本發(fā)明涉及到一種蓄電池內(nèi)化成充放電電源，尤其涉及到一種用于蓄電池快速內(nèi)化成充放電逆變回網(wǎng)電源。

背景技術(shù)：

鉛酸蓄電池自1859年發(fā)明至今已有156年歷史，目前仍占據(jù)蓄電池市場約70％的份額，2014年國內(nèi)鉛酸蓄電池產(chǎn)量約為2.2億kvah。銷售超過1000億元人民幣。在鉛酸蓄電池的制造過程中，有一道主要工序叫化成，就是把硫酸鉛極板通過電化學方法轉(zhuǎn)變成能儲存電能的蓄電池正負極板(通常也叫做電化成-充電)。用化成好的正負極板組裝到蓄電池殼內(nèi)就是半成品蓄電池，再經(jīng)過充電就是成品蓄電池。

近年來，隨著技術(shù)的不斷進步以及對節(jié)能環(huán)保越來越重視，一種鉛酸蓄電池化成的新工藝應(yīng)運而生，該工藝的具體步驟為：將硫酸鉛極板直接裝到電池殼內(nèi)，注入硫酸液后經(jīng)過內(nèi)化成充電一步到位生產(chǎn)出成品電池，其間減少了多道鉛污染周轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)，達到了環(huán)保、高效要求。但是，由于釆用一次性注酸內(nèi)化成，酸液密度高、電池發(fā)熱量大。目前，蓄電池生產(chǎn)廠所用的內(nèi)化成充電設(shè)備采用的仍然是傳統(tǒng)的恒壓、恒流充電模式。內(nèi)化成電池在釆用恒壓、恒流充電期間，電池極化反應(yīng)強烈，電池發(fā)熱，析氣量大難以控制，因而，只能釆用減小充電電流、延長化成時間的方法來進行，所以內(nèi)化成工藝雖然環(huán)保，但延長了化成時間，影響了工廠的蓄電池產(chǎn)能。

例如：目前最大產(chǎn)能的助力車鉛酸蓄電池，原來恒流外化成工藝，充電只需要46-54小時，化成周期只需要2-3天，而釆用恒流內(nèi)化成工藝，充電則需要92-104小時，化成周期需要4-5天。內(nèi)化成充電已成為制約鉛酸蓄電池生產(chǎn)效率的一大瓶頸。

自從1967年美國人j.a.mas發(fā)現(xiàn)鉛酸蓄電池最佳充電接受能力曲線后，高效快速充電設(shè)備就成為鉛酸蓄電池充電的一大主要攻關(guān)目標。目前，國內(nèi)外市場圍繞該曲線而開發(fā)的快速充電器、脈沖式充電機，其工作原理歸納起來也就是釆用開關(guān)電源控制方式，把交流電變換成直流電，把恒流輸出變換成脈沖輸出，這些充電器都只能被動適應(yīng)鉛酸蓄電池充電中的極化反應(yīng)，屬于被動式去極化充電，用于鉛酸蓄電池內(nèi)化成充放電的時間還是太長。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種可以縮短化成充放電時間的脈沖式快速內(nèi)化成充放電逆變回網(wǎng)電源。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種脈沖式快速內(nèi)化成充放電逆變回網(wǎng)電源，包括：三相電源變壓裝置和電源抗干擾模塊、“交流/直流”spwm整流模塊、“直流/交流”spwm逆變模塊、直流母線濾波模塊、一路同步整流逆變模塊或并聯(lián)在一起的至少兩路同步整流逆變模塊、“交流/交流”高頻納米硅晶變壓模塊、“交流/直流”同步整流逆變模塊、pwm雙向逆變控制調(diào)諧模塊、信息管理模塊、采樣模塊、以及直流輸出濾波模塊，三相電源變壓裝置的副邊通過所述的電源抗干擾模塊與“交流/直流”spwm整流模塊和“直流/交流”spwm逆變模塊的交流側(cè)相連，所述的直流母線濾波模塊并接在“交流/直流”spwm整流模塊的直流側(cè)上，“交流/直流”spwm整流模塊的直流側(cè)和“直流/交流”spwm逆變模塊的直流側(cè)與所述的一路同步整流逆變模塊或并聯(lián)在一起的至少兩路同步整流逆變模塊的直流側(cè)相連，所述的一路同步整流逆變模塊或并聯(lián)在一起的至少兩路同步整流逆變模塊的交流側(cè)通過“交流/交流”高頻納米硅晶變壓模塊與所述“交流/直流”同步整流逆變模塊的交流側(cè)相連，“交流/直流”同步整流逆變模塊的直流側(cè)與所述的直流輸出濾波模塊并聯(lián)在一起，信息管理模塊的反饋輸入端通過采樣模塊與“交流/直流”同步整流逆變模塊的反饋輸出端相連，所述的信息管理模塊通過通訊模塊與所述pwm雙向逆變控制調(diào)諧模塊的通訊接口相連，pwm雙向逆變控制調(diào)諧模塊通過隔離驅(qū)動電路分別給所述的一路同步整流逆變模塊或并聯(lián)在一起的至少兩路同步整流逆變模塊、以及“交流/直流”spwm整流模塊和“直流/交流”spwm逆變模塊提供觸發(fā)信號。

