CN211859651U - 充分消耗超级电容电能保护光伏充电蓄电池的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了充分消耗超级电容电能保护光伏充电蓄电池的装置，包括第一组光伏电池板、第二组光伏电池板和第三组光伏电池板，第一组光伏电池板进入电压变换控制系统然后输出；第二组光伏电池板进入蓄电池组给蓄电池充电；第三组光伏电池板进入超级电容组给电容充电，蓄电池组和超级电容组的充电来自不同组光伏电池板，第一组光伏电池板连接电压变换控制系统，用于将直流电源变换成交流电源或者直流电源给后端连接的用电设备供电；本实用新型提供一种新型的利用超级电容保护光伏蓄电池组的装置，在将超级电容电能利用的更加充分，更好的保护了超级电容组和蓄电池组，延长了其使用周期，提高了充电、供电线路和用电设备的利用率。

Description

充分消耗超级电容电能保护光伏充电蓄电池的装置

技术领域

本实用新型涉及光伏供电技术领域，具体涉及一种充分消耗超级电容电能保护光伏充电蓄电池的装置。

背景技术

首先，目前现有的光伏充电和设备供电电路，大部分是由光伏电池板经过简单的控制给蓄电池供电，再经过电源变换给设备供电；少部分是利用超级电容的优势，在蓄电池上直接并联超级电容，虽然给蓄电池起到了一定的保护作用，但超级电容的优势并没有得到有效的发挥，超级电容的电能释放量低。

其次，超级电容本身够成的电容组在使用一段时间后，存在电压不一致的情况，处在同一路的电容在充电时，有的电压已充满，有的电压离充满还很长时间，这一路的电容组如果仍处在充电状态，很容易造成某个或某些超级电容过充，损坏超级电容。

另外，在超级电容充电时，无论电容组的电压是高是低，光伏电池板都只能按照已安装完固有的路数来充电，更有甚至还要分取给蓄电池组充电的光伏电池板的电能，大大限制了充电系统和用电设备利用率，给用户带来极大的不便。因此，设计一种充分消耗超级电容电能保护光伏充电蓄电池的装置极为重要。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种充分消耗超级电容电能保护光伏充电蓄电池的装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：充分消耗超级电容电能保护光伏充电蓄电池的装置，包括第一组光伏电池板、第二组光伏电池板和第三组光伏电池板，所述第一组光伏电池板连接电压变换控制系统，用于将直流电源变换成交流电源或者直流电源给后端连接的用电设备供电；

第二组光伏电池板通过防反二极管连接有蓄电池电压平衡控制系统，蓄电池电压平衡控制系统连接蓄电池组，用于自动平衡所有单节电池的电压，蓄电池组一路连接电压变换控制系统，蓄电池组另一路连接电压采样点稳定电压电路的电压取样点，电压采样点稳定电压电路的电压取样点输出连接电压比较控制器；

第三组光伏电池板通过防反二极管连接电容充电路数自动匹配系统，电容充电路数自动匹配系统一路连接电压采样点稳定电压电路的电压取样点，电压采样点稳定电压电路的电压取样点输出连接电压比较控制器，电容充电路数自动匹配系统另一路连接电容电压平衡系统，电容电压平衡系统连接超级电容组，超级电容组一路连接电压变换控制系统，超级电容组另一路通过连接的升压控制系统连接电压变换控制系统。

具体的是，所述电压采样点稳定电压电路还设有电性连接的电阻R0、电阻R1、电阻R2、电容和线路接地。

具体的是，所述电压比较控制器输出端连接升压控制系统，升压控制系统和超级电容组后端均通过防反二极管连接电压变换控制系统。

具体的是，所述蓄电池组为若干充电电池，蓄电池组采用且不限于铅酸电池、锂电池和镍氢电池。

具体的是，所述超级电容组设有若干超级电容，超级电容的电气连接方式为串联、并联和串并混联，且电容电压平衡系统自动平衡每节超级电容的电压。

具体的是，所述第一组光伏电池板、第二组光伏电池板和第三组光伏电池板均设有至少1路光伏电池板。

具体的是，所述电容充电路数自动匹配系统根据超级电容组电压的高低和匹配的光伏电池板的数量，判断给超级电容组充电的光伏电池板的路数，电压高则充电路数少或者不充，电压低则充电路数多且充电路数不超过额定匹配数。

具体的是，所述电压变换控制系统根据用电设备的用电情况判断控制将其中一路或多路电能转换并输出。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型设计的充分消耗超级电容电能保护光伏充电蓄电池的装置提供一种新型的利用超级电容保护光伏蓄电池组的装置，在将超级电容电能利用的更加充分的同时，更好的保护了超级电容组和蓄电池组，延长了其使用周期，提高了充电、供电线路和用电设备的利用率，给用户带来极大的便捷；同时该装置采用配件均为市场普通主流配件，成熟可靠易更换维修，易于推广。

