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產品簡介
詳細介紹
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變電站使用交流站變供用站用電,并使用蓄電池組作為站變的后備電源。站用蓄電池組常用電壓為2V,容量為600 AH -800AH;當需要使用蓄電池組進行應急供用站用電時,蓄電池組通常可保證重要負荷正常供應24小時,這樣的時間裕度足以保證發電車的救援安排。
變電站現有的運行方式是將蓄電池組直接串聯接入直流母線。鉛蓄電池內的陽極(PbO2)及陰極(Pb)浸到電解液(稀硫酸),當外加電源時即可儲存電量;當蓄電池的充電電流等于*充電電流值時,電池內將進行充分的化學反應,可存儲zui大電量。當充電電流大于*值時(即為過充),會發生副反應,使得電池析出過多氣體,將不可逆地降低電池電量;當充電電流小于*值時(即為欠充),會使得活性物質外生成致密膜阻礙充電,降低電池電量。
對電池端電壓進行均衡是一種重要的在線維護蓄電池,增加蓄電池儲存容量,提高蓄電池核容合格率的方法。據此,我站申報了惠州供電局2015年度職工創新項目《站用閥控式鉛酸蓄電池充電均衡控制裝置的研發》,針對蓄電池均衡裝置的決策算法進行了研究,決策算法是令蓄電池組的所有單體處于*狀態的核心。
1均衡電路模塊的開發探究和判斷指標
本充電均衡裝置的實現能量再分配的電量儲運的電路進行蓄電池組各個單體的自動均衡,可采用Buck電路、Boost電路、Buck-Boost電路、Fly-back電路、飛度電容、帶鐵心線圈的能量儲運電路等,進行自動均衡。開發中發現,除了投切網絡復雜但效率很高的飛渡電容和開關電容網絡均衡以外,無源型均衡技術已很難達成要求的指標,各類基于開關能量變換的有源型均衡技術是本裝置的主體改進方向。在較大能量流吐納過程中,如何降低均衡損耗、提高均衡速度、簡化均衡系統結構以及均衡的實時性、安全性和低成本等問題便是zui終方案選擇的判斷指標。[1]
上圖為蓄電池進行三段式充電的工作特性曲線,橫坐標為流經整組蓄電池的電流,縱坐標為整組蓄電池的端電壓:AB段為開始恒流充電,BC段為恒壓充電,當蓄電池容量到達一定程度的時候,進入浮充狀態,即為工作特性曲線中的AFDE直線。
顯然,基于恒電壓值控制的均衡決策算法是*的控制決策算法。
2. 基于恒電壓值控制的充電均衡決策算法實例探究。
職工創新項目中使用的均衡電路模塊實例,以三單體均衡電路為例,可拓展至多單體均衡:
1、以疊加去硫化脈沖諧波為技術手段的整組控制式的充電均衡控制裝置的開發。
依靠計算機進行*計算,可精確促使蓄電池組運行在*狀態[2]。
該子元件通過一個用于獲取蓄電池充電電流的霍爾電流傳感器及用于獲取充電電壓的霍爾式電壓傳感器來接收蓄電池本體因內阻不同而致使充電容量不同,充電斷電壓不同,充電能量的具體狀態。該子元件執行算法的決策DSP、以電子開關為執行元件的并聯支路控制單片機、實現能量再分配的電量儲運的電路模塊自動對蓄電池進行均衡 。單片機控制電路使用基于PIC18F2480的單片機控制電路,也可以使用其他控制電路。
2、以對過充單體釋能為技術手段的單體控制式的充電均衡控制裝置的開發
分布式、獨立化的并聯支路設計,檢修維護簡便。
上述電路對每個單體并聯*的旁路,顯而易見的,上述三單體示例可簡單便捷地拓展到52單體蓄電池組或104單體蓄電池組,而且在發生某模塊旁路故障時,可以簡單地更換該部件后繼續使用。
3、以并聯電能再分配電路為技術手段的分組整合控制式的充電均衡控制裝置的開發。
集成電路內部完成決策、儲運、執行,可保證能量轉換率zui高[3]。
蓄電池充電均衡裝置及其可視化顯示系統均以電子開關為執行元件的并聯支路控制單片機,具體包括基于推挽電路和光耦TLP250的驅動電路、CAN總線以及基于PIC18F2480的單片機控制電路。CAN總線還包括單片機中的CAN模塊、CAN驅動器PCA82C250芯片、CAN-RS232轉換卡等
上述均衡電路模塊是在本次職工創新項目中,傳輸效率較高,發熱較小的實例。亦有其他高效優質的均衡電路設計,本文不再贅述。
3 充電均衡決策算法中的精度控制
站用鉛酸蓄電池的浮充電壓一般在2.20V,蓄電池組內各單體見的電壓差至多為300mV,均衡至同一電壓,需要決策系統的采樣、運算以及執行精度很高。
故此,為克服電池單體因內阻、溫度等因素而產生的電壓紋波,從而準確快速地采樣,采樣部分需要加入RC 濾波電路、跟隨器,并進行阻抗變換,使前后級之間實現阻抗匹配,同時在后級利用 LM358 搭建差分電路,實現一定的隔離級聯。
本文提出的閥控鉛酸蓄電池的充電均衡決策算法是以基于恒電壓值控制的均衡決策算法,進行定量控制,理論誤差為零。在此方案下,本職工創新項目只需解決實際工程中的元件誤差或干擾。