CN203350376U - 太阳能光伏充放电控制器大电流检测系统 - Google Patents

Abstract

太阳能光伏充放电控制器大电流检测系统属于检测系统技术领域，尤其涉及一种太阳能光伏充放电控制器大电流检测系统。本实用新型提供一种体积小、成本低、测量准确且控制方便的太阳能光伏充放电控制器大电流检测系统。本实用新型包括三相整流电源、光伏模拟器电源和功率负载箱，其结构要点三相整流电源输出端通过第一开关器件与控制器方阵端口相连，三相整流电源输出端通过第二开关器件与控制器蓄电池端口相连；光伏模拟器电源输出端通过第三开关器件与控制器蓄电池端口相连；功率负载箱输入端口通过第四开关器件与控制器蓄电池端口相连，功率负载箱输入端口通过第五开关器件与控制器负载端口相连。

Description

太阳能光伏充放电控制器大电流检测系统

技术领域

本实用新型属于检测系统技术领域，尤其涉及一种太阳能光伏充放电控制器大电流检测系统。

背景技术

在太阳能光伏发电领域，不管是离网系统还是并网系统，太阳能光伏充放电控制器在系统中都起着至关重要的作用。蓄电池组充电效率、系统运行效率、系统监控、保护功能的可靠性很大程度取决于控制器，控制器的质量由其充电特性、负载特性、控制特性、可靠性四个方面决定。充电特性主要指控制器对蓄电池组大电流充电、涓流充电、浮充充电等；与太阳能电池方阵匹配、充电原理和充电方式有密切关系。负载特性主要指控制器带大电流负载能力和耐受大电流冲击能力。控制特性主要指对蓄电池各种保护功能及充放电管理。而控制器的可靠性则与充放电电路设计、元器件使用、焊接工艺等因素有关，其中，主要是与控制器所采用的功率驱动管工作的稳定性有着密切关系。在实际运行中，控制器的功率驱动管始终处于大电流的开关运行状态，因此从某种意义上讲，功率驱动管带负载能力是决定控制器运行稳定的重要技术指标。为了生产出可靠性高与稳定性好的控制器，需要对控制器大电流充放电、耐冲击电压、耐冲击电流、蓄电池过充保护、过放保护等一系列参数进行检测，其检测方式和检测途径是至关重要的。对于高电压大电流控制器多采用模拟搭接太阳能充放电回路结合钳形电流表和万用表进行检测，这种方式主要由同电压电流等级的太阳能电池方阵、同电压电流等级的蓄电池组、同电压电流等级的阻性负载或感性负载、电缆、开关及相关部件组成。其投入成本比较高，而且存在测试系统连线复杂、操作过程繁琐、检测效率低、精度不高、可靠性和安全性差、功能少等缺点；关键存在的最大的弊端是实验进度要依据天气情况而定，如果是阴天或多云天气，那充电电流将不能持续均匀的施加于控制器，并且使用高电压大电流蓄电池组，充放电循环时间持续很长，并且电压不具有可调性；在检测过程中，某些检测点（蓄电池组过充保护点、过放保护点）很难测量到精确值。负载放电端采用大电流阻性负载或者感性负载并联组成，实际实验时，危险性高、安全性差。在实际的运行中，由于检测环境的不确定性，不能有效的进行检测。以致于严重影响产品的一致性和可靠性。

发明内容

本实用新型就是针对上述问题，提供一种体积小、成本低、测量准确且控制方便的太阳能光伏充放电控制器大电流检测系统。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案，本实用新型包括三相整流电源、光伏模拟器电源和功率负载箱，其结构要点三相整流电源输出端通过第一开关器件与控制器方阵端口相连，三相整流电源输出端通过第二开关器件与控制器蓄电池端口相连；光伏模拟器电源输出端通过第三开关器件与控制器蓄电池端口相连；功率负载箱输入端口通过第四开关器件与控制器蓄电池端口相连，功率负载箱输入端口通过第五开关器件与控制器负载端口相连。

