CN103051046A - 交通led灯工频逆变供电系统及其充电方法 - Google Patents

交通led灯工频逆变供电系统及其充电方法 Download PDF

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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Abstract

本发明公开了一种交通LED灯工频逆变供电系统及其充电方法，系统包括控制模块、充电模块、电池模块和逆变模块，控制模块分别与充电模块和逆变模块连接，电池模块分别与充电模块的输出端和逆变模块的输入端连接，充电模块的输入端连接市电，逆变模块的输出端连接交通LED灯。对电池模块充电包恒流充电、恒压充电和浮充充电三个过程，并且恒压充电时间为恒流充电时间的10倍。本方案适用于为交通LED指示灯提供备用电源。

Description

交通LED灯工频逆变供电系统及其充电方法
 
技术领域
本发明涉及一种逆变供电系统，尤其是涉及一种作为交通LED指示灯备用电源的工频逆变供电系统及其充电方法。
背景技术
随着工业的发展能源的消耗，电力分配受到制约，大中城市的交通因交通灯断电而秩序混乱，交通堵塞滞留车辆，甚至会有交通事故。
中华人民共和国国家知识产权局于2006年4月26日公开了授权公告号为CN2775914Y的专利文献，名称是交通灯太阳能供电系统。其是由自配电池的太阳能电池板与逆变器、四刀双掷开关和自动切换器按电路要求连接后实现的，市电也同时通过四刀双掷开关与自动切换器连接。根据需要，可以利用开关在市电和太阳能之间选择常用电源和应急电源，并且当常用电源断电时，应急电源自动给交通灯供电。此方案智能对较为简单的交通灯电路供电，并且当遇到阴雨天或者晚上则无法提供所需的电力。
发明内容
本发明主要是解决现有技术所存在的没有完善的交通灯备用电源的技术问题，提供一种可以为常规连接市电的交通LED灯供电、不受天气环境影响、充电方法稳定可靠的交通LED灯工频逆变供电系统及其充电方法。
本发明针对上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种交通LED灯工频逆变供电系统，包括控制模块、充电模块、电池模块和逆变模块，所述控制模块分别与充电模块和逆变模块连接，所述电池模块分别与所述充电模块的输出端和逆变模块的输入端连接，所述充电模块的输入端连接市电，所述逆变模块的输出端连接交通LED灯。
市电正常供电时，控制模块控制充电模块对电池模块充电。当市电断电时，逆变模块启动，将电池模块中存储的电能转换为交流电以后给交通LED灯供电。本系统可以直接与现有通过市电供电的交通LED指示灯系统连接，改造程度小，易于实现。
作为优选，所述电池模块包括铅酸电池或者胶体电池或者玻璃纤维隔板电池。不同的电池可以适用于不同电能要求的场合。
作为优选，所述控制模块连接有网络通信模块。
作为优选，所述网络通信模块包括无线通信模块。
作为优选，所述网络通信模块包括RS232接口和USB接口。
通过无线通信或者RS232信号或者USB信号可以实现对整个系统的远程监测和控制。
作为优选，所述的交通LED灯工频逆变供电系统还包括外壳，所述控制模块、充电模块、电池模块和逆变模块都设置在外壳内，所述外壳内部还设置有与控制模块连接的温度传感器。
外壳对各模块提供保护。温度传感器可以检测系统内部温度，在温度过高时控制模块控制系统停止工作，保护系统不受损坏。
作为优选，所述充电模块和所述逆变模块都包括有电压保护电路和短路保护电路，所述逆变模块包括过载保护电路。
系统中设置有电压检测、电流检测、功率检测等电路，可以对市电电压、市电电流、充电模块输出电压、充电模块输出电流、电池模块电压、逆变模块输入电压、逆变模块输入电流、逆变模块输出电压、逆变模块输出电流、逆变模块输出功率等多项参数进行监控，当发现数据异常时通过网络通信模块进行报警或者使系统停止工作。
