[发明专利]基于IGBT应用的高频正负脉冲充放电电源设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于蓄电池化成工艺中的充放电电源设备。

背景技术

蓄电池是能反复充电、放电的电池，它通常用填满海绵状铅的铅板作为负极，填满二氧化铅的铅板作为正极，并用稀硫酸作电解质。在充电时，通常是将外部直流电源连在蓄电池上进行充电，使电能转化成化学能存储起来；放电时电能从电池中释放出来。蓄电池具有良好的可逆性、电压特性平稳、使用寿命长、适用范围广、供电方便、安全可靠等优点。

随着国家环保要求的日益严格，蓄电池生产厂家已经从最初的外化成（槽化成）改为内化成，采用的化成方法一般为分阶段恒流充放电的方式，化成时间一般较长，一般为100-150小时，因化成时间占到蓄电池总的生产时候很大比例，故大大增加了生产成本。目前能实现正负脉冲输出的设备均采用可控硅控制，发明号为200810062026公开一种利用可控硅器件的脉冲电源，可以实现正负脉冲输出，但是可控硅属于慢速器件，一般频率不超过2500HZ，无法实现1KHZ以上的脉冲输出。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种频率较高且可调节的正负脉冲输出的充放电电源设备。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于IGBT应用的高频正负脉冲充放电电源设备，它包括

电源转换单元，所述的电源转换单元主要由一具有初级线圈和多个次级线圈的变压器、与多个次级线圈相连接的多个稳压管组成，所述的变压器初级线圈与交流电网相连接，所述的电源转换单元用于将电网交流电转换为与各电路硬件相适应的直流工作电压；

脉冲信号产生单元，所述的驱动信号产生单元主要由单片机实现，其用于接收指令输出充电脉冲信号和放电脉冲信号；

IGBT功率单元，其主要由四个IGBT开关管加外围电子元器件组成，其中，第一开关管的栅极和第二开关管的栅极分别通过一电阻与充电脉冲信号输出端相连接，第一开关管的源极与第二开关管的源极相连接，第一开关管的发射极与第二开关管的发射极分别与一电感相接；第三开关管的栅极和第四开关管的栅极分别通过一电阻与放电脉冲信号输出端相连接，第三开关管的源极与第四开关管的源极分别与第一开关管和第二开关管发射极上的电感连接后再相接形成中间节点，第三开关管的发射极与第四开关管的发射极；

输出负载单元，其包括与所述中间节点相连接的续流电感、正极与续流电感相串联连接的蓄电池，所述的蓄电池负极接地；

所述的IGBT功率单元在充电脉冲信号输入下，启动第一开关管和第二开关管，输出高频脉冲电流，通过续流电感实现对蓄电池的持续充电；所述的IGBT功率单元在放电脉冲信号输入下，启动第三开关管和第四开关管，输出高频脉冲电流，形成放电回路，实现蓄电池放电。

根据上述技术方案，所采用的进一步优化和变换的方式为：

1.在所述的脉冲信号产生单元与IGBT功率单元之间还设置有两路信号隔离单元和信号放大单元，所述的充电脉冲信号和放电脉冲信号分别通过相应的信号隔离单元及信号放大单元后输入至IGBT功率单元中。

在所述各开关管的发射极与相应信号放大单元之间还设置有用于保护信号放大单元硬件的保护电路。

其还包括设置在IGBT功率单元输出端与脉冲信号产生单元之间用于采集输出电流并反馈至脉冲信号产生单元以进行输出电流调节的反馈单元。

进一步地，所述的反馈单元包括串联在续流电感与蓄电池之间的采样电阻，两输入端与采样电阻的高低电压端相连接的比较器，所述的比较器输出端与脉冲信号产生单元相电连接。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明采用单片机产生充电和放电脉冲调制信号，信号输入至IGBT开光管中，控制IGBT开关，基于IGBT的开关速度快的特性，实现高频脉冲电流的输出，从而使得蓄电池的化成效率较高，缩短其生产周期，经验证，化成时间可缩短一半以上，生产的电池具有良好的初期容量和较高的循环寿命。同时，由于采用单片机控制，整个工艺过程是全数字控制，保证了生产的安全可靠性。

附图说明

附图1为本发明充放电电源设备结构原理图；

附图2为附图1中电源转换单元电路图；

附图3为附图1中脉冲信号产生单元电路图；