CN108390367B - 直流供电系统并列装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直流供电系统用并列装置及其控制方法，其特征是，包括降压限流模块、控制单元、直流供电系统以及将并列到所述直流供电系统中的蓄电池组；所述降压限流模块用于降低两个电源系统间并列时的电流；所述控制单元与所述降压限流模块连接，控制单元根据降压限流模块流过的电流，调整降压限流模块的降压值，达到调整电流的作用。优点：并列装置利用微电脑控制替代人工操作，自动完成直流供电系统中的蓄电池组(小电源)并列过程，利用该装置能快速、安全地完成蓄电池并列过程，大大减轻运行操作人员的工作强度，提高操作的安全性。

Description

直流供电系统并列装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种直流供电系统并列装置及其控制方法，属于电子技术领域。

背景技术

在直流供电系统中，经常会有蓄电池组并入直流供电系统的操作。直流供电系统中蓄电池组的并列、解列是直流供电系统的重要操作，在并列时需要核对系统、待并小电源的极性；检查两个电源电压差值在限定范围内(限制并列过程的潮流方向及幅值)；在满足一定条件时才能闭合两个电源系统的联络开关，并列两个电源系统，让其成为一个统一的直流供电系统。

典型的例子就是在电力操作电源系统(微型直流供电系统)中，在蓄电池需要维护检修时，为保障直流电源系统的供电可靠性，通常需要并入一个备用蓄电池组，再退出需要维护的电池组，在维护结束后，再把蓄电池组并入直流系统，再退出备用蓄电池组。手动并列的方法是：根据直流母线(系统)电压数值，对待并列蓄电池组(小电源)进行充电，使得待并列蓄电池组的端口静置电压略高于直流母线电压，保证蓄电池组并列后，向外馈送少量电流。此时并列可保证直流母线处于安全、稳定工况，同时也便于掌握并列后的直流系统中潮流情况。但由于蓄电池组中的特性原因，导致蓄电池组的端口电压与直流母线电压无法满足并列条件。通常的方法：方法一：调整蓄电池组端口电压值，因端口电压与其载荷量关联，一般采用恒流充电可调整电压，但充到预定值需要的时间比较长。方法二：调整直流供电系统中的直流母线电压，但在一个运行的直流系统中，因系统中有一个或多个并列的蓄电池组，其母线电压更不易调整。以上二种方法，都会导致蓄电池组类的小电源并列过程繁杂，时间较长，且存在较多的误操作隐患。在不满足并列条件时强行并列时，会对直流系统造成很大的冲击，严重时会引起直流系统母线电压崩溃。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种直流供电系统并列装置及其控制方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种直流供电系统用并列装置，其特征是，包括降压限流模块、控制单元、直流供电系统以及将并列到所述直流供电系统中的蓄电池组；

所述降压限流模块用于降低两个电源系统间并列时的电流；

所述控制单元与所述降压限流模块连接，控制单元根据降压限流模块流过的电流，调整降压限流模块的降压值，达到调整电流的作用；

所述直流供电系统的正极分别接并列开关K和第一并列装置投退开关K_p1的一端，并列开关K的另一端分别接蓄电池组的正极和第二并列装置投退开关K_p2的一端，第二并列装置投退开关K_p2的另一端接降压限流模块的输入端，降压限流模块的输出端接第一并列装置投退开关K_p1的另一端，降压限流模块的控制端、电压测量端、电流测量端与控制单元连接。

进一步的，所述降压限流模块利用半导体二极管的导通压降是个常量的特性，通过在两个电源系统加入一个有多个二极管管组成的降压单元，来降低两个电源系统间并列时的电流，调整串接二极管的数量，改变模块二端的电压差值。

进一步的，所述控制单元主要包括微处理器、I/O电路、系统电压测量电路、待并电压测量电路、电流测量电路以及指示灯电路，所述I/O电路、系统电压测量电路、待并电压测量电路、电流测量电路、指示灯电路分别与所述微处理器连接。

