电池充电方式和充电整流器介绍
来源：宝鄂实业
2019-11-02 22:40
点击量：次
电池充电方式和充电整流器
核心提示:电池是一种电能转化为化学能，然后化学能转化为电能的直流电源，也是一种可以反复充电和使用的电池。特别是在UPS，电池是
电池是一种将电能转化为化学能的直流电电源，也是一种可以反复充电和使用的电池。特别是在UPS中，电池是电池的重要组成部分，没有电池会失去UPS的意义。在电力电子系统中，蓄电池有着广泛的应用，本文着重介绍了阀控式铅酸蓄电池、蓄电池充电和整流充电。
类型的电池
目前，电池主要有三种类型:阀控式铅酸电池、镉镍电池和耐酸防爆电池。其技术性能比较见表1。
2. 电池充电方式"
(1)电池的充电特性
在每一种电池中，充电可分为三种类型(在下面的描述中，电池电压总是以2V阀控铅酸电池的单个电压为例):
1)浮充电
浮动充电是指电池在负载的同时提供电能，进行补充充电。浮动充电电压要求具有较高的稳定性。当单电压为2V时，每个电池的浮动充电电压应根据电池制造商所在国的标准选择:
——根据中国标准“YD/ t799-2002交流阀控密封铅酸蓄电池”，浮充压力为2.20 ~ 2.27v (TA=25℃);
——根据中国标准“YD/ t1360-2005通讯阀密封胶体电池”，浮充压力为2.23 ~ 2.27v (TA=25℃);
——国外厂商关于阀控密封铅酸蓄电池浮动充电压力的规定:
日本松下:2.25 ~ 2.30V;
美国圣徒:2.23 ~ 2.27V;
美国GNB: 2.25 V。
德国哈根:2.27±0.02 v;
英国的根源:2.27 v。
浮动充电电压的选择不能太高，也不能太低。浮充压力过高，电池容易发生热失控、失水、均匀性差。浮充压力过低，会造成电池充电时间延长、充电不足、加重板硫酸盐等不良后果。
(2)均衡充电
对于浮式充电电池，每2 ~ 3个月进行一次平衡充电电池。当均衡充电时，电压必须保持恒定。充电电压应升至2.26 ~ 2.40v，并保持数小时。电解液应随时搅拌。
(3)补充电能
对于某些蓄电池(如机车蓄电池)，在使用一段时间后需要补充蓄电池。此时，如果按照规定的浮动充电压力进行充电，则需要较长的充电时间。为了缩短充电时间，电池在较短的时间内以略高于规定的浮动充电压力快速充电，然后以浮动充电压力正常充电。
(2)电池充电整流器充电方式
整流器充电方式有稳流、稳压等方式，一般采用的是稳流/稳压充电方式和充放电/快速充电方式。
(1)恒流定压充电模式
这是给电池充电最常见的方法之一。一般情况下，首先要按照稳定的电流充电方式充电，当电池产生气体时，再进入稳定的充电方式。恒流/恒压充电模式对充电功率的要求如下:
——电池放电后，可将电源电压调整为浮动充电电压和平衡充电电压;
——输出电压电流特性具有下垂特性，能够限制过流;
——要求一定的电压稳定精度。例如，浮动充电时，输出电压的稳定性应优于±1.5%。
这种充电方式可采用桥式晶闸管整流或高频开关稳压电源。
(2)电池充电整流器充电方式
整流器充电方式有稳流、稳压等方式，一般采用的是稳流/稳压充电方式和充放电/快速充电方式。
(1)恒流定压充电模式
这是给电池充电最常见的方法之一。一般情况下，首先要按照稳定的电流充电方式充电，当电池产生气体时，再进入稳定的充电方式。恒流/恒压充电模式对充电功率的要求如下:
——电池放电后，可将电源电压调整为浮动充电电压和平衡充电电压;
——输出电压电流特性具有下垂特性，能够限制过流;
——要求一定的电压稳定精度。例如，浮动充电时，输出电压的稳定性应优于±1.5%。
这种充电方式可采用桥式晶闸管整流或高频开关稳压电源。
(2)充放电/快速充电
对于第一次使用或需要做安时容量的电池，需要先将电池释放，然后再进行浮动充电。这种充放电可采用桥式逆变晶闸管整流。当电池放电时，整流器处于逆变状态，将电池释放的电能输入电网。当电池充电时，整流器处于整流状态。
快速充电的方法是利用可控器件的开关效应。在电池充电过程中，为了消除充电过程中的极化效应，提高充电能力，在较短的时间内完成充电，电池会在间隙内以较大的电流短时放电。桥式逆变晶闸管整流可实现电池快速充电。
桥式逆变晶闸管整流器，用于电池的充放电
根据电池充放电方式的要求，电池充放电的整流器应具备逆变器放电和恒流/恒压充电功能。图1为电池充放电用三相全桥可逆可控硅整流原理图。
当用于电池放电时，转换开关S1闭合，S2同时断开(S1和S2联动)。同时，触发器输出的晶闸管VT1 ~ VT6的触发脉冲相位位于大于90°的范围内，整流器处于逆变状态，电池向电网放电并提供电能。
当用于电池充电时，转换开关S2闭合，S1断开，整流器处于整流状态。调整给定的调节器RP和开关S0，使整流器用于浮动充电、补充充电或均衡充电。
在图中，D7是一个连续二极管，它为电感L提供了一个连续电路，以防止电路被切断时电压超调。L是平滑滤波电抗器。由于电池是一种反向电位负载，加上电抗器L，负载电流可以保持连续;RV是压敏电阻，用于吸收直流电路中产生的电压超调。Rf是电压反馈的采样电阻。
用于电池充放电的高频逆变电源
该高频逆变器具有效率高、动态特性好、体积小、具有双向功率传输功能，可代替晶闸管整流器对电池进行充放电。
在高频逆变电源中，为了减少体积和重量，往往不需要输入工频变压器。因此，通过Buck Buck逆变电路的工频整流直流输出电压可作为小容量电池的充放电电源。例如，在小容量UPS中，电池组的额定电压一般在120V左右，浮动充电电压一般小于140V。因此，无隔离输入变压器的单相交流降压逆变器可以满足小容量电池充放电的要求。但对于大容量电池，充电电压要求为几百伏特，充电电流可达几十安培，降压逆变电路不能满足要求。如果使用高频逆变器对大容量电池进行充放电，则必须选择升压逆变电路。为了获得较大的充电电流，避免三相不平衡供电，应采用三相桥式逆变电路。
