CAT蓄电池卡特电瓶组定期放电制度的探讨

摘要：在蓄电池运用和维护的过程中，为了活化蓄电池和丈量蓄电池的容量，对蓄电池有必要定时进行放电试验。评论了现在国内外用于蓄电池放电的三种首要设备：相控式有源逆变放电设备，电阻放电设备以及单相正弦波逆变蓄电池回馈放电设备，并对它们各自的优缺点进行了评论。

关键词：蓄电池；放电设备；讨论

在电力体系发电厂和变电所内，蓄电池组是直流操作电源的最终一道防线，其功用好坏，很大程度决议直流操作电源的可靠性。因而，关于长时间处于“浮充充电”状况的蓄电池，有必要定时进行放电试验，以便使蓄电池长时间保持活性。蓄电池放电设备是蓄电池放电试验时的直流负荷，是直流操作电源体系中不可缺少的设备。现在国内外用于蓄电池放电的设备首要有三种：相控式有源逆变放电设备，电阻放电设备以及单相正弦波逆变蓄电池回馈放电设备。

一、电阻放电设备

电阻放电设备由电阻丝或水电阻构成，在放电试验时，通过开关S1、S2、S3的通断来人工调整放电电流的巨细，为了避免蓄电池过放电，在放电期间，有必要人工监测蓄电池电压。电阻放电设备技术含量低、结构简略、作业可靠，现在得到广泛运用，但它存在以下缺乏：

（1）因为蓄电池在放电的过程中，其端电压不断下降，无法做到恒放逐电，从而不能准确丈量蓄电池的容量。

（2）放电过程有必要由人工监控，容易形成蓄电池过放电，导致蓄电池寿数下降。

（3）放电环境恶劣。假如电阻选用带有明火的电炉，则在放电的过程中存在火灾隐患。选用无明火的电阻，虽然安全可靠，但因贮存在电池中的能量通过电阻以发热的方式开释，形成放电室温度升高。特别是大容量的蓄电池，几十kW的电阻发热，放电环境特别恶劣，给操作维护人员带来极大不便。

（4）体积庞大。

（5）蓄电池的能量全部消耗在电阻上，不利于节约能源。

二、相控式有源逆变放电设备

1.晶闸管有源逆变放电设备

晶闸管有源逆变放电设备由四个晶闸管组成的单相桥式有源逆变电路的交流侧与电网相连，直流侧与蓄电池组相连。电路作业时，逆变电路将蓄电池组的直流电逆变成与电网同频率、同相位、同幅值的交流电，并将蓄电池组开释的能量反应回电网。该设备能操控蓄电池放电电流的巨细，完成蓄电池恒放逐电并能正确计算蓄电池的容量。另外，将蓄电池开释的能量反应为电网，能够大大改善蓄电池放电的作业环境，节约能源。可是，该设备存在以下缺乏：

（1）交丢失电保护因难。

单相桥式有源逆变电路的作业原理与单相桥式整流电路相同，T1、T4和T2、T3的触发脉冲之间互差180°，当电流接连时，每个晶闸管导通180°，触发脉冲有必要是双窄脉冲或者是宽脉冲，只是逆变电路的移相角α要求大于90°。晶闸管导通后需求反压才干关断，正常作业时，逆变电路中的晶闸管由电网供给反压关断，假如交丢失电，已导通的晶闸管因无反压而无法关断。假定交丢失电时晶闸管T1、T4导通，因为T1、T4不能被关断，所以T1、T4、变压器的副边、电感L、蓄电池形成回路，使蓄电池作业在短路状况，放电电流迅速增大，最终导致晶闸管烧坏。因而，晶闸管有源逆变放电设备在放电时要求电网不能停电，一旦停电，将会导致设备烧坏。