作為一種優(yōu)選方案，在所述的一種脈沖式快速內(nèi)化成充放電逆變回網(wǎng)電源中，還包括有控制計算機，控制計算機通過通訊接口與所述的信息管理模塊相連。

作為一種優(yōu)選方案，在所述的一種脈沖式快速內(nèi)化成充放電逆變回網(wǎng)電源中，所述的同步整流逆變模塊為igbt同步整流逆變模塊。

作為一種優(yōu)選方案，在所述的一種脈沖式快速內(nèi)化成充放電逆變回網(wǎng)電源中，所述的信息管理模塊還連接有計量模塊和顯示模塊。

作為一種優(yōu)選方案，在所述的一種脈沖式快速內(nèi)化成充放電逆變回網(wǎng)電源中，所述的脈沖式快速內(nèi)化成充放電逆變回網(wǎng)電源還包括：電源指示燈和輔助電源模塊。

作為一種優(yōu)選方案，在所述的一種脈沖式快速內(nèi)化成充放電逆變回網(wǎng)電源中，所述的三相電源變壓裝置由至少兩臺三相交流(ac)變壓器并聯(lián)而成。

作為一種優(yōu)選方案，在所述的一種脈沖式快速內(nèi)化成充放電逆變回網(wǎng)電源中，所述的“交流/直流”同步整流逆變模塊采用mos管組成的橋式整流逆變電路。

本發(fā)明的工作原理為：釆用j.a.mas發(fā)現(xiàn)的鉛酸蓄電池最佳充電接受能力曲線和改變該曲線運行規(guī)律的三個定律，通過試驗，釆集到各種鉛酸蓄電池的最佳內(nèi)化成時充電接受能力曲線的基本參數(shù)，再將參數(shù)輸入到脈沖式快速內(nèi)化成充放電逆變回網(wǎng)電源的控制計算機中，并通過控制計算機輸入到信息管理模塊中，將要被內(nèi)化成的鉛酸蓄電池型號規(guī)格輸入到信息管理模塊中，待內(nèi)化成電池接入脈沖式快速內(nèi)化成充放電逆變回網(wǎng)電源后，選擇該型號蓄電池相應(yīng)的內(nèi)化成模式，信息管理模塊會根據(jù)用戶的環(huán)境條件要求，從預(yù)置內(nèi)化成工藝中選擇相應(yīng)的程序進行內(nèi)化成充放電，在充放電過程中根據(jù)輸出的電流，電壓，脈動周期，占空比，安時量和對電池溫度的釆集，與預(yù)置內(nèi)化成充放電參數(shù)對比，來調(diào)整組合脈沖輸出的充放電電流、限壓范圍、正負脈動周期和占空比(參見圖2所示)，最大限度地快速抑制內(nèi)化成電池在大電流充電過程中的強烈極化反應(yīng)，使內(nèi)化成電池始終處于最佳充電接受能力狀態(tài)，從而達到智能化快速高效內(nèi)化成的目的。

本發(fā)明的有益效果如下：

1.內(nèi)置快速內(nèi)化成工藝程序和蓄電池內(nèi)化成主要充放電性能參數(shù)，釆用智能化對比調(diào)控方式，及時掌控鉛酸蓄電池內(nèi)化成快速充電過程中的極化反應(yīng)時刻，并快速抑制極化反應(yīng)升高的電壓，降低了電池的發(fā)熱和析氣，提高了電池內(nèi)化成充放電的效能，開創(chuàng)了鉛酸蓄電池內(nèi)化成智能化快速充放電新模式。

2.釆用智能化多脈沖組合調(diào)制輸出的充放電電流能達到主動抑制鉛酸蓄電池內(nèi)化成快速充電過程中的極化反應(yīng)，改變被充電池最佳充電接受能力運行軌跡，提高電池內(nèi)化成充放電效率，使上述鉛酸蓄電池內(nèi)化成時間從96-104小時下降到44-46小時，并可節(jié)約化成電量20-25％，可減少內(nèi)化成析氣脫水10-15％，而且減少了鉛酸蓄電池內(nèi)化成時的酸霧排放，改善了內(nèi)化成車間作業(yè)環(huán)境。

