基于IGBT应用的高频正负脉冲充放电电源设备制造技术

本发明专利技术涉及一种基于IGBT应用的高频正负脉冲充放电电源设备，它包括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的电源转换单元、用于接收指令输出充电脉冲信号和放电脉冲信号的脉冲信号产生单元、主要由四个IGBT开关管加外围电子元器件组成的IGBT功率单元、输出负载单元，所述的IGBT功率单元在充电或放电脉冲信号输入下，输出高频脉冲电流，实现蓄电池充放电。本发明专利技术基于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。?

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及ー种用于蓄电池化成エ艺中的充放电电源设备。
技术介绍
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，填满ニ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米用可控娃控制，专利技术号为200810062026公开ー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IKHZ以上的脉冲输出。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术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功率単元，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ー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ー电感相接；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扱； 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功率単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，所采用的进ー步优化和变换的方式为 I.在所述的脉冲信号产生单元与IGBT功率単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。进ー步地，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，本专利技术与现有技术相比具有下列优点本专利技术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。同吋，由于采用单片机控制，整个エ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I为本专利技术充放电电源设备结构原理 附图2为附图I中电源转换单元电路 附图3为附图I中脉冲信号产生单元电路 附图4为附图I中信号隔离单元、信号放大单元、IGBT功率単元以及输出负载单元连接电路 附图5为附图I中反馈单元电路 其中1、电源转换单元；2、脉冲信号产生单元；3、信号隔离单元；4、信号放大单元；5、IGBT功率単元；6、输出负载单元；7、反馈单元。具体实施例方式下面将结合附图对本专利技术优选实施方案进行详细说明 本实施例充放电电源设备，如图I所示，主要由电源转换单元I、脉冲信号产生单元2、信号隔离单元3、信号放大单元4、IGBT功率单元5、输出负载单元6以及反馈单元7组成。电源转换单元I的输出端与其他多个电路単元相电连接，用于为各电路单元提供相应的エ作电压。脉冲信号产生单元2、信号隔离单元3、信号放大单元4、IGBT功率単元5、输出负载单元6输出端相依次连接，反馈单元7连接在IGBT功率单元5输出端与脉冲信号产生单元2输入端之间。下面将结合优选电路对各功能电路进行介绍 图2所示的为电源转换单元I的电路图，其主要由一具有初级线圈和多个次级线圈的变压器J1、与多个次级线圈相连接的多个稳压管VQ组成，变压器Jl初级线圈输入端ACl/AC2与交流电网相连接，本实施例中，次级线圈为4个，根据不同硬件工作电压的需要，选择次级线圈数，从而经过相应的稳压、整流后输出直流电压，如5V、12V等。本实施例中，电压输出脚P12用于提供给脉冲信号产生单元的单片机使用；电压输出脚Pl用于提供至信号放大器等。图3所示的为脉冲信号产生单元2的电路示意图，其主要由单片机实现，单片机接收外部指令(如人机界面或控制面板，图中未显示)，根据输入的工作模式自行运算输出所需要的PWM驱动脉冲，在此输出两 路脉冲信号充电脉冲信号CH和放电脉冲信号HL本实施例中，单片机选择9S08MP16型号实现。图4分别给出了信号隔离单元3、信号放大单元4、IGBT功率単元5、输出负载单元6的连接图。其中，信号隔离单元3、信号放大单元4及IGBT功率单元5分为两路，对应充电脉冲信号CH和放电脉冲信号FH。姆个信号隔离单兀3主要由光稱合器U3、U4加外围电路组成，信号放大单兀4由放大器U5、U6加外围电路组成,本实施例中，放大器U5、U6米用3842芯片实现。从脉冲信号单元2输出的充电脉冲信号CH或放电脉冲信号经过相应的信号隔离后进入信号放大单元，经放大后的脉冲信号在输入至IGBT功率単元5中。功率单元5主要由四个IGBT开关管加外围电路组成，IGBT (Insulated GateBipolar Transistor)开关管具有驱动功率小、开关速度快、饱和压降低等优点，能够输出IOkHz以上的高频。具体地，第一开关管Ql的栅极和第二开关管的Q2栅极分别通过电阻R39、R42与充电脉冲信号CH所在一路的信号放大单元的输出引脚相连接，第一开关管Ql的源极与第二开关管Q2的源极相连接，第一开关管Ql的发射极与第二开关管Q2的发射极分别与电感L1、L2相接；第三开关管Q2的栅极和第四开关管Q4的栅极分别通过电阻R51、R54与放电脉冲信号冊所在一路的信号放大单元的输出引脚相连接，第三开关管Q3的源极与第四开关管Q4的源极分别与第一开关管Ql和第二开关管Q2发射极上的电感L本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于IGBT应用的高频正负脉冲充放电电源设备，其特征在于它包括 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功率単元，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ー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ー电感相接；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扱； 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功率単元在充电脉冲信号输入下，启动第一开关管和第二开关...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱磊，
申请(专利权)人：张家港市泓溢电源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：