蓄电池串并联
变电站直流系统蓄电池并联成组探究
变电站直流系统蓄电池并联成组探究摘要本文针对电池成组后性能比单体性能明显降低的问题，分析了电池的成组方式和电池参数不一致程度对整组电池性能的影响，以及分析了串联电池组和并联电池组在实际运行中存在的问题，并联电池组存在的问题的对电池工作电流和电压的影响，为电池系统的容量设计和提高成组电池的性能提供了参考。
关键词：变电站；直流系统；蓄电池；并联成组1 串联电池组和并联电池组存在问题分析1.1 串联电池组存在的问题电池串联成电池组对负载供电时，所有串接电池流过相同的电流，不同种类电池特性不同，储电量不同，所容许的最大电流不同，不宜串在一起使用。
然而，即使是相同型号的电池，由于个别电池本身品质特性的差异，也会产生电量不平衡的现象。
串联电池组的电量不平衡，可能导致个别电池过度放电；另一方面，当串联电池组充电时，个别电池原有电量状态SOC和健康状态SOH各不相同，充电过程中的电量自有差异，亦即各电池的端电压高低有别。
一般串联电池组充电，通常以单一电源对整个串联电池组进行充电，而监测电池串联的总和电压是否达到截止电压，作为电池组充满的依据。
这样将会造成某些电池已经过度充电而有些电池却充电不足。
这种电量不平衡的现象，必须额外加入电量平衡电路；否则，在多次反复充放电后，不仅会降低电池的充放电效率，减少可用的容量，更会损坏电池，缩短使用寿命。
1.2 并联电池组存在的问题数十年来，电力电子技术的发展，让人们对电源品质的要求日益严格。
事实上，电池输出端的电压受到SOC、SOH 和负载影响变动甚巨，无法满足精致电源的规范。
因此现在人们已经鲜少直接使用电池输出的端电压，而通常配合电力电子转换器，将电池电源精致化。
这个电力电子转换器，除了可进行交直流电源形式的转换，提供负载所需的电源形式，还可以提供升压、降压、稳压等功能。
当电池配合电力电子转换器使用时，既然转换器可兼负升压功能，原先采用电池串联提升电压的原因已不复存在。
至于电池并联运转，除了传统认为无法提供较高的输出电压外，最大的缺点是，并联电池之间会产生无效的循环电流。
变电站并联直流系统的应用前景及分析
变电站并联直流系统的应用前景及分析摘要：变电站直流系统分为串联型和并联型两种，主要是指蓄电池在运行中是多只串联和并联运用，同时确保满足直流系统母线电压达到供电范围的要求，为直流负载提供动力。
关键词：变电站直流系统串联直流并联直流直流负载变电站直流系统主要分为串联型和并联型两种，其中并联直流系统2012年第一次在网内35kV变电站应用开始，现处于110kV变电站规模采用、220kV变电站试点应用阶段，经调查到2021年底投运总数400余套，占比不到3%。
近两年电网内站用直流系统事故频发，基本上都是由蓄电池故障引起的；要做好安全管控，基础是抓好占绝大多数的串联型直流系统中阀控式铅酸蓄电池的管控，做好蓄电池的核对性放电工作，发现问题及时更换蓄电池。
并联直流系统在拓补结构上可避免蓄电池开路故障，对比串联型直流系统有一定的优势，近年发展比较快。
一、串联直流系统技术日常运行采用高频充电模块浮充电，高频模块为并联且数量满足N+1，但蓄电池组为数只串联独立运行，故与并联直流系统最大的差别在于蓄电池组的连接方式。
1．蓄电池维护技术因铅酸蓄电池组容量的记忆效应，只能靠定期离线全容量核容实验才能真正确定实际容量。
虽然阀控铅酸蓄电池号称“免维护”，不需要加蒸馏水，但内部结构的变化无法直接观察，长年累月运行之后是否存在隐患需加强监测，目前仅仅依靠电压来监测蓄电池的运行状况是不够的。
经验表明，相比电压，蓄电池内阻更能反映蓄电池的状态，蓄电池在线监测内阻技术已很成熟，但前期应用不足，需加大覆盖面。
串联直流系统蓄电池维护时首先必须将备用蓄电池组并联，由另一组蓄电池带全站负荷后，再退出问题蓄电池组；故核容试验要求人员必须在现场，占较大工作比重。
另外如果串联型蓄电池组中部分蓄电池出现损坏缺陷，一般为防止类似故障需要整组更换，更换成本高。
其它如蓄电池均衡技术、蓄电池活化技术等两种直流系统无差异。
2．串联蓄电池变电站蓄电池组作为变电站后备电源，一旦站用交流电源失电，若蓄电池组无法提供后备电源，将会引起事故范围的扩大，造成极大的影响。
第2节 串并联电路中电压的规律教材习题
第十六章 电压和电阻
第3节 电阻
教材习题---动手动脑学物理
教材习题
1.有两段导线A和B，在相同的电压下，通过导线A的电流较大，通过导 线B的电流较小，哪段导线的电阻大?
导线B的电阻较大 解析：根据电阻的概念可知，导线的电阻越大，对电流的阻碍 作用越大，通过导线的电流就越小。题中两段导线两端的电压 相同，而通过导线B的电流较小，说明导线B对电流的阻碍作用 较大，则其电阻也就大。
教材习题
3.如图16.2-5， 在探究“并联电路电压的关系”时，小明想把两个灯泡并联 起来，用电压表测量并联电路的总电压，请你用笔帮他画出连接的电路。
教材习题
如图D16-4所示 解析：连接电路实物图时，应沿着电流的方向，从电 源正极依次将电源、开关、小灯泡逐个连接起来，回 到电源负极，最后将电压表并联在L1和L2的两端（也 就是将电压表正接线柱接在电流流入L2的位置，负接 线柱接在电流流出L2的位置），测量电路的总电压。