4.用igbt和mos管組成的全橋逆變和同步整流電路的雙向轉(zhuǎn)換應(yīng)用，不但簡化了電路結(jié)構(gòu)，降低了產(chǎn)品成本，提高了電路整流效率，還可使脈沖式快速內(nèi)化成充放電逆變回網(wǎng)電源的電能轉(zhuǎn)換效率提高到92％以上，功率因素提高到95％以上，使本電源在蓄電池充放電過程中真正做到高效節(jié)能。

5.釆用雙重電源平臺：交流外網(wǎng)到交流內(nèi)網(wǎng)的多臺三相電源變壓裝置并聯(lián)供電和脈沖式快速內(nèi)化成充放電逆變回網(wǎng)電源的直流端并聯(lián)供電，組合成交直流雙重供電平臺，提高了蓄電池工廠內(nèi)化成用電大戶供電系統(tǒng)的抗過載能力，為蓄電池工廠內(nèi)化成供電系統(tǒng)的供電/逆變提供了高效安全保障。

6.釆用兩級回能：第一級將蓄電池放電電能逆變到直流母線，直接供給其它并機充電設(shè)備用電，這樣，不但減少了機載整流器的損耗，提高了回能利用效率，還可減少相應(yīng)的回網(wǎng)設(shè)備投資50％以上，而只有當直流母線有剩余電能時，才會啟動共用逆變上網(wǎng)系統(tǒng)，從而實現(xiàn)了節(jié)能高效地利用電池內(nèi)化成中的放電回能的目的。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的電原理結(jié)構(gòu)框圖。

圖2為本發(fā)明充電輸出電壓、電流特性圖。

圖3為本發(fā)明的電原理結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1、圖3中的附圖標記為：1、三相電源變壓裝置，2、電源抗干擾模塊，3、“交流/直流”spwm整流模塊，4、直流母線濾波模塊，5、“直流/交流”spwm逆變模塊，61～6n、igbt同步整流逆變模塊，7、pwm雙向逆變控制調(diào)諧模塊，8、“交流/交流”高頻納米硅晶變壓模塊，9、“交流/直流”同步整流逆變模塊，10、控制計算機即圖中的控制pc，11、信息管理模塊，12、采樣模塊，13、計量模塊，14、顯示模塊，15、直流輸出濾波模塊，16、內(nèi)化成蓄電池組，17、輔助電源模塊。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，詳細描述本發(fā)明所述的一種脈沖式快速內(nèi)化成充放電逆變回網(wǎng)電源的具體實施方案。

如圖1和圖3所示，本發(fā)明所述的一種脈沖式快速內(nèi)化成充放電逆變回網(wǎng)電源，包括：由多臺三相ac變壓器b1并聯(lián)而成的三相電源變壓裝置1(三相ac變壓器b1的臺數(shù)可根據(jù)實際情況而定)、電源抗干擾模塊2、“交流/直流”spwm整流模塊3、直流母線濾波模塊4、“直流/交流”spwm逆變模塊5、并聯(lián)在一起的n路igbt同步整流逆變模塊61～6n、“交流/交流”高頻納米硅晶變壓模塊8、“交流/直流”同步整流逆變模塊9、pwm雙向逆變控制調(diào)諧模塊7、控制計算機即圖中的控制pc10、信息管理模塊11、采樣模塊12、計量模塊13、顯示模塊14和直流輸出濾波模塊15，三相電源變壓裝置1的副邊通過所述的電源抗干擾模塊2與“交流/直流”spwm整流模塊3和“直流/交流”spwm逆變模塊5的交流側(cè)相連，所述的直流母線濾波模塊4并接在“交流/直流”spwm整流模塊3的直流側(cè)上，“交流/直流”spwm整流模塊3的直流側(cè)和“直流/交流”spwm逆變模塊5的直流側(cè)與所述的n路igbt同步整流逆變模塊61～6n的直流側(cè)相連，這n路igbt同步整流逆變模塊61～6n的交流側(cè)通過“交流/交流”高頻納米硅晶變壓模塊8與所述“交流/直流”同步整流逆變模塊9的交流側(cè)相連，信息管理模塊11的反饋輸入端通過采樣模塊12與“交流/直流”同步整流逆變模塊9的反饋輸出端相連，所述的控制pc10通過通訊接口與信息管理模塊11相連，信息管理系統(tǒng)11通過通訊模塊與所述pwm雙向逆變控制調(diào)諧模塊7的通訊接口相連，pwm雙向逆變控制調(diào)諧模塊7通過隔離驅(qū)動電路分別給“交流/直流”spwm整流模塊3、“直流/交流”spwm逆變模塊5、以及n路igbt同步整流逆變模塊61～6n提供觸發(fā)信號，所述的計量模塊13和顯示模塊14與所述的信息管理模塊11相連。

