反饋，經(jīng)q軸PI調(diào)節(jié)器5比例-積分運(yùn)算輸出q軸控制信號(hào)U/ ；5)u;,u；經(jīng)dq/abc變換器12，將同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下d軸控制信號(hào)u/、q軸控制信號(hào) < 變換為abc三相靜止坐標(biāo)系下預(yù)期的PWM變流器網(wǎng)側(cè)三相電壓u/、ub*. u；；6)通過(guò)SVPWM信號(hào)生成器13脈寬調(diào)制后，輸出六路PWM變流器橋臂功率管的控制信號(hào)。由于解耦之后，PWM變流器的有功功率與d軸電流分量成正比，無(wú)功功率與q軸電流分量成正比，其規(guī)律滿足下面的關(guān)系式，其中Ue為電網(wǎng)相電壓有效值。
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權(quán)利要求
1.蓄電池化成充放電變流電路，其特征在于，它的結(jié)構(gòu)如下交流電源、三相電壓型 PWM變流器、直流母線、雙向DC/DC變流模塊和蓄電池模塊串聯(lián)；第一交流電源火線(A)經(jīng)La線性電感接入第一橋臂的上下臂連接處，第二交流電源火線(B)經(jīng)Lb線性電感接入第二橋臂的上下臂連接處，第三交流電源火線(C)經(jīng)L。線性電感接入第三橋臂的上下臂連接處；三相電壓型PWM變流器的C1濾波電容與直流母線并聯(lián)；雙向DC/DC變流模塊由I-N個(gè)對(duì)稱半橋LLC諧振式雙向直流-直流變換器并聯(lián)而構(gòu)成， 蓄電池模塊由I-N個(gè)蓄電池組構(gòu)成，第I-N對(duì)稱半橋LLC諧振式雙向直流-直流變換器的右側(cè)分別與第I-N蓄電池組連接，左側(cè)均與直流母線并聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池化成充放電變流電路，其特征在于，所述三相電壓型 PWM變流器的結(jié)構(gòu)如下采用具有反并聯(lián)二極管的功率開(kāi)關(guān)管構(gòu)成上臂和下臂，上、下臂串聯(lián)構(gòu)成一個(gè)橋臂；三個(gè)橋臂并聯(lián)組成三相橋式電路，直流側(cè)并聯(lián)C1濾波電容。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池化成充放電變流電路，其特征在于，所述三相電壓型 PWM變流器的控制電路的結(jié)構(gòu)如下在C1濾波電容正負(fù)極之間并聯(lián)電阻網(wǎng)絡(luò)⑴，電阻網(wǎng)絡(luò)(1)、電壓傳感器O)、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(3)、第三加法器(16)、電壓PI調(diào)節(jié)器(4)和第二加法器(15)串聯(lián)，第二加法器(15)分別與d軸PI調(diào)節(jié)器(6)和abc/dq變換器(11) 連接，abc/dq變換器(11)分別與第一加法器(14)、第二加法器(15)、正弦-余弦信號(hào)發(fā)生器(9)和電流傳感器(10)連接，各相交流電流互感器(7)連接電流/電壓轉(zhuǎn)換器(10)，第一加法器(14)通過(guò)q軸PI調(diào)節(jié)器( 與dq/abc變換器(1 連接，dq/abc變換器(12)分別與d軸PI調(diào)節(jié)器(6)、q軸PI調(diào)節(jié)器(5)、正弦-余弦信號(hào)發(fā)生器(9)和SVPWM信號(hào)生成器(13)連接，電壓變換與鎖相電路(8)連接至正弦-余弦信號(hào)發(fā)生器(9)，SVPWM信號(hào)生成器(1 連接三相電壓型PWM變流器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池化成充放電變流電路，其特征在于，所述I-N個(gè)對(duì)稱半橋LLC諧振式雙向直流-直流變換器的結(jié)構(gòu)相同，每個(gè)對(duì)稱半橋LLC諧振式雙向直流-直流變換器的功率變送分為正向功率變送和逆向功率變送；對(duì)稱半橋LLC諧振式雙向DC/DC 變換器由開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)、諧振網(wǎng)絡(luò)與整流器-負(fù)載網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)構(gòu)成，以T高頻變壓器為中心，其左側(cè)電路與右側(cè)電路結(jié)構(gòu)對(duì)稱。