CN108599339A - 一种电池接驳器电路及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电池接驳器电路及其控制方法，所述接驳器电路包括至少两路电池接入通道、电压电流采集器、互锁驱动器、控制器、差分式继电保护器和处理器；所述电池接入通道包括电流变送器(HCT)、电压变送器(HPT)、直流断路器(DC‑Breaker)、熔断器；所述处理器通过通讯方式与远程控制器进行通讯，可将本地数据传至远方后台以及接受远程控制器的指令；当远程控制器的远程通信信号丢失时，可无缝切换至本地控制；所述电池接入通道，用于控制蓄电池的接入或者切除，可通过所述直流断路器(DC‑Breaker)控制蓄电池输出电压。本发明保护蓄电池，能够进行快速自动多输入电池的切换。
Description
技术领域
本发明涉及电池供电技术领域，特别涉及一种电池接驳器电路及控制方法。
背景技术
在电力行业和通信行业中，UPS和EPS作为重要的后备电源，承担着为控制负荷、动力负荷、应急照明、事故照明、消防设施安全稳定运行提供保障的重要任务，而蓄电池作为后备电源的重要组成部分，它的好坏将直接影响UPS和EPS的性能。铅酸蓄电池的使用寿命普遍只有3至5年，部分蓄电池由于质量低劣或者使用不当的原因，寿命可能只有1至2年，在市电断电后，将无法为系统提供电力保障。EPS或者UPS普遍采用一组电池作为后备电源，可靠性较低，且存在电池维护时需要断电的缺点。
目前，直流系统多路蓄电池组并联运行方式主要为固定并联，完全浮充电运行。相关资料中提到了一种采用主充电整流器和浮充电整流器的方案，在正常浮充运行时，由浮充充电器向负荷及蓄电池浮充电，当其中一组电池电量不足时，退出浮充电运行方式，接通主充电整流器，由主充电整流器箱蓄电池组充电。该运行方式解决了多路蓄电池在浮充电方式下不易均衡充电的缺点，提高了使用寿命。
申请内容
现有技术通过开关来手动投切蓄电池，自动化程度不高，无法远程监测蓄电池状态，且由于蓄电池个体性能或者类别差异，电池的端电压及放电曲线均有较大不同，在运行过程中易产生环流，损坏蓄电池。
为解决上述技术问题：本申请提出一种电池接驳器电路，所述接驳器电路包括至少两路电池接入通道、电压电流采集器、互锁驱动器、控制器、差分式继电保护器和处理器；所述电池接入通道包括电流变送器(HCT)、电压变送器(HPT)、直流断路器(DC-Breaker)、熔断器；所述处理器通过通讯方式与远程控制器进行通讯，可将本地数据传至远方后台以及接受远程控制器的指令；当远程控制器的远程通信信号丢失时，可无缝切换至本地控制；所述电池接入通道，用于控制蓄电池的接入或者切除，可通过所述直流断路器(DC-Breaker)控制蓄电池输出电压。
所述的电池接驳器电路，所述接驳器电路的每路电池接入通道可允许不同种类蓄电池接入，且共直流母线输出。
所述的电池接驳器电路，所述直流断路器包括静态开关Q1(VIENNA)、电感(L1)、电容(C1)、接触器(SW1)；所述静态开关Q1(VIENNA)、电感(L1)、接触器(SW1)依次串联连接，所述电容(C1)一端连接在所述电感(L1)、接触器(SW1)之间，另一端接地；静态开关Q1(VIENNA)、电感(L1)、电容(C1)构成了一个降压buck电路，用于调整输出端电压，可控制电能双向流通，接触器(SW1)控制通道的接通与关断。
所述的电池接驳器电路，所述直流断路器之后还连接熔断器，所述熔断器提供过载和过流保护，所述熔断器反向并联连接二极管。
所述的电池接驳器电路，所述电压电流采集器与所述电流变送器(HCT)、所述电压变送器(HPT)相连，用于采集每路电池接入通道的输入输出的电压和电流；与处理器相连，用于传送采集到的电压电流数据到所述处理器。
