大容量電池多模塊并聯型化成電源的設計

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

0　引　言

大容量鉛酸蓄電池在工業生產及潛艇上廣泛使用，化成是其生產過程中的一個重要環節，即以規定的電流循環進行充電-靜置-充電-放電。目前該環節一般采用高頻開關電源，經過AC/DC、DC/AC、AC/DC三級功率變換和兩次濾波，環節多、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，設計了一款多個DC變換模塊并聯運行的化成電源。以10 kW/25 A的DC/DC為基本功率單元，每個單元能夠單獨運行，8個功率單元為一組，能以1、2、4或8個功率單元并聯輸出的方式對不同充電階段和不同功率等級的蓄電池進行充放電。單個功率模塊結構簡單可靠，模塊組合運行方式靈活，克服了一體化結構只有一組濾波參數的限制，在很寬的輸出電流范圍內保證了電流品質[2]。

化成電源可設置化成工藝流程及參數，具有恒流充電、恒壓充電、恒壓限流充電、恒流限壓放電、循環、靜置等工作方式，具有定時間、定電壓、定安時等多種轉換階段的方式；具有多種電氣保護及掉電數據保存、來電自動恢復等功能；實現了多臺電源的網絡化控制和數據處理。

1　電池化成電源的拓撲設計

1.1　系統設計方案

電池化成系統以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，系統拓撲如圖1所示。多組500 kW化成系統的直流母線可直接并聯拓展。

圖1　化成電源的系統結構