CN109347162A - 一种变电站阀控式单体电池充电系统 - Google Patents
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Classifications
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Abstract
本发明提供一种变电站阀控式单体电池充电系统，包括用于给单体电池进行充电的电池浮充充电装置、用于测量单体电池电压的电压测量装置、控制单元，其中，所述电池浮充充电装置的输入端与110V馈线连接，其输出端与电池正极连接；所述电压测量装置的输入端与所述单体电池正极连接，其输出端与所述控制单元连接，所述控制单元还与变电站直流系统的主控制器连接，所述控制单元用于根据所述主控制器设置的单体电池的标准电压值与所述电压测量装置测量的单体电压值的比较结果开启或关闭所述电池浮充充电装置。该系统能够实时对单独运行的蓄电池进行浮充电，提高了蓄电池组的应急储备能力。
Description
技术领域
本发明涉及变电站电池充电领域，尤其涉及一种变电站阀控式单体电池充电系统。
背景技术
“有降压装置”的直流控制母线运行安全隐患，轻者增加消缺工作量，重者导致继电保护装置闭锁，甚至影响到变电站核心高压设备的运行安全和可靠性。因此，退出直流电源系统降压装置，合上短接硅开关，使直流控制母线降压装置转为热备用运行迫在眉睫，退出降压装置后，退出降压装置后，依据“直流设备技术规范”的要求，蓄电池组运行个数必须减少，以保证直流控制母线电压运行在99～121V范围内。单独运行后，如没有充电装置，经过1年自放电后，易造成容量失效，甚至损坏固定资产。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种变电站阀控式单体电池充电系统，该系统能够实时对单独运行的蓄电池进行浮充电，提高了蓄电池组的应急储备能力。
为了解决上述问题，本发明提供一种变电站阀控式单体电池充电系统，包括：
用于给单体电池进行充电的电池浮充充电装置、用于测量单体电池电压的电压测量装置、控制单元，其中，
所述电池浮充充电装置的输入端与110V馈线连接，其输出端与电池正极连接；
所述电压测量装置的输入端与所述单体电池正极连接，其输出端与所述控制单元连接，
所述控制单元还与变电站直流系统的主控制器连接，所述控制单元用于根据所述主控制器设置的单体电池的标准电压值与所述电压测量装置测量的单体电压值的比较结果开启或关闭所述电池浮充充电装置。
其中，所述电池浮充充电装置包括：
用于将110V电压转换为24V电压的第一电压转换模块、用于将24V电压转换为2.25V电压的第二电压转换模块、断路器，其中，
所述第一电压转换模块的输入端与所述110V馈线连接，所述第一电压转换模块的输出端与第二电压转换模块的输入端连接，所述第二电压转换模块的输出端通过所述断路器与所述电池的正极连接，所述第二电压转换模块包括用于开启或关闭所述浮充充电电路的硅控器件，所述控制单元与所述硅控器件连接。
其中，所述第二电压转换模块包括：第一二极管、第二二极管、第一电解电容、第二电解电容、第一电容、第二电容、第三电容、第一电压转换芯片和第二电压转换芯片、第一电阻以及第一滑动变阻器，其中，所述硅控器件为所述第二二极管，
所述第一二极管的负极与所述第一电压转换模块的正输出端连接，第一二极管的正极与所述第一电压转换模块的负输出端连接；
所述第二二极管的正极与所述第一电压转换模块的正输出端连接，第二二极管的负极与所述第一电压转换模块的负输出端连接，所述第二二极管的负极还与所述主控制器连接；
所述第一电解电容和第一电容并联连接，所述第一电解电容的负极与第二二极管的正极连接，所述第一电解电容的正极与第二二极管的负极连接；
所述第一电压转换芯片的第一端与所述第一二极管的负极连接，其第三端与所述第一二极管的正极连接，所述第一电压转换芯片的第二端与第二电压转换芯片的第一端连接，所述第二电压转换芯片的第二端与电池的正极连接，所述第二电压转换芯片的第三端通过所述第一滑动变阻器与第一二极管的正极连接，所述第二电压转换芯片的第三端还通过第一电阻与第二电压转换芯片的第二端连接，所述第二电容和第二电解电容并联连接，所述第二电解电容的负极与所述第二电压转换芯片的第一端连接，所述第二电解电容的正极与所述第一电解电容的正极连接，所述第三电容的一端与所述第二电压转换芯片的第二端连接，所述第三电容的另外一端还与所述第一二极管的正极连接，所述第三电容的另外一端还通过所述断路器与电池的负极连接。
