[发明专利]一种适用于任意变比变压器的蓄能设备均压充电装置

说明书

技术领域

本发明提出一种适用于任意变比变压器的蓄能设备均压充电装置，属于对串联连接的单体蓄能设备进行均压充电的装置。

背景技术

由于蓄能设备单体的电压一般比较小，在蓄能设备单体单独使用时往往不能满足负载对于电压值、功率、放电时间的要求。在实际应用中，为了满足容量和电压值的需要，大功率蓄能系统一般需要由多个单体蓄能设备串联和并联组合构成。在充电过程中，由于各单体蓄能设备之间参数的离散性，会导致各单体蓄能设备电压上升速度不同，使到单体蓄能设备电压不平衡，进而导致某些单体蓄能设备过充，长此以往，势必严重影响蓄能设备组的使用寿命及其工作可靠性。因此，串联蓄能设备组在充电时应采取电压均衡措施。

近年来许多研究人员都对串联蓄能设备组的单体电压均衡方法进行了深入的研究，目前常用的电压均衡方法可以分为两大类：一类是能量转移的方法，例如DC/DC变换器法、飞渡电容法；另一类是能量消耗的方法，例如开关电阻法、并联电阻法和稳压管法。虽然能量消耗型均压电路成本低廉、结构简单，但是能量浪费、发热严重。而能量转移型均压电路在电压均衡的过程中消耗能量少，逐渐成为研究的热点。下面介绍一个具有代表性的能量转移型均压方案-变压器均压方法。

图1所示为中华人民共和国发明专利申请公开号第CN101369741A号中所述的一种对串联连接的单体蓄能设备进行电荷补偿的电压均衡装置。蓄能设备组产生直流电压，该直流电压通过逆变器(DC/AC变换器)(21)被逆变，经逆变的交流电压通过变压器(22)传递至整流器(23)，该整流器(23)将交流电压整流成直流电压并且将交流电流转换为直流电流，借此向端电压最低的单体蓄能设备充电。电压均衡装置先给端电压最低的一个单体蓄能设备充电，直到其端电压上升至端电压第二低的单体蓄能设备的端电压，然后电压均衡装置给这两个单体蓄能设备同时充电，直到两者的端电压上升至端电压第三低的单体蓄能设备的端电压，然后电压均衡装置给这三个单体蓄能设备同时充电，如此类推，直到所有单体蓄能设备的端电压相等并达到蓄能设备组的端电压的n分之一，实现单体蓄能设备的端电压均衡，n为自然数。

该上述基于变压器的电压均衡装置存在不足之处，变压器设计中对变比精度要求高，且该装置设计好变压器的变比后将不能应用于任意串联数量的单体蓄能设备，灵活性低、通用性不强，其中两个分压电容工作电压也存在不均衡问题，还有变压器和二极管的数量随着串联蓄能设备数的增加而增加，假设有n个蓄能设备，那么则需要n个变压器和4n个二极管，变压器和二极管的数量很大。

发明内容

现有的变压器均压方法对变比精度要求高，且设计好后的变压器灵活性低、通用性不强。随着串联蓄能设备单元的增加，所需的变压器和二极管的数量也越来越多。本发明的目的在于提供一种适用于任意变比变压器的蓄能设备均压充电装置，该装置兼容任意变比的变压器，对变压器精度要求低，且该装置设计好变压器的变比后可以应用于任意串联数量的蓄能设备组，灵活性高、通用性强。且所需的变压器和二极管的数量明显减少，假设有2n个蓄能设备，那么则只需要n个变压器和2n个二极管，减少一半。同时所有开关管都能实现软开关，损耗低。借助该装置可以高效地实现任意串联连接数量的单体蓄能设备的均压充电。

一种适用于对串联连接的超级电容单体进行电压均衡的装置，包括一个DC/DC变换器(1)、一个DC/AC逆变器(2)、n个均压支路(3)。其特征在于：