CN111934396A - 一种发电机组蓄电池充电冗余系统及其方法 - Google Patents

一种发电机组蓄电池充电冗余系统及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种发电机组蓄电池充电冗余系统及其方法，包括充电控制机柜、主充电控制电路、辅助充电控制电路、放电控制电路、接线端子、电子开关电路、蓄电池组及驱动电路，充电控制机柜内设若干隔板，隔板将柜体分割为一个控制室、至少两个充电控制室、一个放电控制室及以蓄电池承载室，主充电控制电路、辅助充电控制电路分别嵌入在一个充电控制室，电子开关电路和驱动电路均嵌于控制室内。其使用方法包括设备装配，充放电作业及冗余管理等三个步骤。本发明一方面可有效满足与多种发电机组及用电设备进行配套充放电作业的需要；另一方面在进行充放电作业中，可有效的实现在影响正常充放电作业需要的同时，实现对故障点进行及时排除及检修。

Description

一种发电机组蓄电池充电冗余系统及其方法
技术领域
本发明涉及一种发电机组蓄电池充电冗余系统及其使用方法，属发电设备技术领域。
背景技术
目前发电机组在运行时，往往需要对通过外接蓄电池组对发电机组运行时产生的电能进行收集存储，然后再对外进行放电作业，当前所使用的外接蓄电池组在进行充放电作业时，其充放电控制电路相对单一，缺乏必要的冗余调节能力，从而一方面造成蓄电池组往往仅能满足特定运行工作的发电机组及用电器配套使用的需要，使用灵活性及便捷性相对较差；另一方面导致当个别蓄电池发生故障时，或充放电控制电路发生故障时，极易造成整个蓄电池充放电系统故障，严重时甚至造成电路过载、短路、蓄电池组发生燃烧、爆炸等安全事故，且故障排除难度也相对较大，从而严重影响了发电机组设备运行的稳定性和安全性。
此针对这一现状，需要开发一种全新的发电机组用蓄电池组结构及使用方法，以满足实际使用的需要。
发明内容
本发明的目的是提供本发明提供一种发电机组蓄电池充电冗余系统及其方法。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种发电机组蓄电池充电冗余系统，包括充电控制机柜、主充电控制电路、辅助充电控制电路、放电控制电路、接线端子、电子开关电路、蓄电池组及驱动电路，充电控制机柜轴线与水平面垂直分布且横断面为矩形的闭合柜体结构，充电控制机柜内设若干隔板，所述隔板沿着充电控制机柜轴线从上至下分布，并将柜体分割为一个控制室、至少两个充电控制室、一个放电控制室及以蓄电池承载室，其中主充电控制电路、辅助充电控制电路分别嵌入在一个充电控制室内并相互并联，主充电控制电路、辅助充电控制电路间通过电子开关电路分别与放电控制电路、接线端子、电子开关电路、蓄电池组及驱动电路电气连接，接线端子若干，分别嵌于各充电控制室、放电控制室外表面，电子开关电路和驱动电路均嵌于控制室内，且电子开关电路若干，各电子开关电路间相互混联并与驱动电路电气连接，蓄电池组至少一个并嵌于蓄电池承载室内，所述放电控制电路至少一个并嵌于放电控制室内。
进一步的，所述隔板包括承载板、连接筋板、承载托盘、温度传感器、烟雾报警器、引流风机、半导体制冷机构，所述承载板为横断面呈矩形的板状结构，承载板若干并相互平行分布，相邻两条承载板间间距为5—20毫米，且相邻两条承载板下端面间通过与若干承载板轴线垂直分布的连接筋板连接，所述承载板上端面与承载托盘连接，且所述承载托盘与承载板轴线平行分布，所述承载托盘与下端所连接的相邻两条承载板间构成若干条相互平行分布的散热槽，所述温度传感器、烟雾报警器与承载托盘下端面连接并环绕承载托盘轴线均布，所述半导体制冷机构与承载托盘同轴分布，且其制冷端与承载托盘下端面连接，半导体制冷机构的与引流风机连接，所述引流风机轴线与散热槽轴线平行分布并与至少一条散热槽连通。