在實際應(yīng)用時，所述的脈沖式快速內(nèi)化成充放電逆變回網(wǎng)電源還設(shè)置有電源指示燈、以及主要為pwm雙向逆變控制調(diào)諧模塊7和顯示模塊14提供電源的輔助電源模塊17，當然，該輔助電源模塊17也可以同時為計量模塊13、采樣模塊12和信息管理模塊11提供電源。所述的直流輸出濾波模塊15的輸出端直接與內(nèi)化成蓄電池組16相連。

本發(fā)明的工作過程為：所述的電源抗干擾模塊2采用抗干擾電路，隔離內(nèi)外電路中的高頻諧波干擾，在電源抗干擾模塊2輸出端連接有用于散熱的風機fj1和fj2(風機臺數(shù)的多少可根據(jù)實際情況而定)，輔助電源模塊17為pwm雙向逆變控制調(diào)諧模塊7、采樣模塊12、計量模塊13和顯示模塊14提供不同等級的電壓，“交流/直流”spwm整流模塊3和直流母線濾波模塊4為n路igbt同步整流逆變模塊61～6n提供直流母線電源；igbt同步整流逆變模塊由igbt與igbt輔助電路構(gòu)成，igbt的工作頻率優(yōu)選設(shè)置為20khz，igbt器件在20khz頻率下的調(diào)控速度是5微秒，所述“交流/交流”納米硅晶體變壓模塊8的初級繞組連接n路igbt同步整流逆變模塊61～6n的輸出端，“交流/交流”納米晶體變壓模塊8中的變壓器鐵芯采用納米硅晶體材料，這樣，在相同功率輸出下，“交流/交流”納米硅晶體變壓器的體積只有傳統(tǒng)鐵芯變壓器體積的幾十分之一，比常用鐵氧體磁芯效率提高3倍，耐熱性能提高40％；“交流/直流”同步整流逆變模塊9(采用mos管組成橋式整流逆變電路)連接“交流/交流”納米晶體變壓模塊8的次級端。所述的釆樣模塊12從“交流/直流”同步整流逆變模塊9的輸出端不斷釆集內(nèi)化成蓄電池組15充放電中的各種參數(shù)送往信息管理模塊11、并由信息管理模塊11送至控制pc10，控制pc10分別記錄并顯示充放電過程中的電流、電壓、安時和電池溫度等參數(shù)值，信息管理模塊11依據(jù)釆樣反饋信號和預(yù)設(shè)工藝參數(shù)對照做出分析判定，將調(diào)控指令送至pwm雙向逆變控制調(diào)諧模塊7，pwm雙向逆變控制調(diào)諧模塊7輸出相應(yīng)驅(qū)動信號去控制n路igbt同步整流逆變模塊61～6n的開通與關(guān)斷時間，從而完成輸出充電波形和電流的調(diào)控，使得每一時刻的充電波形和電流都符合被充電池的最大充電接受能力需求，快速抑制蓄電池內(nèi)化成中的極化反應(yīng)，把鉛酸蓄電池內(nèi)化成快速充電過程中的極化反應(yīng)降到最低值，使鉛酸電池內(nèi)化成充放電效率達到最佳狀態(tài)，蓄電池在內(nèi)化成充放電過程中的電化學能轉(zhuǎn)換效率最佳。如果內(nèi)化成電池需要放電，放電電流經(jīng)過“交流/直流”同步整流逆變模塊9逆變成高頻交流，然后，經(jīng)“交流/交流”高頻納米硅晶變壓器模塊隔離變壓后，送往n路igbt同步整流逆變模塊61～6n，經(jīng)同步整流后送回直流母線，返回的直流電能如果直流母線用不完，將啟動“直流/交流”spwm逆變模塊5，將直流母線剩余電能逆變成與電網(wǎng)同步的三相工頻交流電，經(jīng)過電源高頻抗干擾模塊2濾波后，由三相ac變壓器b1返回至供電電網(wǎng)，使得脈沖式式快速內(nèi)化成充放電逆變回網(wǎng)電源更加高效節(jié)能。

綜上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用來限定本發(fā)明實施的范圍，凡依本發(fā)明權(quán)利要求范圍所述的形狀、構(gòu)造、特征及精神所作的均等變化與修飾，均應(yīng)包括在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)。