作为一种优选方案，本实用新型所述第一开关器件与第四开关器件联动，第二开关器件与第五开关器件联动，第一开关器件与第二开关器件互锁。

作为另一种优选方案，本实用新型所述第五开关器件与控制器负载端口之间连接有第六开关器件。

作为另一种优选方案，本实用新型所述三相整流电源包括三相干式调压器、三相全桥整流电路和自愈式并联电容器，三相干式调压器的调节端通过齿轮啮合调速步进电机输出端。

作为另一种优选方案，本实用新型所述功率负载箱为两个，两个功率负载箱并联，每个功率负载箱均由多个不同阻值的电阻支路并联组成，每条电阻支路由电阻和第七开关器件串联组成。

作为另一种优选方案，本实用新型所述第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件、第四开关器件、第五开关器件和第六开关器件均通过具有显示延时时间显示屏的通电延时时间继电器进行控制。

作为另一种优选方案，本实用新型所述功率负载箱底部设置有散热风扇，散热风扇的供电开关与所述第一开关器件、第二开关器件联动。

作为另一种优选方案，本实用新型所述第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件、第一四开关器件、第五开关器件、第六开关器件、第七开关器件均采用直流接触器，二次控制回路均采用单极直流接触器，单极直流接触器与面板按钮自锁。

其次，本实用新型还包括测试所述控制器充电管（IGBT）阳极与控制极两端电压波形的示波器。

另外，本实用新型还包括，指示所述第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件、第一四开关器件、第五开关器件、第六开关器件闭合的指示灯，测试所述三相干式调压器输出电压的电压表，测试所述三相全桥整流电路输出电流、电压、功率的仪表，测试所述功率负载箱温度的温度控制器，测试所述控制器负载端口输出电流、电压、功率的仪表；所述温度控制器报警控制信号输出端口与所述三相全桥整流电路的输出控制开关的控制部分端口相连。

本实用新型有益效果。

本实用新型在控制器充电测试时，三相整流电源模拟太阳能电池方阵，功率负载箱模拟大容量蓄电池组；在控制器放电测试时，三相整流电源来模拟大容量蓄电池组，功率负载箱模拟负载；光伏模拟器电源给控制器提供一个工作电压，加小负载时，让控制器暂时依靠光伏模拟器电源工作；取代了庞大的太阳能电池方阵和笨重的蓄电池组，投入成本少、占地面积小、集成化程度高；且杜绝了由于天气情况对检测的影响，从而提高了测量的准确性。

另外，本实用新型通过第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件、第四开关器件、第五开关器件进行充电电路和放电电路的切换控制，控制方便。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。本实用新型保护范围不仅局限于以下内容的表述。

图1为本实用新型一次回路电气原理图。

图2为本实用新型二次控制回路电气原理图。

图3为本实用新型功率负载箱电气原理图。

图4为本实用新型功率负载箱二次控制回路原理图。

图5是本实用新型控制面板结构示意图。

图中，KM1为第一开关器件、KM2为第二开关器件、KM3为第四开关器件、KM4为第五开关器件、KM19为第三开关器件、KM20为第六开关器件。

具体实施方式

如图所示，本实用新型包括三相整流电源、光伏模拟器电源和功率负载箱，其结构要点三相整流电源输出端通过第一开关器件与控制器方阵端口相连，三相整流电源输出端通过第二开关器件与控制器蓄电池端口相连；光伏模拟器电源输出端通过第三开关器件与控制器蓄电池端口相连；功率负载箱输入端口通过第四开关器件与控制器蓄电池端口相连，功率负载箱输入端口通过第五开关器件与控制器负载端口相连。

所述光伏模拟器电源可采用输出直流电压范围0～1000V、电流40A的光伏模拟器电源。光伏模拟器电源给控制器提供一个工作电压，加小负载时，让控制器暂时依靠光伏模拟器电源工作，随着负载逐渐增加，回路电流完全由三相整流电源来供给。

