配電網(wǎng)的蓄電池管理系統(tǒng)的制作方法
配電網(wǎng)的蓄電池管理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種配電網(wǎng)的蓄電池管理系統(tǒng)，涉及配電網(wǎng)【技術(shù)領(lǐng)域】，所解決的是簡化電路結(jié)構(gòu)及降低電路成本的技術(shù)問題。該系統(tǒng)包括取樣電路、過載保護電路、充電電路、活化控制電路、電池投退電路；所述取樣電路為過載保護電路及充電電路提供取樣信號；所述過載保護電路將取樣信號與基準電壓進行比較，并根據(jù)比較結(jié)果直接決定是否關(guān)斷向蓄電池的供電；所述充電電路將取樣信號與閥值電壓進行比較，并根據(jù)比較結(jié)果決定供電電路的功率輸出關(guān)斷或啟動，實現(xiàn)對蓄電池的恒流充電；所述活化控制電路根據(jù)外部輸入信號控制蓄電池放電、充電；所述電池投退電路根據(jù)外部輸入信號控制蓄電池向負載供電或退出對負載的供電。本實用新型提供的系統(tǒng)，適用于配電網(wǎng)的蓄電池管理。
【專利說明】配電網(wǎng)的蓄電池管理系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及配電網(wǎng)技術(shù)，特別是涉及一種配電網(wǎng)的蓄電池管理系統(tǒng)的技術(shù)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]蓄電池是配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中直流供電系統(tǒng)的重要組成部分，它作為直流供電電源，主要擔負著為電力系統(tǒng)中二次系統(tǒng)負載提供安全、穩(wěn)定、可靠的電力保障，確保保護、監(jiān)控、通信設(shè)備的正常運行。因此，蓄電池的穩(wěn)定性、放電容量、及平時的維護管理等對確保配電網(wǎng)絡(luò)的安全運行具有十分重要的意義。實踐證明，對蓄電池組采用可靠有效的管理方案，是備用電源系統(tǒng)中非常重要而又往往被人們忽視的一個重要環(huán)節(jié)。
[0003]目前的配電網(wǎng)中，都是采用單片機或采用專用的蓄電池控制芯片來管理蓄電池的，這使得配電網(wǎng)中的蓄電池管理系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，同時也帶來生產(chǎn)和調(diào)試成本的上升。
實用新型內(nèi)容
[0004]針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種電路結(jié)構(gòu)可靠簡單、成本低廉的配電網(wǎng)的蓄電池管理系統(tǒng)。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型所提供的一種配電網(wǎng)的蓄電池管理系統(tǒng)，涉及配電網(wǎng)的蓄電池，及蓄電池的供電電路；
[0006]所述供電電路具有三相電源輸入端口 L、N、PE及直流電源輸出端口，供電電路中設(shè)有用于控制其直流電源輸出端口輸出功率的供電輸出控制回路，所述供電輸出控制回路具有用于接收輸出功率控制信號的輸出功率控制端FB ；
[0007]其特征在于:該系統(tǒng)具有基準電壓端REF，該系統(tǒng)包括取樣電路、過載保護電路、充電電路、活化控制電路、電池投退電路；
[0008]所述取樣電路包括第一取樣電阻1R6、第二取樣電阻1R7 ；
[0009]所述供電電路的直流負電源輸出端GND依次經(jīng)第一取樣電阻1R6、第二取樣電阻1R7接到蓄電池的負極B2-;
[0010]所述過載保護電路包括取樣信號放大器U1A、第一取樣信號比較器U2A、第一遲滯比較器U2B、第二取樣信號比較器U3B ；
[0011]所述取樣信號放大器UlA的正相輸入端及反相輸入端分別接到第一取樣電阻1R6的兩端，取樣信號放大器UlA的輸出端接到第一取樣信號比較器U2A的正相輸入端,第一取樣信號比較器U2A反相輸入端接基準電壓端REF,第一取樣信號比較器U2A的輸出端接到第一遲滯比較器U2B的正相輸入端，第一遲滯比較器U2B的反相輸入端接基準電壓端REF，第一遲滯比較器U2B的輸出端接第二取樣信號比較器U3B的正相輸入端,第二取樣信號比較器U3B的反相輸入端接基準電壓端REF，第二取樣信號比較器U3B的輸出端經(jīng)一控制信號隔離光耦PClA接到供電電路的輸出功率控制端FB ；
[0012]所述充電電路包括充電信號放大器U1B、第二遲滯比較器U4B、充電信號比較器U3A ；
[0013]所述充電信號放大器UlB的正相輸入端及反相輸入端分別接到第二取樣電阻1R7的兩端，第二遲滯比較器U4B的正相輸入端分別接到充電信號放大器UlB的輸出端及第二取樣信號比較器U3B的正相輸入端，第二遲滯比較器U4B的反相輸入端接基準電壓端REF，第二遲滯比較器U4B的輸出端接經(jīng)一鉗位二極管3D3接到充電信號比較器U3A的反相輸入端，充電信號比較器U3A的正相輸入端接到供電電路的直流正電源輸出端VOl，充電信號比較器U3A的輸出端經(jīng)控制信號隔離光耦PClA接到供電電路的輸出功率控制端FB ；
[0014]所述活化控制電路包括活化信號比較器U5B、第三遲滯比較器U5A、活化信號三極管4Q1、活化使能三極管4Q2、第一繼電器JDl，活化控制電路具有活化信號輸入端HK、活化退出信號輸入端HG ；
[0015]所述活化信號比較器U5B的正相輸入端接供電電路的直流正電源輸出端V0，活化信號比較器U5B的反相輸入端接基準電壓端REF，活化信號比較器U5B的輸出端接第三遲滯比較器U5A的正相輸入端；
[0016]所述活化信號輸入端HK接到活化信號三極管4Q1的基極，活化信號三極管4Q1的發(fā)射極接地，活化信號三極管4Q1的集電極接到第三遲滯比較器U5A的正相輸入端；
[0017]所述活化退出信號輸入端HG接到第三遲滯比較器U5A的正相輸入端；
[0018]所述第三遲滯比較器U5A的反相輸入端接基準電壓端REF，第三遲滯比較器U5A的輸出端分別接到充電信號比較器U3A的正相輸入端及活化使能三極管4Q2的基極，活化使能三極管4Q2的發(fā)射極接地，活化使能三極管4Q2的集電極接到第一繼電器JDl的控制端，供電電路的直流正電源輸出端VOl經(jīng)第一繼電器JDl接一放電電阻RL ；
[0019]所述電池投退電路包括投入信號三極管5Q1、投入使能三極管5Q2、第四遲滯比較器U4A、第二繼電器JD2、直流穩(wěn)壓器5U1，電池投退電路具有電池投入信號輸入端BK、電池退出信號輸入端BG ；
[0020]所述蓄電池的正極BI+經(jīng)第二繼電器JD2接到供電電路的直流正電源輸出端W，蓄電池的正極BI+與供電電路的直流正電源輸出端VOR通過二極管并接后接到直流穩(wěn)壓器5U1的輸入端，直流穩(wěn)壓器5U1的輸出端接到基準電壓端REF ；
[0021]所述電池投入信號輸入端BK接到投入信號三極管5Q1的基極，投入信號三極管5Q1的發(fā)射極接地，投入信號三極管5Q1的集電極接到投入使能三極管5Q2的基極，投入使能三極管5Q2的發(fā)射極接地，投入使能三極管5Q2的集電極接到第二繼電器JD2的控制端；
