[发明专利]太阳能蓄电池放电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种蓄电池放电装置，尤其涉及一种太阳能领域的蓄电池放电装置。

背景技术

在现代光伏发电系统中，由于光伏电池受到光照强度、光伏电池结温等因素的影响，光伏电池输出功率将会随之变化。为充分利用光伏能源、扩大光伏发电系统的应用范围，对光伏能源实行能源管理策略：当光伏电池输出能量大于外电网需求时，对蓄电池进行充电，对剩余的电能进行存储，存储在蓄电池中的电能一方面可以经变换电路后作为辅助电源为光伏发电系统中的控制与操作模块提供工作电压；另一方面可以在光伏输出功率不足时，如阴雨天、夜晚等缺乏光照条件，将光伏电池输出的低压直流电转换为高压直流电，由逆变单元将其转换为与外电网电压幅值、频率和相位相同的交流电后输出给外电网；同时，考虑到蓄电池放电电流对蓄电池使用寿命的影响，必须对蓄电池的输出电流加以限制，对蓄电池使用寿命进行保护。所以，在光伏发电系统中设计可靠、合理的蓄电池放电单元极为必要。

发明内容

本发明的技术效果能够克服上述缺陷，提供一种太阳能蓄电池放电装置，其提高了电池的利用率和使用寿命。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：其包括主电路单元、驱动单元、保护单元、控制单元和辅助电源，主电路单元分别与驱动单元、保护单元、控制单元电连接，驱动单元、保护单元分别电连接辅助电源。

针对光伏电池发电系统关键组成部分蓄电池放电模块的设计，放电模块的主要功能是在光伏电池方阵输出功率小于外电网需求时，对蓄电池进行放电处理，通过直直变换电路，将幅值相对较低的蓄电池输出直流电压转换为幅值相对较高的直流电压，向逆变器输出，最终经逆变器将此高电压转换为符合频率和幅度等要求的交流电压。此外，放电控制器必须具有防止蓄电池深度放电的功能。

所述的主电路是实现占空比调节输出电压的执行单元，将放电模块输入端蓄电池输出的低压直流电转换为幅值相对较高的高压直流电输出，主电路单元包括直交变换电路、升压电路、整流电路和滤波输出电路，主电路采用基于PPFC的新型组合式推挽直直变换器拓扑结构，将四个独立且参数次相同的推挽正激变换器采用原边并联、副边绕组异名端串联的方式进行连接，以达到在满足输出功率的同时，通过对功率电流进行并联分流，减小流过单个开关管中功率电流值和实现直流升压的。

所述的驱动单元包括信号调理电路、保护功能电路、放大隔离电路与稳压输出电路，其中信号调理电路对控制板输出的两路25KHz、幅度为0～5V的PWM波信号转换为0V～+15V的PWM控制信号放大输出功能，同时通过对控制单元输出的PWM控制信号的预处理，尽可能的滤除控制信号中的毛刺；保护功能电路根据保护电路输出状态，对驱动信号进行使能控制；驱动电路具有负电压关断信号的输出能力；稳压输出电路稳定驱动电路输出电压范围。

所述的保护单元实现在过压、过流、欠压情况下对主电路进行保护，其包括输入信号采样电路、准电压产生电路、比较电路、锁存输出电路，其中输入信号采样电路：将电路中某一电量信息转换为0～5V的电压值，并将转换后的电压值输出给比较电路，从而实现对该电量信息的监控；基准电压产生电路：设置比较电路中的基准比较值，该值表示电压、电流上限值或下限值，实现电量信息的范围限制；比较电路：当输入信号采样电路输出的电压值大于或小于基准电压产生电路所设置的上限或下限时，比较电路将输出保护电平，使锁存电路锁存输出，实现对电路的保护；锁存输出电路：对从比较电路输出的保护电平进行锁存处理，使保护电路在进入锁存状态后，向驱动单元持续输出低电平保护信号，待保护电平复位后重新进入待保护状态。

所述的控制单元包括控制模块、缓冲输出电路、采样调理电路，控制模块分别与缓冲输出电路、采样调理电路电连接，所述的控制模块，对AD端口输入电压进行采样，并以此为根据，通过控制算法对采样值进行处理，控制器向主电路开关管控制极引脚输出特定占空比的开关控制信号，控制放电模块输出电压；所述的采样调理电路：实现对各种电参量的采样，并将采样信号进行限幅，滤除的由于电磁环境和开关管导通关断在滤除采样信号中形成的毛刺，保证输入到AD转换器的采样信号介于0～3.3V之间；所述的缓冲输出电路：提高控制模块输出0～3.3V的PWM控制信号幅度。

所述的控制模块包括PWM发生模块、数字PI调节器、AD转换模块、I/O接口电路。

本发明的蓄电池放电模块解决了以下设计难点：高功率输出，宽范围电压输入，蓄电池高输出电流。

附图说明

图1为本发明的模块结构示意图；

图2为本发明的主电路单元组成框图；