当控制器充电时，功率负载箱充当蓄电池组使用，将三相整流电源的能量模拟施加给功率负载箱，相当于达到给控制器充电的状态；当控制器放电时，功率负载箱充当负载使用。

所述第一开关器件与第四开关器件联动，第二开关器件与第五开关器件联动，第一开关器件与第二开关器件互锁。通过联动与互锁使充电回路与放电回路切换操作便捷，安全性得到提高。当控制器充电时，放电回路不可用；当控制器放电时，充电回路不可用。

所述第五开关器件与控制器负载端口之间连接有第六开关器件。第六开关器件用来实现控制器冲击试验。

所述三相整流电源包括三相干式调压器、三相全桥整流电路和自愈式并联电容器，三相干式调压器的调节端通过齿轮啮合调速步进电机输出端。可采用100KVA三相干式调压器。整流桥后端接自愈式并联滤波电容，可去除电源输出端干扰，避免控制器由于谐波存在而误动作。采用了调速步进式电机输出电压间隙小。

所述功率负载箱为两个，两个功率负载箱并联，每个功率负载箱均由多个不同阻值的电阻支路并联组成，每条电阻支路由电阻和第七开关器件串联组成。每个功率负载箱电流投入抽头比可以为20A、10A、10A、5A、3A、1A、1A，共计每个电阻箱总电流为50A，两个电阻箱总电流为100A。

所述第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件、第四开关器件、第五开关器件和第六开关器件均通过具有显示延时时间显示屏的通电延时时间继电器进行控制。通过通电延时时间继电器可实现控制器充放电及冲击时间自动延时，当时间到达后，通过通电延时时间继电器输出信号控制开关器件自动跳闸。

所述功率负载箱底部设置有散热风扇，散热风扇的供电开关与所述第一开关器件、第二开关器件联动。散热风扇的供电开关可采用第一开关器件、第二开关器件直流接触器的常开触点；控制器充放电时，风扇才能工作，控制器不充放电时，风扇不工作。

所述第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件、第一四开关器件、第五开关器件、第六开关器件、第七开关器件均采用直流接触器，二次控制回路均采用单极直流接触器，单极直流接触器与面板按钮自锁；方便直观。

本实用新型还包括测试所述控制器充电管（IGBT）阳极与控制极两端电压波形的示波器。采用示波器便于对控制器过充保护功能进行测试。

如图5所示，本实用新型还包括，指示所述第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件、第一四开关器件、第五开关器件、第六开关器件闭合的指示灯，测试所述三相干式调压器输出电压的电压表，测试所述三相全桥整流电路输出电流、电压、功率的仪表，测试所述功率负载箱温度的温度控制器，测试所述控制器负载端口输出电流、电压、功率的仪表；所述温度控制器报警控制信号输出端口与所述三相全桥整流电路的输出控制开关的控制部分端口相连。当功率负载箱内温度达到所设定报警值时，通过其输出信号控制接触器跳闸，起到保护作用。 

本实用新型各部分之间可采用高质量大电流等级航空接头和工业级插座进行对接，使整个系统集成化程度高、便于移动拆卸、连接方便。

下面结合附图说明本实用新型操作过程。

控制器充电过程。

1、调节光伏模拟器电源电压到220V，闭合第三开关器件、第五开关器件，断开三相全桥整流电路的输出控制开关，调节控制器按钮，控制器屏幕显示蓄电池电压、电流及组件电压电流。

2、闭合功率电阻箱1A电流开关，此时功率电阻箱电源由太阳能电池模拟器提供，控制器显示蓄电池端放电电流1A。

3、断开第三开关器件，闭合第一开关器件，调节三相干式调压器后闭合三相全桥整流电路的输出控制开关，控制器充电IGBT闭合，功率电阻箱电流转由三相整流电源提供，此时控制器显示面板显示充电电流1A。

