一種直流系統整流器的制造方法
【技術領域】
[0001 ]本實用新型涉及直流系統技術領域，具體涉及一種直流系統整流器。
【背景技術】
[0002]直流系統廣泛應用于通信、信息處理的各個領域。傳統的直流系統主要由整流器(充電器)和蓄電池組成，在實際使用中，蓄電池作為后備電源，充當極為重要的角色，是整個直流系統的心臟。
[0003]幾十年以來，傳統的直流系統都沒有革命性的技術進步。最核心的原因在于作為直流系統構成的整流器與蓄電池從來沒有進行有機的結合，整流器生產企業往往只關心整流器本身，蓄電池生產企業只關心蓄電池本身。最終導致整流器與蓄電池都不具備高可靠性以及長壽命的條件，從而影響整個直流系統的安全以及壽命。
[0004]整流器作和蓄電池單獨存在時，均具有良好的穩定性和安全性，但是作為直流系統組合時，容易發生安全問題。當蓄電池放電后，如果采用整流器直接對蓄電池進行充電，很可能產生瞬間大電流，導致整流器進入保護狀態，整流器停止輸出，影響直流系統的正常運作。
[0005]很多直流系統出于安全考慮，采用2組蓄電池進行備份，一組蓄電池需要放電維護時，為了確保系統的安全性，需要把另外一組蓄電池接入線路，放電結束后，如果一組缺電的蓄電池重新接入線路，和另外一組滿電的蓄電池處于連通狀態，由于蓄電池內阻很小，兩組蓄電池的壓差會導致蓄電池充放電電流過大，出現線路燒毀、起火甚至爆炸事故發生。為了避免上述事故，一組蓄電池放電結束后，工作人員往往會在外部降低整流器的電壓，慢慢對缺電的蓄電池進行充電，逐步提升電壓，直到蓄電池充滿電后，再將蓄電池接入原有直流系統，這個方式帶來極大的人力損耗以及勞動強度！
[0006]另外，傳統的直流系統把蓄電池與負載直接掛接在整流器的輸出端，蓄電池長期處于浮充電狀態，存在一定的弊端:蓄電池由于制造工藝等諸多原因，使用一段時間后，蓄電池會出現單體電壓差異，在浮充電壓不變的情況下，蓄電池單體電壓高的蓄電池，長期處于過充電狀態，非常容易出現電解水反應，導致蓄電池單體逐步缺液，逐步損壞。而蓄電池單體電壓低的蓄電池，由于無法充分充電，導致蓄電池本身的化學反應不充分，導致逐步硫化，也導致蓄電池失效。
[0007]再者，蓄電池的使用壽命受環境溫度影響非常大，蓄電池環境溫度升高，蓄電池的化學反應加劇，如果蓄電池的充電電壓沒有得到有效控制，將出現充電電流過大，導致熱失控，最終蓄電池膨脹損壞。而直流系統的工作環境，很多時候是依賴空調進行溫度控制的，如果空調損壞或者空調功率不足，對工作環境溫度無法實現有效控制時，高溫的工作環境將嚴重影響蓄電池的使用壽命。
【實用新型內容】
[0008]本實用新型的主要目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種直流系統整流器。
[0009]為了達到上述目的，本實用新型采用以下技術方案:
[0010]本實用新型提供的一種直流系統整流器，包括用于完成交流電轉換為直流電交直流轉換模塊、用于給直流系統的負載供電直流輸出模塊A(即圖1中的直流模塊A)、用于調節對蓄電池輸出的電壓/電流的直流輸出模塊B(即圖1中的直流模塊B)、用于檢測整個直流系統的輸出電壓/電流以及蓄電池連接的外部直流電路的電壓/電流的電壓電流檢測模塊、用于采集直流系統的環境溫度以及蓄電池溫度的溫度采集模塊;所述直流輸出模塊A直接連接負載，直流輸出模塊B連接直流系統的蓄電池;直流輸出模塊B與直流輸出模塊A之間設有單向導電器件，當直流輸出模塊A缺失直流輸出時，直流輸出模塊B上的蓄電池對負載供電；所述電壓電流檢測模塊、溫度采集模塊、直流輸出模塊B中的接口模塊均與直流輸出模塊B中的CPU模塊連接。