一种交通LED灯工频逆变供电系统充电方法，包括以下步骤：
a、恒流提升：充电模块在控制模块控制下通过恒定电流对电池模块充电，此时充电电压逐渐升高，当充电电压达到设定的提升电压时不再升高，控制模块从开始充电的时候启动计时，当被充电的电池模块电压达到低于提升电压0.3V时，停止计时，从启动计时到停止计时的时间记为T0；
b、恒压提升：当被充电的电池模块的电压达到低于提升电压0.3V时，仍然使充电电压保持在提升电压，重新开始计时，直到计时时间达到T1，T1=10×T0；
c、浮充：当步骤b中计时时间达到T1时，充电模块的充电电压降至浮充电压。
作为优选，出现以下三种情况之一则重新进入步骤a：
（1）充电模块与市电断开并重新连接；
（2）蓄电池电压低于电压下限；
（3）进入浮充状态达到240小时。
作为优选，T1低于1小时则重新设定T1为1小时；T1大于12小时则重新设定T1为12小时。
恒流充电具有较高的充电速度。恒压充电可以保护电池不被损坏。浮充可以使电池电量达到最大。提升电压和浮充电压大小可以根据不同电池进行设定。本方案通过恒流充电时间来确定恒压充电时间，较为简单，控制方便，准确性高。
在电池模块电量非全满的情况下（如使用一部分或者长期未充电导致电量泄漏），本方案可以使充电时间灵活变动，根据需要维持恒流和恒压的充电时长，缩短充电时间且节能。
电池长期使用以后会使电压、容量等发生变化，而本方案的充电方法可以使充电时间随着电池状态变化而改变，始终保持恰当的时长，在满足充入足够电量的情况下节约市电。
本发明带来的实质性效果是，可以为交通LED灯在没有市电的情况下供电，结构简单，易于安装，改造幅度小，不受天气影响；充电方法可以有效防止过充或者充电电压过高对电池造成损伤，并且可以长期保持电池模块处于电量较多的状态，既满足充电要求又节约能源。
附图说明
图1是本发明的一种结构示意图；
图2是本发明的一种充电过程电压和电流示意图；
图中：1、控制模块，2、充电模块，3、电池模块，4、逆变模块，5、交通LED灯，6、网络通信模块，a、电压曲线，b、电流百分比曲线。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：一种交通LED灯工频逆变供电系统，如图1所示，包括控制模块1、充电模块2、电池模块3、逆变模块4和网络通信模块6，控制模块1分别与充电模块2、电池模块3和逆变模块4连接，电池模块3分别与充电模块2的输出端和逆变模块4的输入端连接，充电模块2的输入端连接市电，逆变模块4的输出端连接交通LED灯5。
市电正常供电时，控制模块1控制充电模块2对电池模块3充电。当市电断电时，逆变模块4启动，将电池模块3中存储的电能转换为交流电以后给交通LED灯5供电。
电池模块3包括铅酸电池或者胶体电池或者玻璃纤维隔板电池或者其中几种的组合。不同的电池可以适用于不同电能要求的场合。
控制模块1与网络通信模块6连接。网络通信模块6包括无线通信模块、RS232接口和USB接口。通过无线通信或者RS232信号或者USB信号可以实现对整个系统的远程监测和控制。
本实施例的交通LED灯工频逆变供电系统还包括外壳，各模块都设置在外壳内，外壳内部还设置有与控制模块1连接的温度传感器。外壳对各模块提供保护。温度传感器可以检测系统内部温度，在温度过高时控制模块控制系统停止工作，保护系统不受损坏。
系统中设置有电压检测、电流检测、功率检测等电路，可以对市电电压、市电电流、充电模块输出电压、充电模块输出电流、电池模块电压、逆变模块输入电压、逆变模块输入电流、逆变模块输出电压、逆变模块输出电流、逆变模块输出功率等多项参数进行监控，当发现数据异常时通过网络通信模块进行报警或者使系统停止工作。
本实施例的交通LED灯工频逆变供电系统充电方法，包括以下步骤：
a、恒流提升：充电模块在控制模块控制下通过恒定电流对电池模块充电，此时充电电压逐渐升高，当充电电压达到设定的提升电压时不再升高，控制模块从开始充电的时候启动计时，当被充电的电池模块电压达到低于提升电压0.3V时，停止计时，从启动计时到停止计时的时间记为T0；
