一種蓄電池電源制造技術

本實用新型專利技術涉及一種蓄電池電源，在負載啟動產生超大啟動電流時，通過將升壓逆變電路的輸出電壓和輸出頻率均設置為滿足負載啟動最低要求的電壓和頻率的方式，使負載電流緩慢、小幅上升，直至達到負載平穩運行時的額定電壓和額定頻率，限制啟動時的負載電流的增幅使之不會超過安全范圍，保護電路中的功率器件。由于起跳電壓剛剛可以滿足負載的啟動需要，而且起跳電壓相比于負載運行時的穩態電壓低得多，在負載阻值一定的情況下可以降低啟動時的負載電流；且由起跳電壓計算的起跳頻率也較低，負載的電機定子和轉子之間的相對運動由急速上升變為緩慢上升，電機的輸出功率降低，可知負載電流隨即減小，這樣從兩個方面達到限制超大啟動電流的目的。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種清潔能源供電系統，具體涉及一種蓄電池電源。
技術介紹
當前偏遠山區或牧區的無電戶使用控制逆變一體機發電來滿足用電需要，如風力控制逆變一體機或光伏控制逆變一體機等。將控制逆變一體機發出的電能儲存在蓄電池中，蓄電池輸出的直流電經過逆變器轉換成交流電后，向電器供電。目前的冰箱和空調的壓縮機、微波爐的電機等負載由靜止狀態啟動時，要克服靜摩擦力和冰箱的壓縮機驅動線圈的沖擊。在負載啟動的一瞬間，由于電機定子和轉子之間相對運動的速度幾乎為0，即沒有切割磁場的運動，就不會在電路中產生反電動勢；當蓄電池的輸出電壓不變時，忽略線圈自感的作用，幾乎所有的輸出電壓都加在了電路的電阻上，因此啟動電流很大，為正常運行電流的7 8倍。如圖1所不,若蓄電池仍對負載按照穩態電壓I和穩態頻率2輸出，負載電流3將會形成額定負載電流7 8倍的超大啟動電流導致與蓄電池連接的逆變器啟動過流保護，引起蓄電池的輸出電壓瞬時跌落，又導致逆變器啟動低壓保護，頻繁啟動的過流保護和低壓保護最終導致整個供電系統的可用性降低。現有技術中對超大啟動電流的限制方法主要包括1、熱敏電阻法，如專利技術專利申請-瞬態電流緩沖抑制器(公開號CN101335451)就是通過在電路中串聯熱敏電阻，在負載由靜止到啟動的瞬間如果有較大的超大啟動電流產生，熱敏電阻能將超大啟動電流限制在額定范圍之內；但是熱敏電阻法的缺點在于，啟動時熱敏電阻需要一定時間才能到達工作狀態電阻值，關閉時熱敏電阻還需要一定冷卻時間將阻值升高到常溫態以備下一次啟動，這樣如果電機關閉后馬上開啟，熱敏電阻還沒有變冷這對超大啟動電流就失去了限制作用。2、工頻變壓器法，在控制逆變一體機與用電器之間串聯一個工頻電壓器，當電路中的壓縮機、電機啟動產生超大啟動電流時，工頻變壓器使輸出電壓下降，但輸出頻率保持不變。雖然相對于穩態電壓的情況下的超大啟動電流有所減小，但是并未改變電機性負載的速度，因而超大啟動電流仍然比較大。
技術實現思路
本技術針對現有技術的不足，提出了一種能有效抑制負載由靜止到啟動的瞬間產生的超大啟動電流，保護電源以及功率器件，避免頻繁啟動的過流保護和低壓保護的蓄電池電源。本技術的技術方案如下一種蓄電池電源，其特征在于它包括變頻啟動裝置、蓄電池和升壓逆變電路，其中所述蓄電池和升壓逆變電路依次連接；所述變頻啟動裝置包括信號處理器、信號采集模塊和驅動電路，其中所述信號采集模塊的輸入端連接所述升壓逆變電路輸入端和輸出端，所述信號采集模塊的輸出端連接所述信號處理器；所述信號處理器的信號輸出端連接所述驅動電路；所述驅動電路的驅動信號輸出端連接所述升壓逆變電路中的功率器件；所述升壓逆變電路包括依次連接的升壓全橋、高頻變壓橋、整流橋和逆變橋；所述驅動電路的輸出連接所述升壓全橋和逆變橋中的功率器件。所述信號處理器為數字信號處理器或專用集成電路。所述逆變橋的輸出端連接一濾波電路，所述信號采集模塊采集所述濾波電路輸出端的電壓和電流信號。所述功率器件包括CMOS管和/或IGBT管。本技術的技術效果如下本技術的蓄電池電源在負載啟動產生超大啟動電流時，通過將升壓逆變電路的輸出電壓和輸出頻率均設置為滿足負載啟動最低要求的電壓和頻率的方式，使負載電流緩慢、小幅上升，直至達到負載平穩運行時的額定電壓和額定頻率，限制啟動時的負載電流的增幅使之不會超過安全范圍，保護電路中的功率器件。由于起跳電壓剛剛可以滿足負載的啟動需要，而且起跳電壓相比于負載運行時的穩態電壓低得多，在負載阻值一定的情況下可以降低啟動時的負載電流；且由起跳電壓計算的起跳頻率也較低，負載的電機定子和轉子之間的相對運動由急速上升變為緩慢上升，電機的輸出功率降低，可知負載電流隨即減小，這樣從兩個方面達到限制超大啟動電流的目的。由于對輸出電壓和輸出頻率的調整是通過具有數字處理功能的信號處理器通過調整用于驅動功率器件的占空比來是實現的，因而具有響應迅速、限制效果好、保護功率器件的特點。