[0011]作為優選的技術方案，所述直流輸出模塊B內置可以調節蓄電池充電電壓/電流的裝置，可根據設定的模式對蓄電池進行充電控制;直流輸出模塊B的輸入端連接到直流輸出模塊A的輸出端，所述直流輸出模塊B也可以單獨從交直流流轉后的直流處連接。
[0012]作為優選的技術方案，所述直流輸出模塊B包括PWM模塊、CPU模塊和接口模塊，所述接口模塊和PWM模塊均與CPU模塊連接，其中PWM模塊受CPU模塊控制;所述接口模塊用于直流輸出模塊B的顯示、設置輸入和外部通信;所述CPU模塊可以采集溫度采集模塊和電壓電流檢測模塊的信號。
[0013]作為優選的技術方案，所述CPU模塊采用具備PffM輸出的芯片，所述具備PffM輸出的芯片為PIC、ARM或STC單片機。
[0014]作為優選的技術方案，所述CPU模塊可以根據接口模塊輸入的蓄電池單體數量、電壓、容量、環境溫度及蓄電池溫度進行判斷，并控制直流輸出模塊B的輸出。
[0015]作為優選的技術方案，所述電壓電流檢測模塊包括電壓檢測模塊和電流檢測模塊，所述電壓檢測模塊和電流檢測模塊均與直流輸出模塊B中的CPU模塊連接。
[0016]本實用新型與現有技術相比，具有如下優點和有益效果:
[0017]針對傳統直流系統存在的問題，本實用新型可以智能改變對蓄電池的充電狀態，避免直流系統中蓄電池長期浮充帶來的傷害，延長蓄電池的壽命;同時，由于整流器對蓄電池具有單獨可控的充電電路，缺電蓄電池接入直流系統，可以避免充電過程出現的瞬間大電流，提尚系統的安全性。
【附圖說明】
[0018]圖1是本實用新型直流系統整流器的應用示意圖；
[0019]圖2是本實用新型直流系統整流器直流輸出模塊B的實現原理框圖；
[0020]圖3是本實用新型直流輸出模塊B的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細的描述，但本實用新型的實施方式不限于此。
[0022]實施例1
[0023]如圖1-圖3所示，本實用新型的一種直流系統整流器，包括用于完成交流電轉換為直流電交直流轉換模塊、用于給直流系統的負載供電直流輸出模塊A、用于調節對蓄電池輸出的電壓/電流的直流輸出模塊B、用于檢測整個直流系統的輸出電壓/電流以及蓄電池連接的外部直流電路的電壓/電流的電壓電流檢測模塊(如圖2所示，電壓電流檢測模塊包括電壓檢測模塊和電流檢測模塊)、用于采集直流系統的環境溫度以及蓄電池溫度的溫度采集模塊;所述直流輸出模塊A直接連接負載，直流輸出模塊B連接直流系統的蓄電池;直流輸出模塊B與直流輸出模塊A之間設有單向導電器件，當直流輸出模塊A缺失直流輸出時，直流輸出模塊B上的蓄電池對負載供電；所述電壓電流檢測模塊、溫度采集模塊、直流輸出模塊B中的接口模塊均與直流輸出模塊B中的CPU模塊連接。
[0024]所述直流輸出模塊B內置可以調節蓄電池充電電壓/電流的裝置，可根據設定的模式對蓄電池進行充電控制;直流輸出模塊B的輸入端連接到直流輸出模塊A的輸出端，所述直流輸出模塊B也可以單獨從交直流流轉后的直流處連接。
[0025]如圖2、圖3所示，本實施例中所述直流輸出模塊B包括PWM模塊、CPU模塊和接口模塊，所述接口模塊和PWM模塊均與CPU模塊連接，其中PffM模塊受CPU模塊控制;所述接口模塊用于直流輸出模塊B的顯示、設置輸入和外部通信;所述CPU模塊可以采集溫度采集模塊和電壓電流檢測模塊的信號，所述直流輸出模塊B的電路原理圖具體見圖3。
[0026]所述CPU模塊采用具備Pmi輸出的芯片，所述具備Pmi輸出的芯片為PIC、ARM或STC單片機。
