一种家用智能微型能源管理设备制造技术

技术编号：42696286 阅读：42 留言：0更新日期：2024-09-13 11:53

本发明专利技术公开了一种家用智能微型能源管理设备，其组成部分包括储能系统、充电电路和逆变电路。本发明专利技术基于电费分峰谷制度，在用电低谷时段，能够将社会供电系统中低价且富余的电力存入电池，在用电高峰时期备用或断电时使用，有效节省家庭电力开支，实现能源的高效利用。本发明专利技术围绕60V锂电池，提供220V交流转直流的充电电路、具备三段式充电功能，确保电池充电过程的安全；60V直流转220V交流的逆变电路为家庭用电器供电，具有较强的带载能力。逆变电路具备闭环控制系统，确保输出的交流电稳定，不受电池电压波动的影响。本发明专利技术为家庭储能系统提供了一种安全可靠的设计方案。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及开关电源技术、自动化控制，专用于家庭电能的稳定转化与储存。

技术介绍

1、随着智能化、信息化时代的到来，家庭用电需求也显著增长。在这一背景下，家庭储能系统应运而生，作为一种微型储能电站，其运作独立于城市供电系统，显示出巨大的应用潜力。在用电低谷时段，能够将社会供电系统中低价且富余的电力存入电池，在用电高峰时期备用或断电时使用。因此，家庭储能系统能够通过均衡用电负荷，有效节省家庭电力开支，实现能源的高效利用。

2、当前市面上常见的家用储能系统都是基于太阳能电池板设计的，为了验证以锂电池为储能核心的系统的应用前景，设计一种充放电过程安全可靠的家用智能微型能源管理设备十分必要。

技术实现思路

1、本专利技术的目的旨在实现一个电能转化稳定可靠的家用能源管理器，为家庭能源管理提供了一种新的解决方案。本专利技术具备三段式充电功能、闭环控制稳定输出电压功能与电池电量监测等功能，确保充放电过程的设备安全。

2、实现本专利技术目的的具体技术方案是：

3、一种家用智能微型能源管理设备，特点是：该设备包括60v锂电池模块、充电电路模块、逆变电路模块、采样电路模块、辅助电源模块及控制电路模块；所述充电电路模块输入为220v交流市电，输出为73.5v直流，为锂电池充电；逆变电路模块的功率部分输入为60v锂电池输出的直流电压，输出220v正弦波交流，为家庭用电器供电；控制电路模块与逆变电路模块相连，为逆变电路模块提供控制信号；辅助电源模块与逆变电路模块、控制电

4、所述60v锂电池模块包含输入与输出两个独立接口，输入接口与充电电路模块相连，输出接口与逆变电路模块相连；两个接口分别接有一个空气开关，控制充电或放电的工作状态，不可同时充电放电；

5、所述充电电路模块包括输入整流滤波电路、eg1165芯片、半桥电路、高频变压器、输出整流滤波电路、二次供电电路、78l12三端稳压器、eg4320芯片、及反馈电路；输入整流滤波电路的输入为220v市电，经过整流桥与滤波电容整流滤波后得到310v直流，经过分压后为eg1165芯片供电；eg1165芯片输出半桥pwm控制信号，以驱动半桥电路上的两个mos管开关，将310v直流转为高压方波信号，进而控制高频变压器pq3235工作；高频变压器的辅助绕组产生感应电动势，经过整流滤波与二次供电电路后得到稳定的直流电压为eg1165芯片持续供电；高频变压器的上方副边绕组由感应电动势产生的交流经过输出整流滤波电路后得到60v直流作为输出；高频变压器下方的副边绕组能够产生15v电压，经过78l12三端稳压器得到12v电压驱动eg4320芯片工作；eg4320芯片负责三段式充电管理，在反馈电路中通过精密电阻对输出进行采样后，经过el817c光耦反馈信号至eg1165芯片，改变eg1165的输出pwm波占空比，从而改变输出电压大小，达到稳定输出电压与输出电流的效果；

6、所述逆变电路模块包括驱动电路、全桥逆变电路、滤波电路与工频变压器；驱动电路包括芯片ir2104、光耦tlp250，控制电路模块输出的信号通过tlp250隔离后传输给ir2104，生成四路pwm控制信号，控制全桥逆变电路上的四个mos管的开关，产生高频的交流电压；滤波电路将方波信号滤除高频成分，得到36vrms的50hz正弦波输出；工频变压器将36vrms的低压交流转化为220v、50hz的交流；

7、所述采样电路模块包括隔离差分放大器amc1200与sgm358运放；待采样信号经过电阻分压同比放小后输入amc1200隔离放大，再输入至sgm358，将输出电压范围控制在0-3.3v以内；

8、所述辅助电源模块包括三路线性稳压器，将15-50v的输入转化为3.3v、5v与12v三路输出，为各模块内部芯片供电；

9、所述控制电路模块为stm32f407zgt6核心板，内含定时器模块、adc采样模块及oled显示屏模块，逆变电路模块的输出与采样电路模块相连，采样电路模块的输出与adc采样模块的输入接口相连；核心板输出的spwm控制信号与逆变电路模块的光耦tlp250相连；核心板通过采样到的输出信号进行pid闭环控制算法计算，调整spwm波占空比，达到稳定输出电压的效果。

10、与现有技术相比，本专利技术的优势在于：

11、（1）本专利技术使用eg4320芯片，充电电路支持三段式充电，充电过程安全快速，且有助于延长电池寿命。

12、（2）本专利技术基于stm32单片机输出spwm波，使逆变电路输出波形为纯正弦波，并通过工频变压器升压，带动感性负载能力强。

13、（3）本专利技术使用pid闭环控制算法，实现了逆变输出电压的稳定控制效果，输出电压不随输入电池电压的波动而变化。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种家用智能微型能源管理设备，其特征在于，该设备包括60V锂电池模块、充电电路模块、逆变电路模块、采样电路模块、辅助电源模块及控制电路模块；所述充电电路模块输入为220V交流市电，输出为73.5V直流，为锂电池充电；逆变电路模块的功率部分输入为60V锂电池输出的直流电压，输出220V正弦波交流，为家庭用电器供电；控制电路模块与逆变电路模块相连，为逆变电路模块提供控制信号；辅助电源模块与逆变电路模块、控制电路模块、采样电路模块相连，为各模块内部芯片供电；其中：

【技术特征摘要】

1.一种家用智能微型能源管理设备，其特征在于，该设备包括60v锂电池模块、充电电路模块、逆变电路模块、采样电路模块、辅助电源模块及控制电路模块；所述充电电路模块输入为220v交流市电，输出为73.5v直流，为锂电池充电；逆变电路模块的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘一清，王赟浩，孟子豪，李明欣，
申请(专利权)人：华东师范大学，
类型：发明
国别省市：

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