CN208257490U - 一种光伏储能装置 - Google Patents
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Abstract
一种光伏储能装置，包括主电压变换电路、辅助电源、储能单元、光伏降压电路、开关单元、主控芯片；所述光伏降压电路的输入端与主电压变换电路的输入端连接，光伏降压电路的输出端与辅助电源输入端连接，用于向辅助电源供电；辅助电源与主电压变换电路连接，辅助电源在有供电输入时为主电压变换电路提供工作电源；主电压变换电路的输出端与储能单元连接。本申请可以使光伏储能装置的锂电池处于低于保护状态下，激活锂电池，恢复光伏储能装置的正常工作。
Description
技术领域
本申请涉及光伏储能技术领域，具体涉及一种光伏储能装置。
背景技术
光伏储能装置作用是将光伏的产生的能量进行转换，存储于储能单元当中。目前应用最广泛的是采用铅酸蓄电池作为储能单元。但铅酸蓄电池存在污染大，储电密度低的缺陷。
锂电池具有储能密度高，寿命长的优点，在光伏储能系统中采用锂电池作为储能单元的情况越来越多。但是锂电池由于其本身自放电的特性，为防止锂电池报废，在锂电池的内部需要设置电池保护板对锂电池进行保护。即当锂电池长时间没有充电时，由于其自放电，会出现电压降低至保护点以下，保护板会关断锂电池的输出对锂电池进行保护，但是保护板关断锂电池的输出后又会导致辅助电源无法启动，进一步使光伏储能装置失去供电而出现不能正常工作。
发明内容
本申请提供一种光伏储能装置，可以在锂电池处于保护状态下，激活锂电池，恢复光伏储能装置的正常工作。
根据第一方面，一种实施例中提供一种光伏储能装置，包括主电压变换电路、辅助电源、储能单元，主电压变换电路的输入端与光伏组件的输出端连接，主电压变换电路的输出端与储能单元连接，主电压变换电路用于将光伏组件输出的电能降压后存储于储能单元中；储能单元与辅助电源连接，为辅助电源供电；辅助电源在有供电输入时为主电压变换电路提供工作电源；还包括光伏降压电路、开关单元、主控芯片；所述储能单元为锂电池组；所述光伏降压电路的输入端与主电压变换电路的输入端连接，光伏降压电路的输出端与辅助电源输入端连接，用于向辅助电源供电；开关单元与光伏降压电路连接，用于控制光伏降压电路通断；
所述主电压变换电路的输出端还与辅助电源输入端连接，用于给辅助电源供电；
主控芯片分别与开关单元、辅助电源、主电压变换电路连接，主控芯片用于检测辅助电源是否启动以及检测主电压变换电路的输出端是否输出恒定电压；当主控芯片检测到辅助电源未启动时，主控芯片给开关单元第一信号，开关单元根据第一信号使光伏降压电路导通；当主控芯片检测到主电压变换电路的输出端输出恒定电压时，主控芯片给开关单元第二信号，开关单元根据第二信号使光伏降压电路断开。
所述主控芯片还与锂电池组连接，用于检测锂电池组是否激活，当锂电池组激活后，主控芯片还用于控制主电压变换电路的输出电压。
优选地，所述光伏降压电路包括限流电阻R1、具有阻抗的开关管S3、三端稳压管T、稳压二极管ZD1、分压电阻R3和分压电阻R4，电容C，开关管S3集电极与光伏降压电路的输入端连接，开关管S3的发射极与光伏降压电路的输出端连接；限流电阻R1连接于开关管S3的集电极与栅极之间；稳压二极管ZD1反向连接于开关管S3的栅极与地之间；三端稳压管T的输入端与开关管S3的栅极连接，三端稳压管T的输出端接地，三端稳压管T的稳压端连接于分压电阻R3和分压电阻R4之间的节点上；分压电阻R3和分压电阻R4串联连接于开关管S3的发射极与地之间；电容C连接于开关管S3的发射极与地之间。
优选地，所述的开关管S3为绝缘栅双极型晶体管。
优选地，所述的三端稳压管T为TL431稳压管。
优选地，所述开关单元包括开关管S4和电阻R2，电阻R2连接于开关管S3的栅极与开关管S4的集电极之间；开关管S4的栅极与主控芯片连接，开关管S4的发射极接地。
优选地，所述主电压变换电路为Buck电路。
优选地，所述辅助电源还用于向主控芯片提供工作电源。
优选地，还包括电池，所述电池向主控芯片提供工作电源。
依据上述实施例的光伏储能装置，由于增设光伏降压电路，增设光伏降压电路将光伏组件输出的电能降压后为辅助电源供电，使辅助电源启动，辅助电源启动后为主电压变换电路提供工作电源，主电压变换电路得到工作电源后，将光伏组件输出的电能降压后存储于锂电池组中并向辅助电源供电，在储能过程中，锂电池组电压逐渐升高，使锂电池组激活，锂电池组激活后正常向辅助电源供电。如此，解决了锂电池处于保护状态下异常切离系统时，自动激活锂电池，恢复光伏储能装置的正常工作。
附图说明