进一步的，所述散热槽对应的充电控制机柜侧壁设通风口，通风口轴线与充电控制机柜轴线垂直分布，并与散热槽轴线平行分布，且每个通风口均与1—5条散热槽连通。
进一步的，所述充电控制机柜前端面及后端面均设若干操控柜门，所述操控柜门分别与控制室、充电控制室、放电控制室及蓄电池承载室位置对应，所述充电控制机柜顶部设一个散热口，且所述散热口与充电控制机柜同轴分布。
进一步的，所述蓄电池组至少两个，各蓄电池组间通过电子开关电路混联，且相邻两个蓄电池组间通过隔板相互隔离。
进一步的，所述的电子开关电路包括基于IGBT为基础的驱动电路和基于MOS管的场效应驱动电路；所述主充电控制电路、辅助充电控制电路及放电控制电路另设短路保护电路、稳压保护电路、过流保护电路、过充保护电路、电流保护电路、反接保护电路、欠压保护电路、过载保护电路。
进一步的，所述的驱动系统为基于工业单片机为基础的电路系统，且所述控制电路另设串口通讯装置。
一种发电机组蓄电池充电冗余系统的使用方法，包括如下步骤：
S1，设备装配，首先对构成本发明的充电控制机柜、主充电控制电路、辅助充电控制电路、放电控制电路、接线端子、电子开关电路、蓄电池组及驱动电路进行装配，然后充电及放电作业的需要，设置蓄电池组具体数量和相互间连接关系，然后将各蓄电池组装备到充电控制机柜内，最后对主充电控制电路、辅助充电控制电路、放电控制电路、接线端子、电子开关电路、蓄电池组及驱动电路间进行电气连接，并使主充电控制电路、辅助充电控制电路通过接线端子与外部发电机供电电路系统电气连接，放电控制电路通过接线端子与外部用电器放电电路电气连接，并通过驱动电路设定主充电控制电路、辅助充电控制电路充电作业优先级，其中主充电控制电路充电优先级最高；
S2，充放电作业，完成S1步骤后，即可在发电机组运行时对各承载腔内蓄电池组进行充电作业，在充电作业中，根据设定的充电优先级首先由主充电控制电路直接对蓄电池组进行充电作业，并在蓄电池组完成充电作业后，再通过放电控制电路进行放电作业；
S3，冗余管理，在充放电运行过程中，当主充电控制电路发生故障后，则根据S1步骤设定的充电优先级，驱动辅助充电控制电路对蓄电池组进行充电作业。
进一步的，所述的当蓄电池组为两组及两组以上时，各蓄电池组间独立运行，且至少一个蓄电池组处于充电状态和至少一个蓄电池组处于放电状态，并根据蓄电池组剩余电量对各蓄电池组运行状态进行循环管理。
本发明一方面结构简单，通用性好，可有效满足与多种发电机组及用电设备进行配套充放电作业的需要；另一方面在进行充放电作业中，可有效的实现在不影响正常充放电作业需要的同时，实现对故障点进行及时排除及检修，从而提高了充放电作业运行的稳定性和可控性。
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为本发明结构示意图；
图2为隔板结构示意图；
图3为本发明方法流程图。
图中，1、充电控制机柜；2、主充电控制电路；3、辅助充电控制电路；4、放电控制电路；5、接线端子；6、电子开关电路；7、蓄电池组；8、驱动电路； 10、通风口；11、操控柜门；12、散热口；91、承载板；92、连接筋板；93、承载托盘；94、温度传感器；95、烟雾报警器；96、引流风机；97、半导体制冷机构；98、散热槽；101、控制室；102、充电控制室；103、放电控制室；104、蓄电池承载室。
具体实施方式
