大容量電池多模塊并聯(lián)型化成電源的設(shè)計

楊占錄， 王宗亮， 劉吉軍(海軍潛艇學(xué)院 動力系，山東 青島　266199)

0　引　言

大容量鉛酸蓄電池在工業(yè)生產(chǎn)及潛艇上廣泛使用，化成是其生產(chǎn)過程中的一個重要環(huán)節(jié)，即以規(guī)定的電流循環(huán)進(jìn)行充電-靜置-充電-放電。目前該環(huán)節(jié)一般采用高頻開關(guān)電源，經(jīng)過AC/DC、DC/AC、AC/DC三級功率變換和兩次濾波，環(huán)節(jié)多、效率低，特別是在小電流浮充階段，存在電流紋波大、控制精度低、電源效率偏低的問題[1]。

針對上述問題，設(shè)計了一款多個DC變換模塊并聯(lián)運(yùn)行的化成電源。以10 kW/25 A的DC/DC為基本功率單元，每個單元能夠單獨(dú)運(yùn)行，8個功率單元為一組，能以1、2、4或8個功率單元并聯(lián)輸出的方式對不同充電階段和不同功率等級的蓄電池進(jìn)行充放電。單個功率模塊結(jié)構(gòu)簡單可靠，模塊組合運(yùn)行方式靈活，克服了一體化結(jié)構(gòu)只有一組濾波參數(shù)的限制，在很寬的輸出電流范圍內(nèi)保證了電流品質(zhì)[2]。

化成電源可設(shè)置化成工藝流程及參數(shù)，具有恒流充電、恒壓充電、恒壓限流充電、恒流限壓放電、循環(huán)、靜置等工作方式，具有定時間、定電壓、定安時等多種轉(zhuǎn)換階段的方式；具有多種電氣保護(hù)及掉電數(shù)據(jù)保存、來電自動恢復(fù)等功能；實現(xiàn)了多臺電源的網(wǎng)絡(luò)化控制和數(shù)據(jù)處理。

1　電池化成電源的拓?fù)湓O(shè)計

1.1　系統(tǒng)設(shè)計方案

電池化成系統(tǒng)以500 kW為一單元，每個單元由一個500 kVA隔離變壓器、一臺500 kW的AC/DC及6組48個10 kW/25 A的DC/DC組成。AC/DC與DC/DC在直流母線處匯流，系統(tǒng)拓?fù)淙鐖D1所示。多組500 kW化成系統(tǒng)的直流母線可直接并聯(lián)拓展。

圖1　化成電源的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)