[0022]所述電池退出信號輸入端BG接到投入使能三極管5Q2的基極；
[0023]所述第四遲滯比較器U4A的正相輸入端接到供電電路的直流正電源輸出端V01，第四遲滯比較器U4A的反相輸入端接基準電壓端REF，第四遲滯比較器U4A的輸出端接到投入使能三極管5Q2的基極。
[0024]本實用新型提供的配電網(wǎng)的蓄電池管理系統(tǒng)，其電路結(jié)構(gòu)采用運放電路、電容、電阻、二極管等器件架構(gòu)而成，電路結(jié)構(gòu)可靠簡單、成本低廉，相比傳統(tǒng)的配電網(wǎng)蓄電池管理系統(tǒng)，對外提供多種控制接口、且采用純硬件控制、采用多種保護措施，與智能設(shè)備配套使用時具有很大的實用價值。
【專利附圖】
【附圖說明】[0025]圖1是本實用新型實施例的配電網(wǎng)的蓄電池管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0026]圖2、圖3、圖4是蓄電池的供電電路圖；
[0027]圖5是本實用新型實施例的配電網(wǎng)的蓄電池管理系統(tǒng)中的取樣電路的電路圖；
[0028]圖6是本實用新型實施例的配電網(wǎng)的蓄電池管理系統(tǒng)中的過載保護電路的電路圖；
[0029]圖7是本實用新型實施例的配電網(wǎng)的蓄電池管理系統(tǒng)中的充電電路的電路圖；
[0030]圖8是本實用新型實施例的配電網(wǎng)的蓄電池管理系統(tǒng)中的活化控制電路的電路圖；
[0031]圖9是本實用新型實施例的配電網(wǎng)的蓄電池管理系統(tǒng)中的電池投退電路的電路圖。
【具體實施方式】
[0032]以下結(jié)合【專利附圖】
【附圖說明】對本實用新型的實施例作進一步詳細描述，但本實施例并不用于限制本實用新型，凡是采用本實用新型的相似結(jié)構(gòu)及其相似變化，均應(yīng)列入本實用新型的保護范圍。
[0033]如圖1-圖9所示，本實用新型實施例所提供的一種配電網(wǎng)的蓄電池管理系統(tǒng)，涉及配電網(wǎng)的蓄電池，及蓄電池的供電電路；
[0034]如圖1-圖4所示，所述供電電路為現(xiàn)有技術(shù)，供電電路具有三相電源輸入端口(L、N、PE)及直流電源輸出端口，供電電路中設(shè)有用于控制其直流電源輸出端口輸出功率的供電輸出控制回路，所述供電輸出控制回路具有用于接收輸出功率控制信號的輸出功率控制
立而FB ；
[0035]所述供電輸出控制回路包括功率開關(guān)子回路、PWM控制子回路、EMC濾波子回路、橋式整流子回路、功率轉(zhuǎn)換子回路、輸出濾波子回路；
[0036]其特征在于:該系統(tǒng)具有基準電壓端REF，該系統(tǒng)包括取樣電路、過載保護電路、充電電路、活化控制電路、電池投退電路；
[0037]如圖5所示，所述取樣電路包括第一取樣電阻1R6、第二取樣電阻1R7 ；
[0038]所述供電電路的直流負電源輸出端GND依次經(jīng)第一取樣電阻1R6、第二取樣電阻1R7接到蓄電池的負極B2-;
[0039]第一取樣電阻1R6為供電電路的總輸出電流取樣電阻，第二取樣電阻1R7則為蓄電池充電電流的取樣，反向保護二極管1D3則在供電電路無輸入、負載由蓄電池供電的情況下，避免額外的功率損耗在電阻1R3、1R4、1R5上；
[0040]如圖6所示，所述過載保護電路包括取樣信號放大器U1A、第一取樣信號比較器U2A、第一遲滯比較器U2B、第二取樣信號比較器U3B ；
[0041]所述取樣信號放大器UlA的正相輸入端及反相輸入端分別接到第一取樣電阻1R6的兩端，取樣信號放大器UlA的輸出端接到第一取樣信號比較器U2A的正相輸入端,第一取樣信號比較器U2A反相輸入端接基準電壓端REF,第一取樣信號比較器U2A的輸出端經(jīng)一RC濾波回路接到第一遲滯比較器U2B的正相輸入端，第一遲滯比較器U2B的反相輸入端接基準電壓端REF，第一遲滯比較器U2B的輸出端接第二取樣信號比較器U3B的正相輸入端，第二取樣信號比較器U3B的反相輸入端接基準電壓端REF,第二取樣信號比較器U3B的輸出端經(jīng)一控制信號隔離光耦PClA接到供電電路的輸出功率控制端FB ；
[0042]第一取樣電阻1R6生成的電壓信號經(jīng)取樣信號放大器UlA同相放大后進入第一取樣信號比較器U2A與基準電壓端REF的基準電壓進行比較，其輸出經(jīng)RC濾波處理后，進入第一遲滯比較器U2B再進行比較，第一遲滯比較器U2B的輸出最終通過二極管2D4接入第二取樣信號比較器U3B與基準電壓端REF的基準電壓直接比較，其比較結(jié)果直接決定是否關(guān)斷供電電路的功率輸出；
[0043]如圖7所示，所述充電電路包括充電信號放大器U1B、第二遲滯比較器U4B、充電信號比較器U3A ；
[0044]所述充電信號放大器UlB的正相輸入端及反相輸入端分別接到第二取樣電阻1R7的兩端，第二遲滯比較器U4B的正相輸入端分別接到充電信號放大器UlB的輸出端及第二取樣信號比較器U3B的正相輸入端，第二遲滯比較器U4B的反相輸入端接基準電壓端REF，第二遲滯比較器U4B的輸出端接經(jīng)一鉗位二極管3D3接到充電信號比較器U3A的反相輸入端，充電信號比較器U3A的正相輸入端接到供電電路的直流正電源輸出端VOl，充電信號比較器U3A的輸出端經(jīng)控制信號隔離光耦PClA接到供電電路的輸出功率控制端FB ；
[0045]充電電流經(jīng)第二取樣電阻1R7形成壓差，通過充電信號放大器UlB同相放大后接入第二遲滯比較器U4B，同時引入第二取樣信號比較器U3B中的U3B的同相端信號，此刻由于第二取樣信號比較器U3B的反向端為基準電壓，因此蓄電池的恒流充電電流值為:
[0046]Icl= (Al*Icl/A2)* (A2+A3) =A4 ；
[0047]式中，Icl為蓄電池的恒流充電電流值，Al為電阻1R7的阻值，A2為電阻3R2的阻值，A3為電阻3R3的阻值，A4為基準電壓端REF的基準電壓值；
[0048]當系統(tǒng)充電電流稍大于Icl時，通過上述蓄電池的恒流充電電流值計算公式可換算出充電信號放大器UlB的輸出電壓大于閥值電壓(第二取樣信號比較器U3B的反相電壓值)，由此即可關(guān)斷供電電路的功率輸出，而后供電電路的直流正電源輸出端VOR的電壓開始下降，故充電電流也下降，于是充電信號放大器UlB的輸出電壓開始小于閥值電壓，供電電路的功率輸出得到重新啟動，如此反復(fù)即可實現(xiàn)對蓄電池的恒流充電；
[0049]恒流充電過程中，蓄電池電壓不斷升高，當供電電路的直流正電源輸出端VOl達到主電路設(shè)定的電壓時，恒流充電即宣告結(jié)束，由于此時第二取樣信號比較器U3B的正相輸入端電壓小于閥值電壓(第二取樣信號比較器U3B的反相電壓值)，因此供電電路的功率輸出不會被關(guān)斷，供電電路的直流正電源輸出端VOl的輸出恒定不變，進入限壓浮充電狀態(tài)；然而此刻第二取樣信號比較器U3B的正相輸入端電壓(充電信號放大器UlB的輸出電壓)仍大于第二遲滯比較器U4B反相輸入端的設(shè)定電壓值(第二遲滯比較器U4B反相輸入端的設(shè)定電壓值可通過電阻3R6、3R7參數(shù)調(diào)節(jié))，于是第二遲滯比較器U4B輸出仍為高電平，因此充電信號比較器U3A的反相輸入端的參考電壓(假設(shè)該電壓值為REF’)略大于基準電壓端REF的基準電壓值，在此需通過計算調(diào)節(jié)好充電信號比較器U3A正相輸入端的電壓值(電阻3R13、3R14、3R17阻值分壓關(guān)系)，使之小于基準電壓端REF的基準電壓值或小于充電信號比較器U3A的反相輸入端的參考電壓REF’ ；