教材习题
4. A、B两根完全一样的导线，长度都是1 m。把A剪去一半，剩下的一半跟B 相比，哪个电阻大?把A剩下的一半再拉长到1 m跟B相比，哪个电阻大?
B的电阻大A的剩下一半再拉长到1 m的电阻大 解析：A、B是两根完全一样的导线，将A截去一半，剩下一 半的长度比B导线短，所以B导线的电阻大。而将剩下一半 的A导线拉长到与B长度相同时，A导线的横截面积比B导线 的横截面积小，所以A的剩下一半再拉长到1 m的电阻大。
教材习题
4. 请目行设计一个衣格，对比电流衣和电压衣在使用万面有哪些相问之处和 不同之 处。
解析：正确认识 电流表和电压表 在使用上的不同， 对分析电学问题 有至关重要的作 用。
第十六章 电压和电阻
第1节 电压
光伏公式大全
光伏发电系统设计计算公式1.转换效率 ；η=Pm（电池片的峰值功率） /A（电池片面积）；其中：Pin=1KW/㎡=100mW/cm2；2.充电电压；Vmax=V额×1.43倍；3.电池组件串并联；3.1电池组件并联数=负载日平均用电量（Ah）/；3.2电池组件串联数=系统工作电压（V）×系数1；4.蓄电池容量；(单位是安时Ah,或者单位极板CELL几W,简称W/CELL.蓄电池容量=负载日平均用电量（Ah）×连续阴光伏发电系统设计计算公式5平均放电率平均放电率（h）=连续阴雨天数×负载工作时间/最大放电深度6.负载工作时间负载工作时间（h）=∑负载功率×负载工作时间/∑负载功率7.蓄电池7.1蓄电池容量=负载平均用电量（Ah）×连续阴雨天数×放电修正系数/最大放电深度×低温修正系数7.2蓄电池串联数=系统工作电压/蓄电池标称电压7.3蓄电池并联数=蓄电池总容量/蓄电池标称容量8.以峰值日照时数为依据的简易计算8.1组件功率=(用电器功率×用电时间/当地峰值日照时数)×损耗系数损耗系数：取1.6～2.0 根据当地污染程度、线路长短、安装角度等8.2蓄电池容量=(用电器功率×用电时间/系统电压)×连续阴雨天数×系统安全系数系统安全系数：取1.6～2.0，根据蓄电池放电深度、冬季温度、逆变器转换效率等9.以年辐射总量为依据的计算方式组件（方阵）=K×（用电器工作电压×用电器工作电流×用电时间）/当地年辐射总量有人维护+一般使用时，K取230：无人维护+可靠使用时，K取251：无人维护+环境恶劣+要求非常可靠时，K取27610.以年辐射总量和斜面修正系数为依据的计算10.1方阵功率=系数5618×安全系数×负载总用电量/斜面修正系数×水平面年平均辐射量系数5618：根据充放电效率系数、组件衰减系数等：安全系数：根据使用环境、有无备用电源、是否有人值守等，取1.1～1.310.2蓄电池容量=10×负载总用电量/系统工作电压：10：无日照系数 （对于连续阴雨不超过5天的均适用）11.以峰值日照时数为依据的多路负载计算11.1电流组件电流=负载日耗电量（Wh）/系统直流电压（V）×峰值日照时数（h）×系统效率系数系统效率系数：含蓄电池充电效率0.9，逆变器转换效率0.85，组件功率衰减+线路损耗+尘埃等0.9.具体根据实际情况进行调整。
并联直流技术的发展脉络
并联直流技术的发展脉络摘要：本文通过梳理并联直流技术的发展脉络，理清该技术系统架构形成原因、蓄电池选择原则、系统功能、突破的技术难点，明确该技术的优劣势、适用范围和发展方向。
在目前碳达峰碳中和背景下，探讨该技术的推广应用价值。
关键词：并联电源组件；在线全容量核容；数字均流；区域自治中图分类号：TM63；TM910 引言并联直流技术从2010年诞生到现在，通过时间的检验越来越显示出强大的生命力，传统直流电源系统中单个电池开路造成后备电源失效、新旧电池不能混合使用、电池自动在线全容量核容、在线检修维护等问题得到根本解决。
有必要对其技术脉络进行梳理，明确该技术的优劣势、适用范围和发展方向。
1并联直流技术的技术难点1.1系统架构设计并联型直流电源系统的基本思路是：通过单只12V电池直接升压得到系统端电压；单只12V电池与其充放电管理回路形成一个备用电源支路，而系统容量则依靠备用电源支路并联的数量来达到；带载时间则取决于蓄电池放电电流及在容量支持下的放电时间。
并联型直流电源系统基本结构为：单个蓄电池（串）与一台并联型电源变换模块相连，组成一个并联电源组件，类似的多组件中模块的直流高压输出端并联形成直流电源母线。
正常运行方式下，交流AC220 V通过并联型电源变换模块整流电路后输出至直流母线带载，同时交流电源通过充电电路对模块下连接的单个蓄电池（串）进行充电管理；当交流供电中断时，由蓄电池（串）经模块放电回路输出，实现不间断供电。
1.2解决系统过载及馈线短路隔离问题并联型直流电源系统过载续流电路成功解决了系统过载及馈线短路隔离问题。
利用并联型直流电源系统中各支路蓄电池（串）与交直流母线及其他支路蓄电池（串）电气隔离的结构，以低于直流母线电压的部分蓄电池（串）串联，通过过载续流二极管、过载续流熔断器与DC220 V/DC110 V直流母线连接。
过载续流串联蓄电池组只具有对直流母线的放电通路。
正常运行时，由具有稳压功能的并联型电源变换模块组带载；当系统负荷过载或发生短路故障时，仍然由并联型电源变换模块组提供电流，如直流母线电压拉低到过载续流串联电池组电压以下，则同时由过载续流串联电池组提供电流。
电动自行车用铅酸蓄电池组并联充放电的研究
电动自行车用铅酸蓄电池组并联充放电的研究来源：全球电源网 2007-07-03 10:50 浏览4191次【字号：大中小】作者：桂长清摘要：对不同荷电态的电动自行车用铅酸蓄电池组进行了并联充放电过程的研究。
结果表明：流经各组电池的电流是按照电池组的荷电态而自动调配的。
在充放电过程中，原来荷电态较高的电池组充(放)电电流由小(大)逐步增加(减小)；原来荷电态较低的电池组充(放)电电流由大(小)逐步减小(增大)，最终各个电池组的充(放)电电流趋于一致。
实验同时还证实了恒电压并联充电可以改善蓄电池组的均匀性，有利于延长蓄电池组的使用寿命。
关键词：铅酸蓄电池；并联充放电；均匀性；使用寿命电动自行车普遍采用由3只6DZMl0阀控式密封铅酸蓄电池组成36V蓄电池组作为动力源。
实车使用结果表明：3只电池中总有1只过早失效，而不是同时失效。
在严格控制工艺过程的同时，许多厂家还使用了配组机，根据新电池的开路电压、放电电压以及放电容量，选取数值相近的3只电池配成一组。
这样仍避免不了某只电池过早失效。
本文作者曾提出适当提高蓄电池组的放电终止电压[1]和避免深度过放电[2]的方法来解决此类问题；根据电动自行车用铅酸蓄电池组并联充电的实验结果，利用蓄电池并联充电会有“偏流”的特性，采用并联充电方式进一步改善蓄电池组的均匀性，延长蓄电池组的使用寿命。
1 实验1.1 并联充电将自制的2组(每组3只)6DZMl0电动自行车用阀控式密封铅酸蓄电池组(下文简称6DZMl0电池组)，预先用5A恒流放电至31.5V；然后将第2组电池组先用电动自行车用充电器充电4h，再将其和第1组电池组并联起来，按照电动自行车用充电器的充电模式进行充电。
每组电池分别接有电流表，以测量流¾各支路的电流I l和I2。
在总线路中也接有电流表，测量流¾总线路的电流I o。
1.2 并联放电实验前先将2组(每组3只)6DZMl0电池组用电动车用充电器充足电，然后将第2组电池组预先用5A恒流放电50min，再将其和第1组电池组并联接入电路，进行恒流放电。
