一种直流系统保护装置及保护方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种安全可靠，可延长直流系统的使用寿命的直流系统保护装置。该保护装置包括CPU模块、降压升压充电模块、降压升压放电模块、电压电流采集模块、电池工作环境温度采集模块、供电模块、蓄电池单体信息采集模块；降压升压充电模块和降压升压放电模块的驱动端与CPU模块连接，电压电流采集模块、电池工作环境温度采集模块、蓄电池单体信息采集模块的输出均与CPU模块连接。本发明专利技术还提供应用该直流系统保护装置的保护方法，通过控制直流系统的充放电的电压和电流，保护直流系统整流器和蓄电池组，提高直流系统的可靠性和使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及直流系统
，具体涉及一种直流系统保护装置及保护方法。
技术介绍
直流系统作为通信、信息、控制领域需要提供不间断电源的场合，获得大量的应用。而直流系统，传统的技术都是由整流器输出直接挂接电池构成。这个传统的直流系统存在很多的问题。当外部停电时，直流系统的整流器没有直流输出，电池作为后备能源向负载放电。当电池对外放电，电池的储能逐步下降，电池电压也逐步下降。而当外部恢复供电时，即使整流器具备软启动功能，当整流器输出到一个恒定的电压时，由于电池具备非常小的内阻，整流器都会给电池非常大的充电电流，这个很大的充电电流，会导致电池损坏，也会导致整流器损坏。另外，直流系统配置的电池，都对环境温度有比较严格的要求。在没有空调环境的场合，或者有空调的场合，碰到空调损坏时，都会导致直流系统的电池工作在比较宽的温度范围内，这种情况，导致直流系统的电池寿命受到严重影响，间接的也影响了直流系统的安全。其次，大量的直流系统，外部挂接的电池往往都是由大量单体串联起来的电池组，电池组的任何一个或者部分单体失效，导致整个电池组失效，就需要更换整组电池组，这个传统方式导致大量的浪费。再者，传统的直流系统，往往需要定期对电池组进行核对容量的放电操作。这个操作需要进行大量的安全性保障措施，而且，还需要比较专业的技能。而且，电池组核对容量的放电过程，往往需要大量的时间，也突现电池组放电需要大量时间的劳动力投入。特别还需要强调的是，传统的直流系统，电池充电完成后，电池组长期处于浮充状态，电池浮充浪费大量的电能，而且，电池长期浮充，还让电池寿命受到极大的影响。
技术实现思路
本专利技术的首要目的是提出一种安全可靠，可延长直流系统的使用寿命的直流系统保护装置。根据本专利技术提供的直流系统保护装置，关键在于包括CPU模块、降压升压充电模块、降压升压放电模块、电压电流采集模块、电池工作环境温度采集模块、供电模块、蓄电池单体信息采集模块；所述降压升压充电模块和降压升压放电模块的驱动端与所述CPU模块连接，所述电压电流采集模块、电池工作环境温度采集模块、蓄电池单体信息采集模块的输出均与所述CPU模块连接。本专利技术的直流系统保护装置，使用时串联在直流系统的整流器与直流系统蓄电池组之间，由CPU模块按照预设程序，根据电压电流采集模块、电池工作环境温度采集模块、蓄电池单体信息采集模块的信息，在充电时通过降压升压充电模块调整充电的电压电流，既可以防止充电电流过大损坏直流系统蓄电池，也可以在直流系统整流器电压过低时升压充电，防止蓄电池组长时间低于直流系统蓄电池组浮充电压充电而影响蓄电池组寿命；在蓄电池单体信息采集模块检测到直流系统蓄电池组的蓄电池单体温度过高时可停止充电，在电池工作环境温度采集模块检测到直流系统蓄电池组工作环境温度过高而蓄电池单体温度又没有达到限值时，可以减少充电电流，防止直流系统蓄电池组温度过高发生危险事故，保障直流系统安全；在CPU模块检测到直流系统整流器的直流输出的变化符合外部供电中断的判定，则启动降压升压放电模块实现对负载的供电，放电过程中，降压升压放电模块可保证放电过程的安全性和可靠性，更可以在定期对直流系统蓄电池组进行核对容量的放电操作中减少时间和劳动力的投入，提高效率。进一步的，所述蓄电池单体信息采集模块包括蓄电池单体温度采集模块和蓄电池单体电压电流采集模块。这样蓄电池单体信息采集模块还可以通过蓄电池单体电压电流采集模块随时监控直流系统蓄电池组的蓄电池单体信息，可随时观察到落后的蓄电池单体，方便更换维护。进一步的，所述蓄电池单体信息采集模块通过无线模块与所述CPU模块通讯连接。这样可以减少连线的使用，减少安全隐患。实际应用中，该无线模块可采用ZB无线通信协议，所接收的数据，直接采用TTL电平连接到CPU模块的TTL串口上，直接进行数据交换。进一步的，所述CPU模块还包括用于外部通讯的接口模块。这样CPU模块可以把采集到的直流系统参数通过接口模块传输到外部监控系统，方便现场监控或远程监控。具体的说，所述降压升压充电模块包括BUCK电路和BOOST电路。本专利技术的降压升压充电模块，可以采用常见的BUCK电路用于降低充电电压，BOOST电路用于提升充电电压。具体的说，所述降压升压放电模块通过单向导通元件放电。这里所述的单向导通元件，可以是IGBT管内部的二极管，由于一般二极管存在0.2—0.7V的压降，就可以达到降压放电的目的。