[0050]若充電信號比較器U3A的正相輸入端設(shè)定的電壓小于充電信號比較器U3A的反相輸入端的參考電壓REF’且又大于基準電壓端REF的基準電壓值，則進入限壓浮充電時，當其充電電流小于設(shè)定的閥值(可通過設(shè)定充電信號放大器UlB的放大倍數(shù)調(diào)節(jié))時，第二遲滯比較器U4B的正相輸入端電壓值小于基準電壓端REF的基準電壓值，使得第二遲滯比較器U4B反轉(zhuǎn)，此時第二遲滯比較器U4B的輸出電壓為O，由于鉗位二極管3D3的鉗位作用，使得充電信號比較器U3A的反向基準電壓下降至基準電壓端REF的基準電壓值，而此刻充電信號比較器U3A的正相輸入端電壓大于基準電壓端REF的基準電壓值，因此充電信號比較器U3A的輸出為高電平，使得供電電路的功率輸出關(guān)斷；
[0051]若充電信號比較器U3A的正相輸入端設(shè)定的電壓小于基準電壓端REF的基準電壓值，則根據(jù)上述原理，限壓浮充電過程，始終不會關(guān)斷供電電路的功率輸出，即使充電電流為0，也始終保持供電電路的功率輸出不變；
[0052]如圖8所示，所述活化控制電路包括活化信號比較器U5B、第三遲滯比較器U5A、活化信號三極管4Q1、活化使能三極管4Q2、第一繼電器JDl，活化控制電路具有活化信號輸入端HK、活化退出信號輸入端HG ；
[0053]所述活化信號比較器U5B的正相輸入端接供電電路的直流正電源輸出端V0，活化信號比較器U5B的反相輸入端接基準電壓端REF，活化信號比較器U5B的輸出端接第三遲滯比較器U5A的正相輸入端；
[0054]所述活化信號輸入端HK接到活化信號三極管4Q1的基極，活化信號三極管4Q1的發(fā)射極接地，活化信號三極管4Q1的集電極接到第三遲滯比較器U5A的正相輸入端；
[0055]所述活化退出信號輸入端HG接到第三遲滯比較器U5A的正相輸入端；
[0056]所述第三遲滯比較器U5A的反相輸入端接基準電壓端REF，第三遲滯比較器U5A的輸出端分別接到充電信號比較器U3A的正相輸入端及活化使能三極管4Q2的基極，活化使能三極管4Q2的發(fā)射極接地，活化使能三極管4Q2的集電極接到第一繼電器JDl的控制端，供電電路的直流正電源輸出端VOl經(jīng)第一繼電器JDl接一放電電阻RL ；
[0057]配網(wǎng)自動化系統(tǒng)中，運行中的設(shè)備需要有可靠的后備電源作為保證，以便主網(wǎng)失電后，其二次智能設(shè)備仍可運轉(zhuǎn)操作，因此對后備電源的可靠性要求更為突出，由于蓄電池采用鉛酸電解液材料作為儲能介質(zhì)，長期運行后電池極板會鈍化，因此須有有效的手段對其定期進行活化放電，延長其使用壽命，通過活化信號輸入端HK可向活化控制電路輸入活化啟動信號，通過活化退出信號輸入端HG可向活化控制電路輸入活化退出信號；
[0058]向活化控制電路輸入活化啟動信號時，將活化信號輸入端HK置低電平，從而拉高活化信號三極管4Q1的集電極電平，使第三遲滯比較器U5A的正相輸入端大于基準電壓端REF的基準電壓，從而使得第三遲滯比較器U5A的輸出為高電平，使得活化使能三極管4Q2觸發(fā)第一繼電器JDl繼電器閉合，導(dǎo)致放電電阻RL直接加在供電電路的直流正電源輸出端VOl上，蓄電池放電的同時，由于第三遲滯比較器U5A的輸出端為高電平，經(jīng)RC濾波后，“fangdianbisuo”信號也為高電平，該“€3叩(^]11318110”信號輸入至充電信號比較器U3A的正相輸入端，使得充電信號比較器U3A的輸出信號“shutoffout”為高電平，從而驅(qū)使控制信號隔離光耦PClA動作，使得供電電路的輸出功率關(guān)斷，由此蓄電池活化過程中，供電電路的輸出功率被關(guān)斷，從而實現(xiàn)放電功能；
[0059]蓄電池放電過程中，其端電壓不斷下降，當達到設(shè)定的閥值(可通過電阻4R7、4R8、4R9調(diào)節(jié))時，第三遲滯比較器U5A的正相輸入端電壓小于基準電壓端REF的基準電壓，此時第三遲滯比較器U5A的輸出為低電平，通過電阻4R11分壓后第三遲滯比較器U5A的正相輸入端小于基準電壓端REF的基準電壓，比較輸出為低，使得第一繼電器JDl動作返回，供電電路的功率輸出得到重新啟動，蓄電池進入相應(yīng)的充電狀態(tài)；
[0060] 蓄電池放電過程中，向活化控制電路輸入活化退出信號時，將活化退出信號輸入端HG置低電平，則根據(jù)上述原理，蓄電池重新進入相應(yīng)充電狀態(tài)；
[0061 ] 如圖9所示，所述電池投退電路包括投入信號三極管5Q1、投入使能三極管5Q2、第四遲滯比較器U4A、第二繼電器JD2、直流穩(wěn)壓器5U1，電池投退電路具有電池投入信號輸入端BK、電池退出信號輸入端BG ；
[0062]所述蓄電池的正極BI+經(jīng)第二繼電器JD2接到供電電路的直流正電源輸出端NO，蓄電池的正極BI+與供電電路的直流正電源輸出端VOR通過二極管并接后接到直流穩(wěn)壓器5U1的輸入端，直流穩(wěn)壓器5U1的輸出端接到基準電壓端REF ；
[0063]所述電池投入信號輸入端BK接到投入信號三極管5Q1的基極，投入信號三極管5Q1的發(fā)射極接地，投入信號三極管5Q1的集電極接到投入使能三極管5Q2的基極，投入使能三極管5Q2的發(fā)射極接地，投入使能三極管5Q2的集電極接到第二繼電器JD2的控制端；
[0064]所述電池退出信號輸入端BG接到投入使能三極管5Q2的基極；
[0065]所述第四遲滯比較器U4A的正相輸入端接到供電電路的直流正電源輸出端V01，第四遲滯比較器U4A的反相輸入端接基準電壓端REF，第四遲滯比較器U4A的輸出端接到投入使能三極管5Q2的基極。
[0066]配網(wǎng)自 動化中，二次設(shè)備在投運前，都須進行組合測試、調(diào)試等工作，因此對蓄電池供電回路必須有可靠的投退管理機制，通過電池投入信號輸入端BK可向電池投退電路輸入電池投入信號，通過電池退出信號輸入端BG可向電池投退電路輸入電池退出信號；
[0067]蓄電池的正極BI+與供電電路的直流正電源輸出端VOR通過二極管并接后，結(jié)合直流穩(wěn)壓器5U1，產(chǎn)生工作電源VCC和參考基準電壓；
[0068]在配網(wǎng)系統(tǒng)投運前，由于無市電，因此供電電路的直流正電源輸出端VOR無輸出，若將電池投入信號輸入端BK置低電平，則投入信號三極管5Q1的集電極電壓抬高，使得投入使能三極管5Q2的基極電流增大，其集電極電流也隨之放大，從而驅(qū)動第二繼電器JD2動作，使得蓄電池的正極BI+投入到供電電路的直流正電源輸出端VO上，蓄電池投入后，其電壓加載到供電電路的直流正電源輸出端VOl的信號線上(通過設(shè)定電阻5R7、5R8、5R9的阻值可使其大于基準電壓)，于是第四遲滯比較器U4A輸出為高電平，從而取代“電池投入信號輸入端BK”，投入使能三極管5Q2驅(qū)動第二繼電器JD2的信號得到保持；