图1为本申请光伏储能装置一实施例电路图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。
请参考图1，包括主电压变换电路1、辅助电源2、锂电池组3、光伏降压电路4、开关单元5、主控芯片6，主电压变换电路1的输入端与光伏组件的输出端连接，主电压变换电路1的输出端与锂电池组3连接，主电压变换电路1用于将光伏组件输出的电能降压后存储于锂电池组3中；锂电池组3与辅助电源连接，为辅助电源2供电；辅助电源2与主电压变换电路1连接，辅助电源2在有供电输入时为主电压变换电路1提供工作电源；
光伏降压电路4的输入端与主电压变换电路1的输入端连接，光伏降压电路4的输出端与辅助电源2输入端连接；
开关单元5与光伏降压电路4连接，开关单元5用于控制光伏降压电路4的通断；
主电压变换电路1的输出端还与辅助电源2输入端连接，用于给辅助电源供电2；
主控芯片6分别与开关单元5、辅助电源2、主电压变换电路1连接，主控芯片6用于检测辅助电源2是否启动以及检测主电压变换电路1的输出端是否输出恒定电压；当主控芯片6检测到辅助电源未启动时，主控芯片6给开关单元5第一信号，开关单元5根据第一信号使光伏降压电路4导通；当主控芯片6检测到主电压变换电路1的输出端输出恒定电压时，主控芯片6给开关单元5第二信号，开关单元根据第二信号使光伏降压电路4断开；辅助电源2还用于向主控芯片6提供工作电源。
工作原理说明：
在锂电池组3处于低压保护状态异常切离系统时，锂电池组3不能向辅助电源2供电，辅助电源2没有电源供应的情况下不能启动，辅助电源2不启动的状态下不能向主电压变换电路1和主控芯片6提供工作电源，因此，此时的主电压变换电路1不能正常工作，即主电压变换电路1不能将光伏组件输出的电能转换存储到锂电池组3中。
当辅助电源2未启动时，不能给主控芯片6供电，主控芯片6不启动(相当于主控芯片6检测到辅助电源2未启动)，主控芯片6给开关单元5低电平(低电平相当于第一信号)，开关单元5在收到第一信号后控制光伏降压电路4导通。
光伏降压电路4导通后，光伏降压电路4将主电压变换电路1的输入端的电压PV+降压后向辅助电源2供电，辅助电源2接受供电后启动，并向主电压变换电路1提供工作电源，主电压变换电路1因而启动正常工作，将光伏组件输出的电压PV+降压后输出电压BAT向锂电池组3充电，激活锂电池组，同时向辅助电源2供电。
辅助电源2启动后，辅助电源2向主控芯片6正常供电。主控芯片6检测到主电压变换电路1输出恒定电压后，主控芯片6给开关单元5高电平(高电平相当于第二信号)，开关单元5控制光伏降压电路4断开，由锂电池组3或主电压变换电路1向辅助电源2供电。
请参考图1，作为优选，光伏降压电路4包括限流电阻R1、绝缘栅双极型晶体管S3、三端稳压管T、稳压二极管ZD1、分压电阻R3和分压电阻R4，电容C，绝缘栅双极型晶体管S3的集电极与光伏降压电路4的输入端连接，绝缘栅双极型晶体管S3的发射极与光伏降压电路4的输出端连接；限流电阻R1连接于绝缘栅双极型晶体管S3的集电极与栅极之间；稳压二极管ZD1反向连接于绝缘栅双极型晶体管S3的栅极与地之间；三端稳压管T的输入端与绝缘栅双极型晶体管S3的栅极连接，三端稳压管T的输出端接地，三端稳压管T的稳压端连接于分压电阻R3和分压电阻R4之间的节点上；分压电阻R3和分压电阻R4串联连接于绝缘栅双极型晶体管S3的发射极与地之间；电容C连接于绝缘栅双极型晶体管S3的发射极与地之间。稳压管T采用TL431稳压管。
开关单元5包括开关管S4和电阻R2，电阻R2连接于绝缘栅双极型晶体管S3的栅极与开关管S4的集电极之间；开关管S4的栅极与主控芯片连接，开关管S4的发射极接地。
光伏降压电路的工作原理说明：
当主控芯片6检测到辅助电源2处于未启动状态后，向开关单元5发送第一信号，第一信号可以是低电平，开关管S4的栅极低电平后，开关管S4截止，光伏降压电路4输入端的电压PV+通过电阻R1直接作用在开关管S3的栅极上，是开关管S3导通，进一步使光伏降压电路4导通，光伏降压电路4将PV+降压后为辅助电源2供电。
光伏降压电路4导通后，电容C处于充电状态，电容C的电压逐渐升高，使得分压电阻R4电压逐渐升高，通过三端稳压管T的电流增大，由于电阻R1和电阻R2的稳压作用，使S3的栅极电压保持不变，使通过R1进入的电流不变，通过R2流出的电流不变，三端稳压管T流出的电流增大后，使S3的栅极电流减小，S3的栅极电流减小后又使的S3的发射极电压降低，S3的发射极电压降低后，电阻R4的电压降低，通过三端稳压管T的电流减小，使S3的栅极电流增大，S3的栅极电流增大后又使的S3的发射极电压升高。如此往复循环，使三端稳压管T和开关管S3处于动态的平衡状态，亦使开关管S3的阻抗处于动态的平衡状态。