多个同电压电池串并联转换电路
多个同电压电池串并联转换电路
江苏省泗阳县李口中学沈正中
日常生活中，对电池的使用，有时需串联，有时需并
联。
如对于一般的电动机
是48V的电动自行车来
说，都是由四节12V的蓄
电池串联起来使用的，假
如在家需给一个12V的
灯泡或音响供电，这时就
必需得把四节电池进行
并联使用，如果只使用其
中的一节蓄
电池，会对
这节蓄电池
造成伤害，
将使这节蓄
电池提前退
休！
为了解
决多个同电
压电池串并联转换这个问题，可使用串并联转换电路，根据
需要，使用开关切换电路，如下图所示，图中均使用双刀双掷开关，当双刀双掷开关同时拨向上为串联，同时拨向下为并联。
另外，也可按照下图的接线方法，实现多个同电压电池
串并联转换，这个电路是，当双刀双掷开关同时拨向上为并联，同时拨向下为串联。
注；上述不管是哪个电路中，所有的双刀双掷开关，都必需同时拨向上或拨向下。
变电站并联型直流蓄电池全容量核容方法研究
第38卷第2期2024年3月山东理工大学学报(自然科学版)Journal of Shandong University of Technology(Natural Science Edition)Vol.38No.2Mar.2024收稿日期:20230112基金项目:山东省自然科学基金青年基金项目(ZR2020QE215);浙江大友集团有限公司科技项目(KJ2109)第一作者:黄烈江,男,stategrid888@;通信作者:胡元潮,男,huyuanchao3211@文章编号:1672-6197(2024)02-0056-06变电站并联型直流蓄电池全容量核容方法研究黄烈江1,陈思超1,王鹏程1,张建伟2,胡元潮2,杨健3(1.杭州欣美成套电器制造有限公司,浙江杭州311200:2.山东理工大学电气与电子工程学院,山东淄博255049;3.国网浙江杭州市萧山区供电有限公司,浙江杭州311202)摘要:在变电站的直流电源系统中,传统的蓄电池核容维护放电方法需要在离线条件下进行,影响变电站设备安全运行㊂通过研究并联型直流供电系统自动在线核容控制策略,针对大功率并联型直流供电系统提出了蓄电池自动在线全容量核容方法,其中的并联型蓄电池控制模块可以在对蓄电池完成在线核容维护放电工作的同时,保证直流电源系统中的蓄电池不脱离母线㊂通过Sim-ulink 仿真软件搭建电路与控制模块的仿真模型,验证了核容方法的有效性㊂本研究可为变电站蓄电池的自动在线全容量核容提供参考㊂关键词:变电站;直流电源系统;并联式电源;蓄电池;在线核容中图分类号:TM911.4文献标志码:AStudy on full-capacity checking method of parallel DC battery in substationHUANG Liejiang 1,CHEN Sichao 1,WANG Pengcheng 1,ZHANG Jianwei 2,HU Yuanchao 2,YANG Jian 3(1.Hangzhou Xinmei Complete Electric Appliances Manufacturing Company Limited,Hangzhou 311200,China;2.School of Electrical and Electronic Engineering,Shandong University of Technology,Zibo 255049,China;3.State Grid Zhejiang Hangzhou Xiaoshan District Power Supply Company Limited,Hangzhou 311202,China)Abstract :In the DC power supply system of the substation,the traditional battery capacity maintenance and discharge method needs to be carried out offline,which affects the safe operation of the substation e-quipment.By studying the automatic online capacitance checking control strategy of parallel DC power sup-ply system,this paper proposes an automatic online full capacity checking method for high-power parallel DC power supply system.The method employs parallel battery control module to complete the online capac-ity maintenance and discharge of the battery,while ensuring that the battery in the DC power system is not disconnected from the busbar.Simulink simulation software is used to build a simulation model of circuit and control module,which verified the effectiveness of the proposed method.The results can provide a ref-erence and theoretical basis for the automatic online full capacity checking of batteries in substations.Keywords :transformer substation;DC power supply system;parallel power supply;accumulator;onlinecapacity checking㊀㊀直流电源系统是变电站中的一个重要组成部分,对变电站的正常运行起着重要的作用,其设计方案的合理性及运行的可靠性直接影响着变电站的可靠性[1]㊂直流电源系统中的蓄电池组通常采用串㊁并联接线方式,在交流系统因故障停电时,起到为系统提供供电的作用,所以蓄电池组的正常运行是电㊀力系统继续运行的保障[2]㊂为了保证蓄电池组实际容量不低于80%的标称容量,需要定期对蓄电池进行核容维护放电工作㊂然而,目前传统的核容放电方法都存在诸多技术瓶颈,如待测蓄电池组必须脱离母线后测量㊁需要准备足够备用的电池组㊁蓄电池组核容前后需要反复接线等问题[3]㊂针对直流电源系统的相关问题,学者进行了大量研究㊂聂小勇等[4]研究了110kV智能变电站的直流负荷情况以及磷酸铁锂电池的充放电特性,提出了采用磷酸铁锂电池的在线自动全容量核容的设计方案;李学斌等[5]结合电化学阻抗谱法,开展了阀控式铅酸蓄电池加速浮充老化实验,发现电化学阻抗谱可以更加准确地表征阀控式铅酸蓄电池容量的衰减和剩余寿命的减少;邓渝生等[6]利用在线方式控制阀控式密封铅酸蓄电池进行核容放电,蓄电池始