CN112072741A - 一种户用储能系统一键启动系统及其启动方法 - Google Patents

Abstract

本发明所公开的一种户用储能系统一键启动系统及其启动方法，利用控制开关闭合将开关电源取得的电信号输入至控制模块，控制模块根据电信号生成控制信号和控制指令，并且控制信号被第一常开开关、第二常开开关和第四常开开关接收，控制指令被电池控制系统接收；第一常开开关和第二常开开关根据控制信号发生闭合，此时电池控制系统根据控制指令使电池模块的常开开关闭合，使得电池模块处于被激活工作状态；第四常开开关根据控制信号发生闭合，使负载处于通电状态；激活状态的电池模块将输出的电信号输入至逆变器中，逆变器将电池模块输送过来的电信号以直流电的方式输出；逆变器输出的直流电经闭合状态的第一常开开关输入至控制模块，且控制开关断开后控制模块保持控制信号和控制指令实时输出，以使得第一常开开关、第二常开开关和第四常开开关保持闭合状态。

Description

一种户用储能系统一键启动系统及其启动方法

技术领域

本发明涉及一种光伏储能系统启动工作的技术领域，尤其是一种户用储能系统一键启动系统及其启动方法。

背景技术

目前，人们在启动储能系统时往往需要每个部件手动操作。而生活中储能系统通常各线路开关放置的位置并不在一起，特别是在设备非常多时，开关的数量也非常多，如果不能很好区分，还容易合错开关。人工手动去操作十分麻烦、容易触电、启动时间长等问题。因此，迫切需要一种用于储能系统一键启动的技术。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术的不足而设计的一种户用储能系统一键启动系统及其启动方法。

本发明所设计的一种户用储能系统一键启动系统，包括逆变器、电池模块、第一常开开关、第二常开开关、开关电源和控制模块，逆变器的输出端电性连接有负载；电池模块上设置有电池控制系统；电池模块通过第二常开开关与逆变器的输入端电性相连，开关电源的输出端和逆变器的直流电输出端均与第一常开开关电性相连，第一常开开关上并联有控制开关，控制开关和第一常开开关分别与控制模块的第一输入端和第二输入端相连；控制模块电信号输出端与第二常开开关相连，其控制信号输出端与电池控制系统相连。

作为优选，还包括备用蓄电池，备用蓄电池的正极与第一常开开关电性相连，其负极接地连接、以及分别与开关电源的输出端和逆变器的直流电输出端电性连接。

作为优选，还包括电网，电网分别与开关电源的输入端，电网通过第三常开开关逆变器的输入端电性连接线。

作为优选，还包括第四常开开关，逆变器通过第四常开开关与负载相连。

作为优选，第一常开开关包括第一电磁继电器，第一电磁继电器包括第一常开触点和第一电磁线圈，第一电磁线圈与控制模块的电信号输出端相连；第一常开触点的一端分别与控制开关的一端、蓄电池、逆变器的直流电输出端和开关电源的输出端相连，第一常开触点的另一端与控制模块的第二输入端相连；控制开关的另一端与控制模块的第一输入端相连。

作为优选，第二常开开关、第三常开开关、第四常开开关均包括第二电磁继电器，第二电磁继电器包括第二电磁线圈、以及两个第二常开触点，第二电磁线圈与控制模块的电信号输出端相连；

第二常开开关的两个第二常开触点的一端分别电池模块的正极和负极连接，其另一端分别与逆变器输入端的正极和负极连接；

第三常开开关的两个第二常开触点的一端分别逆变器输入端连接，其另一端分别与电网连接；第四常开开关的两个第二常开触点的一端分别逆变器输出端连接，其另一端分别与负载连接。

作为优选，电池模块上还设置有常开开关，且电池模块的正极通过常开开关与第二常开开关的一第二常开触点一端相连。

作为优选，逆变器包括双向逆变器，双向逆变器用于将输入的交流电转换为直流电输出、以及将输入的直流电转换为交流电输出。

作为另一方面一种户用储能系统一键启动方法，其特征在于，包括如下步骤：

利用控制开关闭合将开关电源取得的电信号输入至控制模块，控制模块根据电信号生成控制信号和控制指令，并且控制信号被第一常开开关、第二常开开关和第四常开开关接收，控制指令被电池控制系统接收；