（2）对电网的谐波污染大。晶闸管有源逆变放电设备注入电网的电流为方波，谐波含量大。

（3）放电电流纹波系数大。

2.晶闸管整流逆变充放电设备

晶闸管整流逆变充放电设备由晶闸管组成的单相桥式整流电路既充任整流电路，又充任逆变电路。正常作业时，电源极性转换开关使5端与1端、6端与2端相连，晶闸管电路的移相角α<90°，设备作业在整流状况，给蓄电池充电。当电源极性转换开关5端与3端、6端与4端相连时，晶闸管电路的移相角α>90°，设备作业在有源逆变放电状况，可完成对蓄电池恒放逐电。相控式整流逆变充放电设备的长处是同一套设备具有双重功用，既能作为整流设备，用于蓄电池充电，也能够作为放电设备，用于蓄电池放电试验，但该设备具有以下缺乏：

（1）作为蓄电池放电设备时，即为相控式有源逆变放电设备，相同存在交丢失电保护困难，对电网谐波污染大，放电电流纹波系数大等缺乏；

（2）用于充电设备时，即为相控式整流设备。因为高频开关电源具有许多相控整流电源无法比拟的长处，在电力体系中，由高频开关电源组成的直流操作电源正日益替代相控整流电源，成为直流操作电源的主流。因而，选用该设备作为充电设备，已经不能满足蓄电池充电的需求。

（3）正常运用时仅运用整流功用，逆变功用很少运用，经常停运的逆变放电部分还会影响整流部分的正常运转，形成设备的可靠性下降。

（4）接线结构杂乱、检验维修困难。相控式有源逆变放电设备具有体积大、噪声大、输出功率因数低、对电网的污染严峻、交丢失电后保护困难等缺点，所以不推荐选用晶闸管有源逆变放电设备和晶闸管整流逆变充放电设备。

三、单相正弦波逆变蓄电池回馈放电设备

单相正弦波逆变蓄电池回馈放电设备，克服了电阻放电设备和晶闸管有源逆变放电设备的缺乏，它选用了绝缘栅双极型晶体管（IGBT）电力半导体开关器材、单相高频PWM整流逆变电路、全桥移相软开关电路等数项先进技术。

1.高频阻隔，二级功率改换

DC/DC改换电路选用高频变压器阻隔，一方面将蓄电池电压改换成PWM整流电路所要求的直流电压，另一方面完成蓄电池恒放逐电操控；PWM整流电路直接与电网相连，将蓄电池开释的能量改换成交流电回馈给电网，一起还使设备流入电网的电流挨近正弦波。同第二种方案相比，因为选用了高频变压器阻隔，从而可省去粗笨的工频阻隔变压器。它具有以下长处：

（1）高频阻隔，体积小，重量轻，便于移动和携带。

（2）利用DC/DC改换电路操控恒放逐电，能够获得优良的放电特性。

2.体系结构及作业原理

新型的单相正弦波逆变蓄电池回馈放电设备，由DC/DC改换电路、PWM整流电路、操控电路、保护电路、检测电路及驱动电路等部分构成，DC/DC改换电路选用高频阻隔全桥移相软开关电路，一方面将蓄电池电压改换成PWM整流电路所要求的直流电压，另一方面完成蓄电池恒放逐电操控；PWM整流电路将蓄电池开释的能量改换成交流电回馈给电网，一起还使设备流入电网的电流挨近正弦波。

3.试验波形

图1和图2分别给出了用于单相220V正弦波逆变蓄电池回馈放电的有关部分试验成果.从试验成果能够看出该设备不仅能完成恒放逐电，并且输出电流为同电网频率相同的正弦波、对电网没有谐波污染.

综上所述，单相正弦波逆变蓄电池回馈放电设备，克服了传统的电阻放电设备和晶闸管有源逆变放电设备的缺乏，不仅能完成恒放逐电，并且还能将蓄电池开释出来的电能回馈电网，一起具有输出功率因数高、输出电流为正弦波、对电网没有谐波污染、能准确丈量蓄电池容量等长处，非常适用于电力行业220V或110V直流体系蓄电池放电试验，是一种真正意义的“绿色”电力电子设备。