终不脱离直流母线,无需后备电池,在远方控制核容放电,实现蓄电池管理无人值守;杨恒等[7]通过对特定公司进行抽蓄电站直流系统配置和运维调研与分析,制定了针对性预防措施,为直流系统运维及设备升级改造提供参考;马宝忠等[8]基于虚拟现实技术仿真了变电站交直流电源系统,经验证能够有效降低设计成本,同时具有重要的培训应用价值;杜旭浩等[9]针对变电站直流电源系统抗故障能力差㊁故障分析困难等问题,提出了典型故障的治理方法,并由此开发了具有典型故障自愈及故障录波功能的高安全型直流电源系统;王建元等[10]针对后备电源的可靠性进行了探讨,提出了双重Boost升压变换器法㊂目前,对于大功率并联型直流供电系统的在线核容方法研究较少,因此本文主要针对大功率并联型直流供电系统的全容量在线核容进行研究㊂通过分析上述文献中直流系统的研究现状并结合未来的发展方向,本文详细阐述变电站直流系统的工作原理,并通过分析大功率并联直流电路系统的设计要求与相关技术,设计大功率并联型直流供电系统的在线核容系统及控制系统,提出并联型直流蓄电池全容量核容方法并通过搭建仿真模型验证其可行性,为实际工程中的应用提供理论参考㊂1㊀单个并联直流电源电池组件的基本原理1.1㊀单个电池组件整体结构分析在并联电池组件中,四只12V蓄电池串联后构成一个蓄电池组;并联的蓄电池组通过DC/DC或AC/DC电路与各相应支路的并联电池模块的输入㊁输出回路相连接,不同支路间的蓄电池不存在直接的联系,电池间的结构方式为间接并联,不会出现回路环流的现象㊂在并联电池模块中,充放电管理电路模块代替了蓄电池组的巡检装置,并使蓄电池和管理电路模块可以进行组对管理,便于单个铅酸蓄电池的切入和退出,增加系统的安全性和维护的便捷性㊂变电站直流电源系统中的蓄电池及其结构原理如图1所示㊂由图1可知,相比于传统的变电站(a)变电站直流电源并联蓄电池组(b)变电站直流电源接线图(c)并联蓄电池组件结构原理图1㊀变电站直流电源系统中的蓄电池及其结构原理75第2期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀黄烈江,等:变电站并联型直流蓄电池全容量核容方法研究串联型直流电源,各蓄电池采用并联电路拓扑连接方式之后,单体蓄电池的虚接㊁欠压㊁老化等状况不影响整组蓄电池组的输出,并联型直流电源单个蓄电池可以实现在线核容和在线更换,不影响母线侧电压㊂1.2㊀PFC电路分析功率因数校正电路分无源功率因数校正(passive power factor correction,PPFC)和有源功率因数校正(active power factor correction,APFC)两种㊂无源功率因数校正属于被动补偿方式,优点是结构比较简单㊁成本相对较低,但是其总谐波失真较大㊁体积相对较大,而且无源功率因数校正电路的拓扑结构在大功率电路中会产生严重的反向恢复损耗,其损耗较大导致电路的工作效率较低,不适用于大功率电源系统中㊂而与PPFC相比,APFC在同样的输出功率下,具有总谐波畸变率可控㊁体积较小且重量较轻等诸多优势㊂目前,有源功率校正电路主要包括无桥功率校正电路㊁有桥功率校正电路㊁交错并联功率校正电路等㊂常见的APFC电路拓扑的工作模式分为CCM 电流连续型(continuous current mode)㊁DCM非连续型(discontinuous current mode)和BCM临界型(boundary current mode),三种工作模式下电感电流的特点见表1㊂表1㊀三种工作模式下电感电流的特点工作模式特点CCM(连续导通模式)电感电流不复位DCM(非连续导通模式)电感电流总会复位BCM(临界导通模式)控制器等电感电流复位来激活开关㊀㊀对于大功率开关电源,为提高工作效率和功率因数电流,控制模式上需要采用连续模式,而Boost 型拓扑结构的优势在于开关管易驱动㊁输入电流纹波小,更容易实现高功率因数和高功率密度的要求㊂综上所述,本文选用有桥式Boost型APFC拓扑电路来设计功率因数校正电路㊂2㊀并联直流电源系统设计2.1㊀多个并联电池模块系统当并联型直流电源电池系统的电压源正常运行时,APFC电路由220V交流电源给负载供电;当220V交流电源失电时,蓄电池通过升压DC/DC变换模块变换电压大小,代替APFC直流电源的电路给LLC上的110V负载供电㊂当电压源恢复正常工作时,通过Buck电路为蓄电池充电,并向LLC谐振变换电路的负载提供电压源,蓄电池通过Boost 电路与负载直流母线相连接,以便随时向母线供电㊂当需要对蓄电池进行核容充放电实验时,待实验的并联电池组件接收到控制系统发出的核容命令;DC/DC模块在接收到命令后,通过AC/DC变换电路进行均流控制,由控制模块调节蓄电池以0.1C恒流放电;当放电到规定电压后停止放电,开始进行恒流充电,内部CPU检测并记录蓄电池的充电状态直至核容结束㊂2.2㊀并联直流电源系统电池主电路设计并联电池模块主要由AC/DC整流电路㊁DC/ DC变换电路㊁Boost电路㊁Buck电路构成㊂当交流电源发生失电时,后备电池模块通过Boost电路不间断给负载母线供电;当交流电源恢复正常供电后, PFC交流电源通过Buck充电电路为后备电池模块充电,后备电池的充放电管理由内部的CPU进行控制,图2为并联直流电源系统电池组APFC电路图和Buck电路图㊂(a)APFC 电路图(b)Buck电路图图2㊀并联直流电源系统电池主电路2.3㊀均流技术由于并联型直流供电系统的多个支路并联,所以要在每个支路内加入负载均流电路,这样才能保证电源系统在正常工作时各支路电流大小一致㊂若未采用均流模式,则会导致部分支路模块过载而部分支路模块空载,降低系统运行的可靠性㊂常用的均流方法主要有输出电压调整均流法㊁主从控制均流法等[11]㊂综合考虑本文选择主从控制均流法㊂85山东理工大学学报(自然科学版)2024年㊀主从控制均流法将模块分成主模块与从模块,主模块仅设置一个,其他的并联电池模块都是从模块,从模块会根据主模块的输出来改变自身电压和电流的参考值,然后通过控制模块调节自身的电压和电流大小㊂3㊀在线核容系统控制方案设计3.1㊀APFC 和LLC 控制方案本文所用的APFC 电路控制模块采用电压外环与电流内环双闭环控制法㊂其中电压外环主要起稳定输出电压的作用,而电流内环的作用主要是保证电流跟随电压的大小而变化㊂LLC 电路通过对开关进行脉宽调制进而控制占空比来调节输出电压;通过改变谐振腔输入方波的开关频率,即能控制电路在电压增益曲线的感性工作区工作,而后电路再根据输入的频率来调整输入电压㊂图3为采用PWM 方波控制的LLC 电路㊂图3㊀PWM 方波控制的LLC 电路由于LLC 电路的输入为PFC 电路的恒定输出电压,所以LLC 电路只需改变频率就能改变输出功率,即仅提高频率就能满足降低输出功率的要求㊂APFC 与LLC 电路参数设计见表2㊂表2㊀APFC 与LLC 电路的参数设计APFC 电路LLC 电路电路参数数值电路参数数值额定输入电压/V 220输入电压/V 400额定输出电压/V400输出电压/V 110电容/F 3.183ˑ10-3谐振电容/F 8.44ˑ10-6输出电阻/Ω640谐振电感/H 3ˑ10-5电感/H 5ˑ10-3励磁电感/H 1.5ˑ10-4开关频率/Hz5ˑ104效率/%953.2㊀在线核容充电电路控制模块设计电池的充电电路为Buck 