[0069]通過設(shè)定電阻5R7、5R8、5R9的阻值，使其分壓關(guān)系在適當范圍，即可調(diào)節(jié)其返回系數(shù)，當蓄電池對配網(wǎng)二次設(shè)備臨時供電時，其電壓即緩慢下降，當蓄電池放電到設(shè)定的電壓時，結(jié)合第四遲滯比較器U4A的特性，調(diào)節(jié)電阻51?7、51?8、51?9、51?10、51?11之間的阻值關(guān)系，使第四遲滯比較器U4A的正相輸入端電壓小于閥值(基準電壓端REF的基準電壓)時，第四遲滯比較器U4A的輸出即為低電平，而后關(guān)斷投入使能三極管5Q2，使第二繼電器JD2動作返回，蓄電池即退出對負載的供電，從而保護電池不被過放電，維護其正常工作特性；
[0070]若將電池退出信號輸入端BG置低電平，則根據(jù)上述原理，蓄電池即可退出對負載的供電；
[0071]當配網(wǎng)主系統(tǒng)投入運行時，由于市電產(chǎn)生，供電電路的功率輸出得到重新啟動，供電電路的直流正電源輸出端VOl輸出直流電壓，則根據(jù)上述原理，蓄電池即可自動投入充電。[0072] 本實用新型實施例能使蓄電池的實際使用壽命得到最大發(fā)揮，在市電缺失情況下，可現(xiàn)場或遙控輸入電池投退信號選擇是否通過蓄電池的能量供給二次設(shè)備，以便設(shè)備運行調(diào)試或設(shè)備退出；正常運行時，當投入蓄電池后，系統(tǒng)電源可對其進行恒流充電和限壓浮充電，其充電電流及電壓可根據(jù)蓄電池容量通過電阻編程設(shè)定；蓄電池在市電有效的情況下進行放電活化，用戶可通過設(shè)定活化時間間隔進行定期活化，或遠程遙控或就地手動活化。
【權(quán)利要求】
1.一種配電網(wǎng)的蓄電池管理系統(tǒng),涉及配電網(wǎng)的蓄電池,及蓄電池的供電電路； 所述供電電路具有三相電源輸入端口(L、N、PE)及直流電源輸出端口，供電電路中設(shè)有用于控制其直流電源輸出端口輸出功率的供電輸出控制回路，所述供電輸出控制回路具有用于接收輸出功率控制信號的輸出功率控制端(FB)； 其特征在于:該系統(tǒng)具有基準電壓端(REF)，該系統(tǒng)包括取樣電路、過載保護電路、充電電路、活化控制電路、電池投退電路； 所述取樣電路包括第一取樣電阻(1R6)、第二取樣電阻(1R7); 所述供電電路的直流負電源輸出端(GND)依次經(jīng)第一取樣電阻(1R6)、第二取樣電阻(1R7)接到蓄電池的負極(B2-)； 所述過載保護電路包括取樣信號放大器(UlA)、第一取樣信號比較器(U2A)、第一遲滯比較器(U2B)、第二取樣信號比較器(U3B)； 所述取樣信號放大器(UlA)的正相輸入端及反相輸入端分別接到第一取樣電阻(1R6)的兩端，取樣信號放大器(UlA)的輸出端接到第一取樣信號比較器(U2A)的正相輸入端,第一取樣信號比較器(U2A)反相輸入端接基準電壓端(REF),第一取樣信號比較器(U2A)的輸出端接到第一遲滯比較器(U2B)的正相輸入端，第一遲滯比較器(U2B)的反相輸入端接基準電壓端(REF)，第一遲滯比較器(U2B)的輸出端接第二取樣信號比較器(U3B)的正相輸入端，第二取樣信號比較器(U3B)的反相輸入端接基準電壓端(REF)，第二取樣信號比較器(U3B)的輸出端經(jīng)一控制信號隔離光耦(PClA)接到供電電路的輸出功率控制端(FB)；所述充電電路包括充電信號放大器(U1B)、第二遲滯比較器(U4B)、充電信號比較器(U3A)； 所述充電信號放大器(UlB)的正相輸入端及反相輸入端分別接到第二取樣電阻(1R7)的兩端，第二遲滯比較器(U4B)的正相輸入端分別接到充電信號放大器(UlB)的輸出端及第二取樣信號比較器(U3B)的正相輸入端，第二遲滯比較器(U4B)的反相輸入端接基準電壓端(REF)，第二遲滯比較器(U4B)的輸出端接經(jīng)一鉗位二極管(3D3)接到充電信號比較器(U3A)的反相輸入端，充電信號比較器(U3A)的正相輸入端接到供電電路的直流正電源輸出端(V01)，充電信號比較器(U3A)的輸出端經(jīng)控制信號隔離光耦(PClA)接到供電電路的輸出功率控制端(FB)； 所述活化控制電路包括活化信號比較器(U5B)、第三遲滯比較器(U5A)、活化信號三極管(4Q1)、活化使能三極管(4Q2)、第一繼電器(JD1)，活化控制電路具有活化信號輸入端(HK)、活化退出信號輸入端(HG)； 所述活化信號比較器(U5B )的正相輸入端接供電電路的直流正電源輸出端(VO)，活化信號比較器(U5B)的反相輸入端接基準電壓端(REF)，活化信號比較器(U5B)的輸出端接第三遲滯比較器(U5A)的正相輸入端； 所述活化信號輸入端(HK)接到活化信號三極管(4Q1)的基極，活化信號三極管(4Q1)的發(fā)射極接地，活化信號三極管(4Q1)的集電極接到第三遲滯比較器(U5A)的正相輸入端；所述活化退出信號輸入端(HG)接到第三遲滯比較器(U5A)的正相輸入端； 所述第三遲滯比較器(U5A)的反相輸入端接基準電壓端(REF)，第三遲滯比較器(U5A)的輸出端分別接到充電信號比較器(U3A)的正相輸入端及活化使能三極管(4Q2)的基極，活化使能三極管(4Q2)的發(fā)射極接地，活化使能三極管(4Q2)的集電極接到第一繼電器(JDl)的控制端，供電電路的直流正電源輸出端(VOl)經(jīng)第一繼電器(JDl)接一放電電阻(RL)； 所述電池投退電路包括投入信號三極管(5Q1)、投入使能三極管(5Q2)、第四遲滯比較器(U4A)、第二繼電器(JD2)、直流穩(wěn)壓器(5U1)，電池投退電路具有電池投入信號輸入端(BK)、電池退出信號輸入端(BG)； 所述蓄電池的正極(BI+)經(jīng)第二繼電器(JD2)接到供電電路的直流正電源輸出端(V0)，蓄電池的正極(BI+)與供電電路的直流正電源輸出端(VOR)通過二極管并接后接到直流穩(wěn)壓器(5U1)的輸入端，直流穩(wěn)壓器(5U1)的輸出端接到基準電壓端(REF)； 所述電池投入信號輸入端(BK)接到投入信號三極管(5Q1)的基極，投入信號三極管(5Q1)的發(fā)射極接地，投入信號三極管(5Q1)的集電極接到投入使能三極管(5Q2)的基極，投入使能三極管(5Q2)的發(fā)射極接地，投入使能三極管(5Q2)的集電極接到第二繼電器(JD2)的控制端； 所述電池退出信號輸入端(BG)接到投入使能三極管(5Q2)的基極； 所述第四遲滯比較器(U4A)的正相輸入端接到供電電路的直流正電源輸出端(V01)，第四遲滯比較器(U4A)的反相輸入端接基準電壓端(REF)，第四遲滯比較器(U4A)的輸出端接到投入使能三極管(5Q2)的基極。
【文檔編號】H02J7/34GK203722321SQ201320850430
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2013年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月20日
【發(fā)明者】周磊, 周文華, 趙勇, 王成修 申請人:上海紫通信息科技有限公司
