CN202103477U - 直流电源控制电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种直流电源控制电路，包括：切换电路；用于将输入的三相交流电压转换为直流电压的多个并联的交流-直流转换支路，且每个交流-直流转换支路串接一个二极管；其依次串接在交流-直流转换支路输出端的充电控制电路和锂蓄电池组；用于控制电压转换电路的电压/电流输出大小和输出方式，并通过控制充电控制电路对锂蓄电池组进行充电的微控制器，该微控制器连接各个电压转换电路和充电控制电路。本实用新型具有电路结构简单、安全性高的优点，实现了按蓄电池技术需要输出直流电源电压、电流，且保护了锂蓄电池组中蓄电池的使用寿命，尤其适用于变电站中的直流电源系统(或交直流一体化电源系统)。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电源控制电路，尤其是涉及一种适合作为变电站系统的直流电源系统(或交直流一体化电源系统)，用于将控制交流电为蓄电池组充电，在交流电源断电导致交流-直流转换支路无法工作时，由锂蓄电池组向设备、负载提供直流电源的直流电源控制电路。
背景技术
智能直流电源系统(又称为交直流一体化电源系统，简称直流屏）就是提供稳定直流电源的设备。在输入有380V交流电源时直接转化为需要的直流电源，在无市电输入和无备用电输入时，直接转化为蓄电池供电——由蓄电池输出需要的直流电源。
发电厂和变电站中的电力操作电源现今采用的都是直流电源，它为控制负荷和动力负荷以及直流事故照明负荷等提供电源，是当代电力系统控制、保护的基础。直流屏由交配电单元、充电模块单元、降压硅链单元、直流馈电单元、配电监控单元、监控模块单元及绝缘监测单元组成。主要应用于电力系统中小型发电厂、水电站、各类变电站，和其他使用直流设备的用户（如石化、矿山、铁路，移动、电讯等），适用于开关分合闸及二次回路中的仪器、仪表、继电保护和故障照明，通讯等场合。
现有直流屏中所采用的蓄电池为铅酸蓄电池，铅酸蓄电池具有：爆炸、漏液腐蚀、铅、硫酸环境污染、维护量大、使用寿命短的等缺点，废弃的电解液还会对环境造成铅污染，危害人的健康，需特殊处理。
现直流屏中的铅酸蓄电池组的充电方式习惯为恒流恒压均充，后再转浮充充电，以补充电池自放电电池容量的损失。但浮充电压是造成电池电解液电离成H2（氢气）和O2（氧气）的“杀手”， 浮充导致的缺水将造成电池容量的下降，危害电池使用寿命。锂电池标称电压3.0-4.0V，均充电压3.0-4.3V，浮充电压一般设计在3.2-4.3V，比铅酸电池标称、均充、浮充充电电压高，电解液电离速度更快，也容易产生电化学惰性物质及枝晶，容量损失不可逆，甚至枝晶刺破隔膜，造成电池内部短路起火、爆炸，对高能量密度的锂蓄电池，威胁不小。
发明内容
本实用新型提出一种用于将控制交流电为锂蓄电池组充电，由锂蓄电池组提供直流电源的直流电源控制电路，安全性高、提高了锂蓄电池组的使用寿命。
本实用新型采用如下技术方案实现：一种直流电源控制电路，包括：用于将输入的多路交流电压切换其中一路输出的切换电路；用于将输入的三相交流电压转换为直流电压的多个并联的交流-直流转换支路，该交流-直流转换支路连接切换电路，且每个交流-直流转换支路串接一个二极管；其依次串接在交流-直流转换支路输出端的充电控制电路和锂蓄电池组；用于控制电压转换电路的电压/电流输出大小和输出方式，并通过控制充电控制电路对锂蓄电池组进行充电的微控制器，该微控制器连接各个电压转换电路和充电控制电路。
在一个优选实施例中，充电控制电路包括：阳极连接锂蓄电池组、阴极连接交流-直流转换支路输出端的大功率隔离二极管；以及与大功率隔离二极管并联的开关。其中，开关为接触器、继电器、MOS管或IGBT管。