电路,Buck 电路的参数设计见表3㊂表3㊀Buck 电路的参数设计电路参数数值输入电压/V 400输出电压/V 48输入电流/A4电容/F 2.2ˑ10-4电感/H1ˑ10-3㊀㊀Buck 电路通过控制模块产生PWM 调制波,给MOS 管发出信号,控制开关管的开通和关断,从而控制输出电压和电流㊂参考电压为LLC 负载电压,规定为110V,而且由于Buck 电路是为蓄电池充电,所以电流为负值,输入到控制模块时需要变符号,然后与参考电压和电流作差,通过PI 调节误差的大小,最后再将PI 调节好的数据经过PWM 脉宽调制后输出,然后通过调节占空比来调节Buck 电路的输出电流和电压㊂3.3㊀在线核容放电电路控制模块设计电池的放电电路为Boost 电路,采用电流环和电压环双闭环控制,Boost 电路的参数设计见表4㊂表4㊀Boost 电路的参数设计电路参数数值输入电压/V 48输出电压/V110输入电流/A 22电容/F 2.2ˑ10-3电感/H5ˑ10-3㊀㊀Boost 电路通过控制模块发出脉冲波形来调制Boost 电路的占空比,进而控制输出电压和电流的变化㊂首先是调制输出电压的大小,通过采样输出电压的值和设定的电压值进行比较,求得误差值,经过PI 调节误差数据,并与Boost 采样电流作差;在经过PI 调节与PWM 调制后,通过控制电路输出占空比来调节Boost 电路的MOS 管关断和导通时间,从而调节输出电压和电流㊂4㊀大功率并联型在线核容仿真建模及验证㊀㊀通过使用Simulink 相关模块搭建了直流供电系统的APFC 电路和LLC 电路㊁充放电的并联蓄电池组模块以及控制模块㊂搭建完成后通过控制模块模拟蓄电池组完成在线核容㊂95第2期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀黄烈江,等:变电站并联型直流蓄电池全容量核容方法研究4.1㊀APFC 主电路搭建APFC 主电路主要是由四个二极管组成全桥整流电路,而后与电感㊁输出电容和一个MOSFET 管以及串联的负载电路构成一个完整的APFC 电路㊂此外为保证电路中的输出电流单向传导,在电容所在支路增设了一个二极管㊂APFC 电路输出电压波形如图4所示㊂由图4可知,输出的直流电压接近400V,纹波电压约为4V,符合设计要求且呈现平稳波动,保证了电压的稳定输出㊂图4㊀APFC 输出电压波形4.2㊀LLC 主电路搭建及仿真结果分析LLC 主电路由两组MOS 管与寄生电容构成半桥整流模块,而后与谐振电容㊁谐振电感和励磁电容串联在一起组成;模块的输入电压为APFC 的输出电压,电压大小为400V㊂其中LLC 控制模块的占空比依照原理应设为0.5,但是由于电路中存在损耗,于是将占空比设为0.45㊂LLC 主电路输出电压波形与输出电流波形如图5所示㊂由图5可知,由于LLC 电路中存在损耗,故LLC 电路的输出电压实际上要小于110V,需要根据搭建的仿真进行实时调控,可以把变压器的匝数比调大一点,使得输出电压更接近110V;负载电流为9.14A 左右,输出功率设为1000W,负载电阻为12Ω,经上述结果计算可知,功率为1004W,满足输出功率的要求㊂4.3㊀充放电核容主电路建模与计算充放电回路模块是由三条结构与参数一致的充放电电路与一条起补充电流作用的放电电路组成㊂充放电电路由Buck 电路和蓄电池串联,而后与Boost 电路串联构成㊂在仿真实验中由于三条并联电池支路结构的参数相同,所以仅完成其中一条支路的充放电即可,于是可以在其他两条支路中额外(a)电压波形(b)电流波形图5㊀LLC 主电路输出电压电流波形串联大电阻,使其相当于断路,仅对其中的一条支路进行充放电仿真实验㊂对于补充放电电流的支路,由于需要与核容支路的上升沿和下降沿同时进行,难以搭建控制模块单独进行调整,所以为使其接收的控制信号与进行放电核容的支路相同,由搭建的同一个控制模块来同时控制这两条支路,以保证控制信号相同㊂控制模块电路主要由放电PWM 控制模块㊁充电PWM 控制模块㊁控制AC /DC 开关关断的判断模块㊁控制补充放电电流开断的模块㊁判断电压是否达到设定电压的模块和作为补充电流的模块组成㊂此外,进行核容的支路相对于其他支路需要在Buck 电路和APFC 之间额外添加由控制模块控制开断的开关,以控制核容的开闭㊂核容放电电流及核容电荷量变化情况如图6(a)所示,同时,蓄电池组放电电池电压波形的仿真结果如图6(b)所示㊂从图6(a)可知,所搭建的在线核容充放电模块可以实现恒流放电,放电电流为22A 左右;随着电池恒流放电,各组蓄电池的核容电荷量呈现逐渐累积上升的趋势㊂同时,从图6(b)可知,蓄电池组的6山东理工大学学报(自然科学版)2024年㊀(a)核容放电电流和核容电荷量变化(b)放电电池电压波形图6㊀充放电核容仿真计算结果组间电压先升至电池标称电压,之后,蓄电池组的电压在恒流放电时电压降低,并保持在标称电压ʃ3V 以内的范围㊂负载电压和电流波形如图7所示㊂图7㊀负载电压和电流波形由图7可知,负载处的电流大小为9A 左右,而电压的变化一直为108V 左右,同样符合负载输出的要求,输出的功率接近要求的1000W㊂经仿真结果分析,该电路模型可以完成在线核容放电且不脱离母线的需求㊂5㊀结论针对变电站直流电源系统中传统蓄电池核容维护放电需要离线而影响设备安全运行的问题,本文提出了蓄电池自动在线全容量核容方法,结论如下:1)通过研究并联型直流供电系统自动在线核容控制策略,采用模块化的思路,提出了针对大功率并联型直流供电系统的蓄电池自动在线全容量核容方案㊂2)采用Simulink 仿真软件搭建蓄电池自动在线全容量核容的电路模块及其控制模块,通过模拟仿真完成了蓄电池的自动在线全容量核容放电,验证了蓄电池全自动在线全容量核容方案的可行性㊂3)通过仿真验证了并联型蓄电池控制模块可以在对蓄电池完成在线核容维护放电工作的同时,保证直流电源系统中的蓄电池不脱离母线,解决了传统核容方案必须离线核容等问题,可为实际变电站直流电源系统设计与组建工程提供可行方案㊂参考文献:[1]赵中田,王泓钊,李伟,等.低压直流微电网母线电压控制策略[J].山东理工大学学报(自然科学版),2018,32(1):69-74.[2]刘源俊,杜贵平,黎嘉健,等.变电站直流电源系统现状与展望[J]电源学报,2020,18(3):86-94.[3]葛礼嘉,宋政湘,张国钢.变电站用阀控式铅酸蓄电池浮充寿命研究[J].电力电容器与无功补偿,2020,41(6):191-195,201.[4]聂小勇,蒋兴,陈波波,等.并联磷酸铁锂电池在110kV 变电站的应用研究[J].电源技术,2016,40(5):979-981.[5]李学斌,解放,张燚.基于容量分解的电力直流电源系统蓄电池容量计算方法[J].电网技术,2018,42(3):966-972.[6]邓渝生,赵应春,叶云.变电站用蓄电池在线有源逆变核容放电研究[J].华东电力,2012,40(2):313-315.[7]杨恒,庞希斌,宋太平,等.浅析水电站直流系统安全运行防控措施[J].水电站机电技术,2019,42(2):7-10,18,95.[8]马宝忠,杨蓬,孙聪,等.基于虚拟现实技术的变电站交直流电源仿真设计[J].科学技术与工程,2021,21(2):591-596.[9]杜旭浩,李秉宇,苗俊杰,等.基于故障自愈及录波技术的站用直流电源系统[J].电力电子技术,2021,55(11):38-41.[10]王建元,武金亚,温伟伟,等.基于DC -DC 变换的变电站直流电源设计[J].电测与仪表,2018,55(24):140-144.[11]谢尧,黄献军,叶萌,等.变电站DC /DC 一体化电源技术研究[J].中国电机工程学报,2011,31(S1):273-276.(编辑:杜清玲)16第2期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀黄烈江,等:变电站并联型直流蓄电池全容量核容方法研究。
