一種抑制直流電源系統(tǒng)諧振的方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種抑制直流電源系統(tǒng)諧振的方法，其特征在于：提供一串聯(lián)電抗器設(shè)置于直流充電器和電池組之間，將諧振點(diǎn)控制在不發(fā)生交流分量的頻率范圍內(nèi)。本發(fā)明以較小的投資提高直流電源系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性及穩(wěn)定性、同時(shí)很好地解決汽車電池等民用產(chǎn)品的使用壽命問題，對電動(dòng)汽車的推廣起決定性的促進(jìn)作用。
【專利說明】一種抑制直流電源系統(tǒng)諧振的方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種抑制直流電源系統(tǒng)諧振的方法及系統(tǒng)，適用于直流充電器帶電池組充電運(yùn)行的直流電源系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]長期以來困擾電力系統(tǒng)變電站直流系統(tǒng)和48V通訊直流電源正常運(yùn)行的最大問題是蓄電池極易損壞?，F(xiàn)有高頻開關(guān)電源型直流充電器均采用直接帶電池組充電方式運(yùn)行，如圖1所示；在直流充電器帶蓄電池組運(yùn)行發(fā)生諧振的情況下，蓄電池會(huì)快速損壞。在運(yùn)行人員尚未及時(shí)發(fā)現(xiàn)蓄電池?fù)p壞也未來得及更換或采取臨時(shí)措施情況下，蓄電池組處于開路狀態(tài)，一旦發(fā)生事故開關(guān)將無法動(dòng)作切除故障，造成繼電保護(hù)裝置越級動(dòng)作擴(kuò)大事故。對于電網(wǎng)變電站而言，更換一組蓄電池并不需要太大投資，因此蓄電池組的損壞雖然可能造成事故，但不會(huì)構(gòu)成變電站運(yùn)營成本的大幅上升。但是，電動(dòng)汽車是民用產(chǎn)品；對于給大量汽車電池充電的充電站而言，若充電不當(dāng)造成電池壽命縮短將會(huì)造成電動(dòng)汽車的營運(yùn)成本上升。若電動(dòng)汽車的營運(yùn)成本高于其它燃油車輛，將無法持續(xù)發(fā)展。
[0003]在目前福建省網(wǎng)內(nèi)大型電廠中已經(jīng)投運(yùn)的UPS直流蓄電池也普遍壽命偏短，為了提高蓄電池的使用壽命，電廠選用UPS專用蓄電池。這種專用蓄電池價(jià)格是普通鉛酸蓄電池價(jià)格的3倍以上。并且，UPS專用蓄電池的交流阻抗值比普通閥控式蓄電池大得多，但直流內(nèi)阻卻與普通閥控式蓄電池一樣甚至更低。由于蓄電池阻抗呈容性，若在直流系統(tǒng)中運(yùn)行，這種蓄電池可以抬高諧振頻率到5000Hz以上。而多數(shù)高頻開關(guān)電源直流充電器直流側(cè)的交流分量不超過5000Hz。但是，抬高諧振頻率意味這增大了直流系統(tǒng)與周圍環(huán)境電磁波輻射諧振的風(fēng)險(xiǎn)。
[0004]以往直流系統(tǒng)的蓄電池快速損壞，多數(shù)情況是由于直流充電器產(chǎn)生的諧波或高頻交流電流分量造成的，經(jīng)常發(fā)生充電器和蓄電池組之間的振蕩而造成蓄電池發(fā)熱損壞。從電氣元件的特性而言，電池組在直流條件下是個(gè)直流電源；在交流條件下相當(dāng)于電容器，但電容值可能不固定，受運(yùn)行環(huán)境影響及運(yùn)行時(shí)間長短有所變化。而且，不同型號的電池電容值差別巨大。對于交流阻抗低的電池組，直流充電器輸出電壓中若含有較小的交流電壓分量，將會(huì)在電池組造成很大的交流電流分量，導(dǎo)致電池組發(fā)熱損壞?，F(xiàn)有高頻開關(guān)電源直流充電器雖然比相控型直流充電器特性大幅度改善，但由于電子類產(chǎn)品本身存在運(yùn)行不穩(wěn)定和容易受干擾等原因，交流分量對電池組的危害不可避免。而且目前省網(wǎng)內(nèi)直流系統(tǒng)已經(jīng)全部采用高頻開關(guān)電源直流充電器，但電池組的壽命仍然很不理想。而且，因?yàn)槠囯姵亟M型號不可能完全統(tǒng)一，且新舊程度也不同，因此蓄電池的交流阻抗差別很大，在大電流充電條件下極易產(chǎn)生振蕩。對于給大量汽車電池的專用充電站，很容易發(fā)生充電不善造成汽車電池壽命縮短。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種抑制直流電源系統(tǒng)諧振的方法及系統(tǒng)。[0006]本發(fā)明采用以下方案實(shí)現(xiàn):一種抑制直流電源系統(tǒng)諧振的方法，其特征在于:提供一串聯(lián)電抗器設(shè)置于直流充電器和電池組之間，將諧振點(diǎn)控制在不發(fā)生交流分量的頻率范圍內(nèi)。