附图说明

图1是充分消耗电容电能保护光伏充电蓄电池的系统原理图。

图2是电压采样点稳定电压电路图。

图中：1-第一组光伏电池板；2-第二组光伏电池板；3-第三组光伏电池板；4-防反二极管； 5-蓄电池电压平衡控制系统；6-蓄电池组；7-电容充电路数自动匹配系统；8-电压采样点稳定电压电路；9-电容电压平衡系统；10-超级电容组；11-电压比较控制器；12-升压控制系统；13-电压变换控制系统；14-用电设备；15-电阻R0；16-电阻R1；17-电容；18-线路接地；19-电阻R2；20-电压取样点；21-电压取样点输出。

具体实施方式

以下将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地进一步详细的说明。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，充分消耗超级电容电能保护光伏充电蓄电池的装置，包括第一组光伏电池板1、第二组光伏电池板2和第三组光伏电池板3，且均设有至少1路光伏电池板。第一组光伏电池板1进入电压变换控制系统13然后输出；第二组光伏电池板2进入蓄电池组6给蓄电池充电；第三组光伏电池板3进入超级电容组10给电容充电，蓄电池组6 和超级电容组10的充电来自不同组光伏电池板。第一组光伏电池板1连接电压变换控制系统13，用于将直流电源变换成交流电源或者直流电源给后端连接的用电设备14供电，电压变换控制系统13根据用电设备14的用电情况判断控制将其中一路或多路电能转换并输出。

第二组光伏电池板2通过防反二极管4连接有蓄电池电压平衡控制系统5，蓄电池电压平衡控制系统5连接蓄电池组6，用于自动平衡所有单节电池的电压，蓄电池组6 一路连接电压变换控制系统13，蓄电池组6另一路连接电压采样点稳定电压电路8的电压取样点20，电压采样点稳定电压电路8的电压取样点输出21连接电压比较控制器11。

第三组光伏电池板3通过防反二极管4连接电容充电路数自动匹配系统7，电容充电路数自动匹配系统7一路连接电压采样点稳定电压电路8的电压取样点20，电压采样点稳定电压电路8的电压取样点输出21连接电压比较控制器11，用于比较蓄电池组6 与超级电容组10的电压，包含电阻与电容构成的稳定电压电路，保证读取电压的准确性，电压比较控制器11输出端连接升压控制系统12，升压控制系统12和超级电容组10后端均通过防反二极管4连接电压变换控制系统13。电容充电路数自动匹配系统7另一路连接电容电压平衡系统9，电容电压平衡系统9连接超级电容组10，超级电容组10一路连接电压变换控制系统13，超级电容组10另一路通过连接的升压控制系统12连接电压变换控制系统13。

如图2所示，电压采样点稳定电压电路8还设有电性连接的根据具体用电设备14和供电电路匹配的电阻R015、电阻R116、电阻R219。图种电容17是根据电阻值匹配的电容，图中还设有线路接地18、电压取样点20，电压取样点输出21(接入电压比较控制器11)。

蓄电池组6为若干充电电池，充电电池采用且不限于铅酸电池、锂电池和镍氢电池，适用于所有用于工、商、农业可充电电池。

超级电容组10设有若干超级电容，超级电容的电气连接方式为串联、并联和串并混联，且电容电压平衡系统9自动平衡每节超级电容的电压。

第三组光伏电池板3为多路光伏电池板，全部接入电容充电路数自动匹配系统7，电容充电路数自动匹配系统7从超级电容组10采样电压值，且根据超级电容组10电压的高低和匹配的光伏电池板的数量，判断给超级电容组充电的光伏电池板的路数，电压高则充电路数少或者不充，电压低则充电路数多且充电路数不超过额定匹配数。电容充电路数自动匹配系统7根据电压值的高低，来判断具体第三组光伏电池板3中的1路或多路(装配路数根据实际用电设备匹配)电池板来充电，实现资源的优化利用和客户的用电需求。

反向二极管4作用是正向高电压线路导通，无正向高电压或逆向高电压线路截止。

充分消耗超级电容电能保护光伏充电蓄电池的装置的方法，包括以下步骤：

1)第一组光伏电池板1将光伏直流电能直接接入电源变换控制系统13，经过电源变换控制系统13输出给用电设备14，第二组光伏电池板2将产生的光伏直流电能经过蓄电池电压平衡控制系统5给蓄电池组6充电，蓄电池组6把电能输出给电源变换控制系统13，第三组光伏电池板3经过电容充电路数自动匹配系统7选择合适路数的光伏电池板，给超级电容组10充电，超级电容组10配有电容电压平衡系统9，自动平衡每组每节超级电容电压，使电容电压长期基本一致，超级电容组10有两路输出，一路直接进入电压变换控制系统13，另一路经过升压控制系统12升压，再进入电压变换控制系统 13，电压变换控制系统13将第一组光伏电池板1产生的电能直接进行转换输出，而第二光伏电池板2和第三光伏电池板3需要判断电压，由高电压一组输出；