其中，所述电压测量装置包括第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第三放大器，所述第三放大器的负输入端通过所述第二电阻与所述单体电池的负极连接，所述第三放大器的正输入端通过所述第三电阻与所述电池的正极连接，所述第三放大器的负输入端还通过所述第五电阻与地连接，所述第三放大器的正输入端还通过所述第四电阻与地连接，所述第三放大器的负输入端还通过所述第六电阻与所述放大器的输出端连接，所述第三放大器的输出端与所述控制单元连接。
其中，所述电池充电系统还包括用于测量所述单体电池温度的温度测量装置，所述温度测量装置的输出端与所述控制单元连接。
其中，所述电池充电系统还包括通信模块，所述通信模块分别于所述控制单元和所述主控制器连接。
本发明实施例的有益效果在于：本发明控制单元根据接收主控制器设置的标准电压值与电压测量装置测量获得的实时电压差值的比较结果，控制电池浮充充电装置的开启或关闭，能够实时对单独运行的蓄电池进行浮充电，又能与原有的蓄电池在线监测采集模块兼容，提高了蓄电池组的应急储备能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的一种变电站阀控式单体电池充电系统的系统示意图。
图2是本发明的控制单元的结构示意图。
图3是本发明的第二电压转换模块的电路示意图。
图4是本发明的电压测量装置的电路示意图。
图5是本发明的温度测量装置的电路示意图。
图6是本发明的驱动装置的电路示意图。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。
请参照图1所示，本发明提供一种变电站阀控式单体电池充电系统，包括：用于给单体电池进行充电的电池浮充充电装置11、用于测量单体电池电压的电压测量装置12、控制单元13，其中，所述电池浮充充电装置11的输入端与110V馈线15连接，其输出端与单体电池14连接；所述电压测量装置12的输入端与所述单体电池14连接，其输出端与所述控制单元13连接，所述控制单元13还与变电站直流系统的主控制器16连接，所述控制单元13用于根据接收的所述主控制器16设置的单体电池的标准电压值与所述电压测量装置12测量的单体电压值的比较结果开启或关闭所述浮充充电装置。
具体地，如图2所示，所述控制单元为MCU，该MCU包括RS485接口、多个I/O接口IO1、IO2、IO3以及三个模数转换器，ADC-1、ADC-2、ADC-3，MCU通过RS485接口与主控制器进行通讯。
具体地，所述电池浮充充电装置11包括：用于将110V电压转换为24V电压的第一电压转换模块、用于将24V电压转换为2.25V电压的第二电压转换模块以及断路器，其中，
所述第一电压转换模块的输入端与所述110V馈线连接，所述第一电压转换模块的输出端与第二电压转换模块的输入端连接，所述第二电压转换模块的输出端与所述电池的正极连接，所述第二电压转换模块包括用于开启或关闭所述浮充充电电路的硅控器件。
其中，第一电压转换模块为常见的110V转24V电压转换电路，是现有技术。
具体地，如图3所示，所述第二电压转换模块包括：第一二极管D1、第二二极管D2、第一电解电容CN1、第二电解电容CN2、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一电压转换芯片U1和第二电压转换芯片U2、第一电阻R1、第一滑动变阻器RP1，其中，所述硅控器件为所述第二二极管D2，所述第一二极管D1的负极与所述第一电压转换模块的正输出端连接，第一二极管D1的正极与所述第一电压转换模块的负输出端连接；所述第二二极管D2的正极与第一二极管D1的负极连接，第二二极管D2的负极与第一二极管D1的正极连接，所述第二二极管D2的负极还与所述主控制器16的IO2端连接；所述第一电解电容CN1和第一电容C1并联连接，所述第一电解电容CN1的负极与第二二极管D2的正极连接，所述第一电解电容CN1的正极与第二二极管D2的负极连接；所述第一电压转换芯片U1的第一端1与所述第一二极管D1的负极连接，其第三端3与所述第一二极管D1的正极连接，所述第一电压转换芯片U1的第二端2与第二电压转换芯片U2的第一端1连接，所述第二电压转换芯片U2的第二端2与电池的正极连接，所述第二电压转换芯片U2的第三端3通过所述第一滑动变阻器RP1与第一二极管D1的正极连接，所述第二电压转换芯片U2的第三端3还通过第一电阻R1与第二电压转换芯片U2的第二端2连接，所述第二电容C2和第二电解电容CN2并联连接，所述第二电解电容CN2的负极与所述第二电压转换芯片U2的第一端1连接，所述第二电解电容CN2的正极与所述第一电解电容CN1的正极连接，所述第三电容C3的一端与所述第二电压转换芯片U2的第二端2连接，所述第三电容C3的另外一端还与所述第一二极管D1的正极连接，所述第三电容C3的另外一端还通过所述断路器RD1与单体电池14的负极连接。