第一常开开关和第二常开开关根据控制信号发生闭合，此时电池控制系统根据控制指令使电池模块的常开开关闭合，使得电池模块处于被激活工作状态；

第四常开开关根据控制信号发生闭合，使负载处于通电状态；

激活状态的电池模块将输出的电信号输入至逆变器中，逆变器将电池模块输送过来的电信号以直流电的方式输出；

逆变器输出的直流电经闭合状态的第一常开开关输入至控制模块，且控制开关断开后控制模块保持控制信号和控制指令实时输出，以使得第一常开开关、第二常开开关和第四常开开关保持闭合状态。

作为优选，还配置有电网，电网所输出的电信号传输至开关电源；

作为优选，第三常开开关接收控制模块的控制信号而闭合，电网所输出的电信号经闭合状态的第三常开开关输入至逆变器，逆变器将电网的交流电转换为直流电，该直流电经闭合的第二常开开关输入至电池模块，以对电池模块进行充电；

作为优选，在开关电源未有电信号输出时，控制开关闭合后备用蓄电池所输出的电信号输入控制模块，使控制模块处于工作状态进行控制信号和控制指令的输出，驱动电池模块工作、以及第一常开开关、第二常开开关、第三常开开关和第四常开开关闭合；

作为优选，逆变器输出的直流电和开关电源输出的电信号分别对备用蓄电池充电；

作为优选，在控制模块工作状态下操作控制开关后，控制模块对电池控制系统发送关闭指令，电池控制系统根据断开指令使得闭合的常开开关断开，电池模块无电信号输出，并且控制模块的电信号输出端停止电信号输出，使在第一常开开关、第二常开开关、第三常开开关和第四常开开关断开，最后在控制开关断开后完成断电。

本发明所设计的一种户用储能系统一键启动系统及其启动方法，其有益效果如下：

1、解决了现有技术中需要手动操作许多笨重的大开关，使得操作较为麻烦的问题，进一步实现只需要轻轻一按即可实现整体系统启动，提升使用时的便捷性能。

2、解决了现有技术中由于开关数量较多，各开关的开启及关闭配合较为复杂，加之又不是经常使用，容易发生各个开关开启及闭合混乱而导致操作错误的技术问题，从而实现了对户用储能系统进行启动不容易发生操作错误的技术效果，提升系统的使用性能。

3、解决了现有技术中由于操作的每个具有开关的位置均具有强电、高压电、以及线路年久失修等安全隐患，并且接线复杂使得系统安装及布局排布较为麻烦的技术问题，而本发明采用的全是弱电控制，电压均在安全特低电压以下，即使漏电也不会对人体产生危险，使得使用时的启动更加安全可靠。

附图说明

图1是启动系统的结构示意图；

图2是启动操作的流程图；

图3是关机操作的流程图；

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

如图1所示，本实施例所描述的一种户用储能系统一键启动系统，包括逆变器3、电池模块2、第一常开开关8、第二常开开关9、开关电源SPS和控制模块LCD/EMU，逆变器3的输出端电性连接有负载5；电池模块2上设置有电池控制系统BMS；电池模块2通过第二常开开关9与逆变器3的输入端电性相连，开关电源SPS的输出端和逆变器3的直流电输出端均与第一常开开关电性相连，第一常开开关8上并联有控制开关SB，控制开关SB和第一常开开关8分分别与控制模块LCD/EMU的第一输入端IN1和第二输入端IN2相连；控制模块LCD/EMU电信号输出端6与第二常开开关9相连，其控制信号输出端7与电池控制系统BMS相连，开关电源SPS输入电源为市电，有稳定的直流电输出与LCD/EMU供电线路相连接，并且电池模块可以是多个，多个电池模块可根据需要组成串联或并联，各电池间用一条通讯连接，由首个电池模块引出一条通讯线连接控制模块LCD/EMU。

本实施例中，还包括备用蓄电池1，备用蓄电池1的正极与第一常开开关8电性相连，其负极接地连接、以及分别与开关电源SPS的输出端和逆变器3的直流电输出端电性连接；还包括电网4，电网4分别与开关电源SPS的输入端，电网4通过第三常开开关10逆变器的输入端电性连接线，实现在开关电源SPS无法获取电信号时，可利用蓄电池对控制模块LCD/EMU提供工作电源，并且蓄电池为铅酸电池，有足够稳定的电压及电流输出与LCD/EMU供电线路相连接。

本实施例中，还包括第四常开开关11，逆变器3通过第四常开开关S5与负载相连，其结构实现逆变器是否对负载进行供电的控制。

本实施例中，第一常开开关8包括第一电磁继电器S1，第一电磁继电器S1包括第一常开触点S10和第一电磁线圈S20，第一电磁线圈与控制模块的电信号输出端6相连；第一常开触点的一端分别与控制开关SB的一端、蓄电池1、逆变器3的直流电输出端和开关电源SPS的输出端相连，第一常开触点的另一端与控制模块的第二输入端IN2相连；控制开关的另一端与控制模块的第一输入端相连，其结构实现利用第一电磁线圈是否得到来控制第一常开触点闭合或断开。

