[发明专利]锂离子电站暨交流电动车船

说明书

一、技术领域：

本发明涉及电源技术中的锂离子电池和电力电子技术的直流/交流逆变器与变频器，特别是采用正弦电压逆变器将锂离子电池提供的大功率直流电压转换成三相或单相交流电压输出的锂离子电站或正弦电压幅频同调变频电源专供驱动鼠笼式异步电动机构成的电动车船。

二、背景技术：

当前，能源已成为全世界特别关注的产业。风靡全球的石油日日攀升的天价和对大气与海洋的严重污染，已令全人类深感不安；今年3月，日本大地震引发福岛核电站的核辐射危机，更令各国人士对原子能发电的安全性产生了不小怀疑；传统的火力发电，虽然燃料相对便宜，但其大量排碳排硫酿成地球升温失衡，也令人类不能容忍；再加它们都离不了输配电网和变电站，既给地球平添了不少芒刺，又容易引发雷击，年年都有多人为之殉难；太阳能和风力发电则受天候左右，亦非上筹；本发明正是为克服上述诸能源的弊端而新提出的解决方案；电动船舶现在还是未开垦的处女地，至于电动汽车，目前不是直流电源就是脉宽调制电源驱动，电动机中均离不了碳刷，最易磨损和烧毁，这是它们的致命弱点；本发明则另辟蹊径，采用正弦变频调幅电压驱动鼠笼式异步电动机来制造电动车船，既经济耐用，又节能安全。

三、发明的内容：

本发明一改全世界的发电模式，采用数字式正弦电压逆变器将锂离子电池提供的大功率直流电压转换成50Hz或60Hz标准三相电压输出，即构成安全环保新能源锂离子电站；它们不用锅炉、汽轮机，也毋须输配电网、变电站，家家独立供电，天上地下不限，是完美取代原子能发电和火力发电的理想能源。方框图如图1示，代表锂离子电站和锂离子交流电动车船驱动电源的电路组成，由开关Ka倒换区分。作锂离子电站用时，Ka倒在上边，由+30V稳定电压经Rm Rn Ro分压取得+22.2V和+26.52V两锁频电压，通过Ka和Kb静触点后分成两路：一路送Ra～Rh进行正弦分压而取得7阶电压；一路送时钟脉冲电路形成750Hz或900Hz时钟脉冲，随送时序脉冲电路经15次分频而得出15位时序脉冲，并将它们按相位互差10个时序分成①～～～⑩和⑥～～⑤三组，分别驱动集成模拟开关循环拾取上述7阶电压而形成三相正弦半波基准电压u v w，其波形如图2示；再用绝缘栅晶体管IGBT组成的三相桥式电路各自比照本相基准电压进行开关稳压，便将锂离子电池提供的直流电压转换成50Hz或60Hz三相交流电压输出而制成锂离子电站；作变频器用时，由Wa的滑点取得连续可调电压按前述方式生成宽范围正弦变频调幅电压驱动经济耐用的鼠笼式异步电动机制成交流电动汽车与电动船舶。7阶电压的确定原则是：设Rg的上端电压为E，7阶电压则为：E1＝ESin12°，E2＝ESin24°，E3＝ESin36°，E4＝ESin48°，E5＝ESin60°，E6＝ESin72°，E7＝ESin84°；50Hz时令Ri＝0，E7＝14V，这样即可确定Ra～Rh各阻值；60Hz时调Ri的大小以取得所需的基准电压幅值。显然，压控电压E改变，E1～E7即随之变化，但始终都能保持它们之间的正弦分压关系，从而取得不同频率与幅值的正弦电压。

本发明中的正弦电压逆变器与变频电路，实质上是直流稳压电路的拓展使用。我们在调直流稳压电路的稳定电压时都体验过：当调电位器改变基准电压时，输出电压即跟着变化；显然，如果用一个阶梯电压代替人工调整取得的基准电压，功率开关管的输出电压必然也比照它的波形按同一比例变化。这就是本逆变器和变频器的工作原理。为兼顾它们的输出电压尽量逼近正弦波而又不致使电路太过复杂，本发明取基准电压波形为7阶正弦半波电压；同时考虑到按常规，负半周须用负电压，此时作为稳压执行中枢的精密电压比较器，反馈截止电压应当加在同相输入端，其灵敏度会比正半周加在反相输入端大大降低，从而造成输出电压正负半波严重不对称。为克服此弊，本发明特别采用全波整流电路将输出反馈取样电压的负半波反转为正极性半波电压；这样一来，由正半周和负半周生成的稳压开关脉冲将完全一样，只须用一个半波倒换开关将它们轮流分送到正负半周功率开关即成；藉此还可将控制信号电路的元器件和版面节省一半。

四、附图及说明：

图1为锂离子电站与锂离子交流电动车船驱动电源方框图，前述已详；

图2为三相7阶正弦半波基准电压波形图，前面也已说明；

图3为锂离子电站与锂离子交流电动车船驱动电源电路图，下面详述。

五、具体实施方式；