【專利摘要】一種配電網(wǎng)的蓄電池管理系統(tǒng)，涉及配電網(wǎng)【技術(shù)領(lǐng)域】，所解決的是簡化電路結(jié)構(gòu)及降低電路成本的技術(shù)問題。該系統(tǒng)包括取樣電路、過載保護電路、充電電路、活化控制電路、電池投退電路；所述取樣電路為過載保護電路及充電電路提供取樣信號；所述過載保護電路將取樣信號與基準電壓進行比較，并根據(jù)比較結(jié)果直接決定是否關(guān)斷向蓄電池的供電；所述充電電路將取樣信號與閥值電壓進行比較，并根據(jù)比較結(jié)果決定供電電路的功率輸出關(guān)斷或啟動，實現(xiàn)對蓄電池的恒流充電；所述活化控制電路根據(jù)外部輸入信號控制蓄電池放電、充電；所述電池投退電路根據(jù)外部輸入信號控制蓄電池向負載供電或退出對負載的供電。本實用新型提供的系統(tǒng)，適用于配電網(wǎng)的蓄電池管理。
【專利說明】配電網(wǎng)的蓄電池管理系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及配電網(wǎng)技術(shù)，特別是涉及一種配電網(wǎng)的蓄電池管理系統(tǒng)的技術(shù)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]蓄電池是配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中直流供電系統(tǒng)的重要組成部分，它作為直流供電電源，主要擔負著為電力系統(tǒng)中二次系統(tǒng)負載提供安全、穩(wěn)定、可靠的電力保障，確保保護、監(jiān)控、通信設(shè)備的正常運行。因此，蓄電池的穩(wěn)定性、放電容量、及平時的維護管理等對確保配電網(wǎng)絡(luò)的安全運行具有十分重要的意義。實踐證明，對蓄電池組采用可靠有效的管理方案，是備用電源系統(tǒng)中非常重要而又往往被人們忽視的一個重要環(huán)節(jié)。
[0003]目前的配電網(wǎng)中，都是采用單片機或采用專用的蓄電池控制芯片來管理蓄電池的，這使得配電網(wǎng)中的蓄電池管理系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，同時也帶來生產(chǎn)和調(diào)試成本的上升。
實用新型內(nèi)容
[0004]針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種電路結(jié)構(gòu)可靠簡單、成本低廉的配電網(wǎng)的蓄電池管理系統(tǒng)。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型所提供的一種配電網(wǎng)的蓄電池管理系統(tǒng)，涉及配電網(wǎng)的蓄電池，及蓄電池的供電電路；
[0006]所述供電電路具有三相電源輸入端口 L、N、PE及直流電源輸出端口，供電電路中設(shè)有用于控制其直流電源輸出端口輸出功率的供電輸出控制回路，所述供電輸出控制回路具有用于接收輸出功率控制信號的輸出功率控制端FB ；
[0007]其特征在于:該系統(tǒng)具有基準電壓端REF，該系統(tǒng)包括取樣電路、過載保護電路、充電電路、活化控制電路、電池投退電路；
[0008]所述取樣電路包括第一取樣電阻1R6、第二取樣電阻1R7 ；
[0009]所述供電電路的直流負電源輸出端GND依次經(jīng)第一取樣電阻1R6、第二取樣電阻1R7接到蓄電池的負極B2-;
[0010]所述過載保護電路包括取樣信號放大器U1A、第一取樣信號比較器U2A、第一遲滯比較器U2B、第二取樣信號比較器U3B ；
[0011]所述取樣信號放大器UlA的正相輸入端及反相輸入端分別接到第一取樣電阻1R6的兩端，取樣信號放大器UlA的輸出端接到第一取樣信號比較器U2A的正相輸入端,第一取樣信號比較器U2A反相輸入端接基準電壓端REF,第一取樣信號比較器U2A的輸出端接到第一遲滯比較器U2B的正相輸入端，第一遲滯比較器U2B的反相輸入端接基準電壓端REF，第一遲滯比較器U2B的輸出端接第二取樣信號比較器U3B的正相輸入端,第二取樣信號比較器U3B的反相輸入端接基準電壓端REF，第二取樣信號比較器U3B的輸出端經(jīng)一控制信號隔離光耦PClA接到供電電路的輸出功率控制端FB ；
[0012]所述充電電路包括充電信號放大器U1B、第二遲滯比較器U4B、充電信號比較器U3A ；
[0013]所述充電信號放大器UlB的正相輸入端及反相輸入端分別接到第二取樣電阻1R7的兩端，第二遲滯比較器U4B的正相輸入端分別接到充電信號放大器UlB的輸出端及第二取樣信號比較器U3B的正相輸入端，第二遲滯比較器U4B的反相輸入端接基準電壓端REF，第二遲滯比較器U4B的輸出端接經(jīng)一鉗位二極管3D3接到充電信號比較器U3A的反相輸入端，充電信號比較器U3A的正相輸入端接到供電電路的直流正電源輸出端VOl，充電信號比較器U3A的輸出端經(jīng)控制信號隔離光耦PClA接到供電電路的輸出功率控制端FB ；
[0014]所述活化控制電路包括活化信號比較器U5B、第三遲滯比較器U5A、活化信號三極管4Q1、活化使能三極管4Q2、第一繼電器JDl，活化控制電路具有活化信號輸入端HK、活化退出信號輸入端HG ；
[0015]所述活化信號比較器U5B的正相輸入端接供電電路的直流正電源輸出端V0，活化信號比較器U5B的反相輸入端接基準電壓端REF，活化信號比較器U5B的輸出端接第三遲滯比較器U5A的正相輸入端；
[0016]所述活化信號輸入端HK接到活化信號三極管4Q1的基極，活化信號三極管4Q1的發(fā)射極接地，活化信號三極管4Q1的集電極接到第三遲滯比較器U5A的正相輸入端；
[0017]所述活化退出信號輸入端HG接到第三遲滯比較器U5A的正相輸入端；
[0018]所述第三遲滯比較器U5A的反相輸入端接基準電壓端REF，第三遲滯比較器U5A的輸出端分別接到充電信號比較器U3A的正相輸入端及活化使能三極管4Q2的基極，活化使能三極管4Q2的發(fā)射極接地，活化使能三極管4Q2的集電極接到第一繼電器JDl的控制端，供電電路的直流正電源輸出端VOl經(jīng)第一繼電器JDl接一放電電阻RL ；
[0019]所述電池投退電路包括投入信號三極管5Q1、投入使能三極管5Q2、第四遲滯比較器U4A、第二繼電器JD2、直流穩(wěn)壓器5U1，電池投退電路具有電池投入信號輸入端BK、電池退出信號輸入端BG ；
[0020]所述蓄電池的正極BI+經(jīng)第二繼電器JD2接到供電電路的直流正電源輸出端W，蓄電池的正極BI+與供電電路的直流正電源輸出端VOR通過二極管并接后接到直流穩(wěn)壓器5U1的輸入端，直流穩(wěn)壓器5U1的輸出端接到基準電壓端REF ；
[0021]所述電池投入信號輸入端BK接到投入信號三極管5Q1的基極，投入信號三極管5Q1的發(fā)射極接地，投入信號三極管5Q1的集電極接到投入使能三極管5Q2的基極，投入使能三極管5Q2的發(fā)射極接地，投入使能三極管5Q2的集電極接到第二繼電器JD2的控制端；
[0022]所述電池退出信號輸入端BG接到投入使能三極管5Q2的基極；