具体地，如图4所示，所述电压测量装置12包括第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第三放大器A3，所述第三放大器A3的负输入端通过所述第二电阻R2与所述单体电池14的负极连接，所述第三放大器A3的正输入端通过所述第三电阻R3与所述单体电池的正极连接，所述第三放大器A3的负输入端还通过所述第五电阻R5与地连接，所述第三放大器A3的正输入端还通过所述第四电阻R4与地连接，所述第三放大器A3的负输入端还通过所述第六电阻R6与所述第三放大器A3的输出端连接，所述第三放大器A3的输出端与所述控制单元15的模数转换器ADC_2的输入端连接。
其中充电系统的工作原理为：主控制器16设定单节电池的充电电压为2.25V，限流不大于3A，主控制器16通过与单体电池充电系统的控制单元13进行通讯，启动单体电池的充电控制回路，控制单元13输出脉冲信号控制电池浮充充电装置的硅控器件，进行电压调节，再经电压转换模块、滤波和电位器调节后输出稳定的2.25V直流电压对蓄电池进行在线充电，充电过程中，过流保护熔断器，起到过流充电保护作用。
为了保证单体电池的电压趋于一致，即电压差值在2mv的误差范围内，其具体控制过程如下：
主控制器工作参数设定为启用单体电池充电功能的时候，主控制器则将标准电压通过控制总线传至各个单节充电系统的控制单元，单节充电系统的控制模块则对实时采集的单体电压和主控制设置的标准电压进行比对，如果实时采集的单体电压值比标准电压值减去2mv的差值还小，则启动单体电池充电系统，对单体电池进行充电，直至其满足条件。
其中，所述电池充电系统还包括用于测量单体电池的温度测量装置，该温度测量装置的输出端与控制单元连接。
具体地，如图5所示，所述温度测量装置包括温度传感器T、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14，第二滑动变阻器RP2、第三滑动变阻器RP3、第一放大器A1、第二放大器A2以及第一稳压管D3，温度传感器T的输出端与第一放大器A1的正输入端连接，第一放大器A1的负输入端与第一放大器A1的输出端连接，第一放大器A1的输出端通过第十二电阻R12、第十三电阻R13以及第二滑动变阻器RP2与第二放大器A2的输出端连接，第一放大器A1的正输入端通过第九电阻R9、第十电阻R10与第一电压转换模块的输出端连接，第二放大器A2的负输入端通过第十四电阻R14、第二滑动电阻器RP2、第十一电阻R11与第一变压转换模块的输出端连接。第二放大器A2的输出端与主控制单元13的模数转换器ADC_3的输入端连接，其中，第二滑动变阻器RP12与第十一电阻R11的连接点还通过第一稳压管D3与地连接。
其中，所述电池充电系统还包括驱动电路，该驱动电路分别与单体电池以及控制单元连接。
具体地，如图6所示，驱动电路包括第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二十电阻R20、第二十一电阻R21、第二十二电阻R22、第二十三电阻R23、第二十四电阻R24、第二十五电阻R25、第二十六电阻R26、第六电容C6、第七电容C7、第二稳压管D4、第四放大器A4、第五放大器A5、光电耦合器S1，第四放大器A4的负极端通过第十八电阻R18和第十六电阻R16与单体电池的负极连接，第四放大器A4的正极通过第十五电阻R15与单体电池的负极连接，第四放大器A4的正极还通过第十七电阻R17与地连接，第四放大器A4的负极输入端还通过第二十一电阻R21与第四放大器A4的输出端连接，光电耦合器S1的三极管集电极通过第二十二电阻R22与单体电池的正极连接，三极管的射极与第十六电阻R16和第十八电阻R18的连接点连接，光电耦合器S1的二极管的正极通过第二十三电阻R23与控制单元的IO2端连接，光电耦合器S1的二极管的负极与第五放大器A5的正输入端连接，第五放大器A5的正输入端还通过第七电容C7、第二十五电阻R25与第五放大器A5的输出端连接，第五放大器A5的输出端还分别通过第二十四电阻R24与控制单元的IO2端连接，通过第二十六电阻R26与地连接，电容C6连接在控制单元的IO2端与地之间，电感L和第四稳压管D4串联连接在控制单元IO2与地之间。
