正负脉冲式高频开关电源研究

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1、第38卷第8期电力系统保护与控制Vl01．38NO．82010年4月16日PowerSystemProtectionandControlApr．16，2010正负脉冲式高频开关电源的研究张元敏，罗书克(许昌学院电信学院，河南许昌461000)摘要：针对电池在充电过程中，电池内部产生的气体严重影响电池的使用寿命和容量的情况，提出了在充电过程中，可以通过瞬间放电把电池内部的气体排出的正负脉冲式充电方法。给出了正负脉冲式高频开关电源的电路拓扑结构及控制方法，采用新技术提高系统的功率因数。通过试验验证了该方法在提高电池有效容量和缩短电池充电时间方面有了明显的改善。关键词：正负脉冲；

2、高频开关电源；蓄电池Studyofhigh—frequencyswitchingpowersupplywithpositiveandnegativepulsingZHANGYuan—min，LU0Shu—ke(SchoolofElectricalEngineeringandCommunication，XuchangCollege，Xuchang461000，China)Abstract：Inbatterychargingprocess，thegasproducedintheinternalbatteryseriouslyaffectsthebaterylifeandcapa

3、city．Thispaperproposesapositiveandnegativepulsechargingmethod，withwhichthegasisexhaustedinsidethebaterythroughtheinstantaneousdischarginginthechargingprocess．Itgivesthepositiveandnegativepulsedhigh—frequencyswitchingpowersupplycircuittopologyandcontrolmethods．Itusesnewtechnologytoimproveth

4、epowerfactor．Themethodimprovessignificantlythebatterycapacityandshortensthebatterychargingtimebytest．Keywords：positiveandnegativepulse；high-frequencyswitchingpower；batery中图分类号：TM56文献标识码：A文章编号：1674．3415(2010)08．0067．04理，也就是1972年美国科学家马斯提出的著名的马0引言斯三定律]。自铅酸蓄电池问世以来，由于各种技术条件的1)对于任何给定的放电电流，蓄电池充电时

5、的限制，所采用的充电方法均未能遵从电池内部的物电流接受比a与电池放出的容量的平方根成反比，理化学规律，使整个充电过程存在着严重的过充电即和析气等现象，充电效率低且影响了电池的使用寿a=K1／√c(1)命[¨。笔者通过长期的实践研究提出的以马斯三定律式中：。为放电电流常数，视放电电流的大小而定；为理论基础的正负脉冲式高频开关电源L2J，一方面C为蓄电池放出的容量。加快了蓄电池的化学反应速度J，缩短蓄电池达到由于蓄电池的初始接受电流Io=aC，所以满充状态的时间，提高了充电速度；另一方面保证lo=aC=K1(2)了蓄电池负极能及时地吸收正极所产生的氧气，避免了电池的极化现象。较

6、好地实现了铅酸蓄电池的2)对于任何给定的放电量，蓄电池充电电流接快速充电与去除极化，提高了电池的有效容量并延受比a与放电电流厶的对数成正比，即长了电池的使用寿命。a=K：logkld(3)式中：为放电量常数，视放电量的多少而定；k1正负脉冲的原理为计算常数。蓄电池在充放电过程中，由于电池自身的差异，3)蓄电池在以不同的放电率放电后，其最终的充放电电流会有不同的差异，但都满足下边的三定允许充电电流(接受能力)是各个放电率下的允许充电电流的总和，即：．68．电力系统保护与控制1<-11+12+13+厶+⋯(4)式中：如、、厶⋯为各个放电率下的允许充电电流。综合上述三定律，可以推

7、出，蓄电池的总电流接受比可表示为图2蓄电池充电接受曲线Fig．2Batterychargeacceptancecurvea=I?G(5)式中：G=c1+C2+C3+C4+⋯为各次放电量的总和，即蓄电池放出的全部电量。3主电路设计综上可知，在充电过程中，当充电电流接近蓄根据上边的理论基础和电池的内部特性，为了电池固有的微量析气充电曲线时，适时地对电池进实现每个充电周期的正负脉冲，设计的主电路拓扑行反向大电流瞬间放电(如图1所示)，能够除去正结构如图3所示[。可分为四部分：电磁滤波(EMI)、极板上的气体，并使氧气在负