[0027]所述CPU模塊可以根據接口模塊輸入的蓄電池單體數量、電壓、容量、環境溫度及蓄電池溫度進行判斷，并控制直流輸出模塊B的輸出。另外所述CPU模塊可以根據電壓電流檢測模塊的信息，記錄蓄電池充電、放電的電壓、電流、時間信息，并計算出蓄電池的充電、放電容量，為蓄電池充電管理提供依據。
[0028]本實施例中，所述CPU模塊還可以根據電流電壓采集模塊、溫度采集模塊的信息控制直流輸出模塊B的輸出甚至關斷，當蓄電池充電完成時，關閉直流輸出模塊B的輸出，讓蓄電池處于靜置狀態。
[0029]所述CPU模塊控制直流輸出模塊B的輸出，在外部蓄電池因為自放電或者其他因素導致蓄電池容量下降時，控制直流輸出模塊B定期給蓄電池進行補充電，保證蓄電池處于滿充電狀態。
[0030]以變電站直流系統中220V蓄電池組放電作業為例，變電站直流系統一般配置整流器1#拖蓄電池組1#(主)，整流器2#拖蓄電池組2#(備)。由于傳統的整流器不具備對蓄電池保護的功能，蓄電池I #放電維護作業，為了避免蓄電池組I #放電后與整流器I #或蓄電池組2#回路壓差，造成大電流對直流系統造成的損害，傳統的蓄電池組1#放電流程是整流器1#退出，控制母線合閘，蓄電池組1#退出，電源母線合閘，確保在蓄電池組1#退出，放電維護的過程中，整流器2#對負載供電，萬一停電，蓄電池組2#能對負載承擔后備電源供電的作用。放電結束后，人工調節整流器1#降低充電電壓，需要逐步提升整流器的輸出電壓，對蓄電池組1#充電，充滿電后整流器1#和蓄電池組1#重新接入系統，控制母線和電源母線斷開，恢復放電前原有系統的連接。
[0031]采用本實用新型的整流器技術，可以實現對蓄電池組輸出電壓/電流的有效控制，保護蓄電池組。采用本實用新型的整流器技術，蓄電池組1#放電作業流程可以簡化蓄電池組I#直接退出放電，放電結束后，蓄電池組I#直接接入直流系統，此時，整流器I#的CPU模塊將根據蓄電池組1#在接口模塊輸入的連接的蓄電池組的單體個數，單體標稱電壓等級，單體標稱容量信息，對蓄電池組可施加的安全充電電壓范圍、安全電流范圍進行明確的判斷。以一組108個單體標稱電壓為2V，標稱容量為500AH的蓄電池組為例，通過輸入這些信息，CPU模塊立刻可以判定本蓄電池組的安全浮充電壓為240V，均充電壓為254V，安全充電電流為50A(10小時率計算)XPU模塊控制直流輸出模塊B，對蓄電池組進行0.1C的恒流充電，等蓄電池組充電達80%后在轉為恒壓充電，最后進入涓流充電狀態，實現對蓄電池組的保護，從而簡化了蓄電池組放電作業流程。實施例2
[0032]傳統的整流器技術對蓄電池組輸出一般有三個變化:1、溫度補充，根據外接溫度對蓄電池組的浮充電壓進行自動調節，一般為3mV/單體;2、浮充電壓輸出；3、均充電壓輸出。也就是整流器對蓄電池組一直處于浮充狀態。蓄電池組一直處于浮充狀態容易造成缺液等一系列負面影響。采用本實用新型的整流器技術可以在確保蓄電池組滿電的同時，避免長期浮充:當蓄電池已經在滿電狀態時，CPU模塊控制直流輸出流模塊B停止對蓄電池的充電，讓蓄電池處于靜置狀態，避免了蓄電池長期處于浮充狀態對蓄電池造成的傷害。蓄電池處于長期靜置狀態時，蓄電池本身的自放電會導致蓄電池容量逐步降低，接口模塊可以設置定期對蓄電池補充電的周期，CPU模塊可以定時控制直流輸出模塊B對蓄電池進行補充電，讓蓄電池一直處于滿電狀態。蓄電池處于靜置狀態時，由于蓄電池具備單向放電的能力，當外部直流電源出現異常時，蓄電池可以給負載供電，確保整個直流系統的安全。
[0033]實施例3