系统计算公式
独立系统：
组件的计算方法：
P（总功率）=P（负载功率）*H（工作时间）/η（系统效率）/H（每天有效日照小时数）
蓄电池容量计算方法：
C(容量)= P（负载功率）*H（工作时间）*D（备电天数）/η（蓄电池的放点深度）/U（系统电压）
控制器的电流计算方法：
❶I= P（组件总功率）/ U（系统电压）
❷I= I（组件的短路电流）*N（并联数）
离网系统的计算方法和独立系统一样。
说明：η(系统效率)独立系统按照0.6计算。
η(系统效率)离网系统按照0.55~0.58计算。
η( 蓄电池放点深度)一般按照0.68计算。
并网电站的发电量计算：
W(发电量)=P（装机容量）*H（每天的有效日照小时数）*D（天数365）*η(系统效率)
说明：一般的并网电站系统效率按照78%~82%计算，具体的有专门
的评估软件。
每天的日照小时数有专门的查各地有效日照数的软件。
独立系统组件及蓄电池串并联关系计算
N（组件的串联数目）=U(系统电压)/ U（电池组件的电压）
N（组件的并联数目）= N（组件总数）/ N（组件的串联数目）
说明：此时的电池组件的电压按照12V或24V计算。
蓄电池并联数目最好不能超过3并
并网电站组件的串并联数目要按照逆变器的MPPT的追踪电压具体计算。
电池片功率计算：
P（单个电池片功率）=S（单个电池片面积）*1000W/mm2*η（电池片转化效率）=组件功率/片数
组件转换效率=组件功率/长/宽
组件中电池片效率=组件功率/片数/S（单个电池片面积）*1000。
汽车蓄电池并联隔离方法
汽车蓄电池并联隔离方法全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：汽车蓄电池并联隔离方法汽车蓄电池是汽车的重要部件之一，用来提供启动电流和供电能量，确保汽车正常运行。
在一些需要更大功率输出的场合，比如音响改装、大功率灯光装备等，往往需要多块蓄电池并联使用，以增加电量和功率输出。
在多块蓄电池并联使用时，存在一些问题，其中一个主要问题就是蓄电池之间会相互影响，导致蓄电池寿命缩短，甚至引发危险。
针对这个问题，我们可以采取一些隔离方法来确保蓄电池并联使用的安全和稳定。
下面将介绍几种常见的汽车蓄电池并联隔离方法。
蓄电池并联隔离器是一种专门用于多块蓄电池并联使用的设备，通过隔离器的控制，可以有效地隔离蓄电池之间的影响，保证各个蓄电池独立运行，延长蓄电池寿命。
隔离器一般包括电压检测和电压调节功能，可以根据蓄电池之间的电压差异自动进行调节，确保各蓄电池都能保持正常工作状态。
在安装蓄电池并联隔离器时，需要根据实际情况选择适合的型号和安装位置，并注意隔离器的连接方式，确保连接牢固可靠。
使用隔离器的好处是可以确保蓄电池之间的稳定性和安全性，是一种简单有效的蓄电池并联隔离方法。
二、使用并联继电器并联继电器是一种通过电磁原理控制的开关装置，可以用来控制多块蓄电池的连接和隔离。
通过在并联继电器上设置合适的电压和触发条件，可以实现蓄电池之间的隔离和连接。
并联继电器通常比较简单易用，成本也相对较低，是一种常见的蓄电池并联隔离方法。
三、使用蓄电池管理系统在安装蓄电池管理系统时，需要根据实际需求选择适合的型号和功能，并注意系统的安装位置和连接方式，确保系统的正常运行和稳定性。
蓄电池管理系统通常会配备相应的监控和控制设备，可以通过手机App或电脑软件进行实时监测和调节，是一种智能化的蓄电池并联隔离方法。
四、注意接线方式和电路设计除了使用专门的隔离设备和管理系统外，还可以通过注意接线方式和电路设计来实现蓄电池的并联隔离。
比如可以采用星型连接方式，将各个蓄电池的正负极分开连接，减少蓄电池直接接触，降低相互干扰。
蓄电池
3、阀控密闭铅酸蓄电池结构 、
极板组
隔板
负极板 隔板 正极板
保持正负极板绝缘 防止铅枝短路（ 防止铅枝短路（Dendrite Shorts） Shorts） 吸附、 吸附、保持电解液 气体通道 压紧活性物质， 压紧活性物质，延缓活物质脱 落
隔板材料 微孔PVC 微孔隙聚乙烯 无纺聚乙烯 无纺玻璃棉
电池在使用过程中，有时会发生容量、 电池在使用过程中，有时会发生容量、端压不一致的情 为防止发展为故障电池，所以要定期进行均衡充电。 况，为防止发展为故障电池，所以要定期进行均衡充电。 除此，凡遇下列情况也需进行均衡充电： 除此，凡遇下列情况也需进行均衡充电：一是单独向通信 负荷供电15min以上，二是电池深放电后容量不足。 15min以上 负荷供电15min以上，二是电池深放电后容量不足。均衡 充电方法视具体情况而定： 充电方法视具体情况而定： 希望通过均衡充电来改善电池特性参数，这种情况可 采用定期全充电方法。在维护中设定周期充电时间，当电 池浮充运行至设定时间时，整流器自动提升电池端压，待 充电至数小时后转为浮充既可。 希望通过均衡充电恢复电池单放电之后的容量，常用 的方法有两种：一是按完全充电方法进行；二是先浮充再 升压，即采用递增电压法。
• 8、电池使用寿命：浮充使用寿命和循环使用寿命 电池使用寿命： • 9、充电特性：充电电压、初始电流、充电时间。 充电特性：充电电压、初始电流、充电时间。 充电方法有以下二种： 充电方法有以下二种： 1）浮充充电 的电流对电池组充电， 以 0.1C10A的电流对电池组充电，到电池单体平均电 23V 压2.23V。 快速充电（均衡充电） 2) 快速充电（均衡充电） 在某种情况下,要求电池尽快充足电,可采用快速充电, 在某种情况下,要求电池尽快充足电,可采用快速充电, 最大充电电流≤ 充电电压控制在2 35V/ V/单 最大充电电流 ≤ 0.2C10A, 充电电压控制在 2.35V/ 单 体以下的充电方法。 体以下的充电方法。 在恒电压充电时，充电后期的充电电流连续3 3）在恒电压充电时，充电后期的充电电流连续3小时不 即可视为电池已充足电。 变，即可视为电池已充足电。
专题18电压及串、并联电路电压规律(原卷版+解析)
电压及串并、联电路电压规律1、电压的形成2、电压表的使用3、串并联电路中电压的规律一、电压1、电压的作用：电压是产生电流的原因。
电源的作用：就是给用电器两端提供电压。
2、电压的符号及单位电压用字母U表示；电压的单位是伏特，简称伏，符号是V；电压的其他单位：千伏（kV）1 kV=103 V毫伏(mV) 1 mV=10-3 V3、电源之父：伏特伏特是意大利物理学家。
1800年3月20日他宣布发明了伏打电堆，这一神奇发明，对电学的研究具有划时代的意义。
伏特被称为“电源之父”。
后人为纪念这位著名的物理学家，把电压的单位规定为伏特。