[0007]在本發(fā)明一實(shí)施例中，還提供一電解電容，所述電解電容與所述電池組并聯(lián)。
[0008]本發(fā)明還提供一種抑制直流電源系統(tǒng)諧振的系統(tǒng)，其特征在于:包括一直流充電器、一串聯(lián)電抗器和一電池組；所述直流充電器的正極串聯(lián)所述串聯(lián)電抗器后連接所述電池組的正極，所述直流充電器的負(fù)極連接所述電池組的負(fù)極。
[0009]在本發(fā)明一實(shí)施例中，還包括一電解電容，所述電解電容與所述電池組并聯(lián)。
[0010]本發(fā)明在直流充電器和電池組之間的直流電路中用電感、電容元件將諧振點(diǎn)控制在不可能發(fā)生交流分量的區(qū)域；以較小的投資提高直流電源系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性及穩(wěn)定性、同時(shí)很好地解決汽車電池等民用產(chǎn)品的使用壽命問題，對電動(dòng)汽車的推廣起決定性的促進(jìn)作用。此外，在電網(wǎng)變電站及大型電廠直流系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定、蓄電池容易損壞的情況下，本發(fā)明的應(yīng)用將會(huì)徹底改善直流系統(tǒng)及蓄電池組的運(yùn)行狀況。
[0011]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下將通過具體實(shí)施例和相關(guān)附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是現(xiàn)有直流充電器和電池組接線圖。
[0013]圖2是本發(fā)明裝設(shè)串聯(lián)電抗器接線圖。
[0014]圖3是本發(fā)明裝設(shè)串聯(lián)電抗器且并聯(lián)電解電容接線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]本發(fā)明提供一種抑制直流電源系統(tǒng)諧振的方法，提供一串聯(lián)電抗器設(shè)置于直流充電器和電池組之間，將諧振點(diǎn)控制在不發(fā)生交流分量的頻率范圍內(nèi)。優(yōu)選的，還提供一電解電容，所述電解電容與所述電池組并聯(lián)。
[0016]如圖2所示，本發(fā)明還提供一種抑制直流電源系統(tǒng)諧振的系統(tǒng)，包括一直流充電器、一串聯(lián)電抗器和一電池組；所述直流充電器的正極串聯(lián)所述串聯(lián)電抗器后連接所述電池組的正極，所述直流充電器的負(fù)極連接所述電池組的負(fù)極。
[0017]如圖3所示，包括一直流充電器、一串聯(lián)電抗器和一電池組；所述直流充電器的正極串聯(lián)所述串聯(lián)電抗器后連接所述電池組的正極，所述直流充電器的負(fù)極連接所述電池組的負(fù)極；還包括一電解電容，所述電解電容與所述電池組并聯(lián)，有利于選擇串聯(lián)電抗器參數(shù)。
[0018]串聯(lián)電抗器的參數(shù)選擇與電池組的交流阻抗特性有很大關(guān)系，但電池組的交流阻抗隨頻率變化和電壓的不同有較大的變化范圍；尤其是在電池組隨時(shí)間推移的逐漸老化的過程中，交流阻抗是逐漸增大的。在電池組上并聯(lián)電解電容可以將交流阻抗特性控制在一定范圍內(nèi)，即使電池組損壞開路，電解電容的阻抗值是不會(huì)變化的。
[0019]直流充電器給電池組充電時(shí)必須滿足穩(wěn)流精度、穩(wěn)壓精度和紋波系數(shù)等主要技術(shù)指標(biāo)要求；當(dāng)充電器與蓄電池組構(gòu)成諧振時(shí)，上述三個(gè)主要技術(shù)指標(biāo)至少有一個(gè)技術(shù)指標(biāo)不合格。為了避免諧振發(fā)生，必須在充電器直流側(cè)采取抑制諧振的技術(shù)措施。進(jìn)行這一設(shè)計(jì)技術(shù)措施的關(guān)鍵是測取蓄電池組交流阻抗特性。
[0020]交流阻抗-頻率變化曲線測試:
交流電壓幅值不變的條件下，改變交流試驗(yàn)電源頻率，測量不同頻率下的(蓄)電池組電壓、電流值，可直接進(jìn)行計(jì)算統(tǒng)計(jì)生成各種曲線和數(shù)據(jù)表格。若交流試驗(yàn)電源和測量儀器具有程控和數(shù)據(jù)傳輸功能，可通過微機(jī)控制進(jìn)行掃頻測量。試驗(yàn)儀器自動(dòng)將不同頻率下的蓄電池組電壓、電流值測試數(shù)據(jù)傳輸給微機(jī)，經(jīng)微機(jī)計(jì)算出阻抗值后將不同頻率下的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，生成各種曲線和數(shù)據(jù)表格。
[0021]交流阻抗-電壓變化曲線測試:
交流電壓頻率不變的條件下，改變交流試驗(yàn)電源電壓幅值，測量同頻率下的蓄電池組電壓、電流值，可直接進(jìn)行計(jì)算統(tǒng)計(jì)生成各種曲線和數(shù)據(jù)表格。若交流試驗(yàn)電源和測量儀器具有程控和數(shù)據(jù)傳輸功能，可通過微機(jī)控制進(jìn)行改變電壓測量。試驗(yàn)儀器自動(dòng)將不同電源電壓下的蓄電池組電壓、電流值測試數(shù)據(jù)傳輸給微機(jī)，經(jīng)微機(jī)計(jì)算出阻抗值后將不同電源電壓下的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，生成各種曲線和數(shù)據(jù)表格。
[0022]隨時(shí)間變化的交流阻抗特性曲線測試:
將不同時(shí)間測量的交流阻抗-頻率變化曲線進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總，生成匯總曲線。以便直接對照交流阻抗隨時(shí)間的變化過程，將原始數(shù)據(jù)直觀化。將不同時(shí)間測量的交流阻抗-電壓變化曲線進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總，生成匯總曲線。以便直接對照交流阻抗隨時(shí)間的變化過程，將原始數(shù)據(jù)直觀化。
[0023]在充電器和電池組之間裝設(shè)串聯(lián)電抗器的參數(shù)決定于電池組的交流阻抗特性隨電壓、頻率的變化范圍和隨時(shí)間變化的范圍。根據(jù)充電器的具體輸出特性，將裝設(shè)串聯(lián)電抗器之后的諧振點(diǎn)控制在沒有交流分量的頻率范圍內(nèi)。例如，因蓄電池的阻抗特性呈容性，將串聯(lián)電抗器電抗值的選擇按控制回路諧振點(diǎn)在50Hz以下確定，直流系統(tǒng)中不可能有50Hz以下的交流分量。
[0024]在電池組交流阻抗特性變化范圍過大，單純裝設(shè)串聯(lián)電抗器仍不能很好控制諧振點(diǎn)的情況下，在電池組上并聯(lián)電解電容控制交流阻抗參數(shù)。這樣可以更好地控制諧振點(diǎn)的頻率范圍，易于選擇串聯(lián)電抗器參數(shù)。
[0025]上列較佳實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種抑制直流電源系統(tǒng)諧振的方法，其特征在于:提供一串聯(lián)電抗器設(shè)置于直流充電器和電池組之間，將諧振點(diǎn)控制在不發(fā)生交流分量的頻率范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抑制直流電源系統(tǒng)諧振的方法，其特征在于:還提供一電解電容，所述電解電容與所述電池組并聯(lián)。
3.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的抑制直流電源系統(tǒng)諧振的方法設(shè)計(jì)的抑制直流電源系統(tǒng)諧振的系統(tǒng)，其特征在于:包括一直流充電器、一串聯(lián)電抗器和一電池組；所述直流充電器的正極串聯(lián)所述串聯(lián)電抗器后連接所述電池組的正極，所述直流充電器的負(fù)極連接所述電池組的負(fù)極。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種抑制直流電源系統(tǒng)諧振的系統(tǒng)，其特征在于:還包括一電解電容，所述電解電容與所述電池組并聯(lián)。
【文檔編號】H02J1/02GK103516027SQ201310480446
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月15日
【發(fā)明者】陳宙, 唐志軍, 林國棟, 林少真, 林金東 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)福建省電力有限公司, 國網(wǎng)福建省電力有限公司電力科學(xué)研究院