CN206461418U - 太阳能高压直流充放电控制器 - Google Patents
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Abstract
太阳能高压直流充放电控制器，所述高压直流充放电是指充电电压最高可达900V和充放电电流最高可达150A，通过太阳能发电与储能技术的结合有利于建立并完善离网型太阳能电动汽车充电站高压直流充放电系统，其特征在于，包括单片机，所述单片机连接显示系统，所述单片机连接蓄电池组控制接口，所述蓄电池组控制接口连接防过度放电直流断路器控制接口，所述单片机连接脉宽调制脉冲发生器，所述脉宽调制脉冲发生器连接防过度充电直流断路器。
Description
技术领域
本实用新型涉及光伏直流储能电站的充放电控制技术，特别是一种太阳能高压直流充放电控制器，所述高压直流充放电是指充电电压最高可达900V和充放电电流最高可达150A，通过太阳能发电与储能技术的结合有利于建立并完善离网型太阳能电动汽车充电站高压直流充放电系统。
背景技术
目前电动汽车充电难已经是推广新能源汽车的重要瓶颈，现有充电桩难以支撑新能源汽车现有量和未来发展。尤其电动汽车目前续航里程短(100～150公里)，长途行驶中途无法充电。由于直流充电桩输入电压为500～700V，输出电压为300～500V，储能电池组额定电压必须在600V以上，才能产生压差满足直流充电桩的输入电压范围，也就意味着太阳能充放电系统工作电压达到600V～800V为宜。国内离网型光伏太阳能控制器额定电压一般为DC12V，DC24V，DC48V，DC110V，DC220V等几种规格，如果储能系统电压较高，只能采用双向变流器多级升压后充电，成本高，可靠性差。目前国内适用于600V以上电压且工作电流达到150A的高压太阳能充放电控制器尚未问世。本发明人设想，利用太阳能发电与储能技术相结合，建立太阳能电动汽车充电站，采用电池组存储的电力，通过DC/DC直流充电桩向电动汽车电池组输入直流电，这样设计可取消常规市电充电桩的整流、升压、滤波等部件，减少转换环节，提高可靠性。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种太阳能高压直流充放电控制器，所述高压直流充放电是指充电电压最高可达900V和充放电电流最高可达150A，通过太阳能发电与储能技术的结合有利于建立并完善离网型太阳能电动汽车充电站高压直流充放电系统。
本实用新型的技术方案如下：
太阳能高压直流充放电控制器，其特征在于，包括单片机，所述单片机连接显示系统，所述单片机连接蓄电池组控制接口，所述蓄电池组控制接口连接防过度放电直流断路器控制接口，所述单片机连接脉宽调制脉冲发生器，所述脉宽调制脉冲发生器连接防过度充电直流断路器。
所述脉宽调制脉冲发生器与所述防过度放电直流断路器控制接口之间设置有采样电路。
所述防过度充电直流断路器连接太阳能电池板接口，防过度放电直流断路器连接直流充电枪接口。
所述太阳能电池板接口连接太阳能电池板，所述太阳能电池板包括多晶硅太阳电池组件。
所述防过度充电直流断路器、脉宽调制脉冲发生器和单片机均连接降压电源模块，所述降压电源模块分别连接蓄电池组和防过度放电直流断路器。
所述防过度充电直流断路器和所述防过度放电直流断路器均为高压真空灭弧式直流断路器。
所述高压真空灭弧式直流断路器为双极断路或单极短路。
包括机箱，所述机箱的外壳采用喷塑金属板。
所述机箱的正面设置有充电电流表、充电电压表、放电电流表、放电电压表、充电总开关和放电总开关。
所述机箱的背面设置有两组内部并联的光伏输入接线端子，以及直流输出一组接线端子，输入输出接线端子的耐压为DC1000V,最大承受电流能力250A。