本技術的變頻啟動裝置由于采用上述方法設置，相比于現有的熱敏電阻法，具有可對啟動時間間隔短、反復啟動的負載產生的超大啟動電流進行有效限制的優點。相比于現有的工頻變壓器法，由于缺省了體積巨大的變壓器設備，使整個調節器的體積明顯壓縮，且響應速度更加迅速。附圖說明圖1是負載由靜止到啟動時的輸出電壓、輸出頻率和負載電流的狀態示意圖圖2是本技術的裝置結構示意圖圖3是經過本技術的裝置調整后的產生沖擊性電流時的輸出電壓、輸出頻率和負載電流的狀態示意圖圖4是冰箱正常工作時的輸出電壓和負載電流波形圖5是冰箱啟動時不改變給定電壓Uref和給定頻率fMf，輸出電壓和負載電流波形圖6是冰箱啟動時改變給定電壓Uref和給定頻率fMf，輸出電壓和負載電流波形具體實施方式以下結合附圖對本技術進行說明。為了使本技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本技術進行進一步詳細說明。此處所描述的具體實施例僅用以解釋本技術，并不用于限定本技術。如圖1所示，本技術的變頻啟動裝置4包括信號處理器5、信號采集模塊6和驅動電路7，信號處理器5的輸入連接信號采集模塊6的輸出，輸出分別連接一驅動電路7的輸入和另一驅動電路7的輸入；其中信號處理器5可以是數字信號處理(DSP)或專用集成電路(ASIC)等。蓄電池電源包括變頻啟動裝置4、蓄電池8、升壓逆變電路、負載端口 10，蓄電池8、升壓逆變電路、負載端口 10依次連接；升壓逆變電路中包括依次連接的升壓全橋91、高頻變壓橋92、整流橋93、逆變橋94和濾波電路95。一驅動電路7的輸出驅動升壓全橋91中的功率器件，另一驅動電路7的輸出驅動逆變橋94中的功率器件，功率器件包括CMOS管、IGBT管等。信號采集模塊6分別采集蓄電池8輸出端的電壓和電流信號、整流橋93和逆變橋94之間的母線電壓和電流信號、濾波電路95輸出端的電壓和電流信號。信號采集模塊6將采集到的電壓和電流信號輸入信號處理器5進行判斷，一方面判斷負載的靜止狀態和啟動狀態，通過緩慢增加輸出電壓和輸出頻率的方式限制負載啟動時產生的超大啟動電流；另一方面判斷蓄電池8的輸出電壓是否達到蓄電池8的額定輸出電壓、整流橋93與逆變橋94之間的直流母線電流是否達到額定直流電流、濾波電路95輸出的輸出電壓是否達到整個蓄電池電源的額定輸出電壓，通過反饋控制的方式保證蓄電池電源的正常運行。當信號采集模塊6在濾波電路95處采集的輸出電壓Uout低于負載運行的最小電壓Umin，或負載由靜止狀態啟動時。信號處理器5設定相應的給定電壓UMf，再根據當前給定電壓Uref計算當前給定頻率fMf，fMf=kUrrf+b，其中k、b為常數。信號處理器5調節指令信號中的占空比使之與當前給定電壓Uref對應，驅動電路7根據占空比驅動升壓全橋91和逆變橋94的功率器件，實現對升壓逆變電路的輸出電壓Uout和輸出頻率fwt的調整，f0Ut=k*U0Ut+b,其中k、b為常數。使輸出電壓Uout和輸出頻率f；ut隨著給定電壓Uref和給定頻率fMf變化而變化，最終達到輸出電壓Uout=給定電壓Uref,輸出頻率fwt=給定頻率fMf。由上可知，當負載剛剛由靜止狀態啟動，電機定子和轉子之間相對運動的速度幾本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種蓄電池電源，其特征在于：它包括變頻啟動裝置、蓄電池和升壓逆變電路，其中所述蓄電池和升壓逆變電路依次連接；所述變頻啟動裝置包括信號處理器、信號采集模塊和驅動電路，其中所述信號采集模塊的輸入端連接所述升壓逆變電路輸入端和輸出端，所述信號采集模塊的輸出端連接所述信號處理器；所述信號處理器的信號輸出端連接所述驅動電路；所述驅動電路的驅動信號輸出端連接所述升壓逆變電路中的功率器件；所述升壓逆變電路包括依次連接的升壓全橋、高頻變壓橋、整流橋和逆變橋；所述驅動電路的輸出連接所述升壓全橋和逆變橋中的功率器件。

【技術特征摘要】
1.一種蓄電池電源，其特征在于它包括變頻啟動裝置、蓄電池和升壓逆變電路，其中所述蓄電池和升壓逆變電路依次連接；所述變頻啟動裝置包括信號處理器、信號采集模塊和驅動電路，其中所述信號采集模塊的輸入端連接所述升壓逆變電路輸入端和輸出端，所述信號采集模塊的輸出端連接所述信號處理器；所述信號處理器的信號輸出端連接所述驅動電路；所述驅動電路的驅動信號輸出端連接所述升壓逆變電路中的功率器件；所述升壓逆變電路包括依次連接的升壓全...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王海龍，王寶珠，常東來，宋風才，
申請(專利權)人：中科恒源科技股份有限公司，
類型：實用新型
國別省市：