[實用新型]一種獨立光伏系統的蓄電池充放電管理系統

有效

• 申請號: 201420607325.1
• 申請日: 2014-10-21
• 公開（公告）號: CN204118818U
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 馮士芬;鄭周;高紅波
• 申請（專利權）人: 合肥聚能新能源科技有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型屬于太陽能光伏發電領域，涉及一種太陽能光伏發電過程中的管理系統，尤其涉及一種獨立光伏發電系統的蓄電池充放電管理系統。

背景技術

在獨立太陽能發電系統中，為了降低成本、提高效率和可靠性，既要使光伏電池輸出最大功率，又要使蓄電池正確充放電，同時還要最大限度地利用所發電能。在目前的光伏系統中，這三者的實現存在矛盾，通常只顧及到一個方面，如只追蹤光伏電池最大功率點而放棄蓄電池的最佳充放電，而蓄電池作為光伏系統中最易損壞的環節，將嚴重影響整個光伏系統的效率和壽命，導致成本和維護費用大大增加。

目前，免維護鉛酸蓄電池作為儲能設備，由于維護量小，使用方便等優點，在光伏系統中得到大量應用。蓄電池充放電是根據化學反應進行的，即電池主要組件的結構和化學成分發生連續和深度的變化。所以與一般電子零部件相比，蓄電池對溫度變化更為敏感。此外，反應速率，即充電電流或放電電流，影響反應參數并由此影響蓄電池的性能。同時，光伏系統中的蓄電池的工作條件與蓄電池在其他場合的工作條件不同，其充電率和放電率都非常小，且充電時間受到限制，即只有在日照時才能充電，所以不能按一固定的充電規律對其進行充電。由于蓄電池應用在這個特殊的環境下，也因此成為整個光伏系統中最易損壞的部分，日常的合理維護措施是必不可少的。目前，研究發現，問題在于蓄電池用于光伏時，充電時間受限制且充放電倍率小。蓄電池長期處于欠充狀態；從而加快硫酸鹽化及酸液分層。同時，小電流放電下所形成的PbS04結晶顆粒粗大，這種結晶溶解困難，最終影響了蓄電池的壽命。

目前，在設計光伏系統時，將光伏電池和負載及蓄電池進行固定匹配，同時，存在上面空運行和欠充兩個問題，其基本電路結構如圖1所示。直流控制器2的輸出端直接與蓄電池7和逆變器3相連，這樣做可以避免過充，但卻無法解決可能出現的欠充，蓄電池缺乏有效保護，得不到最佳充電，長此下去將導致蓄電池壽命降低，增加了系統維護費用。另外，當光伏電池輸出功率較大時，由于逆變器負載一般不隨意變化，在一定時間段內就可能出現充電功率過大現象，需要啟動保護電路限制充電強度，這樣勢必會造成能源浪費，間接地增加了系統發電成本。同樣，由于負載的不確定性，在蓄電池單獨供電時就會出現所有電池單元部分放電現象，即蓄電池不能完全放電，這樣對蓄電池也是有害的。

為了解決上述問題，最近出現了一種新的蓄電池充電管理系統。如圖2所示，所述蓄電池充放電管理系統包括光伏供電組件1、直流控制器2和逆變器3。所述直流控制器2與所述光伏供電組件1和所述逆變器3電連接。所述直流控制器2的正、負輸出端分別與直流母線8連接。所述直流母線8上并聯多個充放電單元。每個所述充放電單元都包括雙向DC/DC變換器6和蓄電池7。所述雙向DC/DC變換器7與所述蓄電池7電連接。主控計算機4通過485通訊線5分別與所述直流控制器2、逆變器3和雙向DC/DC變換器6通訊連接。該蓄電池充放電管理系統一定程度了解決了上述問題，但是其也具有如下缺點：首先，其需要購買價值昂貴的主控計算機，成本比較高，使得其推廣和普及應用受到很大限制；其次，采用主控計算機進行控制，需要使用控制軟件，使得其對操作人員的技術要求較高，進一步限制了其推廣應用；最后，整個管理系統要依賴控制軟件，因此可靠性差、整體壽命較短。

因此，目前迫切需要一種價格低、對技術要求低從而便于推廣應用，且可靠性高、整體壽命長的獨立光伏系統的蓄電池充放電管理系統。

發明內容

本實用新型的目的是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種新的獨立光伏系統的蓄電池充放電管理系統，其能實現充電效率最大化，而且僅僅依靠芯片等硬件而不需要軟件，因此高效可靠、整體壽命高，并且可靈活變化、易于擴展；同時價格低、易于推廣應用。

為此，本實用新型提供如下技術方案：一種獨立光伏系統的蓄電池充放電管理系統，包括光伏供電組件、直流控制器、逆變器，所述直流控制器與所述光伏供電組件和所述逆變器電連接，所述直流控制器的正、負輸出端分別與直流母線連接，所述直流母線上并聯多個充放電單元，每個所述充放電單元都包括雙向DC/DC變換器和蓄電池，所述雙向DC/DC變換器與所述蓄電池電連接，其特征在于，檢測控制組件通過485通訊線分別與所述直流控制器、逆變器和雙向DC/DC變換器通訊連接，所述檢測控制組件包括STM32F0單片機和與所述STM32F0單片機相連的外圍電路，所述外圍電路包括晶振電路、復位電路、接口電路、外部存儲電路、時鐘電路和異步通信電路。