而处于放电状态下,为重要的直流负载供电,也可通过逆变器将直流电转变为交流电,为重要的交流负载供电。随着电源系统容量的提高,蓄电池的容量呈递增状态,而蓄电池的费用也呈递增曲线。在大容量的电源系统中,蓄电池组的费用远远大于电源装置所占费用比重。因此蓄电池的维护成为非常重要的问题。
由于蓄电池在使用期间容量会逐步下降,为保证在交流停电期间重要负载的不间断供电,在重要的电源系统中,配置蓄电池容量测试装置正成为一种趋势。目前最准确的蓄电池容量检测办法就是核对性放电,以100Ah的蓄电池为例,标准的测试方式是以10倍率放电电流10A进行恒流放电,若能持续放电10小时,则该电池容量为100%。但这种方法的最大缺点就是在容量检测期间,蓄电池组与供电负载和整流电源脱离,若在此期间发生交流停电,则不能实现负载的不间断的供电。为解决该问题,可配置后备蓄电池组,但这必然造成额外的设备投资。
本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是:
在485总线结构中设置各测试单元和监测单元,每一节蓄电池独立配置各自的测试单元,各测试单元内置单片机,并以单片机作为实时、反复测量本节蓄电池端电压的电压测量单元,各蓄电池输出电压通过电压变换电路为其自身测试单元提供工作电源,测试单元中配置有通过跳线对应获得唯一通讯站号的通讯站号设置电路,单片机输出通讯信号通过光耦隔离电路连接到RS485总线;
在蓄电池组和放电负载之间,设置监测单元中控制开关状态的功率管作为放电开关,由监测单元控制作为放电开关的功率管的导通,在进行内阻测试时,放电开关闭合,蓄电池大电流放电,监测单元测量蓄电池组的放电电流,当放电电流稳定后,通过485总线下达记录命令,每个测试单元将当前的蓄电池端电压数值保存;监测单元断开放电开关后,蓄电池端电压回升,监测单元逐一召唤测试单元,测试单元将放电时的端电压和放电截止后的稳定值一同传给监测单元,监测单元结合放电电流计算每节蓄电池的内阻。由于每节蓄电池独立配置测试单元,可实现瞬间大电流放电的同步测量,从而使测量精度得以保证,测量结果可靠性好。
三相开关磁阻电动机调速系统
※ 成果简介:
开关磁阻电动机调速系统(Switched Reluctance Drive,简称SRD)是80年代中期发展起来的新型交流调速系统,它融开关磁阻电动机(Switched Reluctance Motor,简称SR电动机)与电力电子技术、控制技术于一体,兼有异步电动机变频调速系统和直流电动机调速系统的优点,应用在牵引运输、通用工业、航空工业和家用电器等各个领域,显示出强大的市场竞争力。
磁阻电动机不能像笼型感应电动机那样直接接入电网作稳态运行,而必须与驱动电源一同使用。从功能部件上分,SRD由磁阻电动机SRM、位置传感器、功率变换器和控制电路四部分组成。
功率变换器由蓄电池或交流电整流后得到的直流电供电,向磁阻电动机提供旋转所需的能量。控制电路综合处理速度指令、速度反馈信号及电流传感器、位置传感器的反馈信息,控制功率变换器中开关管的工作状态,实现对磁阻电动机运行状态的控制。 开关磁阻电动机单位体积出力明显优于异步电动机,而且其结构简单坚固,转子上没有绕组,甚至比以结构简单著称的笼型异步电动机还要简单,且转子机械强度极高,可以超高速运转,允许温升高,尤其适合在恶劣的环境条件下工作。
由于是磁阻性质的电磁转矩,开关磁阻电动机SR的转向与相绕组的电流方向无关,仅取决于相绕组通电的顺序,即只需单方向绕组电流,因此,图2所示的不对称半桥线路是SRD的常用功率变换器。电动机每相有两个功率开关管和两个续流二极管,绕组位于两个开关管之间,根本上避免了功率开关管直通短路现象,以此为功率变换器的SRD在国内已比较成熟。
