[实用新型]一种独立光伏系统的蓄电池充放电管理系统

说明书

技术领域

本实用新型属于太阳能光伏发电领域，涉及一种太阳能光伏发电过程中的管理系统，尤其涉及一种独立光伏发电系统的蓄电池充放电管理系统。

背景技术

在独立太阳能发电系统中，为了降低成本、提高效率和可靠性，既要使光伏电池输出最大功率，又要使蓄电池正确充放电，同时还要最大限度地利用所发电能。在目前的光伏系统中，这三者的实现存在矛盾，通常只顾及到一个方面，如只追踪光伏电池最大功率点而放弃蓄电池的最佳充放电，而蓄电池作为光伏系统中最易损坏的环节，将严重影响整个光伏系统的效率和寿命，导致成本和维护费用大大增加。

目前，免维护铅酸蓄电池作为储能设备，由于维护量小，使用方便等优点，在光伏系统中得到大量应用。蓄电池充放电是根据化学反应进行的，即电池主要组件的结构和化学成分发生连续和深度的变化。所以与一般电子零部件相比，蓄电池对温度变化更为敏感。此外，反应速率，即充电电流或放电电流，影响反应参数并由此影响蓄电池的性能。同时，光伏系统中的蓄电池的工作条件与蓄电池在其他场合的工作条件不同，其充电率和放电率都非常小，且充电时间受到限制，即只有在日照时才能充电，所以不能按一固定的充电规律对其进行充电。由于蓄电池应用在这个特殊的环境下，也因此成为整个光伏系统中最易损坏的部分，日常的合理维护措施是必不可少的。目前，研究发现，问题在于蓄电池用于光伏时，充电时间受限制且充放电倍率小。蓄电池长期处于欠充状态；从而加快硫酸盐化及酸液分层。同时，小电流放电下所形成的PbS04结晶颗粒粗大，这种结晶溶解困难，最终影响了蓄电池的寿命。

目前，在设计光伏系统时，将光伏电池和负载及蓄电池进行固定匹配，同时，存在上面空运行和欠充两个问题，其基本电路结构如图1所示。直流控制器2的输出端直接与蓄电池7和逆变器3相连，这样做可以避免过充，但却无法解决可能出现的欠充，蓄电池缺乏有效保护，得不到最佳充电，长此下去将导致蓄电池寿命降低，增加了系统维护费用。另外，当光伏电池输出功率较大时，由于逆变器负载一般不随意变化，在一定时间段内就可能出现充电功率过大现象，需要启动保护电路限制充电强度，这样势必会造成能源浪费，间接地增加了系统发电成本。同样，由于负载的不确定性，在蓄电池单独供电时就会出现所有电池单元部分放电现象，即蓄电池不能完全放电，这样对蓄电池也是有害的。

为了解决上述问题，最近出现了一种新的蓄电池充电管理系统。如图2所示，所述蓄电池充放电管理系统包括光伏供电组件1、直流控制器2和逆变器3。所述直流控制器2与所述光伏供电组件1和所述逆变器3电连接。所述直流控制器2的正、负输出端分别与直流母线8连接。所述直流母线8上并联多个充放电单元。每个所述充放电单元都包括双向DC/DC变换器6和蓄电池7。所述双向DC/DC变换器7与所述蓄电池7电连接。主控计算机4通过485通讯线5分别与所述直流控制器2、逆变器3和双向DC/DC变换器6通讯连接。该蓄电池充放电管理系统一定程度了解决了上述问题，但是其也具有如下缺点：首先，其需要购买价值昂贵的主控计算机，成本比较高，使得其推广和普及应用受到很大限制；其次，采用主控计算机进行控制，需要使用控制软件，使得其对操作人员的技术要求较高，进一步限制了其推广应用；最后，整个管理系统要依赖控制软件，因此可靠性差、整体寿命较短。

因此，目前迫切需要一种价格低、对技术要求低从而便于推广应用，且可靠性高、整体寿命长的独立光伏系统的蓄电池充放电管理系统。

发明内容

本实用新型的目的是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种新的独立光伏系统的蓄电池充放电管理系统，其能实现充电效率最大化，而且仅仅依靠芯片等硬件而不需要软件，因此高效可靠、整体寿命高，并且可灵活变化、易于扩展；同时价格低、易于推广应用。

为此，本实用新型提供如下技术方案：一种独立光伏系统的蓄电池充放电管理系统，包括光伏供电组件、直流控制器、逆变器，所述直流控制器与所述光伏供电组件和所述逆变器电连接，所述直流控制器的正、负输出端分别与直流母线连接，所述直流母线上并联多个充放电单元，每个所述充放电单元都包括双向DC/DC变换器和蓄电池，所述双向DC/DC变换器与所述蓄电池电连接，其特征在于，检测控制组件通过485通讯线分别与所述直流控制器、逆变器和双向DC/DC变换器通讯连接，所述检测控制组件包括STM32F0单片机和与所述STM32F0单片机相连的外围电路，所述外围电路包括晶振电路、复位电路、接口电路、外部存储电路、时钟电路和异步通信电路。