当主控芯片6检测到主电压变换电路1输出恒定电压后，主控芯片6向开关单元5发送第二信号，第二信号可以是高电平，开关管S4的栅极高电平后，开关管S4导通，在电阻R2的分压下，使S3的栅极得到低电平，进一步使S3截止，S3截止后，光伏降压电路4断开。
作为优选，主电压变换电路为Buck电路(降压式变换电路)。
主控芯片6与主电压变换电路1连接，控制主电压变换电路的输出电压。当锂电池组3处于低压保护状态时，主电压变换电路输出恒定的电压向锂电池组和辅助电源2供电。主控芯片还与锂电池组连接，用于检测锂电池组是否激活，当锂电池组3被激活处于正常状态时，由锂电池组3向辅助电源2供电，主控芯片控制主电压变换电路的输出电压，对主电压变换电路1的输出进行最大功率跟踪(MPPT)，使主电压变换电路对锂电池组3进行最高效的充能，此时，主电压变换电路1的电压处于变动状态，主控芯片6断开主电压变换电路1输出端与辅助电源2的连接，主电压变换电路1不对辅助电源2供电。
在本发明的其它实施例中，还包括电池，所述电池向主控芯片提供工作电源。主控芯片启动后，检测辅助电源的启动状态，当主控芯片检测到辅助电源未启动时，主控芯片给开关单元第一信号，开关单元根据第一信号使光伏降压电路导通；当主控芯片检测到主电压变换电路的输出端输出恒定电压时，主控芯片给开关单元第二信号，开关单元根据第二信号使光伏降压电路断开。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。
Claims (9)
1.一种光伏储能装置，包括主电压变换电路、辅助电源、储能单元，主电压变换电路的输入端与光伏组件的输出端连接，主电压变换电路的输出端与储能单元连接，主电压变换电路用于将光伏组件输出的电能降压后存储于储能单元中；储能单元与辅助电源连接，为辅助电源供电；辅助电源在有供电输入时为主电压变换电路提供工作电源；其特征在于还包括光伏降压电路、开关单元、主控芯片；
所述储能单元为锂电池组；
所述光伏降压电路的输入端与主电压变换电路的输入端连接，光伏降压电路的输出端与辅助电源输入端连接，用于向辅助电源供电；
开关单元与光伏降压电路连接，用于控制光伏降压电路通断；
所述主电压变换电路的输出端还与辅助电源输入端连接，用于给辅助电源供电；
主控芯片分别与开关单元、辅助电源、主电压变换电路连接，主控芯片用于检测辅助电源是否启动以及检测主电压变换电路的输出端是否输出恒定电压；当主控芯片检测到辅助电源未启动时，主控芯片给开关单元第一信号，开关单元根据第一信号使光伏降压电路导通；当主控芯片检测到主电压变换电路的输出端输出恒定电压时，主控芯片给开关单元第二信号，开关单元根据第二信号使光伏降压电路断开。
2.如权利要求1所述的光伏储能装置，其特征在于，所述主控芯片还与锂电池组连接，用于检测锂电池组是否激活，当锂电池组激活后，主控芯片还用于控制主电压变换电路的输出电压。
3.如权利要求1所述的光伏储能装置，其特征在于，所述光伏降压电路包括限流电阻R1、具有阻抗的开关管S3、三端稳压管T、稳压二极管ZD1、分压电阻R3和分压电阻R4，电容C，开关管S3集电极与光伏降压电路的输入端连接，开关管S3的发射极与光伏降压电路的输出端连接；限流电阻R1连接于开关管S3的集电极与栅极之间；稳压二极管ZD1反向连接于开关管S3的栅极与地之间；三端稳压管T的输入端与开关管S3的栅极连接，三端稳压管T的输出端接地，三端稳压管T的稳压端连接于分压电阻R3和分压电阻R4之间的节点上；分压电阻R3和分压电阻R4串联连接于开关管S3的发射极与地之间；电容C连接于开关管S3的发射极与地之间。
4.如权利要求3所述的光伏储能装置，其特征在于，所述的开关管S3为绝缘栅双极型晶体管。
5.如权利要求3所述的光伏储能装置，其特征在于，所述的三端稳压管T为TL431稳压管。
6.如权利要求1所述的光伏储能装置，其特征在于，所述开关单元包括开关管S4和电阻R2，电阻R2连接于开关管S3的栅极与开关管S4的集电极之间；开关管S4的栅极与主控芯片连接，开关管S4的发射极接地。
7.如权利要求1所述的光伏储能装置，其特征在于，所述主电压变换电路为Buck电路。
8.如权利要求1所述的光伏储能装置，其特征在于，所述辅助电源还用于向主控芯片提供工作电源。
9.如权利要求1所述的光伏储能装置，其特征在于，还包括电池，所述电池向主控芯片提供工作电源。
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