但这种功率变换器造成SR电动机运行性能不高,如转矩脉动大、噪声大,并且功率变换器与SR电动机的接线较多,目前应用比较多的三相开关磁阻电机调速系统中SR电动机与此功率变换器就需要6根连接线。而相应的异步电动机和直流无刷电动机调速系统中电动机与功率边变换器的连接线则只需3根。因此若想在某些场合以SR电动机取代已应用比较成熟的异步电动机和直流无刷电动机,SR电动机与功率变换器的连接线问题成为不得不考虑的问题,尤其对于某些手持式电动工具,电动机与驱动电源通过长电缆连接,不对称半桥线路造成过多的连接线成为SR电动机应用的主要障碍。 作为调速系统中的驱动电源,三相逆变桥功率变换器目前多应用在异步电动机和直流无刷电动机调速系统中。关于控制方式,具体应用中,电路中的功率管V1-V6通常采用以下两种通电顺序:
1. 以电角度360°为周期,导通顺序为V1V5-V2V6-V3V4,各个状态导通时间均匀分布,3个通电状态各占120°电角度。
2. 以电角度360°为周期,导通顺序为V1V6-V1V5-V3V5-V3V4-V2V4-V2V6,各个状态导通时间均匀分布,这6个状态各占60°电角度。 通过理论计算和实践检验,将上述两种通电方式直接应用于以三相逆变桥为功率变换器的三相开关磁阻电动机调速系统,SR电动机的应用效果与采用不对称半桥功率变换器的SR电动机的应用效果相比有很大的差距。
本发明是为解决上述现有技术所存在的问题,提供一种以三相逆变桥为功率变换器的三相开关磁阻电动机调速系统和控制方法,为开关磁阻电动机在某些场合中能直接取代已有的异步电动机和直流无刷电动机创造条件。所采用的技术方案是:
系统以三相开关磁阻电动机作为执行元件,电动机的三相绕组尾尾相连构成三相星型接法,三相绕组首端分别与三相逆变桥的三个桥臂相连。在三相逆变桥功率变换器中,功率管V1、V2、V3、V4、V5、V6以电角度720°为周期,分为12个通电状态,导通顺序为V1V6-V1-V1V5-V5-V3V5-V3-V3V4-V4-V2V4-V2-V2V6-V6,周而复始;所述12个通电状态采用对称不均匀时间分布,以相邻一组双管导通和一只单管导通构成一个状态组,该状态组 通电时间为120°电角度,并且双管导通时间大于单管导通时间。
与已有技术相比,本发明既解决了采用不对称半桥功率变换器电动机电源线过多的问题,电动机与功率变换器连线仅为三根;同时通过采用适当的通电方式,利用通电两相互感的变化产生转矩,迭加于每相自感变化产生的转矩之上,与已有技术中应用在异步电动机和直流无刷电动机调速系统中的三相逆变桥功率变换器的两种通电顺序相比,本发明的通电方式可以使三相SR电动机获得的平均转矩最大。在输出功率相等的条件下,应用于本发明中的SR电动机与应用于不对称半桥功率变换器的SR电动机相比,定子绕组匝数可大幅度减少,可进一步提高SR电动机的单位体积出力。
蓄电池智能测试装置
※ 成果简介:
直流操作电源系统是变电站、发电厂不可缺少的二次设备。该系统由整流电源和蓄电池组
组成。在正常情况下,由整流电源为变电站、发电厂内的直流设备供电,同时给蓄电池组充电,保证蓄电池处于满容状态。当发生交流停电时,由蓄电池组放电,保证直流设备不会停电。目前在电力系统广泛使用的是阀控式密封铅酸蓄电池。随着变电站等级的提高,蓄电池的容量呈递增状态,而蓄电池的费用也呈递增曲线。尤其是500KV变电站及发电厂用的直流操作电源系统,蓄电池组在整套设备的费用比重会远远大于整流电源所占的费用的比重。因此蓄电池的维护成为非常重要的问题。
测量蓄电池品质最直观的办法就是测量蓄电池的端电压,该端电压直接反映蓄电池的过充和欠充。为了及时得到每节蓄电池的情况,并且减少维护的工作量,顺应\无人值守\变电站的需求,在较为重要的变电站,特别是110KV及以上等级的变电站及发电厂的直流操作系统中,大多要求配置蓄电池检测装置。