本实用新型的技术效果如下：本实用新型太阳能高压直流充放电控制器能够用于太阳能电动汽车充电站的大容量储能电池组的充放电控制。适用于光伏100KW以下供电系统。可满足太阳能储能系统的充电电压高达900V,最大充放电电流150A。采用正负极充放电全隔离设计，保证了主电路无高压漏电。主控采用单片机，实现对高压0～900V光伏充放电系统的控制，进行PWM脉冲电路串联式充电。控制器具有过充、过放、电子短路、过载保护、防反接保护等功能。该控制器适用于铅酸免维护蓄电池组及各种锂电池组储能。机箱表面设置直观的LED发光管或指针式表头，指示当前蓄电池组的储能状态。所有控制全部采用工业级芯片，能在寒冷、高温、潮湿环境运行。
为了防止高压漏电和通断可靠，在所有主线路(充放电线路)采用高压真空灭弧式直流断路器进行通断控制。所有主线路的通断可设计全隔离式或独立控制正极主线路，取消各种电子开关。直流断路器的控制线圈电源来自储能电池组。在控制器光伏输入端设置PWM脉冲发生器控制占空比，将太阳能直流电变为脉冲电流向储能电池组充电。采用高压直流灭弧断路器取代电子开关，无任何散热辅助部件，体积小，成本低，可靠性高。
本实用新型特点如下：1、能够适用于DC100V---900V光伏储能系统太阳能高压直流控制器，最大充放电电流DC150A。2、采用高压真空灭弧直流断路器(DC1000V/250A)替代电子开关，无任何散热装置。3、主回路通断采用高压真空灭弧直流双极断路器全隔离通断设计。也可采用高压真空灭弧直流单极断路器，独立控制正极主线路。4、采用太阳电池组件串联方式提升输入电压，无专用升压模块。5、MCU及PWM驱动电源通过连接蓄电池组的共用专用降压模块实现自供电。6、过充过放、放电恢复保护点的设计原则。7、控制器具有过充、过放、短路、过载保护、防反接保护等功能。
附图说明
图1是实施本实用新型太阳能高压直流充放电控制器结构示意图。
附图标记列示如下：1-太阳能电池板或太阳能电池板接口；2-防过度充电直流断路器(KM1)；3-脉宽调制脉冲发生器(PWM)；4-单片机(MCU)；5-蓄电池组或蓄电池组控制接口；6-防过度放电直流断路器(KM2)；7-直流充电桩或直流负载(DC/DC)或直流充电桩接口或直流充电枪接口；8-采样电路；9-显示系统；10-降压电源模块。
具体实施方式
下面结合附图(图1)对本实用新型进行说明。
图1是实施本实用新型太阳能高压直流充放电控制器结构示意图。如图1所示，太阳能高压直流充放电控制器，包括单片机4，所述单片机4连接显示系统9，所述单片机4连接蓄电池组控制接口5，所述蓄电池组控制接口5连接防过度放电直流断路器控制接口，所述单片机4连接脉宽调制脉冲发生器3，所述脉宽调制脉冲发生器3连接防过度充电直流断路器2。所述脉宽调制脉冲发生器3与所述防过度放电直流断路器控制接口6之间设置有采样电路8。所述防过度充电直流断路器2连接太阳能电池板接口1，防过度放电直流断路器6连接直流充电枪接口7。所述太阳能电池板接口1连接太阳能电池板，所述太阳能电池板包括多晶硅太阳电池组件。所述防过度充电直流断路器2、脉宽调制脉冲发生器3和单片机4均连接降压电源模块10，所述降压电源模块10分别连接蓄电池组5和防过度放电直流断路器6。所述防过度充电直流断路器2和所述防过度放电直流断路器6均为高压真空灭弧式直流断路器。所述高压真空灭弧式直流断路器为双极断路或单极短路。
包括机箱，所述机箱的外壳采用喷塑金属板。所述机箱的正面设置有充电电流表、充电电压表、放电电流表、放电电压表、充电总开关和放电总开关。所述机箱的背面设置有两组内部并联的光伏输入接线端子，以及直流输出一组接线端子，输入输出接线端子的耐压为DC1000V,最大承受电流能力250A。
在设计600V以上的高压光伏储能直流系统时，应选择单只工作电压在DC 30.5V左右的多晶硅太阳电池组件。通过串联太阳电池组件数量来提高输入电压。正常状态下，太阳电池的直流电流通过串联在充电回路上的PWM驱动器，产生脉冲充电电流进入蓄电池组。当太阳电池将蓄电池组充到过充保护点，KM1直流断路器将切断太阳电池输入，蓄电池组停止充电，防止保护蓄电池组过度充电引起温升，降低蓄电池寿命。当蓄电池组放电至过放保护点，KM2直流断路器将切断蓄电池组与DC/DC(直流负载)的电源，储能系统停止放电。也是防止蓄电池组过度放电，降低寿命。当KM2关闭时，KM1即接通太阳电池充电回路开始充电。当蓄电池组电压上升到放电恢复点，KM2接通DC/DC开始工作。设置放电回差是避免直流断路器产生震荡。所有驱动器及直流断路器的线圈控制电源，均通过专用光伏降压模块DC1000V转DC24V提供，全部内部供电来自蓄电池组形成内部供电系统，无需外接电源。