[0034]當機房空調失靈或空調功率不夠或根本沒有安裝空調時，例如夏天等炎熱季節，機房的室內溫度較高，不適宜對蓄電池充電時，傳統的整流器會降低對蓄電池的浮充電壓輸出，一般下調幅度為3mV/單體，但是在高溫情況下，這個下調幅度是不夠的，無法達到保護蓄電池的目的。本實用新型的整流器技術，可以在不適宜充電的情況下，停止對蓄電池的充電，更好的避免了蓄電池高溫充電造成的損害，具體工作過程如下:溫度采集模塊采集當前工作環境溫度較高，比如大于35°C，CPU模塊判定當前溫度為危險的蓄電池組充電溫度，控制直流輸出模塊B停止對蓄電池組充電，以免造成蓄電池組膨脹或熱失控，當溫度恢復正常范圍，如低于30 0C時，CPU模塊判定為安全充電溫度，控制直流輸出模塊B恢復對蓄電池組的浮充電壓輸出。
[0035]上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種直流系統整流器，其特征在于，包括用于完成交流電轉換為直流電交直流轉換模塊、用于給直流系統的負載供電直流輸出模塊A、用于調節對蓄電池輸出的電壓/電流的直流輸出模塊B、用于檢測整個直流系統的輸出電壓/電流以及蓄電池連接的外部直流電路的電壓/電流的電壓電流檢測模塊、用于采集直流系統的環境溫度以及蓄電池溫度的溫度采集模塊;所述直流輸出模塊A直接連接負載，直流輸出模塊B連接直流系統的蓄電池;直流輸出模塊B與直流輸出模塊A之間設有單向導電器件，當直流輸出模塊A缺失直流輸出時，直流輸出模塊B上的蓄電池對負載供電；所述電壓電流檢測模塊、溫度采集模塊、直流輸出模塊B中的接口模塊均與直流輸出模塊B中的CPU模塊連接。2.根據權利要求1所述的直流系統整流器，其特征在于，所述直流輸出模塊B內置可以調節蓄電池充電電壓/電流的裝置，可根據設定的模式對蓄電池進行充電控制;直流輸出模塊B的輸入端連接到直流輸出模塊A的輸出端，所述直流輸出模塊B也可以單獨從交直流流轉后的直流處連接。3.根據權利要求2所述的直流系統整流器，其特征在于，所述直流輸出模塊B包括PWM模塊、CPU模塊和接口模塊，所述接口模塊和PffM模塊均與CPU模塊連接，其中PWM模塊受CPU模塊控制;所述接口模塊用于直流輸出模塊B的顯示、設置輸入和外部通信;所述CPU模塊可以采集溫度采集模塊和電壓電流檢測模塊的信號。4.根據權利要求3所述的直流系統整流器，其特征在于，所述CPU模塊采用具備PffM輸出的芯片，所述具備PWM輸出的芯片為PIC、ARM或STC單片機。5.根據權利要求1所述的直流系統整流器，其特征在于，所述電壓電流檢測模塊包括電壓檢測模塊和電流檢測模塊，所述電壓檢測模塊和電流檢測模塊均與直流輸出模塊B中的(PU模塊連接。
【專利摘要】本實用新型公開了一種直流系統整流器，整流器包括交直流轉換模塊、直流輸出模塊A、直流輸出模塊B電壓電流檢測模塊溫度采集模塊；所述直流輸出模塊A直接連接負載，直流輸出模塊B連接直流系統的蓄電池；直流輸出模塊B與直流輸出模塊A之間設有單向導電器件，當直流輸出模塊A缺失直流輸出時，直流輸出模塊B上的蓄電池對負載供電；直流輸出模塊B包含PWM模塊、獨立的CPU模塊、接口模塊，所述電壓電流檢測模塊、溫度采集模塊、以及接口模塊均與CPU模塊連接。采用本實用新型實現的直流系統整流器技術，可以使整個直流系統具備更高的安全性，可靠性以及更長的使用壽命。
【IPC分類】H02J7/00, H02J7/10, H02J7/04
【公開號】CN205385320
【申請號】CN201620130659
【發明人】黃尚南
【申請人】廣州泓淮能源科技有限公司
【公開日】2016年7月13日
【申請日】2016年2月19日