在一个优选实施例中，充电控制电路包括：若干个并联的交流-直流转换支路，每个交流-直流转换支路串接一个二极管；串接在交流-直流转换支路输出端的大功率二级管；且该交流-直流转换支路的输出端连接锂蓄电池组。
在一个优选实施例中，该直流电源电路还包括：串接在充电控制电路与锂蓄电池组之间的手动电池开关。
在一个优选实施例中，该直流电源电路还包括：串接在交流-直流转换支路输出端的输出开关。
在一个优选实施例中，该直流电源电路还包括：在交流-直流转换支路输出端依次串接的降压电路和输出开关。
在一个优选实施例中，该直流电源电路还包括：在交流-直流转换支路输出端与充电控制电路之间串接出线开关。
与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
本实用新型具有电路结构简单、安全性高的优点，实现了按电池充放电技术需要输出直流电源电压与电流，且保护了锂蓄电池组中蓄电池的使用寿命，尤其适用用于变电站中的直流电源。
本实用新型提出的直流电源控制电路也可作铅酸蓄电池组的充电电路。以传统铅酸蓄电池浮充方式充电，锂蓄电池容量损失严重，蓄电池是风能、太阳能等新能源的核心设备之一，本电路对推动新能源的应用及其经济价值意义重大。
附图说明
图1是本实用新型 的电路结构示意图；
图2是图1中充电控制电路第一实施例的电路结构示意图；
图3是图1中充电控制电路第二实施例的电路结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型提出的直流电源电路包括：接收2路交流电压输入（一般为380V，50Hz的市电）用于切换输出一路交流电压信号的切换电路11，该切换电路11输出交流电压信号至各个并联的交流-直流转换支路12；每个交流-直流转换支路12用于将输入的三相交流电转换为直流电压，每个交流-直流转换支路12输出端串接一个二极管13，且交流-直流转换支路12的输出端连接二极管13的阳极；每个二极管13的阴极串接出线开关14后连接负载母线；其中，负载母线串接输出开关18后直接给负载提供直流电源，根据实际需要，负载母线依次降压电路19和输出开关18给负载提供所需要电压的直流电源；并且，负载母线依次串接充电控制电路15、手动电池开关16和锂蓄电池组17，由负载母线上的直流电压给锂蓄电池组17充电。
另外，本实用新型提出的直流电源控制电路还包括：用于检测切换电路11输出交流电压的交流检测仪21，该交流检测仪21连接在切换电路11的输出端；连接各个电压转换电路12、充电控制电路15的微控制器22，该微控制器22用于控制电压转换电路12的电压/电流输出大小以及电压/电流输出方式，从而通过控制充电控制电路15来实现对锂蓄电池组17进行智能充、放电；连接锂蓄电池组17的采样电路23；连接负载母线输出端的绝缘检测仪24。
其中，在本实用新型提出的直流电源电路中设置的出线开关14、手动电池开关16或输出开关18，均是基于电力系统的安全考虑，且均可以采用电力系统中广泛使用的手动开关。
结合图2所示，在该实施例中，充电控制电路15包括：阳极连接手动电池开关16、阴极连接负载母线的大功率隔离二极管151；以及与大功率隔离二极管151并联的开关152。由微控制器22控制开关152闭合/断开后，负载母线的直流电压经过手动电池开关16给锂蓄电池组17充电。
其中，开关152可选接触器、继电器、MOS管或IGBT管。
结合图3所示，在该实施例中，充电控制电路15包括：若干个并联的交流-直流转换支路12，每个交流-直流转换支路12串接一个二极管13；该交流-直流转换支路12的输出端串接大功率隔离二级管151后连接负载母线，而该交流-直流转换支路的输出端连接手动电池开关16，通过手动电池开关16给锂蓄电池组17充电。