所述的电池接驳器电路，所述控制器与所述互锁驱动器、所述差分式继电保护器、所述处理器相连；接收所述处理器、所述差分式继电波保护器传送过来的数据，根据本地测量数据及远程给定信号，形成控制指令；发送指令到所述直流断路器，控制所述直流断路器(DC-Breaker)以使得不同电池接入通道不会出现冒险竞争而出现短路。
所述的电池接驳器电路，所述差分式继电保护器与所述控制器、处理器相连，为蓄电池接驳器提供过流、过压、短路保护。
所述的电池接驳器电路，所述处理器包括ARM处理或者DSP处理器，用于接收电压电流采集器采集的本地数据以及通过CAN总线或者MODBUS传送的远程数据，并将数据传输到控制器；所述控制器接收当前蓄电池输入端和公共输出端的电压电流信号以及远程给定信号，产生PWM控制信号，通过所述互锁驱动器驱动所述直流断路器输出电压。
一种如上述任意一项所述的电池接驳器电路的控制方法，包括如下步骤：
采样电池输入通道和公共输出端的电压值；
根据本地或者远程信号选择电池接入通道，若远程无通讯自动切换至本地运行状态；
判断当前接入通道为充电模式还是放电模式；
若为充电模式则选择对应电池接入通道接入，若需要充电的通道数大于1，则在当前通道蓄电池充满后接入下一个通道；
若为放电模式则按顺序选择第一个通道接入并根据当前输入输出电压产生相应的控制信号，驱动静态开关输出；
各选择通道按照顺序延时10秒依次接入。
本发明提供一种蓄电池接驳器，可容纳多路不同种类的蓄电池组的接入，支持本地及远程控制，自动化程度高，方便系统扩容及维护，提高了系统可靠性和适应性，此外能实现对端口电压电流状态实时监控，降低电流冲击，延长蓄电池使用寿命。
附图说明
图1是本发明蓄电池接驳器的典型应用系统结构图。
图2是本发明蓄电池接驳器的电路拓扑图。
图3是本发明蓄电池接驳器的控制流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
以下结合附图对实施例进行详细说明。
本发明提供一种蓄电池接驳器，该接驳器由蓄电池接入通道、电压电流采集器、互锁驱动器、控制器、差分式继电保护器、ARM处理器构成。
如图1所示，是本发明蓄电池接驳器的典型应用系统结构图。
该蓄电池接驳器为电力，通信行业的直流系统，UPS及EPS系统提供蓄电池组接入。其典型应用系统结构如图1所示。蓄电池作为直流系统的核心组成部分，考虑到实际使用电池种类、电压水平的差异，蓄电池接驳器为多种类蓄电池提供统一的接口。该接驳器可提供能量的双向流动，蓄电池组通过蓄电池接驳器接入直流母线，产生能量输出。该蓄电池接驳器也可为蓄电池提供充电通道，接驳器根据本地控制指令或者远程控制器指令控制一路或者多路蓄电池接入，在远程通信丢失的情况下，无缝切换至本地控制，保障系统稳定运行。该接驳器支持MODBUS、CAN通讯，可将本地数据传至远方后台以及接受远程控制器的指令。
该蓄电池接驳器具有双重保护，熔断器提供基本的第一级过载及过流保护，差分式继电保护器在系统异常时提供第二级紧急保护，断开直流断路器，有效地保护了电气设备的安全。互锁驱动器分布控制3个直流断路器，确保3路蓄电池不会出现冒险竞争现象，并联运行时，蓄电池接驳器也能抑制电池组间环流，防止系统冲击。
如图2所示为蓄电池接驳器电路图。图中蓄电池接入通道由电流变送器(HCT)、电压变送器(HPT)、直流断路器(DC-Breaker)、熔断器等构成。直流断路器由静态开关(VIENNA开关)、电抗L1、电容C1、接触器SW1构成。其中：
电压电流采集器与电流变送器、电压变送器、ARM处理器相连；
ARM处理器与电压采集器、控制器、差分式继电保护器相连；
控制器与互锁驱动器、ARM处理器、差分式继电保护器相连；
互锁驱动器与直流断路器、控制器相连。
电压电流采集器将采集3个蓄电池接入通道和公共输出端的电压电流信息传送至ARM处理器，ARM处理器接收电压电流采集器和远程控制器传送过来的数据并将其传送至控制器，控制器接收当前蓄电池输入端和公共输出端的电压电流信号以及远程给定信号，产生PWM控制信号，互锁驱动器驱动直流断路器输出电压。
如图3所示，是本发明蓄电池接驳器的控制流程图。