2)超级电容组10和蓄电池组6分别经过电压采样点稳定电压电路采样电压，经过电压比较控制器11比较电压，当超级电容组10电压高于蓄电池组6电压时，升压控制系统12没有得到信号，处于不工作状态，电压变换控制系统13判断由超级电容组10输出电能；当超级电容组10电压低于蓄电池组6电压且高于最低电容电压设定值时，电压比较控制器11给升压控制系统12发出信号，升压控制系统12工作，将超级电容组10 电压升压至设定电压，此电压值高于蓄电池组6满充电压值，电压变换控制系统13判断仍然由超级电容组10输出电能；当超级电容组10电压低于最低电容电压设定值时，电压变换控制系统13才允许蓄电池组6供电输出。

系统正常待机状态：

系统在用电设备14不工作的情况下，蓄电池组6与超级电容组10都处于满电状态，且在电压平衡系统的控制下，所有单节电容和蓄电池电压基本一致，控制充电电池板的数量使超级电容组10的电压高于蓄电池组6电压。

光强稳定、用电设备正常运转无功率陡升状态：

配备第一组光伏电池板1的装机容量满足用电设备14，且多余电能给蓄电池组6和超级电容组10供电，使处于满电状态。

光强不稳定、不充足或用电设备出现功率陡升状态：

在光强不稳定(突然云遮挡)、不充足或者用电设备功率陡增，第一组光伏电池板1的电能不能满足用电设备14时，超级电容组10电压高于蓄电池组6电压，无需经过升压控制，经电压变换控制系统13输出给用电设备14，超级电容组10电压持续降低，在电压值低于蓄电池组6电压值后，升压控制系统12工作，由超级电容组10持续放电，直到超级电容组10的电压低于最低设定电压值时，才有蓄电池组6开始放电，这样更好的利用超级电容组10的优势，更加充分的消耗超级电容组10的电能，同时减小了功率陡增给蓄电池组6带来的冲击，保护了蓄电池组6并延长其使用寿命。

本实用新型不局限于上述实施方式，任何人应得知在本实用新型的启示下作出的结构变化，凡是与本实用新型具有相同或相近的技术方案，均落入本实用新型的保护范围之内。

本实用新型未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (8)

1.充分消耗超级电容电能保护光伏充电蓄电池的装置，其特征在于，包括第一组光伏电池板、第二组光伏电池板和第三组光伏电池板，所述第一组光伏电池板连接电压变换控制系统，用于将直流电源变换成交流电源或者直流电源给后端连接的用电设备供电；

第二组光伏电池板通过防反二极管连接有蓄电池电压平衡控制系统，蓄电池电压平衡控制系统连接蓄电池组，用于自动平衡所有单节电池的电压，蓄电池组一路连接电压变换控制系统，蓄电池组另一路连接电压采样点稳定电压电路的电压取样点，电压采样点稳定电压电路的电压取样点输出连接电压比较控制器；

第三组光伏电池板通过防反二极管连接电容充电路数自动匹配系统，电容充电路数自动匹配系统一路连接电压采样点稳定电压电路的电压取样点，电压采样点稳定电压电路的电压取样点输出连接电压比较控制器，电容充电路数自动匹配系统另一路连接电容电压平衡系统，电容电压平衡系统连接超级电容组，超级电容组一路连接电压变换控制系统，超级电容组另一路通过连接的升压控制系统连接电压变换控制系统。

2.根据权利要求1所述的充分消耗超级电容电能保护光伏充电蓄电池的装置，其特征在于，所述电压采样点稳定电压电路还设有电性连接的电阻R0、电阻R1、电阻R2、电容和线路接地。

3.根据权利要求1所述的充分消耗超级电容电能保护光伏充电蓄电池的装置，其特征在于，所述电压比较控制器输出端连接升压控制系统，升压控制系统和超级电容组后端均通过防反二极管连接电压变换控制系统。

4.根据权利要求1所述的充分消耗超级电容电能保护光伏充电蓄电池的装置，其特征在于，所述蓄电池组为若干充电电池，蓄电池组采用且不限于铅酸电池、锂电池和镍氢电池。

5.根据权利要求1所述的充分消耗超级电容电能保护光伏充电蓄电池的装置，其特征在于，所述超级电容组设有若干超级电容，超级电容的电气连接方式为串联、并联和串并混联，且电容电压平衡系统自动平衡每节超级电容的电压。

6.根据权利要求1所述的充分消耗超级电容电能保护光伏充电蓄电池的装置，其特征在于，所述第一组光伏电池板、第二组光伏电池板和第三组光伏电池板均设有至少1路光伏电池板。

7.根据权利要求1所述的充分消耗超级电容电能保护光伏充电蓄电池的装置，其特征在于，所述电容充电路数自动匹配系统根据超级电容组电压的高低和匹配的光伏电池板的数量，判断给超级电容组充电的光伏电池板的路数，电压高则充电路数少或者不充，电压低则充电路数多且充电路数不超过额定匹配数。

8.根据权利要求1所述的充分消耗超级电容电能保护光伏充电蓄电池的装置，其特征在于，所述电压变换控制系统根据用电设备的用电情况判断控制将其中一路或多路电能转换并输出。

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