CN212695726U - 一种小型电池充放电系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种小型电池充放电系统，所述小型电池充放电系统设有光伏输入、升压电路、隔离电路、电池、负载和控制系统；所述光伏输入将光伏组件输出连接至升压电路，将光伏组件产生的功率传输至升压电路；所述升压电路接收光伏组件产生的功率，将光伏组件输出的电压升压至直流375V，传输至隔离电路；所述隔离电路连接升压电路，将升压电路产生的直流375V电压，隔离变换为40~60V的电压，传输至电池和负载；所述电池连接至隔离电路，进行充电；直接连接至负载进行放电。本实用新型实现了光伏能量变换，实现了安全供电和能源可控，提高了供电和控制的灵活性与效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及直流供电用的安全供电充放电控制技术领域，具体为一种小型电池充放电系统。
背景技术
目前室内主要的用电设备类型有LED照明、电脑、手机等电器设备；尤其是光伏等新能源技术应用下，输入源为直流，经过逆变为交流，接入现有的交流配电系统；LED照明、电脑、手机等电器设备，从交流配电取电，通过适配器为电器设备供电，其中适配器的主要功能是将交流整流为直流；现有的交流配电系统，室内电器设备具有功率小、用电区域分散的特点，经过直流逆变为交流，交流整流为直流等环节，系统效率降低；而且楼宇供电采用集中控制的方式，不利于实现能源的灵活调度，降低了供电的效率和控制的灵活性。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种小型电池充放电系统，以解决上述背景技术中提出的提高室内供电效率和控制灵活性的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种小型电池充放电系统，设有光伏输入、升压电路、隔离电路、电池、负载和控制系统；
所述光伏输入将光伏组件输出连接至升压电路，将光伏组件产生的功率传输至升压电路；
所述升压电路接收光伏组件产生的功率，将光伏组件输出的电压升压至直流375V，传输至隔离电路；
所述隔离电路连接升压电路，将升压电路产生的直流375V电压，隔离变换为40~60V的电压，传输至电池和负载；
所述电池连接至隔离电路，进行充电；电池直接连接至负载进行放电；
所述负载连接至电池，通过电池直接对负载进行供电；
所述控制系统接收电池充放电系统中的电压、电流、功率、温度反馈信息，发送对电池充放电系统的控制指令。
优选的，所述光伏输入的电压范围为100~300V，经升压电路将直流100~300V电压转换为直流375V电压。
优选的，所述升压电路设有输入短路保护的隔离开关K1、直流100~300V变换至直流375V的升压电路、用于升压电路电流滤波的LC滤波电路、直流375V的支撑电容C2。
优选的，所述隔离电路设有由Q3~Q6组成的全桥电路1、Q7~Q10组成的全桥电路2、谐振电路L2和C3、变压器Tr、直流支撑电容C4，隔离电路将直流电压375V变换至直流40~60V。
优选的，所述电池采用48V12.5Ah的磷酸铁锂电池，电压范围为40～60V；所述电池设有电池管理系统（BMS），检测到电池的电压、电流、温度信息，送入到控制系统，控制系统电压、电流、温度信息实现对电池的状态监测和充放电功率的控制。
优选的，所述负载设有隔离开关K2；所述负载包括LED照明、电脑、手机电器设备；所述负载使用电压范围为40~60V。
优选的，所述控制系统接收电压传感器V1、V2、V3测量的电压信号，电流传感器A1、A2、A3测量的电流信号，接收隔离开关K1、K2、K3的状态信号，控制功率器件Q1~Q10的开通和关断。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
本实用新型实现了光伏能量变换，实现了安全供电和能源可控，提高了供电和控制的灵活性与效率。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
具体实施方式
下面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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
如图1所示，本实用新型的小型电池充放电系统，设有光伏输入，电池输入，和负载输出。
本实用新型的小型电池充放电系统，设有电压传感器V1、V2、V3，电流传感器A1、A2、A3。
本实用新型的小型电池充放电系统，设有控制系统，接收电压传感器V1、V2、V3测量的电压信号，电流传感器A1、A2、A3测量的电流信号。接收隔离开关K1、K2、K3的状态信号。控制功率器件Q1~Q10的开通和关断。
本实施案例中，光伏输入侧设置有隔离开关K1；接入升压电路，其中升压电路由LC滤波电路，功率器件Q1、Q2和电容C2组成，LC滤波电路由电感L1和电容C1组成；经过功率变换电路，该功率变换电路由功率器件Q3~Q10、电容C3、电感L2、变压器Tr、电容C4组成；输出经过隔离开关K2，连接负载，同时经过隔离开关K3和熔断器F，连接电池。
本实施案例中，光伏输入功率约为2000W，电压范围在100~300V；隔离开关K1，通过手动操作，起到电气隔离的作用，在设备施工和维护的时候保证操作人员的安全。
光伏输入电压通过电压传感器V1检测，得到电压信号送入控制系统，在隔离开关K1闭合之前，通过电压传感器V1的检测，判断光伏接入正负极是否正确。
本实施案例中，光伏接入升压电路，升压电路由LC滤波电路、功率器件Q1和Q2、电容C2组成。电流传感器A1测量光伏输入电流，得到电流信号送入控制系统，控制系统通过控制功率器件Q1、Q2的开通和关断实现光伏输入最大功率跟踪。