阀控式密封铅酸蓄电池以2V为基本单元,大容量的蓄电池均采用2V/节,小容量的为内部6个单元串联,构成12V/节,也有些较少的品牌采用6V/节。我国变电站内部直流设备额定电压通常为220V/110V,220V的直流操作电源需配置18/19节12V蓄电池或103-108节2V蓄电池,110V的直流操作电源以次类推。蓄电池头尾串联,最后与整流器的输出并联。 为检测单节蓄电池电压,要在蓄电池两极引出采样线。例如:18节蓄电池一一串联组成蓄电池组,则要引出19根采样线;若是108节蓄电池组成蓄电池组,则需要109根采样线。目前应用比较普及的蓄电池测试仪采用巡检方式,通过端子接入采样线,蓄电池测试仪内部单片机控制继电器逐一进行切换,将每节电池分别与单片机测量系统共地相连,从而测得单节蓄电池端电压。采用巡检方式的蓄电池测试仪尽管造价低,但却存在着明显的缺点,主要包括:
现场连接线太多,尤其是采用2V蓄电池时,要连接大量的采样线。 连接采样线有一定的危险性。由于采样线是通过端子接入单片机系统,而考虑到体积和成本,相邻接线点距离很近,蓄电池采样线是带电体,因而连接蓄电池采样线具有相当的危险性,而长距离连接蓄电池采样线,尤其是采样线数量较多,不易分辨其顺序,不但操作任务较重,发生事故的机率也高。
可靠性低。蓄电池测试仪从直流母线上取电作为装置输入电源,若受到强电干扰,有可能造成某一时刻一节以上继电器动作,则蓄电池会通过采样线形成短路。
使用寿命受采样频率影响。目前较好品牌的继电器切换次数为105-106次,若切换频率较高,会影响继电器进而整个装置的使用寿命,因此采用巡检方式的蓄电池测试仪均以加大继电器切换时间来延长装置寿命,但这样会造成数据更新周期偏长。 目前,对于无人值守的通信基站也存在同样的问题。 本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是: 为每节蓄电池分别配置测试单元,测试单元内置作为信号处理电路的单片机,并以单节蓄电池端电压作为其电源输入,采用总线式结构形式,每一测试单元具有唯一通讯站号,各测试单元通过485驱动芯片挂接在上位机的485总线上,并按设定的通讯站号与上位机通讯。 与已有技术相比,本实用新型的有益效果体现在:
1. 本实用新型测试单元体积很小,并且是以每节蓄电池端电压作为其输入电源,因此可以就近连线,甚至置于蓄电池表面,在位置上与蓄电池一一对应,连接线的危险性大大降低,只要注意正负极即可。
2. 本实用新型根据蓄电池节数配置测试单元,通用于直流操作电源和通信电源。目前的直流电源系统,包括直流操作电源和通讯电源均配置微机监控装置,其装置也多配有RS485通讯口,若其使用合适的RS485驱动芯片,最多可支持256个通信节点,则测试单元可直接进入上一级监控装置,进一步节省资源。
3. 本实用新型中的测试单元通过端子上485总线,与上位机之间只有两根通讯线相连,
取代了传统蓄电池巡检装置的大量采样长线,现场清爽、走线方便。
4. 由于不采用继电器切换方式,不但使用寿命长,而且每个测试单元同时工作,数据更新速率取决于上位机召唤频率,数据刷新率大幅度提高。
照明系统节电控制器-单相数字闭环无级调节型
※ 成果简介:
SL30-S系列数字式照明节电控制器适用于日光灯、高压钠灯、汞灯、金属卤化物灯等的节电控制。
SL30-S系列数字式照明节电控制器通过全自动智能闭环时序控制,使灯具分别工作在\预热、照明、夜灯\三个稳定的电压上。一方面可节约电能10%-25%(视市电电压情况),并有效提高照明系统的功率因数、输出电压稳定、光源不闪烁;另一方面由于灯具总是工作在稳定的电压上,可使其寿命大大延长。
SL30-S的主电路采用大功率晶闸管模块,并设计了过流、短路等保护功能,使系统运行安全可靠,正常使用寿命可达二十年。SL30-S采用高档微控制单元(MCU)对整个系统进行控制,可设定为