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池化成充放電變流電路，其特征在于，所述對(duì)稱半橋LLC 諧振式雙向直流-直流變換器進(jìn)行正向功率變送時(shí)，開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)的連接關(guān)系如下反并聯(lián)VD11 快恢復(fù)二極管的V11開(kāi)關(guān)管與反并聯(lián)VD12快恢復(fù)二極管的V12開(kāi)關(guān)管串聯(lián)，然后與Cltl濾波電容并聯(lián)；所述對(duì)稱半橋LLC諧振式雙向直流-直流變換器進(jìn)行正向功率變送時(shí)，諧振網(wǎng)絡(luò)的連接關(guān)系如下=VD13 二極管串聯(lián)VD14 二極管，VD15 二極管串聯(lián)VD16 二極管，C11分體諧振電容串聯(lián)C12分體諧振電容，上述三者并聯(lián)形成回路，L11諧振電感的一端接VD15 二極管、VD16 二極管、C11分體諧振電容和C12分體諧振電容的公共節(jié)點(diǎn)，其另一端接VD13 二極管、VD14 二極管和Lm原邊激磁電感的公共節(jié)點(diǎn)；Lm原邊激磁電感連接V11開(kāi)關(guān)管和V12開(kāi)關(guān)管的公共節(jié)點(diǎn)；所述對(duì)稱半橋LLC諧振式雙向直流-直流變換器進(jìn)行正向功率變送時(shí)，整流器-負(fù)載網(wǎng)絡(luò)的連接關(guān)系如下=VD21 二極管、VA2 二極管，VD23 二極管和VDm 二極管組成單相全橋整流器回路，然后與C2tl濾波電容并聯(lián)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池化成充放電變流電路，其特征在于，所述對(duì)稱半橋LLC諧振式雙向直流-直流變換器進(jìn)行正向功率變送時(shí)，VD13 二極管和VD14 二極管串聯(lián)為L(zhǎng)11諧振電感提供過(guò)電壓保護(hù)；VDm二極管和VDm二極管為單相全橋整流器的一條整流臂，并隔離 L21諧振電感；所述對(duì)稱半橋LLC諧振式雙向直流-直流變換器進(jìn)行逆向功率變送時(shí)，VD23 二極管和 VD24 二極管串聯(lián)為L(zhǎng)21諧振電感提供過(guò)電壓保護(hù)；VD13 二極管和VD14 二極管為單相全橋整流器的一條整流臂，并隔離L11諧振電感。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池化成充放電變流電路，其特征在于，所述對(duì)稱半橋LLC 諧振式雙向直流-直流變換器進(jìn)行正向功率變送時(shí)，VD15 二極管和VD16 二極管串聯(lián)為C11分體諧振電容和C12分體諧振電容提供過(guò)電壓保護(hù)；VD25 二極管和VD26 二極管抑制單相全橋整流器回路出現(xiàn)的LC諧振；所述對(duì)稱半橋LLC諧振式雙向直流-直流變換器進(jìn)行逆向功率變送時(shí)，VD25 二極管和 VD26 二極管串聯(lián)為C21分體諧振電容和C22分體諧振電容提供過(guò)電壓保護(hù)；VD25 二極管和VD26 二極管抑制單相全橋整流器回路出現(xiàn)的LC諧振。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的蓄電池化成充放電變流電路，其特征在于，所述C11分體諧振電容與C12分體諧振電容串聯(lián)構(gòu)成分體諧振電容拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)，C11分體諧振電容與C12分體諧振電容的均方根電流為單個(gè)諧振電容的一半，其電容量為單個(gè)諧振電容的一半；所述C21分體諧振電容與C22分體諧振電容串聯(lián)構(gòu)成分體諧振電容拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)，C21分體諧振電容與C22分體諧振電容的均方根電流為單個(gè)諧振電容的一半，其電容量為單個(gè)諧振電容的一半。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了屬于蓄電池化成技術(shù)領(lǐng)域的蓄電池化成充放電變流電路。它的結(jié)構(gòu)如下交流電源、三相電壓型PWM變流器、直流母線、雙向DC/DC變流模塊和蓄電池模塊串聯(lián)。本發(fā)明的有益效果為三相電壓型PWM變流器具有高的功率因數(shù)和低諧波污染；雙向DC/DC變流模塊提高了蓄電池化成充放電裝置的變換效率、動(dòng)態(tài)性能以及功率密度，縮減化成充放電裝置的體積和重量；同時(shí)提高了能量的利用效率，從而有效提高系統(tǒng)的安全性、可靠性以及經(jīng)濟(jì)性。
文檔編號(hào)H02M3/335GK102437628SQ20111032414
公開(kāi)日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月22日
發(fā)明者張波, 董清, 顏湘武 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)(保定)