[0023]所述第四遲滯比較器U4A的正相輸入端接到供電電路的直流正電源輸出端V01，第四遲滯比較器U4A的反相輸入端接基準電壓端REF，第四遲滯比較器U4A的輸出端接到投入使能三極管5Q2的基極。
[0024]本實用新型提供的配電網(wǎng)的蓄電池管理系統(tǒng)，其電路結(jié)構(gòu)采用運放電路、電容、電阻、二極管等器件架構(gòu)而成，電路結(jié)構(gòu)可靠簡單、成本低廉，相比傳統(tǒng)的配電網(wǎng)蓄電池管理系統(tǒng)，對外提供多種控制接口、且采用純硬件控制、采用多種保護措施，與智能設(shè)備配套使用時具有很大的實用價值。
【專利附圖】
【附圖說明】[0025]圖1是本實用新型實施例的配電網(wǎng)的蓄電池管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0026]圖2、圖3、圖4是蓄電池的供電電路圖；
[0027]圖5是本實用新型實施例的配電網(wǎng)的蓄電池管理系統(tǒng)中的取樣電路的電路圖；
[0028]圖6是本實用新型實施例的配電網(wǎng)的蓄電池管理系統(tǒng)中的過載保護電路的電路圖；
[0029]圖7是本實用新型實施例的配電網(wǎng)的蓄電池管理系統(tǒng)中的充電電路的電路圖；
[0030]圖8是本實用新型實施例的配電網(wǎng)的蓄電池管理系統(tǒng)中的活化控制電路的電路圖；
[0031]圖9是本實用新型實施例的配電網(wǎng)的蓄電池管理系統(tǒng)中的電池投退電路的電路圖。
【具體實施方式】
[0032]以下結(jié)合【專利附圖】
【附圖說明】對本實用新型的實施例作進一步詳細描述，但本實施例并不用于限制本實用新型，凡是采用本實用新型的相似結(jié)構(gòu)及其相似變化，均應(yīng)列入本實用新型的保護范圍。
[0033]如圖1-圖9所示，本實用新型實施例所提供的一種配電網(wǎng)的蓄電池管理系統(tǒng)，涉及配電網(wǎng)的蓄電池，及蓄電池的供電電路；
[0034]如圖1-圖4所示，所述供電電路為現(xiàn)有技術(shù)，供電電路具有三相電源輸入端口(L、N、PE)及直流電源輸出端口，供電電路中設(shè)有用于控制其直流電源輸出端口輸出功率的供電輸出控制回路，所述供電輸出控制回路具有用于接收輸出功率控制信號的輸出功率控制
立而FB ；
[0035]所述供電輸出控制回路包括功率開關(guān)子回路、PWM控制子回路、EMC濾波子回路、橋式整流子回路、功率轉(zhuǎn)換子回路、輸出濾波子回路；
[0036]其特征在于:該系統(tǒng)具有基準電壓端REF，該系統(tǒng)包括取樣電路、過載保護電路、充電電路、活化控制電路、電池投退電路；
[0037]如圖5所示，所述取樣電路包括第一取樣電阻1R6、第二取樣電阻1R7 ；
[0038]所述供電電路的直流負電源輸出端GND依次經(jīng)第一取樣電阻1R6、第二取樣電阻1R7接到蓄電池的負極B2-;
[0039]第一取樣電阻1R6為供電電路的總輸出電流取樣電阻，第二取樣電阻1R7則為蓄電池充電電流的取樣，反向保護二極管1D3則在供電電路無輸入、負載由蓄電池供電的情況下，避免額外的功率損耗在電阻1R3、1R4、1R5上；
[0040]如圖6所示，所述過載保護電路包括取樣信號放大器U1A、第一取樣信號比較器U2A、第一遲滯比較器U2B、第二取樣信號比較器U3B ；
[0041]所述取樣信號放大器UlA的正相輸入端及反相輸入端分別接到第一取樣電阻1R6的兩端，取樣信號放大器UlA的輸出端接到第一取樣信號比較器U2A的正相輸入端,第一取樣信號比較器U2A反相輸入端接基準電壓端REF,第一取樣信號比較器U2A的輸出端經(jīng)一RC濾波回路接到第一遲滯比較器U2B的正相輸入端，第一遲滯比較器U2B的反相輸入端接基準電壓端REF，第一遲滯比較器U2B的輸出端接第二取樣信號比較器U3B的正相輸入端，第二取樣信號比較器U3B的反相輸入端接基準電壓端REF,第二取樣信號比較器U3B的輸出端經(jīng)一控制信號隔離光耦PClA接到供電電路的輸出功率控制端FB ；
[0042]第一取樣電阻1R6生成的電壓信號經(jīng)取樣信號放大器UlA同相放大后進入第一取樣信號比較器U2A與基準電壓端REF的基準電壓進行比較，其輸出經(jīng)RC濾波處理后，進入第一遲滯比較器U2B再進行比較，第一遲滯比較器U2B的輸出最終通過二極管2D4接入第二取樣信號比較器U3B與基準電壓端REF的基準電壓直接比較，其比較結(jié)果直接決定是否關(guān)斷供電電路的功率輸出；
[0043]如圖7所示，所述充電電路包括充電信號放大器U1B、第二遲滯比較器U4B、充電信號比較器U3A ；
[0044]所述充電信號放大器UlB的正相輸入端及反相輸入端分別接到第二取樣電阻1R7的兩端，第二遲滯比較器U4B的正相輸入端分別接到充電信號放大器UlB的輸出端及第二取樣信號比較器U3B的正相輸入端，第二遲滯比較器U4B的反相輸入端接基準電壓端REF，第二遲滯比較器U4B的輸出端接經(jīng)一鉗位二極管3D3接到充電信號比較器U3A的反相輸入端，充電信號比較器U3A的正相輸入端接到供電電路的直流正電源輸出端VOl，充電信號比較器U3A的輸出端經(jīng)控制信號隔離光耦PClA接到供電電路的輸出功率控制端FB ；
[0045]充電電流經(jīng)第二取樣電阻1R7形成壓差，通過充電信號放大器UlB同相放大后接入第二遲滯比較器U4B，同時引入第二取樣信號比較器U3B中的U3B的同相端信號，此刻由于第二取樣信號比較器U3B的反向端為基準電壓，因此蓄電池的恒流充電電流值為:
[0046]Icl= (Al*Icl/A2)* (A2+A3) =A4 ；
[0047]式中，Icl為蓄電池的恒流充電電流值，Al為電阻1R7的阻值，A2為電阻3R2的阻值，A3為電阻3R3的阻值，A4為基準電壓端REF的基準電壓值；
[0048]當系統(tǒng)充電電流稍大于Icl時，通過上述蓄電池的恒流充電電流值計算公式可換算出充電信號放大器UlB的輸出電壓大于閥值電壓(第二取樣信號比較器U3B的反相電壓值)，由此即可關(guān)斷供電電路的功率輸出，而后供電電路的直流正電源輸出端VOR的電壓開始下降，故充電電流也下降，于是充電信號放大器UlB的輸出電壓開始小于閥值電壓，供電電路的功率輸出得到重新啟動，如此反復(fù)即可實現(xiàn)對蓄電池的恒流充電；
[0049]恒流充電過程中，蓄電池電壓不斷升高，當供電電路的直流正電源輸出端VOl達到主電路設(shè)定的電壓時，恒流充電即宣告結(jié)束，由于此時第二取樣信號比較器U3B的正相輸入端電壓小于閥值電壓(第二取樣信號比較器U3B的反相電壓值)，因此供電電路的功率輸出不會被關(guān)斷，供電電路的直流正電源輸出端VOl的輸出恒定不變，進入限壓浮充電狀態(tài)；然而此刻第二取樣信號比較器U3B的正相輸入端電壓(充電信號放大器UlB的輸出電壓)仍大于第二遲滯比較器U4B反相輸入端的設(shè)定電壓值(第二遲滯比較器U4B反相輸入端的設(shè)定電壓值可通過電阻3R6、3R7參數(shù)調(diào)節(jié))，于是第二遲滯比較器U4B輸出仍為高電平，因此充電信號比較器U3A的反相輸入端的參考電壓(假設(shè)該電壓值為REF’)略大于基準電壓端REF的基準電壓值，在此需通過計算調(diào)節(jié)好充電信號比較器U3A正相輸入端的電壓值(電阻3R13、3R14、3R17阻值分壓關(guān)系)，使之小于基準電壓端REF的基準電壓值或小于充電信號比較器U3A的反相輸入端的參考電壓REF’ ；