太阳能高压直流充放电控制器的开发实施考虑以下几点：1、设计指标：额定功率100KW,适用于最大光伏阵列110KW(太阳电池总功率)。2、输入电压：DC 0---900V,输出电压：DC 0～900V，充放电最大电流150A。3、一体化设计，所有部件安装于一个机箱内。机箱外壳为金属板喷塑处理。机箱正面并设置充电电流表、充电电压表、放电电流表、放电电压表，充电总开关，放电总开关。机箱背面设计两组内部并联的光伏输入接线端子，以及直流输出一组接线端子。输入输出接线端子的耐压为DC1000V,最大承受电流能力250A。4、输入电压过充保护点、输出电压过放保护点、放电恢复点均由MCU单片机控制，电压控制点精度±0.3％。以蓄电池组额定电压为标准设定各保护点。5、控制器过充过放、恢复点的设置原则：1)过充点设置：蓄电池组额定电压Χ1.25等于过充保护点。2)过放点设置：蓄电池组额定电压Χ0.9等于过放保护点。3)放电恢复点设置：蓄电池组额定电压Χ1.05等于过放恢复点。(解释：当蓄电池组过放保护后即停止放电，此时控制器开始充电。并不是全部充满后再放电，该恢复点为蓄电池组电压上升到该点后开始放电。实现边充边放提高效率)。6、过充与过放通断方式采用正负极全隔离式通断控制。直流断路器采用高压真空灭弧式双极直流断路器(DC1000V250A)，直流断路器控制线圈电压为DC12～36V。7、单片机外围电路及PWM功率驱动器电路部件采用工业级元器件，满足-25℃～+55℃的使用环境。8、PWM脉冲占空比根据不同类型蓄电池组设计。
在此指明，以上叙述有助于本领域技术人员理解本发明创造，但并非限制本发明创造的保护范围。任何没有脱离本发明创造实质内容的对以上叙述的等同替换、修饰改进和/或删繁从简而进行的实施，均落入本发明创造的保护范围。
Claims (10)
1.太阳能高压直流充放电控制器，其特征在于，包括单片机，所述单片机连接显示系统，所述单片机连接蓄电池组控制接口，所述蓄电池组控制接口连接防过度放电直流断路器控制接口，所述单片机连接脉宽调制脉冲发生器，所述脉宽调制脉冲发生器连接防过度充电直流断路器。
2.根据权利要求1所述的太阳能高压直流充放电控制器，其特征在于，所述脉宽调制脉冲发生器与所述防过度放电直流断路器控制接口之间设置有采样电路。
3.根据权利要求1所述的太阳能高压直流充放电控制器，其特征在于，所述防过度充电直流断路器连接太阳能电池板接口，防过度放电直流断路器连接直流充电枪接口。
4.根据权利要求3所述的太阳能高压直流充放电控制器，其特征在于，所述太阳能电池板接口连接太阳能电池板，所述太阳能电池板包括多晶硅太阳电池组件。
5.根据权利要求1所述的太阳能高压直流充放电控制器，其特征在于，所述防过度充电直流断路器、脉宽调制脉冲发生器和单片机均连接降压电源模块，所述降压电源模块分别连接蓄电池组和防过度放电直流断路器。
6.根据权利要求5所述的太阳能高压直流充放电控制器，其特征在于，所述防过度充电直流断路器和所述防过度放电直流断路器均为高压真空灭弧式直流断路器。
7.根据权利要求6所述的太阳能高压直流充放电控制器，其特征在于，所述高压真空灭弧式直流断路器为双极断路或单极短路。
8.根据权利要求1所述的太阳能高压直流充放电控制器，其特征在于，包括机箱，所述机箱的外壳采用喷塑金属板。
9.根据权利要求8所述的太阳能高压直流充放电控制器，其特征在于，所述机箱的正面设置有充电电流表、充电电压表、放电电流表、放电电压表、充电总开关和放电总开关。
10.根据权利要求8所述的太阳能高压直流充放电控制器，其特征在于，所述机箱的背面设置有两组内部并联的光伏输入接线端子，以及直流输出一组接线端子，输入输出接线端子的耐压为DC1000V,最大承受电流能力250A。
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