电容C2作为储能元件，起到支撑电压的作用，能量经过隔离电路传输至电容C4，隔离电路由功率器件Q3~Q10、电容C3、电感L2、变压器Tr、电容C4组成；通过电压传感器V2检测电容C2的电压、电流传感器A2检测变压器Tr的副边电流，分别得到的电压、电流信号送入控制系统，控制系统通过控制功率器件Q3~Q10的开通和关断，使得隔离电路的输入和输出功率平，电容C4作为隔离电路输出侧的储能元件，起到支撑电压的作用。
本实施案例中，电容C4的电压为直流电压，通过隔离开关K2连接负载，负载类型为直流电器，其中直流电器包括LED照明、电脑、手机等电器设备。其中，隔离开关K2，可通过手动和远程控制操作，起到电气隔离的作用，在设备施工和维护的时候保证操作人员的安全。
本实施案例中，隔离电路的输出侧，通过隔离开关K3连接电池单元，隔离开关K3和电池单元连接之间设置有熔断器F。其中，隔离开关K3，通过手动操作，起到电气隔离的作用，在设备施工和维护的时候保证操作人员的安全；熔断器F的作用是保证在隔离开关K3侧发生短路的情况下，熔断器F能够快速熔断，保证电池不被损坏。
通过电压传感器V3检测电容C4的电压，电流传感器A3检测隔离电路输出的电流，分别得到的电压、电流信号送入控制系统，控制系统通过控制功率器件Q3~Q10的开通和关断，实现对电池的充放电控制。
本实施案例中，电池采用48V12.5Ah的磷酸铁锂电池，电压范围为40～60V；电池设置有电池管理系统（BMS），可以检测到电池的电压、电流、温度等信息，送入到控制系统，控制系统电压、电流、温度等信息实现对电池的状态监测和充放电功率的控制。
BMS采用LTC4020或BQ24130芯片。
如图1所示，本实用新型小型电池充放电系统，提供安全直流供电、储能管理和对电器的供电控制。
在直流48V电压下，人体直接触碰正负极也不会发生电击伤害。并且小型电池充放电系统配置有保护电路（隔离开关K2），实现故障主动关断，全面保障用电安全。
电池安全工作电压范围在42～54V内：
1.电池电压低于54V，光伏最大输入功率>负载用电功率，控制系统发给光伏输入最大功率跟踪指令、发给BMS开始充电指令；
2.电池组电压高于42V，光伏最大输入功率<负载用电功率，控制系统发给光伏输入最大功率跟踪指令、发给BMS开始放电指令；
3.电池电压高于54V，光伏最大输入功率>负载用电功率，控制系统发给光伏输入限功率工作指令、发给BMS待机指令；
4.电池组电压低于42V，光伏最大输入功率<负载用电功率，控制系统发给光伏输入最大功率跟踪指令、发给BMS开始充电指令，同时控制系统发出电量低状态指示，停止向负载供电。
本实施例中，光伏输入电压为100～300V，负载侧输出电压为40～60V，实现光伏直流的高效变换，最大变换功率2kW。电池的电压为40～60V，电池的最大充放电电流为12.5A，实现0.6kWh储能供电。
本实用新型适用于独立供电系统。
本实用新型实现了光伏能量变换，实现了安全供电和能源可控，提高了供电和控制的灵活性与效率。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种小型电池充放电系统，其特征在于：所述小型电池充放电系统设有光伏输入、升压电路、隔离电路、电池、负载和控制系统；
所述光伏输入将光伏组件输出连接至升压电路，将光伏组件产生的功率传输至升压电路；
所述升压电路接收光伏组件产生的功率，将光伏组件输出的电压升压至直流375V，传输至隔离电路；
所述隔离电路连接升压电路，将升压电路产生的直流375V电压，隔离变换为40~60V的电压，传输至电池和负载；
所述电池连接至隔离电路，进行充电；电池直接连接至负载进行放电；
所述负载连接至电池，通过电池直接对负载进行供电；
所述控制系统接收电池充放电系统中的电压、电流、功率、温度反馈信息，发送对电池充放电系统的控制指令。
2.根据权利要求1所述的一种小型电池充放电系统，其特征在于：所述光伏输入的电压范围为100~300V，经升压电路将直流100~300V电压转换为直流375V电压。
3.根据权利要求1所述的一种小型电池充放电系统，其特征在于：所述升压电路设有输入短路保护的隔离开关K1、直流100~300V变换至直流375V的升压电路、用于升压电路电流滤波的LC滤波电路、直流375V的支撑电容C2。
4.根据权利要求1所述的一种小型电池充放电系统，其特征在于：所述隔离电路设有由Q3~Q6组成的全桥电路1、Q7~Q10组成的全桥电路2、谐振电路L2和C3、变压器Tr、直流支撑电容C4，隔离电路将直流电压375V变换至直流40~60V。
5.根据权利要求1所述的一种小型电池充放电系统，其特征在于：所述电池采用48V12.5Ah的磷酸铁锂电池，电压范围为40～60V；所述电池设有电池管理系统（BMS），便于检测到电池的电压、电流、温度信息，送入到控制系统，控制系统电压、电流、温度信息实现对电池的状态监测和充放电功率的控制。
6.根据权利要求1所述的一种小型电池充放电系统，其特征在于：所述负载设有隔离开关K2；所述负载包括LED照明、电脑、手机电器设备；所述负载使用电压范围为40~60V。
7.根据权利要求1所述的一种小型电池充放电系统，其特征在于：所述控制系统接收电压传感器V1、V2、V3测量的电压信号，电流传感器A1、A2、A3测量的电流信号，接收隔离开关K1、K2、K3的状态信号，控制功率器件Q1~Q10的开通和关断。
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| CN113872260A (zh) * | 2020-06-30 | 2021-12-31 | 深圳市建筑科学研究院股份有限公司 | 一种小型电池充放电系统 |
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