进一步的，所述并列开关、第一并列装置投退开关以及第二并列装置投退开关采用继电器。

进一步的，还包括并列过程计时器Tp，该并列过程计时器Tp是控制单元的一个主要部件。

进一步的，所述控制单元通过测量蓄电池组电压Ub、直流供电系统电压Us、直流供电系统与待并蓄电池组的电压差Ubs、待并蓄电池的输出电流Ibs参数，控制单元根据设置的下列参数来控制完成蓄电池的并列程序，当并列过程用时超出TpMAX时，即便待并蓄电池组没有满足并列条件，并列装置也将终止并列程序；

Ubsmin是并列装置设定的最低电压差，范围0.5V～2.0V；

Ubsmax是并列装置设定的最大电压差，范围10.0V～22.0V；

TpMAX是并列装置设定的最长并列时间，范围3分钟～30分钟；

并列装置完成并列的判定条件：当且仅当C1<Ibs<C2和Ubs<C3时蓄电池组可以并列到直流供电系统中，其中C1为设定的并列时小电源应输出的最小电流，数值范围0.5A-2.0A；C2为设定的并列时小电源可输出的最大电流，数值范围2.0A-6.0A；C3为设定的并列成功时小电源与系统间的电压差值，数值范围0.5V-2.0V。

一种直流供电系统用并列装置的控制方法，其特征是，包括如下步骤：

步骤0：并列启动：控制单元收到外部并列命令，命令为无源空接点命令；

Tp开始计时，闭合Kp1和Kp2；测量蓄电池组电压Ub、直流供电系统电压Us；

如果Ub<0，控制单元点亮“待并电源极性错”告警信号灯，转至步骤4，否则继续往下进行；

如果Us<0，控制单元点亮“系统电源极性错”告警信号灯，转至步骤4，否则继续往下进行；

如果Ub-Us>Ubsmax，控制单元点亮“压差过大”告警信号灯，转至步骤5；

如果Ub-Us<Ubsmin，控制单元点亮“待并电源电压低”告警信号灯，转至步骤5；

如果Ubsmin≤Ub-Us≤Ubsmax，继续往下进行；

设定降压模块降压值Vbs＝20V；

步骤1：测量I_bs；

如果Ibs<C1，则Vbs＝Vbs-0.5V，调控降压单元的降压值为Vbs，转至步骤1；

如果Ibs>C2，则Vbs＝Vbs+0.5V，调控降压单元的降压值为Vbs，转至步骤1；

如果C1≤Ib≤C2，则继续往下进行；

步骤2：

如果Ubs<C3，则闭合K，控制单元点亮“并列成功”信号灯，转至步骤4，步骤3：Tp计时；

如果Tp>TpMAX，则控制单元点亮“并列时间长”告警信号灯，转至步骤4；否则转至步骤1；

步骤4：断开K_p1和K_p2；并列过程结束。

进一步的，所述并列过程在预定的时间内，循环判断蓄电池的并列条件，直至满足并列条件或设置的并列时限。

本发明所达到的有益效果：

并列装置利用微电脑控制替代人工操作，自动完成直流供电系统中的蓄电池组(小电源)并列过程，利用该装置能快速、安全地完成蓄电池并列过程，大大减轻运行操作人员的工作强度，提高操作的安全性。

附图说明

图1是本发明的工作原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，一种直流供电系统用并列装置，包括降压限流模块和继电器K，Kp，其特征是，还包括直流供电系统以及用于并列到所述直流供电系统中的蓄电池组。

本实施例中，所述控制单元与所述降压单元连接，控制单元根据降压单元流过的电流，调整降压模块的降压值，达到调整电流的作用。所述直流供电系统的正极分别接并列开关K和第一并列装置投退开关K_p1的一端，并列开关K的另一端分别接蓄电池组的正极和第二并列装置投退开关K_p2的一端，第二并列装置投退开关K_p2的另一端接降压限流模块的输入端，降压限流模块的输出端接第一并列装置投退开关K_p1的另一端。降压限流模块的控制端、电压、电流测量端与控制单元连接。