1. 主路工作(节电)或旁路工作(不节电); 2. 有半夜灯功能或无半夜灯功能;
3. 直接启动(立即进入预热过程)或电流启动(主路电流达到启动电流阀值时进入预热过程);
4. 自主开、关灯方式或外部开、关灯方式。
可自主完成开灯、预热、照明、夜灯、关灯、故障诊断处理与显示、实时电压电流显示等任务。
带通讯接口,通过接口适配器可以与任何有线或无线网络连接,实施对节电控制器的远程监控。
※ 市场分析:
据调查,我国一年城市公共照明用电约占全国照明用电的30%,高达439亿KWH,若以0.6元/KWH的平均电价计算,电费支出超过285亿元/年。因此,照明系统节电控制器具有广阔的应用前景。
年产2万台,每台硬件成本平均600元,出厂价平均1800元,年产值3600万元。
※ 产业条件:
按年产2万台规模计算,每年300个工作日,每天生产70台。外壳外协、PCB板贴片与焊接采用外协加工方式。本企业只进行器件采购,线路板老化、检测、软件下载,组装,包装等。
13. 生产用场地500m2,管理加库房500m2,合计1000m2; 14. 需要管理人员与生产工人30人;
15. 生产用主要设备:高温老化系统若干套,低温老化系统若干套,5工位线路板检测、软件加密下载与生产管理系统一套。
※ 技术转让方式:
可采用技术一次性买断方式,也可以采用技术入股方式。
※ 设备、工艺、培训:
1. 提供生产用主要设备:专用高温老化系统、专用低温老化系统、专用5工位线路板检测、软件下载与生产管理系统;
2. 帮助企业制订企业标准、生产工艺、产品鉴定等工作; 3. 提供生产与技术人员培训;
4. 保证使企业能轻松自如地达到约定的生产能力。
照明系统节电控制器-分级调节型
※ 成果简介:
SL30系列数字式照明节电控制器适用于日光灯、高压钠灯、汞灯、金属卤化物灯等的节电控制。
SL30系列数字式照明节电控制器通过全自动时序控制,使灯具分别工作在“预热、照明、夜灯”三个设定的电压上。一方面可节约电能10%-25%(视市电电压情况);另一方面由于灯具总是工作在适当的电压上,可使其寿命大大延长。
节电系统主电路采用火线或零线调压式自耦变压器。SL30采用高档微控制单元(MCU)对整个系统进行控制,可设定为:
1. 主路工作(节电)或旁路工作(不节电); 2. 有半夜灯功能或无半夜灯功能;
3. 自主开、关灯方式或外部开、关灯方式。
可自主完成开灯、预热、照明、夜灯、关灯与显示、实时电压显示等任务。带通讯接口,通过接口适配器可以与任何有线或无线网络连接,实施对节电控制器的远程监控。
※ 主要技术参数与功能:
SL30-T型完成预热后,提供照明、夜灯两级节电。当电压发生波动时根据设定的电压及偏差自动在1(推荐195V)、2(推荐205V)两档之间切换,以达到稳压目的。该型号有半夜灯功能,适用于道路照明单相、三相系统节能控制。
SL31-T型完成预热后,提供照明、夜灯两级节电。当电压发生波动时根据设定的电压及偏差在1(推荐190V)、2(推荐195V)、3(推荐约205V)、4(220V)四档之间自动切换,以达到稳压目的。该型号有半夜灯功能,适用于道路单相、三相照明系统节能控制。
SL32-T型完成预热后,提供一、二两级节电。当电压发生波动时根据设定的电压及偏差在1(推荐185V)、2(推荐190V)、3(推荐195V)、4(推荐约205V)、5(220V)五档之间自动切换,以达到稳压目的。该型号没有半夜灯功能,适用于商场、宾馆、车间等公共场合单相、三相照明系统节电控制。
※ 市场分析:
据调查,我国一年城市公共照明用电约占全国照明用电的30%,高达439亿KWH,若以0.6元/KWH的平均电价计算,电费支出超过285亿元/年。因此,照明系统节电控制器具有广阔的应用前景。
年产2万台,每台硬件成本平均750元,出厂价平均2000元,年产值4000万元。