[發明專利]基于IGBT應用的高頻正負脈沖充放電電源設備

有效

• 申請號: 201210178157.4
• 申請日: 2012-06-01
• 公開（公告）號: CN102709975A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 朱磊
• 申請（專利權）人: 張家港市泓溢電源科技有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種用于蓄電池化成工藝中的充放電電源設備。

背景技術

蓄電池是能反復充電、放電的電池，它通常用填滿海綿狀鉛的鉛板作為負極，填滿二氧化鉛的鉛板作為正極，并用稀硫酸作電解質。在充電時，通常是將外部直流電源連在蓄電池上進行充電，使電能轉化成化學能存儲起來；放電時電能從電池中釋放出來。蓄電池具有良好的可逆性、電壓特性平穩、使用壽命長、適用范圍廣、供電方便、安全可靠等優點。

隨著國家環保要求的日益嚴格，蓄電池生產廠家已經從最初的外化成（槽化成）改為內化成，采用的化成方法一般為分階段恒流充放電的方式，化成時間一般較長，一般為100-150小時，因化成時間占到蓄電池總的生產時候很大比例，故大大增加了生產成本。目前能實現正負脈沖輸出的設備均采用可控硅控制，發明號為200810062026公開一種利用可控硅器件的脈沖電源，可以實現正負脈沖輸出，但是可控硅屬于慢速器件，一般頻率不超過2500HZ，無法實現1KHZ以上的脈沖輸出。

發明內容

本發明目的是為了克服現有技術的不足而提供一種頻率較高且可調節的正負脈沖輸出的充放電電源設備。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：一種基于IGBT應用的高頻正負脈沖充放電電源設備，它包括

電源轉換單元，所述的電源轉換單元主要由一具有初級線圈和多個次級線圈的變壓器、與多個次級線圈相連接的多個穩壓管組成，所述的變壓器初級線圈與交流電網相連接，所述的電源轉換單元用于將電網交流電轉換為與各電路硬件相適應的直流工作電壓；

脈沖信號產生單元，所述的驅動信號產生單元主要由單片機實現，其用于接收指令輸出充電脈沖信號和放電脈沖信號；

IGBT功率單元，其主要由四個IGBT開關管加外圍電子元器件組成，其中，第一開關管的柵極和第二開關管的柵極分別通過一電阻與充電脈沖信號輸出端相連接，第一開關管的源極與第二開關管的源極相連接，第一開關管的發射極與第二開關管的發射極分別與一電感相接；第三開關管的柵極和第四開關管的柵極分別通過一電阻與放電脈沖信號輸出端相連接，第三開關管的源極與第四開關管的源極分別與第一開關管和第二開關管發射極上的電感連接后再相接形成中間節點，第三開關管的發射極與第四開關管的發射極；

輸出負載單元，其包括與所述中間節點相連接的續流電感、正極與續流電感相串聯連接的蓄電池，所述的蓄電池負極接地；

所述的IGBT功率單元在充電脈沖信號輸入下，啟動第一開關管和第二開關管，輸出高頻脈沖電流，通過續流電感實現對蓄電池的持續充電；所述的IGBT功率單元在放電脈沖信號輸入下，啟動第三開關管和第四開關管，輸出高頻脈沖電流，形成放電回路，實現蓄電池放電。

根據上述技術方案，所采用的進一步優化和變換的方式為：

1.在所述的脈沖信號產生單元與IGBT功率單元之間還設置有兩路信號隔離單元和信號放大單元，所述的充電脈沖信號和放電脈沖信號分別通過相應的信號隔離單元及信號放大單元后輸入至IGBT功率單元中。

在所述各開關管的發射極與相應信號放大單元之間還設置有用于保護信號放大單元硬件的保護電路。

其還包括設置在IGBT功率單元輸出端與脈沖信號產生單元之間用于采集輸出電流并反饋至脈沖信號產生單元以進行輸出電流調節的反饋單元。

進一步地，所述的反饋單元包括串聯在續流電感與蓄電池之間的采樣電阻，兩輸入端與采樣電阻的高低電壓端相連接的比較器，所述的比較器輸出端與脈沖信號產生單元相電連接。

由于上述技術方案運用，本發明與現有技術相比具有下列優點：本發明采用單片機產生充電和放電脈沖調制信號，信號輸入至IGBT開光管中，控制IGBT開關，基于IGBT的開關速度快的特性，實現高頻脈沖電流的輸出，從而使得蓄電池的化成效率較高，縮短其生產周期，經驗證，化成時間可縮短一半以上，生產的電池具有良好的初期容量和較高的循環壽命。同時，由于采用單片機控制，整個工藝過程是全數字控制，保證了生產的安全可靠性。

附圖說明

附圖1為本發明充放電電源設備結構原理圖；

附圖2為附圖1中電源轉換單元電路圖；

附圖3為附圖1中脈沖信號產生單元電路圖；