下面将结合本发明的附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1和2所示, 一种发电机组蓄电池充电冗余系统，包括充电控制机柜1、主充电控制电路2、辅助充电控制电路3、放电控制电路4、接线端子5、电子开关电路6、蓄电池组7及驱动电路8，充电控制机柜1轴线与水平面垂直分布且横断面为矩形的闭合柜体结构，充电控制机柜1内设若干隔板，隔板沿着充电控制机柜1轴线从上至下分布，并将柜体分割为一个控制室101、至少两个充电控制室102、一个放电控制室103及以蓄电池承载室104，其中主充电控制电路2、辅助充电控制电路3分别嵌入在一个充电控制室102内并相互并联，主充电控制电路2、辅助充电控制电路3间通过电子开关电路6分别与放电控制电路4、接线端子5、电子开关电路6、蓄电池组7及驱动电路8电气连接，接线端子5若干，分别嵌于各充电控制室102、放电控制室103外表面，电子开关电路6和驱动电路8均嵌于控制室101内，且电子开关电路6若干，各电子开关电路6间相互混联并与驱动电路8电气连接，蓄电池组7至少一个并嵌于蓄电池承载室104内，所述放电控制电路4至少一个并嵌于放电控制室103内。
重点说明的，所述隔板包括承载板91、连接筋板92、承载托盘93、温度传感器94、烟雾报警器95、引流风机96、半导体制冷机构97，所述承载板91为横断面呈矩形的板状结构，承载板91若干并相互平行分布，相邻两条承载板91间间距为5—20毫米，且相邻两条承载板91下端面间通过若干与承载板91轴线方向均布并与承载板91轴线垂直分布的连接筋板92连接，所述承载板91上端面与承载托盘93连接，且所述承载托盘93与承载板91轴线平行分布，所述承载托盘93与下所连接的相邻两条承载板91间构成若干条相互平行分布的散热槽98，所述温度传感器94、烟雾报警器95与承载托盘93下端面连接并环绕承载托盘93轴线均布，所述半导体制冷机构97与承载托盘93同轴分布，且其制冷端与承载托盘93下端面连接，散热端与引流风机96连接，所述引流风机96轴线与散热槽98轴线平行分布并与至少一条散热槽98连通。
进一步优化的，所述散热槽98对应的充电控制机柜1侧壁设通风口10，通风口10轴线与充电控制机柜1轴线垂直分布，并与散热槽98轴线平行分布，且每个通风口10均与1—5条散热槽98连通。
同时，所述充电控制机柜1前端面及后端面均设若干操控柜门11，所述操控柜门11分别与控制室101、充电控制室102、放电控制室103及蓄电池承载室104位置对应，所述充电控制机柜1顶部设一个散热口12，且所述散热口12与充电控制机柜1同轴分布。
此外，所述蓄电池组7至少两个，各蓄电池组7间通过电子开关电路6混联，且相邻两个蓄电池组7间通过隔板相互隔离。
本实施例中，所述的电子开关电路6包括基于IGBT为基础的驱动电路和基于MOS管的场效应驱动电路；所述主充电控制电路2、辅助充电控制电路3及放电控制电路4另设短路保护电路、稳压保护电路、过流保护电路、过充保护电路、电流保护电路、反接保护电路、欠压保护电路、过载保护电路。
进一步优化的，所述的驱动系统8为基于工业单片机为基础的电路系统，且所述控制电路另设串口通讯装置。
如图3所示，一种发电机组蓄电池充电冗余系统的使用方法，包括如下步骤：
S1，设备装配，首先对构成本发明的充电控制机柜、主充电控制电路、辅助充电控制电路、放电控制电路、接线端子、电子开关电路、蓄电池组及驱动电路进行装配，然后实现充电及放电作业的需要，设置蓄电池组具体数量和相互间连接关系，然后将各蓄电池组装备到充电控制机柜内，最后对主充电控制电路、辅助充电控制电路、放电控制电路、接线端子、电子开关电路、蓄电池组及驱动电路间进行电气连接，并使主充电控制电路、辅助充电控制电路通过接线端子与外部发电机供电电路系统电气连接，放电控制电路通过接线端子与外部用电器放电电路电气连接，并通过驱动电路设定主充电控制电路、辅助充电控制电路充电作业优先级，其中主充电控制电路充电优先级最高；