进一步的，本专利技术的直流系统保护装置还包括并联设置的异常开关，所述异常开关的控制端与所述CPU模块连接。正常情况下，CPU模块发出命令定期防止异常开关启动，当存在异常情况，如部件损坏、器件损坏、控制失效、CPU板失效等，CPU停止发出防止异常开关启动命令，则异常开关启动并闭合，使电流直接从异常开关的一路通过，从而使本专利技术的直流系统保护装置停止作用，防止对直流系统破坏。具体的说，所述供电模块为可与直流系统的蓄电池组连接的自供电模块。这里本专利技术的直流系统保护装置采用蓄电池组供电而不是整流器变压供电，可以减少对直流系统整流器的影响。本专利技术的另一个目的是提供应用上述直流系统保护装置的保护方法。根据本专利技术提出的直流系统保护装置的保护方法，应用上述直流系统保护装置，包括以下步骤：A、将所述直流系统保护装置串联在直流系统的直流母线与电池母线之间，开始直流系统蓄电池组的充电，CPU模块根据电压电流采集模块、电池工作环境温度采集模块以及蓄电池单体信息采集模块的信息，控制降压升压充电模块的充电电压电流；B、当充电完成后，CPU模块关断直流系统蓄电池组的充电，经过预设的T时间后，再开启对直流系统蓄电池组的充电；C、当CPU模块检测到直流系统整流器的直流输出的变化符合外部供电中断的判定，则启动降压升压放电模块，启动降压升压放电模块的初始时通过单向导通元件降压放电，然后当CPU模块检测到放电电压小于所述直流系统的负载需要的工作电压时，启动降压升压放电模块的升压电路，直到放电电压满足负载需要的工作电压；D、当CPU模块检测到直流系统整流器的直流输出的变化符合外部供电恢复的判定，则返回进行A步骤和B步骤。本专利技术的直流系统保护装置的保护方法，具有以下优点：1、充电电压电流可控，一方面可以避免充电电流过大，损坏直流系统蓄电池组与整流器，另一方面可以在直流系统整流器电压相对蓄电池组浮充电压过低时可以提高充电电压，防止蓄电池长时间低于直流系统蓄电池组浮充电压充电而影响蓄电池组寿命；2、可以根据电池工作环境温度采集模块以及蓄电池单体信息采集模块采集到的蓄电池组工作环境温度和蓄电池单体温度，设定程序，当蓄电池单体温度过高时停止充电，在蓄电池组工作环境温度而蓄电池单体温度又没有达到停止充电要求时减少充电，以保护直流系统蓄电池组，延长其使用寿命。3、CPU模块判定充电完成时关断蓄电池组的充电，让蓄电池组处于休眠状态，避免蓄电池组长期处于浮充状态，浪费大量电能，并影响蓄电池组使用寿命；4、CPU模块检测到直流系统整流器的直流输出的变化符合外部供电中断的判定，则启动降压升压放电模块实现对负载的供电，放电过程中，降压升压放电模块可保证放电过程的安全性和可靠性，更可以在定期对直流系统蓄电池组进行核对容量的放电操作中减少时间和劳动力的投入，提高效率。具体的说，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直流系统保护装置，其特征在于包括CPU模块、降压升压充电模块、降压升压放电模块、电压电流采集模块、电池工作环境温度采集模块、供电模块、蓄电池单体信息采集模块；所述降压升压充电模块和降压升压放电模块的驱动端与所述CPU模块连接，所述电压电流采集模块、电池工作环境温度采集模块、蓄电池单体信息采集模块的输出均与所述CPU模块连接。

【技术特征摘要】
1.一种直流系统保护装置，其特征在于包括CPU模块、降压升压充电模块、降压升压放电模块、电压电流采集模块、电池工作环境温度采集模块、供电模块、蓄电池单体信息采集模块；所述降压升压充电模块和降压升压放电模块的驱动端与所述CPU模块连接，所述电压电流采集模块、电池工作环境温度采集模块、蓄电池单体信息采集模块的输出均与所述CPU模块连接。2.根据权利要求1所述的直流系统保护装置，其特征在于所述蓄电池单体信息采集模块包括蓄电池单体温度采集模块和蓄电池单体电压电流采集模块。3.根据权利要求2所述的直流系统保护装置，其特征在于所述蓄电池单体信息采集模块通过无线模块与所述CPU模块通讯连接。4.根据权利要求3所述的直流系统保护装置，其特征在于所述CPU模块还包括用于外部通讯的接口模块。5.根据权利要求1所述的直流系统保护装置，其特征在于所述降压升压充电模块包括BUCK电路和BOOST电路。6.根据权利要求1所述的直流系统保护装置，其特征在于所述降压升压放电模块通过单向导通元件放电。7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的直流系统保护装置，其特征在于还包括并联设置的异常开关，所述异常开关的控制端与所述CPU模块连接。8.根据权利要求7所述的直流系统保护装置，其特征在于所述供电模块为可与直流系统的蓄电池组连接的自供电模块。9.一种应用权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄尚南，黄锦燕，徐培旺，
申请(专利权)人：广州泓淮能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44