本实施例中，第二常开开关9、第三常开开关10、第四常开开关11均包括第二电磁继电器S3，第二电磁继电器S3包括第二电磁线圈S40、以及两个第二常开触点S30，第二电磁线圈与控制模块LCD/EMU的电信号输出端相连；

第二常开开关9的两个第二常开触点的一端分别电池模块的正极和负极连接，其另一端分别与逆变器输入端的正极和负极连接；

第三常开开关10的两个第二常开触点的一端分别逆变器3输入端的正极和负极连接，其另一端分别与电网4连接；其中，电网是输出的是交流电，从而交流电可以是单相交流电或三相交流电，单相交流电电网的火线和零线分别与第二常开触点的一端相连，或者三相交流电电网的三根相线和一根零线分别与第二常开触点连接，并且三相交流电电网的一根零线接地。第四常开开关11的两个第二常开触点的一端分别逆变器3输出端的正极和负极连接，其另一端分别与负载5连接。其结构利用利用第二电磁线圈是否得到来控制第二常开触点闭合或断开。其中负载5可以通过零线和火线或者三根相线和一根零线与第二常开触点连接。

本实施例中，电池模块2上还设置有常开开关S2，且电池模块的正极通过常开开关与第二常开开关的一第二常开触点一端相连。其常开开关S2在断开后使电池模块停止供电，并且关闭的控制指令消失后，常开开关恢复至闭合状态。电池控制系统BMS控制常开开关S2的开启或闭合，电池控制系统BMS接收到来自控制模块LCD/EMU发出的闭合常开开关S2的指令时，电池控制系统BMS驱动常开开关S2闭合，使电池模块激活输出电能，或者电池控制系统BMS接收到来自控制模块LCD/EMU发出的断开常开开关S2的指令时，电池控制系统BMS驱动常开开关S2断开，使电池模块停止输出电能。

本实施例中，逆变器包括双向逆变器，双向逆变器用于将输入的交流电转换为直流电输出、以及将输入的直流电转换为交流电输出。

上述结构的设计原理：用电磁继电器做主要控制开关，用一个按钮开关做启动关闭控制使用。电磁继电器线圈一端均接入直流地，另一端通过直流控制母线连接在一起接入控制模块LCD/EMU的控制信号输出端7。运用继电器的常开触点；当电磁继电器的电磁线圈没有电流流过时，电磁线圈触点断开，此时常开触点仍处于断开状态；当电磁继电器的电磁线圈流过足够大电流时，电磁线圈触点闭合，常开触点则处于闭合状态；并且控制开关SB为点按式，按下时触点闭合，松开时触点断开。控制开关SB一端接蓄电池正极输出，另一端接入LCD/EMU的第一输出端IN1。

另外，基于上述系统结构，在控制模块的LCD/EMU芯片录入控制程序后实现的一种户用储能系统一键启动方法，包括如下步骤，如图2和图3所示：

利用控制开关闭合将开关电源取得的电信号输入至控制模块，控制模块根据电信号生成控制信号和控制指令，并且控制信号被第一常开开关、第二常开开关和第四常开开关接收，控制指令被电池控制系统接收；

第一常开开关和第二常开开关根据控制信号发生闭合，此时电池控制系统根据控制指令使电池模块的常开开关闭合，使得电池模块处于被激活工作状态；

第四常开开关根据控制信号发生闭合，使负载处于通电状态；

激活状态的电池模块将输出的电信号输入至逆变器中，逆变器将电池模块输送过来的电信号以直流电的方式输出；

逆变器输出的直流电经闭合状态的第一常开开关输入至控制模块，且控制开关断开后控制模块保持控制信号和控制指令实时输出，以使得第一常开开关、第二常开开关和第四常开开关保持闭合状态。

本实施例中，还配置有电网，电网所输出的电信号传输至开关电源；

本实施例中，第三常开开关接收控制模块的控制信号而闭合，电网所输出的电信号经闭合状态的第三常开开关输入至逆变器，逆变器将电网的交流电转换为直流电，该直流电经闭合的第二常开开关输入至电池模块，以对电池模块进行充电。

