一种蓄电池组模块化光伏充电控制系统及其控制方法

摘要

本发明公开一种蓄电池组模块化光伏充电控制系统及其控制方法。所述系统包括N个充电控制器、N个太阳能阵列、蓄电池组以及一个管理模块，所述的N为大于等于1的整数。每个太阳能阵列分别对应连接一个充电控制模块，每个充电控制模块均连接蓄电池组。N个充电控制模块和管理模块通过CAN总线连接在一起，使得各模块间协同工作，实现充电控制。本发明所述的系统及方法能够适应不同容量的蓄电池组，提高了充电效率，同时保证了充电时蓄电池组电压的平稳，有利于延长蓄电池的使用寿命。

说明书

技术领域

本发明属于太阳能发电领域，涉及一种蓄电池组模块化光伏充电控制系统及其控制方法。

背景技术

在能源危机和环境污染日益严重的今天，光伏发电技术具有巨大的发展潜力，设计功能 良好的光伏发电系统是各国积极研究的重点。在光伏发电系统中，蓄电池时最常用的储能装 置。好的光伏发电系统不仅能提高充电效率，而且能够延长蓄电池的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是为了提出一种蓄电池组模块化光伏充电控制系统及其控制方法，该系统 和方法能够提高蓄电池的充电效率，并且保护蓄电池，延长蓄电池的使用寿命。

一种蓄电池组模块化光伏充电控制系统，包括N个充电控制模块、N个太阳能阵列、蓄 电池组和管理模块；

管理模块、N个充电控制模块之间依次通过CAN总线连接，通过CAN总线进行信息交 互，每个太阳能阵列分别对应连接一个充电控制模块，每个充电控制模块均连接蓄电池组。

一种蓄电池组模块化光伏充电控制方法，具体实施方案为：

a、充电控制模块定时向管理模块发送自身的充电状态信息，管理模块记录每个充电控制 模块的充电状态信息；

b、管理模块根据采样得到的蓄电池组电压设定充电目标电压，具体为：

当蓄电池组电压发生低于低压断开电压情况时，设定充电目标为均衡电压，进入均衡充 电阶段；

否则，当蓄电池组电压发生低于提升恢复电压情况时，设定充电目标为提升电压，进入 提升充电阶段；

否则，设定充电目标电压为浮充电压，进入浮充充电阶段；

c、当蓄电池组电压未达到充电目标电压时，管理模块间隔特定时间间隔发送命令，使一 个不在进行充电的充电控制模块打开充电开关开始充电，直到蓄电池组电压达到充电目标电 压的95％或所有的充电控制模块全部在进行充电；

d、当蓄电池组电压达到充电目标电压的95％后，管理模块定周期发送命令调节一个充 电控制模块充电开关在一个周期内的充电占空比，使得蓄电池组电压维持在目标电压。

本发明的优点在于：

(1)通过增减充电控制模块的数目，本发明能够适应不同容量的蓄电池组，既可作为大 型太阳能电站的控制系统，又可以应用于小型的光伏发电系统；

(2)在独立光伏发电系统中，当蓄电池组充满时，浮充充电一是可以防止蓄电池自放电， 二是可以增加充电深度；当蓄电池组发生过放时，适当的均衡充电可以搅动电解质，引起蓄 电池电极的去极化反应，从而使蓄电池工作在最佳状态，有效延长其使用寿命；

(3)本发明通过管理模块实时监测蓄电池电压，动态调整充电模块的充电状态及充电占 空比，提高了充电效率，并且维持了蓄电池组电压的平稳，防止蓄电池组过充电或过放电， 有效的保护了蓄电池组。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的管理模块的结构示意图；

图3是本发明的充电控制模块的结构示意图。

图中：

1-充电控制模块    2-太阳能阵列       3-蓄电池组    4-管理模块

5-CAN总线

101-采样单元A     102-CAN通讯单元A   103-充电控制单元A

401-采样单元      402-CAN通讯单元    403-充电管理单元

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明是一种蓄电池组模块化光伏充电控制系统，如图1所示，包括N个充电控制模块 1、N个太阳能阵列2、蓄电池组3和管理模块4。

管理模块4、N个充电控制模块1之间依次通过CAN总线5连接，通过CAN总线5进 行信息交互，每个太阳能阵列2分别对应连接一个充电控制模块1，每个充电控制模块1均 连接蓄电池组3。

所述的N为大于等于1的整数。

所述的管理模块4包括采样单元401、CAN通讯单元402和充电管理单元403。所述 的采样单元401用于采集蓄电池组3的电压、环境温度和湿度；所述的CAN通讯单元402 用于管理模块4与充电控制模块1之间进行通信，用于向充电控制模块1发送充电控制命令， 接收充电控制模块1的充电状态信息。充电管理单元403向每个充电控制模块1发送充电控 制命令，充电控制模块1根据命令控制N个太阳能阵列2对蓄电池组3进行充电。

所述的充电管理单元403根据采样单元401采集的蓄电池组3的电压，设定蓄电池组3 的目标充电电压，并且，充电管理单元403根据当前蓄电池组3电压与目标充电电压的差值、 蓄电池组3的充电状态信息、蓄电池组3的电压、太阳能阵列2电压和充电电流控制充电控 制模块1，对蓄电池组3进行充电。

充电控制模块1包括采样单元A101、CAN通讯单元A102、充电控制单元A103。所 述的采样单元A101用于采集蓄电池组3电压、充电电流；所述的CAN通讯单元A102用 于与管理模块4进行通讯，接收管理模块4的充电控制命令以及向管理模块4发送自身充电 状态信息；所述的充电控制单元A103带有一个充电开关，当充电开关打开时，太阳能阵列 2开始给蓄电池组3充电；当充电开关关闭时，太阳能阵列2停止给蓄电池组3充电；充电 控制模块A103根据管理模块4的命令打开或关闭充电开关。

所述的CAN总线通讯网络的物理层和数据链路层遵循CAN2.0A协议规范，应用层协 议为自定义协议，重定义了CAN总线数据帧的标识符，包含了数据帧源地址、目的地址以 及数据包中该帧的序号等信息，数据帧中传递的第一个字节为命令字节项。

一种蓄电池组模块化光伏充电控制方法，具体实施方案为：

a、充电控制模块1定时向管理模块4发送自身的充电状态信息，管理模块4记录每个 充电控制模块1的充电状态信息；

b、管理模块4根据采样得到的蓄电池组3电压设定充电目标电压。具体为：

当蓄电池组3电压发生低于低压断开电压情况时，设定充电目标为均衡电压，进入均衡 充电阶段；

否则，当蓄电池组电压发生低于提升恢复电压情况时，设定充电目标为提升电压，进入 提升充电阶段；

否则，设定充电目标电压为浮充电压，进入浮充充电阶段。

c、当蓄电池组3电压未达到充电目标电压时，管理模块4间隔特定时间间隔发送命令， 使一个不在进行充电的充电控制模块1打开充电开关开始充电，直到蓄电池组3电压达到充 电目标电压的95％或所有的充电控制模块1全部在进行充电；

d、当蓄电池组3电压达到充电目标电压的95％后，管理模块4定周期发送命令调节一 个充电控制模块1的充电开关在一个周期内的充电占空比，使得蓄电池组3电压维持在目标 电压。

具体调节方法为：

管理模块4每隔100ms重新调整充电占空比；

当蓄电池组3电压低于充电目标电压时，发送命令使一个充电模块1的充电占空比增加 1％；

当蓄电池组3电压高于充电目标电压时，发送命令使一个充电模块1的充电占空比减少 1％。