本实施例中，所述并列装置降压限流模块包括降压单元，控制单元。控制单元有微处理器、I/O电路、系统电压测量电路、待并电压测量电路、电流测量电路等组成。

本实施例中，所述Ubs是蓄电池组与直流供电系统的电压差值。在满足Ubsmin<Ubs<Ubsmax时并列装置方能正常工作。Ubsmax为并列装置设置参数：蓄电池组与直流供电系统的最大电压差，范围10.0V-22.0V；Ubsmin为并列装置设置参数：蓄电池组与直流供电系统最小电压差，范围0.5V-2.0V。其中蓄电池组电压大于直流供电系统电压。

本实施例中，所述Ibs是待并蓄电池的输出电流，Vbs为并列装置中降压单元降压给定值，范围：0.5V～22V。

控制单元根据测量的Ibs，通过改变降压单元的给定值Vbs来保证待并蓄电池组在并列过程中，输出的电流C1<Ibs<C2。当且仅当(C1<Ibs<C2)and(Vbs<C3)时，蓄电池满足并列条件。C1为并列装置设置参数：待并列蓄电池最小输出电流，范围0.5A-2.0A；C2为并列装置设置参数：待并列蓄电池最大输出电流，范围2.0A-6.0A；C3为并列装置设置参数：待并列蓄电池与系统间的电压差，范围0.5V-2.0V。

本实施例中，所述并列装置的控制单元中Tp为并列过程计时器，TpMAX是设置的并列限制时间。当并列过程用时超出TpMAX时，即便待并蓄电池组没有满足并列条件，并列装置也将终止并列程序。

本实施例中，所述直流供电系统用并列装置的控制方法，包括如下步骤：

步骤0：

并列启动：控制单元收到外部并列命令，命令为无源空接点命令Tp开始计时；

闭合Kp1和Kp2；

测量蓄电池组电压Ub、直流供电系统电压Us；

If Ub<0{控制单元点亮“待并电源极性错”告警信号灯，转至步骤5；}

If Us<0{控制单元点亮“系统电源极性错”告警信号灯，转至步骤5；}

If Ub-Us>Ubsmax{控制单元点亮“压差过大”告警信号灯，转至步骤5；}

If Ub-Us<Ubsmin{控制单元点亮“待并电源电压低”告警信号灯，转至步骤5；}

设定降压模块降压值Vbs＝20V，调控降压单元给定值为Vbs；

步骤1：

IF Ib<C1{Vbs＝Vbs-0.5V；调控降压单元给定值为Vbs，转至步骤1}；

步骤2：

IF Ib>C2{Vbs＝Vbs+0.5V；调控降压单元给定值为Vbs，转至步骤1}；

步骤3：

IF Ubs<C3{闭合K；控制单元点亮“并列成功”信号灯，转至步骤5}；

步骤4：

Tp计时；

IF Tp>TpMAX{控制单元点亮“并列时间长”告警信号灯，转至步骤5}；

转至步骤1；

步骤5：

断开K_p1和K_p2；并列过程结束。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种直流供电系统用并列装置，其特征是，包括降压限流模块、控制单元、直流供电系统以及将并列到所述直流供电系统中的蓄电池组；

所述降压限流模块用于降低直流供电系统和蓄电池组间并列时的电流；

所述控制单元与所述降压限流模块连接，控制单元根据降压限流模块流过的电流，调整降压限流模块的降压值，达到调整电流的作用；

所述直流供电系统的正极分别接并列开关K和第一并列装置投退开关K_p1的一端，并列开关K的另一端分别接蓄电池组的正极和第二并列装置投退开关K_p2的一端，第二并列装置投退开关K_p2的另一端接降压限流模块的输入端，降压限流模块的输出端接第一并列装置投退开关K_p1的另一端，降压限流模块的控制端、电压测量端、电流测量端与控制单元连接；