[0050]若充電信號比較器U3A的正相輸入端設(shè)定的電壓小于充電信號比較器U3A的反相輸入端的參考電壓REF’且又大于基準電壓端REF的基準電壓值，則進入限壓浮充電時，當其充電電流小于設(shè)定的閥值(可通過設(shè)定充電信號放大器UlB的放大倍數(shù)調(diào)節(jié))時，第二遲滯比較器U4B的正相輸入端電壓值小于基準電壓端REF的基準電壓值，使得第二遲滯比較器U4B反轉(zhuǎn)，此時第二遲滯比較器U4B的輸出電壓為O，由于鉗位二極管3D3的鉗位作用，使得充電信號比較器U3A的反向基準電壓下降至基準電壓端REF的基準電壓值，而此刻充電信號比較器U3A的正相輸入端電壓大于基準電壓端REF的基準電壓值，因此充電信號比較器U3A的輸出為高電平，使得供電電路的功率輸出關(guān)斷；
[0051]若充電信號比較器U3A的正相輸入端設(shè)定的電壓小于基準電壓端REF的基準電壓值，則根據(jù)上述原理，限壓浮充電過程，始終不會關(guān)斷供電電路的功率輸出，即使充電電流為0，也始終保持供電電路的功率輸出不變；
[0052]如圖8所示，所述活化控制電路包括活化信號比較器U5B、第三遲滯比較器U5A、活化信號三極管4Q1、活化使能三極管4Q2、第一繼電器JDl，活化控制電路具有活化信號輸入端HK、活化退出信號輸入端HG ；
[0053]所述活化信號比較器U5B的正相輸入端接供電電路的直流正電源輸出端V0，活化信號比較器U5B的反相輸入端接基準電壓端REF，活化信號比較器U5B的輸出端接第三遲滯比較器U5A的正相輸入端；
[0054]所述活化信號輸入端HK接到活化信號三極管4Q1的基極，活化信號三極管4Q1的發(fā)射極接地，活化信號三極管4Q1的集電極接到第三遲滯比較器U5A的正相輸入端；
[0055]所述活化退出信號輸入端HG接到第三遲滯比較器U5A的正相輸入端；
[0056]所述第三遲滯比較器U5A的反相輸入端接基準電壓端REF，第三遲滯比較器U5A的輸出端分別接到充電信號比較器U3A的正相輸入端及活化使能三極管4Q2的基極，活化使能三極管4Q2的發(fā)射極接地，活化使能三極管4Q2的集電極接到第一繼電器JDl的控制端，供電電路的直流正電源輸出端VOl經(jīng)第一繼電器JDl接一放電電阻RL ；
[0057]配網(wǎng)自動化系統(tǒng)中，運行中的設(shè)備需要有可靠的后備電源作為保證，以便主網(wǎng)失電后，其二次智能設(shè)備仍可運轉(zhuǎn)操作，因此對后備電源的可靠性要求更為突出，由于蓄電池采用鉛酸電解液材料作為儲能介質(zhì)，長期運行后電池極板會鈍化，因此須有有效的手段對其定期進行活化放電，延長其使用壽命，通過活化信號輸入端HK可向活化控制電路輸入活化啟動信號，通過活化退出信號輸入端HG可向活化控制電路輸入活化退出信號；
[0058]向活化控制電路輸入活化啟動信號時，將活化信號輸入端HK置低電平，從而拉高活化信號三極管4Q1的集電極電平，使第三遲滯比較器U5A的正相輸入端大于基準電壓端REF的基準電壓，從而使得第三遲滯比較器U5A的輸出為高電平，使得活化使能三極管4Q2觸發(fā)第一繼電器JDl繼電器閉合，導(dǎo)致放電電阻RL直接加在供電電路的直流正電源輸出端VOl上，蓄電池放電的同時，由于第三遲滯比較器U5A的輸出端為高電平，經(jīng)RC濾波后，“fangdianbisuo”信號也為高電平，該“€3叩(^]11318110”信號輸入至充電信號比較器U3A的正相輸入端，使得充電信號比較器U3A的輸出信號“shutoffout”為高電平，從而驅(qū)使控制信號隔離光耦PClA動作，使得供電電路的輸出功率關(guān)斷，由此蓄電池活化過程中，供電電路的輸出功率被關(guān)斷，從而實現(xiàn)放電功能；
[0059]蓄電池放電過程中，其端電壓不斷下降，當達到設(shè)定的閥值(可通過電阻4R7、4R8、4R9調(diào)節(jié))時，第三遲滯比較器U5A的正相輸入端電壓小于基準電壓端REF的基準電壓，此時第三遲滯比較器U5A的輸出為低電平，通過電阻4R11分壓后第三遲滯比較器U5A的正相輸入端小于基準電壓端REF的基準電壓，比較輸出為低，使得第一繼電器JDl動作返回，供電電路的功率輸出得到重新啟動，蓄電池進入相應(yīng)的充電狀態(tài)；
[0060] 蓄電池放電過程中，向活化控制電路輸入活化退出信號時，將活化退出信號輸入端HG置低電平，則根據(jù)上述原理，蓄電池重新進入相應(yīng)充電狀態(tài)；
[0061 ] 如圖9所示，所述電池投退電路包括投入信號三極管5Q1、投入使能三極管5Q2、第四遲滯比較器U4A、第二繼電器JD2、直流穩(wěn)壓器5U1，電池投退電路具有電池投入信號輸入端BK、電池退出信號輸入端BG ；
[0062]所述蓄電池的正極BI+經(jīng)第二繼電器JD2接到供電電路的直流正電源輸出端NO，蓄電池的正極BI+與供電電路的直流正電源輸出端VOR通過二極管并接后接到直流穩(wěn)壓器5U1的輸入端，直流穩(wěn)壓器5U1的輸出端接到基準電壓端REF ；
[0063]所述電池投入信號輸入端BK接到投入信號三極管5Q1的基極，投入信號三極管5Q1的發(fā)射極接地，投入信號三極管5Q1的集電極接到投入使能三極管5Q2的基極，投入使能三極管5Q2的發(fā)射極接地，投入使能三極管5Q2的集電極接到第二繼電器JD2的控制端；
[0064]所述電池退出信號輸入端BG接到投入使能三極管5Q2的基極；
[0065]所述第四遲滯比較器U4A的正相輸入端接到供電電路的直流正電源輸出端V01，第四遲滯比較器U4A的反相輸入端接基準電壓端REF，第四遲滯比較器U4A的輸出端接到投入使能三極管5Q2的基極。
[0066]配網(wǎng)自 動化中，二次設(shè)備在投運前，都須進行組合測試、調(diào)試等工作，因此對蓄電池供電回路必須有可靠的投退管理機制，通過電池投入信號輸入端BK可向電池投退電路輸入電池投入信號，通過電池退出信號輸入端BG可向電池投退電路輸入電池退出信號；
[0067]蓄電池的正極BI+與供電電路的直流正電源輸出端VOR通過二極管并接后，結(jié)合直流穩(wěn)壓器5U1，產(chǎn)生工作電源VCC和參考基準電壓；
[0068]在配網(wǎng)系統(tǒng)投運前，由于無市電，因此供電電路的直流正電源輸出端VOR無輸出，若將電池投入信號輸入端BK置低電平，則投入信號三極管5Q1的集電極電壓抬高，使得投入使能三極管5Q2的基極電流增大，其集電極電流也隨之放大，從而驅(qū)動第二繼電器JD2動作，使得蓄電池的正極BI+投入到供電電路的直流正電源輸出端VO上，蓄電池投入后，其電壓加載到供電電路的直流正電源輸出端VOl的信號線上(通過設(shè)定電阻5R7、5R8、5R9的阻值可使其大于基準電壓)，于是第四遲滯比較器U4A輸出為高電平，從而取代“電池投入信號輸入端BK”，投入使能三極管5Q2驅(qū)動第二繼電器JD2的信號得到保持；