4、常见的电压估计值1节干电池两极间的电压 1.5 V电子手表用氧化银电池两极间的电压 1.5 V手持移动电话的电池两极间的电压 3.7 V一支铅蓄电池 2 V，实验室常用三个蓄电池串联成的电池组：6V对人体安全的电压不高于36 V家庭电路的电压220 V产生闪电时的电压：104～109V大型发电机： 1.5×104V二、电压表1、电压的大小用电压表测量。
若选“3”“-”接线柱，量程：0～3V分度值：0.1V若选“15”“-”接线柱，量程：0～15V分度值：0.5V2、练习使用电压表1）、电压表的连接①电压表应该与被测的用电器并联。
②要使电流从电压表的“+”接线柱流入，从“－”接线柱流出；③被测电压不要超过电压表的量程；（事先不能估测出电压大小，用试触法）④电压表可以直接连到电源的正、负极上，测出的示数是电源的电压。
2）、怎样在电压表上读数①先从接线柱看量程；②从量程算出分度值③看清测量时表针停的位置，读出电压值并带上单位。
3）、用电压表测量电压：测出A、B之间的电压先用电压表测量小灯泡两端电压为V，在用电压表测量电源两端的电压为V。
即在只有一个用电器的电路中，用电器两端的电压与电源两端的电压相等。
4）、电池的串联电池串联后的电压等于各个电池的电压之和。
电压表与电流表异同点电压表电流表不同点必须并联接入待测电路两端必须串联接入待测电路可以直接接在电源两极上此时示数即为电源电压绝对不允许将电流表的两个接线柱直接接在电源的两极上，否则会烧毁电流表或损坏电源相同点都要注意零点校正、电流“+”进“-”出、都需要先认清每个大格和每个小格表示的值，然后再读数三、串联电压规律1、提出问题：串联电路中各部分电路的电压与总电压有什么关系2、猜想与假设：串联电路中总电压等于各部分电路两端电压之和。
串、并联电路中电压的规律
教学设计课程基本信息学科物理年级九年级学期秋季课题串、并联电路中电压的规律教学目标1.通过小组讨论、探究合作，正确将电压表接入串、并联待测电路，并能画出相应的电路图，且准确测量电路中用电器两端的电压。
提高动手操作的实验技能。
2.通过使用不同用电器进行的分组实验，探究串、并联电路中的电压关系，并得到普遍规律，培养学生团结合作的精神，在探究中产生强烈的好奇心和求知欲。
3.通过生活应用实例的辨析，领悟串并联电路中电压规律在生活中的多种应用，并迁移创新设计多功能电子产品。
在此过程中产生热爱科学、执着进取、大胆创新、造福人类的家国情怀。
教学重难点教学重点：1.探究串并联电路中电压的规律及电压表的使用。
教学难点：1.探究串并联电路中电压的规律。
使用教材构想将教材中“串并联电路中电压的规律”的实验器材进行拓展，在单一的小灯泡的基础上，扩充了定值电阻、电动机和发光二极管等实验器材，大大的增强了实验结论的普遍性，且与生活实际联系，学生学习兴趣和动力十足。
在原有教材的基础上，增加了串并联电路中电压的规律在生活中的应用，如用电器和电池的连接方式和制作多功能小台灯。
真正让物理从生活中来，到社会中去。
教学过程【导入新课】师：播放“现代智能家居”的生活片断，让学生感受科技给日常生活带来的便捷。
引发学生对科技生活的向往，并产生自制具备调光照明、制热、吹风等多种功能的小台灯来智能化自己学习生活的需求。
生：观看视频。
师出示家庭电路中具有对应多功能小台灯的单一功能用电器——台灯、灯带、电风扇、电热水壶，并出示其铭牌，发现参数中都有额定电压，向学生解释：额定电压即用电器正常工作时，两端的电压。
这些不同用电器的额定电压，在数值上相等吗？生：不相等，发光二极管的额定电压是2V，而其他三个的额定电压是220V。
师：已知家庭电路提供的电源电压只有220V，问它是如何满足这些不同的电压，以保证各用电器都正常工作的？生：思考。
师：引导学生观察台灯、电风扇、电热水壶三个用电器之间、以及等待内部各发光二极管的内部电路结构图，问连接方式有什么不同？生：左边三个用电器是并联，右边各发光二极管内部是串联。
串联电路和并联电路讲义
R Rg n 1
八、电流表和电压表旳读数
读数时应使视线垂直于刻度表面，并要估读. 详细估读措施如下：
(1) 量程为3 V和3 A旳电压表和电流表，其 最小分度为0.1 V和0.1 A, 读数要估读到最小分 度旳十分之一.
02
3
并联电路旳总电流等于各支路旳电流之和 I0 = I1 + I2 + I3+…
三、电压特点
1.串联电路:
U
U1
U2
U3
0 R1 1 R2 2 R3 3
串联电路两端旳总电压等于各部分电路电压之和
U=U1+U2+U3
2.并联电路:
0
R1 R2 R3 1
U
并联电路旳总电压与各支路旳电压相等 U=U1=U2=U3
2.4《串联电路和 并联电路》
一、认识电路
1.什么是电路旳串联?
把几种导体元件依次首尾相连旳方式 2.什么是电路旳并联?
把几种元件旳一端连在一起另一端也连在 一起,然后把两端接入电路旳方式
二、电流特点
1.串联电路:
0
1
2
3
串联电路各处旳电流相同 I0 = I1 = I2 = I3
2.并联电路:
1
应串 一种 1600 Ω旳分压电阻,该电压表旳内
阻为 202Ω3;若把它改装成量程为3A旳电流 表,应 并联一种 0.66Ω8旳分流电阻,该电流
表旳内阻为 0.6Ω67
一量程为100μA旳电流表,内阻为100Ω,表 盘刻度均匀,现串联一种9900 Ω旳电阻将它改
装成电压表,则该电压表旳量程是 1 V,用
蓄电组串并联原则
蓄电组串并联原则
蓄电池组串并联是蓄电池组的重要设计方式之一，是实现强电力场所所必须的。
下面，我们从串联和并联两个方面来介绍蓄电池组串并联的原则。
蓄电池串联是在蓄电池的正极和负极之间，把多个蓄电池以正负极相连，形成电池组
的一种连接方式。
在蓄电池串联中，相邻蓄电池和中间连接线相连。
串联数量的不同，电
压也会不同。
具体蓄电池组串联的原则有如下几点：
1. 电压级别相同的蓄电池能够串联
串联时蓄电池的电压要一致，也就是说只有电压级别相同的蓄电池才能够被串联。
2. 容量需要相等或相近
串联时蓄电池的容量要相等或者相近，这样才能使电流分布均匀。
当容量相差较大时，容量小的蓄电池即使补充满也会因为无法承受过大的电流而引起电池加热，使电池寿命缩短。
因此，在进行蓄电池串联时选择容量相同或相近的蓄电池是比较合适的。
3. 均匀分配电压
串联时需要注意要保证每个蓄电池的电压分配均匀，这样才能提高蓄电池的使用寿命。
因为当蓄电池电压分配不均匀时，容量大的蓄电池就会承受较大的电流，容量小的蓄电池
就会被过度充放电而损坏。
4. 声音和震动
在蓄电池串联时需要注意避免蓄电池的声音和震动。
因为蓄电池的声音和震动会影响
蓄电池组的使用寿命。
并联时所有蓄电池的电压都要相同，这样才能保证蓄电池课均衡充放电，最大限度地
延长蓄电池的寿命。
总之，蓄电池组串并联的原则是要保持电流、电压、容量等参数的一致性，从而达到
延长蓄电池使用寿命的目的。
对于实现强电力场所所必须的蓄电池组串并联，更是需要严
格遵守这些原则，保证电力系统的安全运行。
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蓄电池是在串联和并联的条件下使用，串联使用是最常见的一种方法。
但在许多条件下，电池组常常需要用并联的方法扩展容量和可靠性。
电池在并联使用时，有许多串联状态下不存在的特殊问题，这些问题往往被忽视了，造成一些非使用性损坏的情况发生。
1电池并联使用故障多
在一些场合下，经常可以看到将电池组并联使用的情况。
