CN113783280A - 一种适用于1500v光伏系统的锂电池充电电源 - Google Patents

一种适用于1500v光伏系统的锂电池充电电源 Download PDF

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Abstract

本发明属于光伏发电设备技术领域，具体涉及一种适用于1500V光伏系统的锂电池充电电源，包括高频变压器、启动检测模块；光伏组串1500V输入电源后，经EMC滤波和整流滤波后分成两路，一路与高频变压器的主绕组连接，另一路与启动检测模块连接；启动检测模块与高频变压器连接；还包括基准电路、调整模块；高频变压器的主输出绕组经整流滤波后与电池充电端口连接；高频变压器的次输出绕组经整流滤波后与基准电路连接；电池充电端口、基准电路均与调整模块连接。本发明支持1500V光伏发电系统的电压输入，可以直接连接锂电池进行充电。

Description

一种适用于1500V光伏系统的锂电池充电电源
技术领域
本发明属于光伏发电设备技术领域，具体涉及一种适用于1500V光伏系统的锂电池充电电源。
背景技术
1500V自供电光伏跟踪支架的控制器需要锂电池作为备用电源，以供应急和系统夜间用电，控制器的电源需要给锂电池充电同时给电机供电。现有的1500V电源没有充电功能，无法直接给电池充电。若需充电，需要另配充电器单元。导致控制器复杂，体积大，成本高。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，提出了一种适用于1500V光伏系统的锂电池充电电源。
为实现以上技术目的，本发明采用以下技术方案：
一种适用于1500V光伏系统的锂电池充电电源，包括高频变压器、启动检测模块；光伏组串1500V输入电源后，经EMC滤波和整流滤波后分成两路，一路与高频变压器的主绕组连接，另一路与启动检测模块连接；启动检测模块与高频变压器连接，启动检测模块用于检测电源电压是否达到启动条件，并在电源电压达到启动条件时驱动高频变压器进入工作状态；还包括基准电路、调整模块；高频变压器的主输出绕组经整流滤波后与电池充电端口连接；高频变压器的次输出绕组经整流滤波后与基准电路连接；电池充电端口、基准电路均与调整模块连接；基准电路用于输出设定好的基准电压以及设定好的基准电流；调整模块用来比较基准电路的电压与电池充电端口的电压之差，以及基准电路的电流与电池充电端口的电流之差，并将电压差与电流差反馈给检测模块，检测模块进行调整后通过高频变压器输出电池充电端口所需要的电压与电流。
进一步地，启动检测模块包括启动电压检测电路、脉宽调制电路、均压开关电路、驱动电路；光伏组串1500V输入电源后，经EMC滤波和整流滤波后的另一路与启动电压检测电路连接；启动电压检测电路与脉宽调制电路连接，脉宽调制电路与驱动电路连接，驱动电路与均压开关电路连接，均压开关电路与高频变压器连接；脉宽调制电路、驱动电路均与高频变压器的辅助绕组连接；启动电压检测电路用于检测电源电压是否达到启动条件；脉宽调制电路用于输出脉冲到驱动电路；驱动电路用于打开均压开关电路；均压开关电路用于控制高频变压器进入工作状态。
进一步地，均压开关电路的电流值经电流反馈给脉宽调制电路。
进一步地，调整模块包括充电电流采样电路、电压采样电路、比较电路；充电电流采样电路、电压采样电路均与电池充电端口连接；充电电流采样电路、电压采样电路还均与比较电路连接；基准电路与比较电路连接；比较电路用于比较基准电路的电压与电池充电端口的电压差，以及基准电路的电流与电池充电端口的电流差。
进一步地，比较电路将电压差与电流差经光耦反馈给脉宽调制电路控制充电电压与电流。
进一步地，均压开关电路设有两个相互串联的MOS,脉宽调制电路输出脉冲信号到驱动电路控制两个MOS同时导通和关断。
进一步地，高频变压器的主输出绕组经整流滤波后还与电机供电端口连接。