[0069]通過設(shè)定電阻5R7、5R8、5R9的阻值，使其分壓關(guān)系在適當范圍，即可調(diào)節(jié)其返回系數(shù)，當蓄電池對配網(wǎng)二次設(shè)備臨時供電時，其電壓即緩慢下降，當蓄電池放電到設(shè)定的電壓時，結(jié)合第四遲滯比較器U4A的特性，調(diào)節(jié)電阻51?7、51?8、51?9、51?10、51?11之間的阻值關(guān)系，使第四遲滯比較器U4A的正相輸入端電壓小于閥值(基準電壓端REF的基準電壓)時，第四遲滯比較器U4A的輸出即為低電平，而后關(guān)斷投入使能三極管5Q2，使第二繼電器JD2動作返回，蓄電池即退出對負載的供電，從而保護電池不被過放電，維護其正常工作特性；
[0070]若將電池退出信號輸入端BG置低電平，則根據(jù)上述原理，蓄電池即可退出對負載的供電；
[0071]當配網(wǎng)主系統(tǒng)投入運行時，由于市電產(chǎn)生，供電電路的功率輸出得到重新啟動，供電電路的直流正電源輸出端VOl輸出直流電壓，則根據(jù)上述原理，蓄電池即可自動投入充電。[0072] 本實用新型實施例能使蓄電池的實際使用壽命得到最大發(fā)揮，在市電缺失情況下，可現(xiàn)場或遙控輸入電池投退信號選擇是否通過蓄電池的能量供給二次設(shè)備，以便設(shè)備運行調(diào)試或設(shè)備退出；正常運行時，當投入蓄電池后，系統(tǒng)電源可對其進行恒流充電和限壓浮充電，其充電電流及電壓可根據(jù)蓄電池容量通過電阻編程設(shè)定；蓄電池在市電有效的情況下進行放電活化，用戶可通過設(shè)定活化時間間隔進行定期活化，或遠程遙控或就地手動活化。
【權(quán)利要求】
1.一種配電網(wǎng)的蓄電池管理系統(tǒng),涉及配電網(wǎng)的蓄電池,及蓄電池的供電電路； 所述供電電路具有三相電源輸入端口(L、N、PE)及直流電源輸出端口，供電電路中設(shè)有用于控制其直流電源輸出端口輸出功率的供電輸出控制回路，所述供電輸出控制回路具有用于接收輸出功率控制信號的輸出功率控制端(FB)； 其特征在于:該系統(tǒng)具有基準電壓端(REF)，該系統(tǒng)包括取樣電路、過載保護電路、充電電路、活化控制電路、電池投退電路； 所述取樣電路包括第一取樣電阻(1R6)、第二取樣電阻(1R7); 所述供電電路的直流負電源輸出端(GND)依次經(jīng)第一取樣電阻(1R6)、第二取樣電阻(1R7)接到蓄電池的負極(B2-)； 所述過載保護電路包括取樣信號放大器(UlA)、第一取樣信號比較器(U2A)、第一遲滯比較器(U2B)、第二取樣信號比較器(U3B)； 所述取樣信號放大器(UlA)的正相輸入端及反相輸入端分別接到第一取樣電阻(1R6)的兩端，取樣信號放大器(UlA)的輸出端接到第一取樣信號比較器(U2A)的正相輸入端,第一取樣信號比較器(U2A)反相輸入端接基準電壓端(REF),第一取樣信號比較器(U2A)的輸出端接到第一遲滯比較器(U2B)的正相輸入端，第一遲滯比較器(U2B)的反相輸入端接基準電壓端(REF)，第一遲滯比較器(U2B)的輸出端接第二取樣信號比較器(U3B)的正相輸入端，第二取樣信號比較器(U3B)的反相輸入端接基準電壓端(REF)，第二取樣信號比較器(U3B)的輸出端經(jīng)一控制信號隔離光耦(PClA)接到供電電路的輸出功率控制端(FB)；所述充電電路包括充電信號放大器(U1B)、第二遲滯比較器(U4B)、充電信號比較器(U3A)； 所述充電信號放大器(UlB)的正相輸入端及反相輸入端分別接到第二取樣電阻(1R7)的兩端，第二遲滯比較器(U4B)的正相輸入端分別接到充電信號放大器(UlB)的輸出端及第二取樣信號比較器(U3B)的正相輸入端，第二遲滯比較器(U4B)的反相輸入端接基準電壓端(REF)，第二遲滯比較器(U4B)的輸出端接經(jīng)一鉗位二極管(3D3)接到充電信號比較器(U3A)的反相輸入端，充電信號比較器(U3A)的正相輸入端接到供電電路的直流正電源輸出端(V01)，充電信號比較器(U3A)的輸出端經(jīng)控制信號隔離光耦(PClA)接到供電電路的輸出功率控制端(FB)； 所述活化控制電路包括活化信號比較器(U5B)、第三遲滯比較器(U5A)、活化信號三極管(4Q1)、活化使能三極管(4Q2)、第一繼電器(JD1)，活化控制電路具有活化信號輸入端(HK)、活化退出信號輸入端(HG)； 所述活化信號比較器(U5B )的正相輸入端接供電電路的直流正電源輸出端(VO)，活化信號比較器(U5B)的反相輸入端接基準電壓端(REF)，活化信號比較器(U5B)的輸出端接第三遲滯比較器(U5A)的正相輸入端； 所述活化信號輸入端(HK)接到活化信號三極管(4Q1)的基極，活化信號三極管(4Q1)的發(fā)射極接地，活化信號三極管(4Q1)的集電極接到第三遲滯比較器(U5A)的正相輸入端；所述活化退出信號輸入端(HG)接到第三遲滯比較器(U5A)的正相輸入端； 所述第三遲滯比較器(U5A)的反相輸入端接基準電壓端(REF)，第三遲滯比較器(U5A)的輸出端分別接到充電信號比較器(U3A)的正相輸入端及活化使能三極管(4Q2)的基極，活化使能三極管(4Q2)的發(fā)射極接地，活化使能三極管(4Q2)的集電極接到第一繼電器(JDl)的控制端，供電電路的直流正電源輸出端(VOl)經(jīng)第一繼電器(JDl)接一放電電阻(RL)； 所述電池投退電路包括投入信號三極管(5Q1)、投入使能三極管(5Q2)、第四遲滯比較器(U4A)、第二繼電器(JD2)、直流穩(wěn)壓器(5U1)，電池投退電路具有電池投入信號輸入端(BK)、電池退出信號輸入端(BG)； 所述蓄電池的正極(BI+)經(jīng)第二繼電器(JD2)接到供電電路的直流正電源輸出端(V0)，蓄電池的正極(BI+)與供電電路的直流正電源輸出端(VOR)通過二極管并接后接到直流穩(wěn)壓器(5U1)的輸入端，直流穩(wěn)壓器(5U1)的輸出端接到基準電壓端(REF)； 所述電池投入信號輸入端(BK)接到投入信號三極管(5Q1)的基極，投入信號三極管(5Q1)的發(fā)射極接地，投入信號三極管(5Q1)的集電極接到投入使能三極管(5Q2)的基極，投入使能三極管(5Q2)的發(fā)射極接地，投入使能三極管(5Q2)的集電極接到第二繼電器(JD2)的控制端； 所述電池退出信號輸入端(BG)接到投入使能三極管(5Q2)的基極； 所述第四遲滯比較器(U4A)的正相輸入端接到供電電路的直流正電源輸出端(V01)，第四遲滯比較器(U4A)的反相輸入端接基準電壓端(REF)，第四遲滯比較器(U4A)的輸出端接到投入使能三極管(5Q2)的基極。
【文檔編號】H02J7/34GK203722321SQ201320850430
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2013年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月20日
【發(fā)明者】周磊, 周文華, 趙勇, 王成修 申請人:上海紫通信息科技有限公司
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