電池充電方式和充電整流器介紹
來源：寶鄂實業(yè)
2019-11-02 22:40
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電池充電方式和充電整流器
核心提示:電池是一種電能轉化為化學能，然后化學能轉化為電能的直流電源，也是一種可以反復充電和使用的電池。特別是在UPS，電池是
電池是一種將電能轉化為化學能的直流電電源，也是一種可以反復充電和使用的電池。特別是在UPS中，電池是電池的重要組成部分，沒有電池會失去UPS的意義。在電力電子系統(tǒng)中，蓄電池有著廣泛的應用，本文著重介紹了閥控式鉛酸蓄電池、蓄電池充電和整流充電。
類型的電池
目前，電池主要有三種類型:閥控式鉛酸電池、鎘鎳電池和耐酸防爆電池。其技術性能比較見表1。
2. 電池充電方式"
(1)電池的充電特性
在每一種電池中，充電可分為三種類型(在下面的描述中，電池電壓總是以2V閥控鉛酸電池的單個電壓為例):
1)浮充電
浮動充電是指電池在負載的同時提供電能，進行補充充電。浮動充電電壓要求具有較高的穩(wěn)定性。當單電壓為2V時，每個電池的浮動充電電壓應根據(jù)電池制造商所在國的標準選擇:
——根據(jù)中國標準“YD/ t799-2002交流閥控密封鉛酸蓄電池”，浮充壓力為2.20 ~ 2.27v (TA=25℃);
——根據(jù)中國標準“YD/ t1360-2005通訊閥密封膠體電池”，浮充壓力為2.23 ~ 2.27v (TA=25℃);
——國外廠商關于閥控密封鉛酸蓄電池浮動充電壓力的規(guī)定:
日本松下:2.25 ~ 2.30V;
美國圣徒:2.23 ~ 2.27V;
美國GNB: 2.25 V。
德國哈根:2.27±0.02 v;
英國的根源:2.27 v。
浮動充電電壓的選擇不能太高，也不能太低。浮充壓力過高，電池容易發(fā)生熱失控、失水、均勻性差。浮充壓力過低，會造成電池充電時間延長、充電不足、加重板硫酸鹽等不良后果。
(2)均衡充電
對于浮式充電電池，每2 ~ 3個月進行一次平衡充電電池。當均衡充電時，電壓必須保持恒定。充電電壓應升至2.26 ~ 2.40v，并保持數(shù)小時。電解液應隨時攪拌。
(3)補充電能
對于某些蓄電池(如機車蓄電池)，在使用一段時間后需要補充蓄電池。此時，如果按照規(guī)定的浮動充電壓力進行充電，則需要較長的充電時間。為了縮短充電時間，電池在較短的時間內以略高于規(guī)定的浮動充電壓力快速充電，然后以浮動充電壓力正常充電。
(2)電池充電整流器充電方式
整流器充電方式有穩(wěn)流、穩(wěn)壓等方式，一般采用的是穩(wěn)流/穩(wěn)壓充電方式和充放電/快速充電方式。
(1)恒流定壓充電模式
這是給電池充電最常見的方法之一。一般情況下，首先要按照穩(wěn)定的電流充電方式充電，當電池產(chǎn)生氣體時，再進入穩(wěn)定的充電方式。恒流/恒壓充電模式對充電功率的要求如下:
——電池放電后，可將電源電壓調整為浮動充電電壓和平衡充電電壓;
——輸出電壓電流特性具有下垂特性，能夠限制過流;
——要求一定的電壓穩(wěn)定精度。例如，浮動充電時，輸出電壓的穩(wěn)定性應優(yōu)于±1.5%。
這種充電方式可采用橋式晶閘管整流或高頻開關穩(wěn)壓電源。
(2)電池充電整流器充電方式
整流器充電方式有穩(wěn)流、穩(wěn)壓等方式，一般采用的是穩(wěn)流/穩(wěn)壓充電方式和充放電/快速充電方式。
(1)恒流定壓充電模式
這是給電池充電最常見的方法之一。一般情況下，首先要按照穩(wěn)定的電流充電方式充電，當電池產(chǎn)生氣體時，再進入穩(wěn)定的充電方式。恒流/恒壓充電模式對充電功率的要求如下:
——電池放電后，可將電源電壓調整為浮動充電電壓和平衡充電電壓;
——輸出電壓電流特性具有下垂特性，能夠限制過流;
——要求一定的電壓穩(wěn)定精度。例如，浮動充電時，輸出電壓的穩(wěn)定性應優(yōu)于±1.5%。
這種充電方式可采用橋式晶閘管整流或高頻開關穩(wěn)壓電源。
(2)充放電/快速充電
對于第一次使用或需要做安時容量的電池，需要先將電池釋放，然后再進行浮動充電。這種充放電可采用橋式逆變晶閘管整流。當電池放電時，整流器處于逆變狀態(tài)，將電池釋放的電能輸入電網(wǎng)。當電池充電時，整流器處于整流狀態(tài)。
快速充電的方法是利用可控器件的開關效應。在電池充電過程中，為了消除充電過程中的極化效應，提高充電能力，在較短的時間內完成充電，電池會在間隙內以較大的電流短時放電。橋式逆變晶閘管整流可實現(xiàn)電池快速充電。
橋式逆變晶閘管整流器，用于電池的充放電
根據(jù)電池充放電方式的要求，電池充放電的整流器應具備逆變器放電和恒流/恒壓充電功能。圖1為電池充放電用三相全橋可逆可控硅整流原理圖。
當用于電池放電時，轉換開關S1閉合，S2同時斷開(S1和S2聯(lián)動)。同時，觸發(fā)器輸出的晶閘管VT1 ~ VT6的觸發(fā)脈沖相位位于大于90°的范圍內，整流器處于逆變狀態(tài)，電池向電網(wǎng)放電并提供電能。
當用于電池充電時，轉換開關S2閉合，S1斷開，整流器處于整流狀態(tài)。調整給定的調節(jié)器RP和開關S0，使整流器用于浮動充電、補充充電或均衡充電。
在圖中，D7是一個連續(xù)二極管，它為電感L提供了一個連續(xù)電路，以防止電路被切斷時電壓超調。L是平滑濾波電抗器。由于電池是一種反向電位負載，加上電抗器L，負載電流可以保持連續(xù);RV是壓敏電阻，用于吸收直流電路中產(chǎn)生的電壓超調。Rf是電壓反饋的采樣電阻。
用于電池充放電的高頻逆變電源
該高頻逆變器具有效率高、動態(tài)特性好、體積小、具有雙向功率傳輸功能，可代替晶閘管整流器對電池進行充放電。
在高頻逆變電源中，為了減少體積和重量，往往不需要輸入工頻變壓器。因此，通過Buck Buck逆變電路的工頻整流直流輸出電壓可作為小容量電池的充放電電源。例如，在小容量UPS中，電池組的額定電壓一般在120V左右，浮動充電電壓一般小于140V。因此，無隔離輸入變壓器的單相交流降壓逆變器可以滿足小容量電池充放電的要求。但對于大容量電池，充電電壓要求為幾百伏特，充電電流可達幾十安培，降壓逆變電路不能滿足要求。如果使用高頻逆變器對大容量電池進行充放電，則必須選擇升壓逆變電路。為了獲得較大的充電電流，避免三相不平衡供電，應采用三相橋式逆變電路。