其中，所述电池充电系统还包括通信模块，所述通信模块的一端与控制单元连接，另外一端与主控制器连接。
本发明控制单元根据接收主控制器设置的标准电压值与电压测量装置测量获得的实时电压差值的比较结果，控制电池浮充充电装置的开启或关闭，能够实时对单独运行的蓄电池进行浮充电，又能与原有的蓄电池在线监测采集模块兼容，提高了蓄电池组的应急储备能力。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (6)
1.一种变电站阀控式单体电池充电系统，其特征在于，包括：
用于给单体电池进行充电的电池浮充充电装置、用于测量单体电池电压的电压测量装置以及控制单元，其中，
所述电池浮充充电装置的输入端与110V馈线连接，其输出端与电池正极连接；
所述电压测量装置的输入端与所述单体电池正极连接，其输出端与所述控制单元连接，
所述控制单元还与变电站直流系统的主控制器连接，所述控制单元用于根据所述主控制器设置的单体电池的标准电压值与所述电压测量装置测量的单体电压值的比较结果开启或关闭所述电池浮充充电装置。
2.根据权利要求1所述的电池充电系统，其特征在于，所述电池浮充充电装置包括：
用于将110V电压转换为24V电压的第一电压转换模块、用于将24V电压转换为2.25V电压的第二电压转换模块以及断路器，其中，
所述第一电压转换模块的输入端与所述110V馈线连接，所述第一电压转换模块的输出端与第二电压转换模块的输入端连接，所述第二电压转换模块的输出端通过所述断路器与所述电池的正极连接，所述第二电压转换模块包括用于开启或关闭所述浮充充电电路的硅控器件，所述控制单元与所述硅控器件连接。
3.根据权利要求2所述的电池充电系统，其特征在于，所述第二电压转换模块包括：第一二极管、第二二极管、第一电解电容、第二电解电容、第一电容、第二电容、第三电容、第一电压转换芯片和第二电压转换芯片、第一电阻以及第一滑动变阻器，其中，所述硅控器件为所述第二二极管，
所述第一二极管的负极与所述第一电压转换模块的正输出端连接，第一二极管的正极与所述第一电压转换模块的负输出端连接；
所述第二二极管的正极与所述第一电压转换模块的正输出端连接，第二二极管的负极与所述第一电压转换模块的负输出端连接，所述第二二极管的负极还与所述主控制器连接；
所述第一电解电容和第一电容并联连接，所述第一电解电容的负极与第二二极管的正极连接，所述第一电解电容的正极与第二二极管的负极连接；
所述第一电压转换芯片的第一端与所述第一二极管的负极连接，其第三端与所述第一二极管的正极连接，所述第一电压转换芯片的第二端与第二电压转换芯片的第一端连接，所述第二电压转换芯片的第二端与电池的正极连接，所述第二电压转换芯片的第三端通过所述第一滑动变阻器与第一二极管的正极连接，所述第二电压转换芯片的第三端还通过第一电阻与第二电压转换芯片的第二端连接，所述第二电容和第二电解电容并联连接，所述第二电解电容的负极与所述第二电压转换芯片的第一端连接，所述第二电解电容的正极与所述第一电解电容的正极连接，所述第三电容的一端与所述第二电压转换芯片的第二端连接，所述第三电容的另外一端还与所述第一二极管的正极连接，所述第三电容的另外一端还通过所述断路器与电池的负极连接。
4.根据权利要求3所述的电池充电系统，其特征在于：所述电压测量装置包括第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第三放大器，所述第三放大器的负输入端通过所述第二电阻与所述单体电池的负极连接，所述第三放大器的正输入端通过所述第三电阻与所述电池的正极连接，所述第三放大器的负输入端还通过所述第五电阻与地连接，所述第三放大器的正输入端还通过所述第四电阻与地连接，所述第三放大器的负输入端还通过所述第六电阻与所述放大器的输出端连接，所述第三放大器的输出端与所述控制单元连接。
5.根据权利要求1所述的电池充电系统，其特征在于：
所述电池充电系统还包括用于测量所述单体电池温度的温度测量装置，所述温度测量装置的输出端与所述控制单元连接。
6.根据权利要求1所述的电池充电系统，其特征在于：
所述电池充电系统还包括通信模块，所述通信模块分别于所述控制单元和所述主控制器连接。
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