S2，充放电作业，完成S1步骤后，即可在发电机组运行时对各承载腔内蓄电池组进行充电作业，在充电作业中，根据设定的充电优先级首先由主充电控制电路直接对蓄电池组进行充电作业，并在蓄电池组完成充电作业后，再通过放电控制电路进行放电作业；
S3，冗余管理，在充放电运行过程中，当主充电控制电路发生故障后，则根据S1步骤设定的充电优先级，驱动辅助充电控制电路对蓄电池组进行充电作业。
值得注意的，所述的当蓄电池组为两组及两组以上时，各蓄电池组间独立运行，且至少一个蓄电池组处于充电状态和至少一个蓄电池组处于放电状态，并根据蓄电池组剩余电量对各蓄电池组运行状态进行循环管理。
本发明一方面结构简单，通用性好，可有效满足与多种发电机组及用电设备进行配套充放电作业的需要；另一方面在进行充放电作业中，可有效的实现在不影响正常充放电作业需要的同时，实现对故障点进行及时排除及检修，从而提高了充放电作业运行的稳定性和可控性。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种发电机组蓄电池充电冗余系统，其特征在于：包括充电控制机柜（1）、主充电控制电路（2）、辅助充电控制电路（3）、放电控制电路（4）、接线端子（5）、电子开关电路（6）、蓄电池组（7）及驱动电路（8），所述充电控制机柜（1）轴线与水平面垂直分布且横断面为矩形的闭合柜体结构，所述充电控制机柜（1）内设若干隔板，所述隔板沿着充电控制机柜（1）轴线从上至下分布，并将柜体分割为一个控制室（101）、至少两个充电控制室（102）、一个放电控制室（103）及以蓄电池承载室（104），其中所述主充电控制电路（2）、辅助充电控制电路（3）分别嵌入在一个充电控制室（102）内并相互并联，主充电控制电路（2）、辅助充电控制电路（3）间通过电子开关电路（6）分别与放电控制电路（4）、接线端子（5）、电子开关电路（6）、蓄电池组（7）及驱动电路（8）电气连接，所述接线端子（5）若干，分别嵌于各充电控制室（102）、放电控制室（103）外表面，所述电子开关电路（6）和驱动电路（8）均嵌于控制室（101）内，且电子开关电路（6）若干，各所述电子开关电路（6）间相互混联并与驱动电路（8）电气连接，所述蓄电池组（7）至少一个并嵌于蓄电池承载室（104）内，所述放电控制电路（4）至少一个并嵌于放电控制室（103）内；
所述隔板包括承载板（91）、连接筋板（92）、承载托盘（93）、温度传感器（94）、烟雾报警器（95）、引流风机（96）、半导体制冷机构（97），所述承载板（91）为横断面呈矩形的板状结构，承载板（91）若干并相互平行分布，相邻两条承载板（91）间间距为5—20毫米，且相邻两条承载板（91）下端面间通过与若干承载板（91）轴线垂直分布的连接筋板（92）连接，所述承载板（91）上端面与承载托盘（93）连接，且所述承载托盘（93）与承载板（91）轴线平行分布，所述承载托盘（93）与下端所连接的相邻两条承载板（91）间构成若干条相互平行分布的散热槽（98），所述温度传感器（94）、烟雾报警器（95）与承载托盘（93）下端面连接并环绕承载托盘（93）轴线均布，所述半导体制冷机构（97）与承载托盘（93）同轴分布，且其制冷端与承载托盘（93）下端面连接，半导体制冷机构（97）的散热端与引流风机（96）连接，所述引流风机（96）轴线与散热槽（98）轴线平行分布并与至少一条散热槽（98）连通。