因此，在第二实施例中，共有两组并联的交流-直流转换支路12：其中一组并联的交流-直流转换支路12用于通过出线开关14给负载母线供电；另一组并联的交流-直流转换支路12设置在图3所示的充电控制电路15之中，用于输出直流电压为锂蓄电池组17充电，也可以通过大功率隔离二级管151给负载母线提供直流电源。
本实用新型提出的直流电源控制电路中，微控制器22控制对锂蓄电池组17充电的方式如下：
微控制器22配合充电控制电路15共同确保锂蓄电池组17依据其特点达到最佳的智能充电模式：预充电（当电池电压低于2.0-3.2V时，则开始预充电)，恒流（CC）充电，恒压（CV）充电，恒压充电截止电流0.5-0.0001C。
另外，微控制器22配合充电控制电路15让浮充模式被充电判停模式替代，锂蓄电池组17的判停模式：以恒压充电截止电流及充电时间为判停依据，以提高系统安全性、可靠性、更优越的供电能力及蓄电池组17的使用寿命。
其中，锂蓄电池组17为若干个单体锂蓄电池、单体稀土锂钇蓄电池、单体磷酸铁锂蓄电池,及含有锂元素的蓄电池串接而成。锂蓄电池组17的单体锂电池串接数量为60-74节，输出直流电压190V-236V，220V电压等级；所述锂蓄电池组17的单体锂蓄电池为30-37节，输出直流电压96V-119V，110V电压等级；所述锂蓄电池组17的单体锂蓄电池为14-19节，输出直流电压48V-61V，48V电压等级，应用于变电站通信直流电源系统。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种直流电源控制电路，包括：用于将输入的多路交流电压切换为其中一路输出的切换电路（11）；用于将输入的三相交流电压转换为直流电压的多个并联的交流-直流转换支路（12），每个交流-直流转换支路（12）串接一个二极管（13）；其特征在于，该直流电源控制电路还包括：依次串接在交流-直流转换支路输出端的充电控制电路（15）和锂蓄电池组（17）；用于控制并联的交流-直流转换支路（12）的电压/电流输出大小和输出方式，并通过控制充电控制电路（15）对锂蓄电池组（17）进行充电的微控制器（22），该微控制器（22）连接各个并联的交流-直流转换支路（12）和充电控制电路（15）。
2.根据权利要求1所述直流电源控制电路，其特征在于，充电控制电路（15）包括：正极连接锂蓄电池组（17）、负极连接交流-直流转换支路（12）输出端的大功率隔离二极管（151）；以及与大功率隔离二极管（151）并联的开关（152）。
3.根据权利要求2所述直流电源控制电路，其特征在于，开关（152）选用接触器、继电器、MOS管或IGBT管。
4.根据权利要求1所述直流电源控制电路，其特征在于，充电控制电路（15）包括：若干个并联的交流-直流转换支路（12），且每个交流-直流转换支路（12）串接一个二极管（13）；串接在交流-直流转换支路（12）输出端的大功率隔离二极管（151）；且该交流-直流转换支路（12）的输出端连接锂蓄电池组（17）。
5.根据权利要求1所述直流电源控制电路，其特征在于，该直流电源电路还包括：串接在充电控制电路（15）与锂蓄电池组（17）之间的手动电池开关（16）。
6.根据权利要求1所述直流电源控制电路，其特征在于，该直流电源电路还包括：串接在交流-直流转换支路（12）输出端的输出开关（18）。
7.根据权利要求1所述直流电源控制电路，其特征在于，该直流电源电路还包括：在交流-直流转换支路（12）输出端依次串接的降压电路（19）和输出开关（18）。
8.根据权利要求1所述直流电源控制电路，其特征在于，该直流电源电路还包括：在交流-直流转换支路（12）输出端与充电控制电路（15）之间串接出线开关（14）。
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