还包括并列过程计时器Tp，该并列过程计时器Tp是控制单元的一个部件；

所述控制单元通过测量蓄电池组电压Ub、直流供电系统电压Us、直流供电系统与待并蓄电池组的电压差Ubs、待并蓄电池组的输出电流Ibs参数，控制单元根据设置的下列参数来控制完成蓄电池组的并列程序，当并列过程用时超出TpMAX时，即便待并蓄电池组没有满足并列条件，并列装置也将终止并列程序；

Ubsmin是并列装置设定的最低电压差，范围0.5V~2.0V；

Ubsmax是并列装置设定的最大电压差，范围10.0V~22.0V；

TpMAX是并列装置设定的最长并列时间，范围3分钟~30分钟；

并列装置完成并列的判定条件：当且仅当C1 < Ibs < C2和Ubs < C3 时蓄电池组可以并列到直流供电系统中，其中C1为设定的并列时蓄电池组应输出的最小电流，数值范围0.5A-2.0A；C2为设定的并列时蓄电池组可输出的最大电流，数值范围2.0A-6.0A；C3为设定的并列成功时蓄电池组与直流供电系统间的电压差值，数值范围0.5V-2.0V。

2.根据权利要求1所述的直流供电系统用并列装置，其特征是，所述降压限流模块利用半导体二极管的导通压降是个常量的特性，通过在直流供电系统和蓄电池组加入一个由多个二极管组成的降压单元，来降低直流供电系统和蓄电池组间并列时的电流，调整串接二极管的数量，改变降压限流模块二端的电压差值。

3.根据权利要求1所述的直流供电系统用并列装置，其特征是，所述控制单元包括微处理器、I/O电路、系统电压测量电路、待并电压测量电路、电流测量电路以及指示灯电路，所述I/O电路、系统电压测量电路、待并电压测量电路、电流测量电路、指示灯电路分别与所述微处理器连接。

4.根据权利要求1所述的直流供电系统用并列装置，其特征是，所述并列开关、第一并列装置投退开关以及第二并列装置投退开关采用继电器。

5.一种基于权利要求1所述的直流供电系统用并列装置的控制方法，其特征是，包括如下步骤：

步骤0：并列启动：控制单元收到外部并列命令，命令为无源空接点命令；

Tp开始计时，闭合K_p1和K_p2；测量蓄电池组电压Ub、直流供电系统电压Us；

如果Ub < 0，控制单元点亮“待并电源极性错”告警信号灯，转至步骤4，否则继续往下进行；

如果Us < 0 ，控制单元点亮“系统电源极性错”告警信号灯，转至步骤4，否则继续往下进行；

如果Ub-Us> Ubsmax ，控制单元点亮“压差过大”告警信号灯，转至步骤4；

如果Ub-Us< Ubsmin ，控制单元点亮“待并电源电压低”告警信号灯，转至步骤4；

如果Ubsmin≤Ub-Us≤Ubsmax，继续往下进行；

设定降压限流模块降压值Vbs = 20V；

步骤1：测量Ibs；

如果Ibs < C1，则Vbs = Vbs - 0.5V，调控降压限流模块的降压值为Vbs，转至步骤1；

如果Ibs > C2，则Vbs = Vbs + 0.5V，调控降压限流模块的降压值为Vbs，转至步骤1；

如果C1≤Ib≤C2，则继续往下进行；

步骤2：

如果Ubs < C3 ，则闭合K，控制单元点亮“并列成功”信号灯，转至步骤4，

步骤3：Tp 计时；

如果Tp > TpMAX ，则控制单元点亮“并列时间长”告警信号灯，转至步骤4；否则转至步骤1；

步骤4：断开K_p1和K_p2；并列过程结束。

6.根据权利要求5所述的直流供电系统用并列装置，其特征是，所述并列过程在预定的时间内，循环判断蓄电池组的并列条件，直至满足并列条件或设置的并列时限。

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