b、恒压提升：当被充电的电池模块的电压达到低于提升电压0.3V时，仍然使充电电压保持在提升电压，重新开始计时，直到计时时间达到T1，T1=10×T0；
c、浮充：当步骤b中计时时间达到T1时，充电模块的充电电压降至浮充电压。
当出现以下三种情况之一则重新进入步骤a：
（1）充电模块与市电断开并重新连接；
（2）蓄电池电压低于电压下限；
（3）进入浮充状态达到240小时。
T1低于1小时则重新设定T1为1小时；T1大于12小时则重新设定T1为12小时。
整个充电过程的电压和电流变化如图2所示。
恒流充电具有较高的充电速度。恒压充电可以保护电池不被损坏。浮充可以使电池电量达到最大。电池电压为24V时提升电压为15V，浮充电压为13.5V。本方案通过恒流充电时间来确定恒压充电时间，较为简单，控制方便，准确性高。电池长期使用以后会使电压、容量等发生变化，而本方案的充电方法可以使充电时间随着电池状态变化而改变，始终保持恰当的时长，在满足充入足够电量的情况下节约市电。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了控制模块、逆变模块等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1. 一种交通LED灯工频逆变供电系统充电方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、恒流提升：充电模块在控制模块控制下通过恒定电流对电池模块充电，此时充电电压逐渐升高，当充电电压达到设定的提升电压时不再升高，控制模块从开始充电的时候启动计时，当被充电的电池模块电压达到低于提升电压0.3V时，停止计时，从启动计时到停止计时的时间记为T0；
b、恒压提升：当被充电的电池模块的电压达到低于提升电压0.3V时，仍然使充电电压保持在提升电压，重新开始计时，直到计时时间达到T1，T1=10×T0；
c、浮充：当步骤b中计时时间达到T1时，充电模块的充电电压降至浮充电压。
2.根据权利要求1所述的交通LED灯工频逆变供电系统充电方法，其特征在于，出现以下三种情况之一则重新进入步骤a：
（1）充电模块与市电断开并重新连接；
（2）蓄电池电压低于电压下限；
（3）进入浮充状态达到240小时。
3.根据权利要求1或2所述的交通LED灯工频逆变供电系统充电方法，其特征在于，T1低于1小时则重新设定T1为1小时；T1大于12小时则重新设定T1为12小时。
4.一种交通LED灯工频逆变供电系统，其特征在于，包括控制模块、充电模块、电池模块和逆变模块，所述控制模块分别与充电模块和逆变模块连接，所述电池模块分别与所述充电模块的输出端和逆变模块的输入端连接，所述充电模块的输入端连接市电，所述逆变模块的输出端连接交通LED灯。
5.根据权利要求4所述的交通LED灯工频逆变供电系统，其特征在于，所述电池模块包括铅酸电池或者胶体电池或者玻璃纤维隔板电池。
6.根据权利要求4或5所述的交通LED灯工频逆变供电系统，其特征在于，所述控制模块连接有网络通信模块。
7.根据权利要求6所述的交通LED灯工频逆变供电系统，其特征在于，所述网络通信模块包括无线通信模块。
8.根据权利要求7所述的交通LED灯工频逆变供电系统，其特征在于，所述网络通信模块包括RS232接口和USB接口。
9.根据权利要求4所述的交通LED灯工频逆变供电系统，其特征在于，还包括外壳，所述控制模块、充电模块、电池模块和逆变模块都设置在外壳内，所述外壳内部还设置有与控制模块连接的温度传感器。
10.根据权利要求4或9所述的交通LED灯工频逆变供电系统，其特征在于，所述充电模块和所述逆变模块都包括有电压保护电路和短路保护电路，所述逆变模块包括过载保护电路。
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