4、按实验要求逐步增加功率电阻箱投入电流值，此时控制器显示充电电流随着投入电流值的增加而增加。

5、控制器持续此电流值保持充电状态，当充电时间满足要求后，依次断开电路。

控制器放电过程。

1、闭合第二开关器件，三相整流电源充当蓄电池向功率电阻箱放电。

2、调节三相干式调压器后闭合三相全桥整流电路的输出控制开关，控制器放电IGBT闭合，此时控制器显示面板显示放电电流。

3、按实验要求逐步增加功率电阻箱投入电流值，此时控制器显示放电电流随着投入电流值的增加而增加。

4、控制器持续此电流值保持放电状态，当放电时间满足要求后，依次断开电路。

控制器过充保护点通过带1A负载，将方阵端与光伏模拟器电源电压同时调高（接近过充电压），方阵端电压高于光伏模拟器电源端电压，然后通过数字示波器检测控制器充电管（IGBT）阳极与控制极两端电压波形是否切缝，如果切缝，证明保护。

控制器过放保护点通过调节光伏模拟器电源输出电压（低于过放保护点），通过测试所述控制器负载端口输出电流、电压、功率的仪表指示控制器是否有输出，如果没有，证明保护。

可以理解的是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.太阳能光伏充放电控制器大电流检测系统，包括三相整流电源、光伏模拟器电源和功率负载箱，其特征在于三相整流电源输出端通过第一开关器件与控制器方阵端口相连，三相整流电源输出端通过第二开关器件与控制器蓄电池端口相连；光伏模拟器电源输出端通过第三开关器件与控制器蓄电池端口相连；功率负载箱输入端口通过第四开关器件与控制器蓄电池端口相连，功率负载箱输入端口通过第五开关器件与控制器负载端口相连。

2.根据权利要求1所述太阳能光伏充放电控制器大电流检测系统，其特征在于所述第一开关器件与第四开关器件联动，第二开关器件与第五开关器件联动，第一开关器件与第二开关器件互锁。

3.根据权利要求1所述太阳能光伏充放电控制器大电流检测系统，其特征在于所述第五开关器件与控制器负载端口之间连接有第六开关器件。

4.根据权利要求3所述太阳能光伏充放电控制器大电流检测系统，其特征在于所述三相整流电源包括三相干式调压器、三相全桥整流电路和自愈式并联电容器，三相干式调压器的调节端通过齿轮啮合调速步进电机输出端。

5.根据权利要求3所述太阳能光伏充放电控制器大电流检测系统，其特征在于所述功率负载箱为两个，两个功率负载箱并联，每个功率负载箱均由多个不同阻值的电阻支路并联组成，每条电阻支路由电阻和第七开关器件串联组成。

6.根据权利要求3所述太阳能光伏充放电控制器大电流检测系统，其特征在于所述第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件、第四开关器件、第五开关器件和第六开关器件均通过具有显示延时时间显示屏的通电延时时间继电器进行控制。

7.根据权利要求1所述太阳能光伏充放电控制器大电流检测系统，其特征在于所述功率负载箱底部设置有散热风扇，散热风扇的供电开关与所述第一开关器件、第二开关器件联动。

8.根据权利要求5所述太阳能光伏充放电控制器大电流检测系统，其特征在于所述第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件、第一四开关器件、第五开关器件、第六开关器件、第七开关器件均采用直流接触器，二次控制回路均采用单极直流接触器，单极直流接触器与面板按钮自锁。

9.根据权利要求1所述太阳能光伏充放电控制器大电流检测系统，其特征在于还包括测试所述控制器充电管IGBT阳极与控制极两端电压波形的示波器。

10.根据权利要求4所述太阳能光伏充放电控制器大电流检测系统，其特征在于还包括，指示所述第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件、第一四开关器件、第五开关器件、第六开关器件闭合的指示灯，测试所述三相干式调压器输出电压的电压表，测试所述三相全桥整流电路输出电流、电压、功率的仪表，测试所述功率负载箱温度的温度控制器，测试所述控制器负载端口输出电流、电压、功率的仪表；所述温度控制器报警控制信号输出端口与所述三相全桥整流电路的输出控制开关的控制部分端口相连。

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