这主要是由于设计和使用人员
不了解铅电池性能所采用的错误做法，有时也是由于特殊工作条件的要求，不得已而采取的
方法。
现在分析并联电池在使用中的特殊问题。
图1蓄电池的并联工作分析
在图1中，两组电池在并联状态下工作。
在放电时：
i=iA+iB
在充电时：I=IA+IB
I=IA+IB
如能保障：iA=iB、IA=IB，这个非联电池组工作状态是正常的。
但这只是理想状态，在
实际工作中：iA≠iB、IA≠IB
A、B两个电池组串联的单节数越多，A、B之间充放电的电流差值就越大。
假设两个汽车电池，都是6个单格，虽然标称电压都是12V，实际电压值却不一样。
这是由于电池中电液密度不一致和连接的电阻不一致造成的。
即使新电池启用时注入的酸是同密度的，在后来的使用中因种种原因也会造成差异。
当把两节电池并联之后，电压高的电池会向另一个电池“充电”。
其电流大小可用电流表测得。
这种充电有时竟长达24小时之久。
在电压相差较多时，并联瞬间会看到明显的火花。
这样的电池配合使用，起动发动机时看不出有什么问题，转入充电工况时，两个电池各自得到的充电电流是不一样的。
由于铅电池内阻很小，所以两组电池内部性能略有差异，会使整个电池组的充电结果表现出明显不同。
电压较高的电池得到的充电电流小，电压较低的电池得到的电流大;得到电流大的电池温升高，
温升高导致电解液密度下降，密度降低又导致电池组端电压低，这是一个恶性循环。
这种破
坏是以加速度方式进行的。
如果电池内部没有损坏，调节两节电池中电液的密度使其一致，可减缓这种恶性循环。
如果两电池中有某个单格损坏，由于端电压偏低太多，充电电流全部从该级电池中流过，不但该组12V电池报废，另一组也会因长期得不到补充电而加速硫化。
当新旧程度不同的电池并联使用时，这种损坏尤为明显。
因此，将电池的并联工况改为
串联工况，电池的使用寿命至少会延长三分之一。
在汽车上，通常有12V和24V两种工作电压。
12V用于汽油发动机，24V用于柴油发
动机，这是由于柴油发动机的压缩比都在14以上，起动时要求电机能输出较大功率。
如
果保持同12V时一样的工作电流，改用24V电压，起动功率就增大一倍。
一般情况下，机
动车上的起动电机和发电机都是同电压档次的。
国产的某型柴油汽车，其起动电机是24V，发电机却是12V。
发动机起动时，转换开关将两节12V电池串联起来;发动机起动后，再用转换开关将两节12V电池串联起来。
汽车几小时使用回来后，不需要仪表测量，用手触摸并联使用的汽车电池，常可明显感到两个电池温度不一样，冷的电池不工作，热的电池超负荷。
这种车型上的电池，其寿命比其他车短。
铁路部门使用的东方红型机车，起初电池组采用两组96V电池，用8个12V的6Q—180 电池串联后并联构成。
电池使用几个月后，就会由于内阻的差异引发充电不均衡，常使电池单组发热。
常常打开电池仓门，就能感到一股热浪，电池外壳变软，电池故障多，损坏率高。
后改为48个N300电池串联工作，电池故障率，消耗量均锐减。
2合理的并联方式
有时，没有合适的大容量电池供使用，或由于安装尺寸所限，只能采用小容量电池并联使用。
这时应按图2所示方式并联，这种方式能使并联副作用降到最低程度。
图2蓄电池的合理并联结构
在通信蓄电池使用中，由于考虑到可靠性的需要，大量采用电池组并联的结构。
由于每组电池中没有电流表，所以用户不能发现电池组在充电状态的不均衡程度。
在一组电池中，一旦有1～2个落后电池，该组电池的充入电量就会减少，甚至就得不到充电。
这种不均衡状态是绝对的，而且不均衡程度是加速度发展的。
电池的扩容应采用先并联、再串联的结构，
不能采用现在流行的先串联、再并联的结构。
这个问题曾经在 2006 年蓄电池年会上提出后， 有的电池厂已经采用这种配组结构。
原来的结构是把两组蓄电池分开安装，上下两层串联后 分别引入控制柜，如图 3 上部所示。
现在是把两组蓄电池并列安装，如图 3 下部所示。
在相 同电位处并联几条均压线，大幅度压缩不均衡性带来的负面影响。
图 3 基站电池组的并联结构
并联结构带来的结构性故障，长期没有表现出来，是由于通信电源使用的电池，99%以
上的时间是处于“待用状态”，而不是处于充放电循环的使用状态。
加之每个支路没有电流 表检测实际电流，不合理状态就被隐藏起来了。
大于 1000Ah 的电池，实际通常是由 4 个电池并联组合的。
为了避免连带损失，建议直
接采用 1000Ah 的单体并联，也更为直观。
支路电流表不能采用现有的电流表，因为电池的供电电流值大小和浮充电流值相差会有
100 倍，如果按大电流选用分流器，在小电流状态下精度就难以保障。
现在基站控制柜上使 用的分流器规格是 600A ，显然，当浮充电流是 1A 左右时，显示值就难以保障精度。
3 电池互换的技术标准
在现行的技术标准中，规定不同厂家、不同批次、不同使用年度的电池，不能互换。
由 于没有互换的技术要求，所以不同厂家的相同容量电池，外部几何尺寸不同，极柱位置和联 接方式也不同，现在不能互换。
在串联组合中，电池组的有效容量是受最低单节容量电池制约的。
电池的损坏不会出现 整组一齐失效的情况，总是处于损坏有先有后的不均衡状态，维护工作中用合格电池替换失 效电池是一项必须的工作。
这就要求电池的备品替换要有标准。
如果按照现行的标准，电池 实际操作中是没有互换性的，因为要找到同一厂家、同一规格、同一批次的备品电池，实际 具体操作是做不到的。
电池组的结构容量相同的电池即就是组合时的保有容量不同，使用中也会逐步趋于一 致。
所以互换的原则是结构容量相同，这是充分且必要的唯一条件。
蓄电池组充放电工作时， 相同结构容量的电池保有容量基本相同，这个特性不会因不同电池厂家的产品而异。
过于严
格的规定互换条件，不但无益且且有害。
也加大了备品的数量，给管理和维护增加了许多无
效劳动，增加了电池的报废率。
通信电源蓄电池的标准应对这类与电池容量和内在质量无关的工艺尺寸进行简化和统一，并强制执行，这不但会给用户带来许多效益，同时为国家节约许多资源。
图4是500AH
密封蓄电池一种外部尺寸，许多电池厂都有制作的整套模具。
如果订货时要求按这种尺寸供货，在不增加制造成本的前提下，用户将会得到许多便利。
图4一种可互换的500AH电池外部尺寸
4排除“甩鞭电压”的干扰
在蓄电池实际工作中，往往是用电池组的总电压的跌落值来判断蓄电池的容量是否达标。
当控制电路检测到电池组总电压低于一个设定电压时，计算机便发出中断供电的指令。
蓄电池放电时，有时会出现一个短暂时间的电压跌落，随后电压逐步回升，稳定在一个
确定值上。
一次实测得到的甩鞭电压如图5所示。
图5电池组可能出现的甩鞭电压
放电时出现的这个短暂的电压峰值跌落，现在被蓄电池行业称为“甩鞭电压”。
这个电压值出现的时间和最低电压值，与蓄电池的结构容量、保有容量、放电率这几个参数有关。
这个短暂的电压跌落过程，是电池极板内电解液和隔板间电解液建立动平衡的过程。
对相同容量规格的蓄电池，实际是个不确定值。
不能根据这个不确定值对蓄电池做出有价值的判断。
如果依据短时间电压的跌落下限来判断蓄电池的供电能力和容量状态，就会发生把合格电池误判断为不合格电池，这是不合理的。
河南网通张国敏提出计算机检测值要避开这个跌落峰值，是符合蓄电池放电规律的建议。
解决这个问题的方法是修订控制软件。