2.根据权利要求1所述的一种发电机组蓄电池充电冗余系统，其特征在于：所述散热槽（98）对应的充电控制机柜（1）侧壁设通风口（10），所述通风口（10）轴线与充电控制机柜（1）轴线垂直分布，并与散热槽（98）轴线平行分布，且每个通风口（10）均与多条散热槽（98）连通。
3.根据权利要求1所述的一种发电机组蓄电池充电冗余系统，其特征在于：所述充电控制机柜（1）前端面及后端面均设若干操控柜门（11），所述操控柜门（11）分别与控制室（101）、充电控制室（102）、放电控制室（103）及蓄电池承载室（104）位置对应，所述充电控制机柜（1）顶部设一个散热口（12），且所述散热口（12）与充电控制机柜（1）同轴分布。
4.根据权利要求1所述的一种发电机组蓄电池充电冗余系统，其特征在于：所述蓄电池组（7）至少两个，各所述蓄电池组（7）间通过电子开关电路（6）混联，且相邻两个所述蓄电池组（7）间通过隔板相互隔离。
5.根据权利要求1所述的一种发电机组蓄电池充电冗余系统，其特征在于：所述电子开关电路（6）包括基于IGBT为基础的驱动电路（8）和基于MOS管的场效应驱动电路（8）；所述主充电控制电路（2）、辅助充电控制电路（3）及放电控制电路（4）另设短路保护电路、稳压保护电路、过流保护电路、过充保护电路、电流保护电路、反接保护电路、欠压保护电路、过载保护电路。
6.根据权利要求1所述的一种发电机组蓄电池充电冗余系统，其特征在于：所述驱动系统为基于工业单片机为基础的电路系统，且所述控制电路另设串口通讯装置。
7.一种使用权利要求1至6任意一项所述发电机组蓄电池充电冗余系统的方法，其特征在于：具体步骤如下：
S1，设备装配，首先对充电控制机柜（1）、主充电控制电路（2）、辅助充电控制电路（3）、放电控制电路（4）、接线端子（5）、电子开关电路（6）、蓄电池组（7）及驱动电路（8）进行装配，然后实现充电及放电作业的需要，设置所述蓄电池组（7）数量和相互间连接关系，然后将各蓄电池组（7）装备到充电控制机柜（1）内，最后对主充电控制电路（2）、辅助充电控制电路（3）、放电控制电路（4）、接线端子（5）、电子开关电路（6）、蓄电池组（7）及驱动电路（8）间进行电气连接，并使所述主充电控制电路（2）、辅助充电控制电路（3）通过接线端子（5）与外部发电机供电电路系统电气连接，所述放电控制电路（4）通过接线端子（5）与外部用电器放电电路电气连接，并通过驱动电路（8）设定主充电控制电路（2）、辅助充电控制电路（3）充电作业优先级，其中主充电控制电路（2）充电优先级最高；
S2，充放电作业，完成S1步骤后，在发电机组运行时对各承载腔内蓄电池组（7）进行充电作业，在充电作业中，根据设定的充电优先级首先由主充电控制电路（2）直接对蓄电池组（7）进行充电作业，并在蓄电池组（7）完成充电作业后，再通过放电控制电路（4）进行放电作业；
S3，冗余管理，在充放电运行过程中，当主充电控制电路（2）发生故障后，则根据S1步骤设定的充电优先级，驱动辅助充电控制电路（3）对蓄电池组（7）进行充电作业。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述蓄电池组（7）为两组及两组以上时，各蓄电池组（7）间独立运行，且至少一个蓄电池组（7）处于充电状态和至少一个蓄电池组（7）处于放电状态，并根据蓄电池组（7）剩余电量对各蓄电池组（7）运行状态进行循环管理。
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