进一步地，高频变压器的次输出绕组经过整流滤波后还与控制电路连接。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果为：
(1)支持1500V光伏发电系统的电压输入，可以直接连接锂电池进行充电；
(2)实现简单，体积小，成本低。
附图说明
图1为本实施例原理结构示意图；
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步地描述，但本发明的保护范围并不仅仅限于此。
如图1所示，本实施例提供一种适用于1500V光伏系统的锂电池充电电源，包括高频变压器、启动检测模块；光伏组串1500V输入电源后，经EMC滤波和整流滤波稳压后分成两路，一路与高频变压器的主绕组连接，另一路与启动检测模块连接；启动检测模块与高频变压器连接，启动检测模块用于检测电源电压是否达到启动条件，并在电源电压达到启动条件时驱动高频变压器进入工作状态；本实施例还包括基准电路、调整模块；高频变压器的主输出绕组经整流滤波后与电池充电端口连接；高频变压器的次输出绕组经整流滤波后与基准电路连接；电池充电端口、基准电路均与调整模块连接；基准电路用于输出设定好的基准电压以及设定好的基准电流；调整模块用来比较基准电路的电压与电池充电端口的电压之差，以及基准电路的电流与电池充电端口的电流之差，并将电压差与电流差反馈给检测模块，检测模块进行调整后通过高频变压器输出电池充电端口所需要的电压与电流。本实施例支持1500V光伏发电系统的电压输入，可以直接连接锂电池进行充电。
启动检测模块包括启动电压检测电路、脉宽调制电路、均压开关电路、驱动电路；光伏组串1500V输入电源后，经EMC滤波和整流滤波后的另一路与启动电压检测电路连接，供脉宽调制电路使用。启动电压检测电路与脉宽调制电路连接，脉宽调制电路与驱动电路连接，驱动电路与均压开关电路连接，均压开关电路与高频变压器连接。均压开关电路将电流值经电流反馈给脉宽调制电路，用于防止输出短路和过载。脉宽调制电路、驱动电路均与高频变压器的辅助绕组连接。辅助绕组工作后给脉宽调制电路和驱动电路供电，使电源持续工作。高频变压器的辅助绕组构成辅助电源。启动电压检测电路用于检测电源电压是否达到启动条件。脉宽调制电路用于输出脉冲到驱动电路。驱动电路用于打开均压开关电路。均压开关电路用于控制高频变压器进入工作状态。
调整模块包括充电电流采样电路、电压采样电路、比较电路。充电电流采样电路、电压采样电路均与电池充电端口连接。充电电流采样电路、电压采样电路还均与比较电路连接。基准电路与比较电路连接。比较电路用于比较基准电路的电压与电池充电端口的电压差，以及基准电路的电流与电池充电端口的电流差，并将电压差与电流差经光耦反馈给脉宽调制电路控制充电电压和电流。脉宽调制电路做出控制后，高频变压器输出电池充电端口所需要的电压与电流。
均压开关电路设有两个相互串联的MOS。由于输入电压有1500V，现有MOS耐压无法满足，需要两个MOS串联使用。均压开关电路用来使两个MOS各承受一半电压，以达到耐压要求。驱动电路用来驱动两个MOS的同时导通和关断。防止电压不对称后击穿MOS。脉宽调制电路由辅助绕组供电，也可用来检测输入电压是否达到要求，检测负载是否过流等，输出脉宽信号到驱动电路控制MOS导通和关断。
本实施例高频变压器的主输出绕组经整流滤波进行稳压后共分成两路，一路位电池充电端口，供电池充电使用；另一路与电机供电端口连接，供电机使用。因此，本实施例电源除了可以连接锂电池充电之外，还可以用来驱动电机。本实施例高频变压器的次输出绕组经过整流滤波进行稳压后共分成两路，一路给基准电路供电，另一路给控制电路供电。
本实施例的电源可分为初级侧和次级侧，其中启动电压检测电路、脉宽调制电路、均压开关电路、驱动电路、高频变压器以及辅助电源为本实施例电源的初级侧；高频变压器的主输出绕组、高频变压器的次输出绕组、基准电路、比较电路、控制电路、电池充电端口、电机供电端口、充电电流采样电路、电压采样电路为本实施例电源的次级侧。本实施例通过高频变压器和光耦实现电气隔离。