本实施例中，在开关电源未有电信号输出时，控制开关闭合后备用蓄电池所输出的电信号输入控制模块，使控制模块处于工作状态进行控制信号和控制指令的输出，驱动电池模块工作、以及第一常开开关、第二常开开关、第三常开开关和第四常开开关闭合；

本实施例中，逆变器输出的直流电和开关电源输出的电信号分别对备用蓄电池充电；

本实施例中，在控制模块工作状态下操作控制开关后，控制模块对电池控制系统发送关闭指令，电池控制系统根据断开指令使得闭合的常开开关断开，电池模块无电信号输出，并且控制模块的电信号输出端停止电信号输出，使在第一常开开关、第二常开开关、第三常开开关和第四常开开关断开，最后在控制开关断开后完成断电。

其中，在系统启动后，根据用户操作，逆变器可以把电网的交流电转换为直流电给电池充电，也可以直接供给负载，还可以将直流电转换为交流电输给电网。

综合上述所实现的开机以及关机的实际操作如下：

一、开机

(1)当电网有电时：

开关电源SPS取得电网的电并输出稳定的电流至蓄电池的正负极，负极与直流地相连接，正极接入控制开关SB和第一电磁继电器S1，此时没有电流过控制开关SB或第一电磁继电器S1到第一输入端IN1或第二输入端IN2，此时系统处于关机状态。当控制开关SB按下瞬间，有电流经过控制开关SB从第一输入端IN1进入给控制模块LCD/EMU供电，此时电信号输出端6瞬间输出供各继电器的电磁线圈启动的电压，使第一电磁继电器S1的第一电磁线圈S20和三个第二电磁继电器S3的第二电磁线圈S40均通电，根据第一电磁线圈S20和第二电磁线圈S40的通电使得第一常开触点S10和三个第二常开触点S20均闭合，控制模块LCD/EMU在通电瞬间给电池模块2的电池控制系统BMS激活指令，电池控制系统BMS收到指令对电池模块2进行激活操作，此时电池模块2的正极输出电信号，且由于第二常开开关的第二常开触点S20是处于闭合状态的，所以逆变器会有电流输入，逆变器将输入的经过转换输出到闭合状态的控制开关SB和闭合状态的第一常开触点S10，所以电信号经过第一常开触点S10和控制开关SB被传输至控制模块LCD/EMU，从而纵使在控制开关SB断开后，系统仍能能保持开启状态，最后以完成系统开机。

(2)当电网无电时：

由于电网无电，开关电源SPS不能从电网4获取电能用于启动。此时系统内部的蓄电池1供电到控制开关SB和第一常开触点S10。此时没有电流过控制开关SB或第一常开触点S10到第一输入端IN1或第二输入端IN2，系统处于关机状态。当控制开关SB按下瞬间，有电流经过控制开关SB从第一输入端IN1进入给控制模块LCD/EMU供电，此时控制模块LCD/EMU的电信号输出端6瞬间输出供各继电器的电池线圈启动的电压，使使第一电磁继电器S1的第一电磁线圈S20和三个第二电磁继电器S3的第二电磁线圈S40均通电，第一电磁线圈S20和第二电磁线圈S40的通电使得第一常开触点S10和三个第二常开触点S20均闭合。控制模块LCD/EMU在通电瞬间给电池模块2的电池控制系统BMS激活指令，电池控制系统BMS收到指令对电池模块2进行激活操作，此时电池模块2的正极输出电信号，且由于第二常开开关的第二常开触点S20闭合是处于闭合状态的，所以逆变器会有电流输入，逆变器将输入的经过转换输出到闭合状态的控制开关SB和闭合状态的第一常开触点S10，这时由逆变器端供电，且电信号经过第一常开触点S10和控制开关SB被传输到控制模块LCD/EMU，从而实现即时在控制开关SB断开后、以及在电网发生断电后，系统仍能进行开启启动，并且系统也仍能保持开启状态，最后以完成系统开机。

2.关机：控制模块LCD/EMU检测到控制开关SB按下时会向电池模块发送关闭的指令，电池控制系统BMS会操作常开开关S2断开，电池模块无电压输出，并且控制模块的电信号输出端停止电信号输出，使在第一常开开关、第二常开开关、第三常开开关和第四常开开关断开，最后在控制开关断开后完成断电，已完成系统关机操作。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种户用储能系统一键启动系统，其特征在于，包括逆变器、电池模块、第一常开开关、第二常开开关、开关电源和控制模块，逆变器的输出端电性连接有负载；电池模块上设置有电池控制系统；电池模块通过第二常开开关与逆变器的输入端电性相连，开关电源的输出端和逆变器的直流电输出端均与第一常开开关电性相连，第一常开开关上并联有控制开关，控制开关和第一常开开关分分别与控制模块的第一输入端和第二输入端相连；控制模块电信号输出端与第二常开开关相连，其控制信号输出端与电池控制系统相连。