电池接驳器控制方法包括如下步骤：
采样蓄电池输入通道和公共输出端的电压值；
根据本地或者远程信号选择接入通道，若远程无通讯自动切换至本地运行状态；
判断当前接入通道为充电模式还是放电模式；
若为充电模式则选择对应通道接入，若需要充电的通道数大于1，则在当前通道蓄电池充满后接入下一个通道；
若为放电模式则按顺序选择第一个通道接入并根据当前输入输出电压产生相应的控制信号，驱动静态开关输出；
各选择通道按照顺序延时10秒依次接入。
本发明提供一种蓄电池接驳器，可容纳多路不同种类的蓄电池组的接入，支持本地及远程控制，自动化程度高，方便系统扩容及维护，提高了系统可靠性和适应性，此外能实现对端口电压电流状态实时监控，降低电流冲击，延长蓄电池使用寿命。
Claims (9)
1.一种电池接驳器电路，其特征在于，所述接驳器电路包括至少两路电池接入通道、电压电流采集器、互锁驱动器、控制器、差分式继电保护器和处理器；所述电池接入通道包括电流变送器(HCT)、电压变送器(HPT)、直流断路器(DC-Breaker)、熔断器；所述处理器通过通讯方式与远程控制器进行通讯，可将本地数据传至远方后台以及接受远程控制器的指令；当远程控制器的远程通信信号丢失时，可无缝切换至本地控制；所述电池接入通道，用于控制蓄电池的接入或者切除，可通过所述直流断路器(DC-Breaker)控制蓄电池输出电压。
2.如权利要求1所述的电池接驳器电路，其特征在于，所述接驳器电路的每路电池接入通道可允许不同种类蓄电池接入，且共直流母线输出。
3.如权利要求2所述的电池接驳器电路，其特征在于，所述直流断路器包括静态开关Q1(VIENNA)、电感(L1)、电容(C1)、接触器(SW1)；所述静态开关Q1(VIENNA)、电感(L1)、接触器(SW1)依次串联连接，所述电容(C1)一端连接在所述电感(L1)、接触器(SW1)之间，另一端接地；静态开关Q1(VIENNA)、电感(L1)、电容(C1)构成了一个降压buck电路，用于调整输出端电压，可控制电能双向流通，接触器(SW1)控制通道的接通与关断。
4.如权利要求3所述的电池接驳器电路，其特征在于，所述直流断路器之后还连接熔断器，所述熔断器提供过载和过流保护，所述熔断器反向并联连接二极管。
5.如权利要求1所述的电池接驳器电路，其特征在于，所述电压电流采集器与所述电流变送器(HCT)、所述电压变送器(HPT)相连，用于采集每路电池接入通道的输入输出的电压和电流；与处理器相连，用于传送采集到的电压电流数据到所述处理器。
6.如权利要求1所述的电池接驳器电路，其特征在于，所述控制器与所述互锁驱动器、所述差分式继电保护器、所述处理器相连；接收所述处理器、所述差分式继电波保护器传送过来的数据，根据本地测量数据及远程给定信号，形成控制指令；发送指令到所述直流断路器，控制所述直流断路器(DC-Breaker)以使得不同电池接入通道不会出现冒险竞争而出现短路。
7.如权利要求1所述的电池接驳器电路，其特征在于，所述差分式继电保护器与所述控制器、处理器相连，为蓄电池接驳器提供过流、过压、短路保护。
8.如权利要求1所述的电池接驳器电路，其特征在于，所述处理器包括ARM处理或者DSP处理器，用于接收电压电流采集器采集的本地数据以及通过CAN总线或者MODBUS传送的远程数据，并将数据传输到控制器；所述控制器接收当前蓄电池输入端和公共输出端的电压电流信号以及远程给定信号，产生PWM控制信号，通过所述互锁驱动器驱动所述直流断路器输出电压。
9.一种如权利要求1-8任意一项所述的电池接驳器电路的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
采样电池输入通道和公共输出端的电压值；
根据本地或者远程信号选择电池接入通道，若远程无通讯自动切换至本地运行状态；
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