本实施例的原理为：光伏组串1500V输入电源后经过EMC滤波和整流滤波后分成两部分，一部分进入高频变压器进行变换，另一部分进入启动电压检测电路供脉宽调制电路使用；在首次插入电源时，启动电压检测电路给脉宽调制电路供电，如果电源电压达到启动条件，脉宽调制电路输出脉冲到驱动电路控制均压开关电路打开，高频变压器进入工作状态。辅助电源工作后给脉宽调制电路和驱动电路供电，使电源持续工作。同时，次级侧的主输出和次输出开始输出电压。基准电路由次输出供电，输出设定好的基准电压与基准电流，分别同电压采样电路的电压和充电电流采样电路的电流进行比较，比较电路产生输出差值经光耦反馈到脉宽调制电路进行调整。整个系统形成闭环控制，输出锂电池所需要的电压和电流。
电机供电端口和电池充电端口不同的地方在于电机供电端口不反馈电流信号，所以输出的电压由电池充电端口的电压决定。电池充电端口有恒流模式，此端口电压等于电池电压。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种适用于1500V光伏系统的锂电池充电电源，其特征在于：
包括高频变压器、启动检测模块；光伏组串1500V输入电源后，经EMC滤波和整流滤波后分成两路，一路与高频变压器的主绕组连接，另一路与启动检测模块连接；启动检测模块与高频变压器连接，启动检测模块用于检测电源电压是否达到启动条件，并在电源电压达到启动条件时驱动高频变压器进入工作状态；
还包括基准电路、调整模块；高频变压器的主输出绕组经整流滤波后与电池充电端口连接；高频变压器的次输出绕组经整流滤波后与基准电路连接；电池充电端口、基准电路均与调整模块连接；基准电路用于输出设定好的基准电压以及设定好的基准电流；调整模块用来比较基准电路的电压与电池充电端口的电压之差，以及基准电路的电流与电池充电端口的电流之差，并将电压差与电流差反馈给检测模块，检测模块进行调整后通过高频变压器输出电池充电端口所需要的电压与电流。
2.根据权利要求1所述的适用于1500V光伏系统的锂电池充电电源，其特征在于：
启动检测模块包括启动电压检测电路、脉宽调制电路、均压开关电路、驱动电路；光伏组串1500V输入电源后，经EMC滤波和整流滤波后的另一路与启动电压检测电路连接；启动电压检测电路与脉宽调制电路连接，脉宽调制电路与驱动电路连接，驱动电路与均压开关电路连接，均压开关电路与高频变压器连接，；脉宽调制电路、驱动电路均与高频变压器的辅助绕组连接；
启动电压检测电路用于检测电源电压是否达到启动条件；脉宽调制电路用于输出脉冲到驱动电路；驱动电路用于打开均压开关电路；均压开关电路用于控制高频变压器进入工作状态。
3.根据权利要求2所述的适用于1500V光伏系统的锂电池充电电源，其特征在于：均压开关电路的电流值经电流反馈给脉宽调制电路。
4.根据权利要求2所述的适用于1500V光伏系统的锂电池充电电源，其特征在于：
调整模块包括充电电流采样电路、电压采样电路、比较电路；充电电流采样电路、电压采样电路均与电池充电端口连接；充电电流采样电路、电压采样电路还均与比较电路连接；基准电路与比较电路连接；
比较电路用于比较基准电路的电压与电池充电端口的电压差，以及基准电路的电流与电池充电端口的电流差。
5.根据权利要求4所述的适用于1500V光伏系统的锂电池充电电源，其特征在于：比较电路将电压差与电流差经光耦反馈给脉宽调制电路控制充电电压与电流。
6.根据权利要求2所述的适用于1500V光伏系统的锂电池充电电源，其特征在于：均压开关电路设有两个相互串联的MOS,脉宽调制电路输出脉冲信号到驱动电路控制两个MOS同时导通和关断。
7.根据权利要求1所述的适用于1500V光伏系统的锂电池充电电源，其特征在于：高频变压器的主输出绕组经整流滤波后还与电机供电端口连接。
8.根据权利要求1所述的适用于1500V光伏系统的锂电池充电电源，其特征在于：高频变压器的次输出绕组经过整流滤波后还与控制电路连接。
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