2.根据权利要求1所述的户用储能系统一键启动系统，其特征在于，还包括备用蓄电池，备用蓄电池的正极与第一常开开关电性相连，其负极接地连接、以及分别与开关电源的输出端和逆变器的直流电输出端电性连接。

3.根据权利要求1所述的户用储能系统一键启动系统，其特征在于，还包括电网，电网分别与开关电源的输入端，电网通过第三常开开关逆变器的输入端电性连接线。

4.根据权利要求3所述的户用储能系统一键启动系统，其特征在于，还包括第四常开开关，逆变器通过第四常开开关与负载相连。

5.根据权利要求4所述的户用储能系统一键启动系统，其特征在于，第一常开开关包括第一电磁继电器，第一电磁继电器包括第一常开触点和第一电磁线圈，第一电磁线圈与控制模块的电信号输出端相连；第一常开触点的一端分别与控制开关的一端、蓄电池、逆变器的直流电输出端和开关电源的输出端相连，第一常开触点的另一端与控制模块的第二输入端相连；控制开关的另一端与控制模块的第一输入端相连。

6.根据权利要求4所述的户用储能系统一键启动系统，其特征在于，第二常开开关、第三常开开关、第四常开开关均包括第二电磁继电器，第二电磁继电器包括第二电磁线圈、以及两个第二常开触点，第二电磁线圈与控制模块的电信号输出端相连；

第二常开开关的两个第二常开触点的一端分别电池模块的正极和负极连接，其另一端分别与逆变器输入端的正极和负极连接；

第三常开开关的两个第二常开触点的一端与逆变器输入端连接，其另一端与电网连接；

第四常开开关的两个第二常开触点的一端与逆变器输出端连接，其另一端与负载连接。

7.根据权利要求6所述的户用储能系统一键启动系统，其特征在于，电池模块上还设置有常开开关，且电池模块的正极通过常开开关与第二常开开关的一第二常开触点一端相连。

8.根据权利要求1所述的户用储能系统一键启动系统，其特征在于，逆变器包括双向逆变器，双向逆变器用于将输入的交流电转换为直流电输出、以及将输入的直流电转换为交流电输出。

9.一种户用储能系统一键启动方法，其特征在于，包括如下步骤：

利用控制开关闭合将开关电源取得的电信号输入至控制模块，控制模块根据电信号生成控制信号和控制指令，并且控制信号被第一常开开关、第二常开开关和第四常开开关接收，控制指令被电池控制系统接收；

第一常开开关和第二常开开关根据控制信号发生闭合，此时电池控制系统根据控制指令使电池模块的常开开关闭合，使得电池模块处于被激活工作状态；

第四常开开关根据控制信号发生闭合，使负载处于通电状态；

激活状态的电池模块将输出的电信号输入至逆变器中，逆变器将电池模块输送过来的电信号以直流电的方式输出；

逆变器输出的直流电经闭合状态的第一常开开关输入至控制模块，且控制开关断开后控制模块保持控制信号和控制指令实时输出，以使得第一常开开关、第二常开开关和第四常开开关保持闭合状态。

10.根据权利要求9所述的一种户用储能系统一键启动方法，其特征在于，还配置有电网，电网所输出的电信号传输至开关电源；

作为优选，第三常开开关接收控制模块的控制信号而闭合，电网所输出的电信号经闭合状态的第三常开开关输入至逆变器，逆变器将电网的交流电转换为直流电，该直流电经闭合的第二常开开关输入至电池模块，以对电池模块进行充电；

作为优选，在开关电源未有电信号输出时，控制开关闭合后备用蓄电池所输出的电信号输入控制模块，使控制模块处于工作状态进行控制信号和控制指令的输出，驱动电池模块工作、以及第一常开开关、第二常开开关、第三常开开关和第四常开开关闭合；

作为优选，逆变器输出的直流电和开关电源输出的电信号分别对备用蓄电池充电；

作为优选，在控制模块工作状态下操作控制开关后，控制模块对电池控制系统发送关闭指令，电池控制系统根据断开指令使得闭合的常开开关断开，电池模块无电信号输出，并且控制模块的电信号输出端停止电信号输出，使在第一常开开关、第二常开开关、第三常开开关和第四常开开关断开，最后在控制开关断开后完成断电。

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