不間斷式鉛酸電池充放電系統的製作方法
2023-06-02 21:15:46
不間斷式鉛酸電池充放電系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種不間斷式鉛酸電池充放電系統，包括主控系統、市電充電系統以及逆變系統，溫度傳感器檢測來自鉛酸電池的溫度信息，採樣電路包括市電採樣電路、光伏面板採樣電路以及鉛酸電池採樣電路，通過採樣電路反饋給單片機，並在顯示屏中顯示市電、光伏面板、鉛酸電池的電壓和電流信息，以及鉛酸電池的溫度信息，單片機控制市電控制電路和逆變控制電路與充電器的開和關；本發明的一種不間斷式鉛酸電池充放電系統，能很好適用不同容量的蓄電池充放電，實現六階段充電，延長了電池的使用壽命；充電過程智能化，可以根據電池的容量的不同設定不同的充電參數，設置任意時間段開啟或關閉充電和逆變，同時檢測不同電網標準自動輸出電壓頻率。
【專利說明】不間斷式鉛酸電池充放電系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及不間斷式鉛酸電池充放電系統，具體涉及一種不間斷電源的鉛酸電池充電和直流-交流逆變電路。
【背景技術】
[0002]在線式不間斷電源在市電正常時，由市電進行整流提供直流電壓給逆變器工作(同時給蓄電池充電)，由逆變器向負載提供交流電；在市電異常時，逆變器由電池提供能量，逆變器始終處於工作狀態，保證無間斷輸出。其特點是，有極寬的輸入電壓範圍，基本無切換時間且輸出電壓穩定精度高。在線式不間斷電源始終使用逆變電路工作，其電壓的穩定性高，基本上在220V±5%範圍內，對蓄電池基本不存在轉換時間；與市電旁路轉換採用靜態開關，轉換時間可以達到微秒級。
[0003]上述不間斷電源技術存在以下缺點:市電正常時由市電被整流成直流電後給逆變器供電，他的目的是實現在線式切換。這樣做儘管實現了在線式切換，但是逆變器的輸出是有一定的效率的，也就造成了電能的浪費。特別是在生產逆變器時對於不同的規格的電池、或者不同的電網標準，要設計生產不同規格的逆變器，造成生產過程的人力、物力的浪費。
[0004]同時現有不間斷電源在充電技術上，存在電池的過充電、充不滿電等問題，使電池的使用壽命縮短。鉛酸電池的生產本身就是一個環境汙染項目，同時報廢的鉛酸電池也是一種環境汙染廢品。因此怎樣提高鉛酸電池的使用壽命，也是一個很大的問題。目前的不間斷電源的充電技術基本採用的是常規充電法。
【發明內容】
[0005](一 )要解決的技術問題
[0006]為了解決上述問題，本發明的不間斷式鉛酸電池充放電系統，首先在首次上電時檢測電網的電壓、頻率設置逆變器的默認輸出參數跟電網一致；然後在市電正常時由市電給負載供電，市電異常時可根據需要通過單片機設置使逆變器工作在離線式和在線式兩種模式，當市電正常，用時間控制逆變器開啟時，逆變器自動跟蹤同步市電的電壓頻率相位，然後切換到逆變輸出給負載供電，能夠很好的實現在線式切換；本發明的不間斷式鉛酸電池充放電系統，能很好適用不同容量的蓄電池充電，實現六階段充電，延長了電池的使用壽命；充電過程智能化，可以根據電池的容量的不同設定不同的充電參數，以及設置任意的開啟或關閉充電時間。
[0007]( 二 )技術方案
[0008]本發明包括主控系統、市電充電系統、逆變系統、充電參數設置系統；
[0009]所述主控系統為單片機，以及和單片機連接的溫度傳感器、時鐘電路、採樣電路和顯示屏；所述溫度傳感器檢測來自鉛酸電池的溫度信息，採樣電路包括市電採樣電路、以及鉛酸電池採樣電路，通過採樣電路反饋給單片機，並在顯示屏中顯示市電、鉛酸電池的電壓和電流信息、鉛酸電池的溫度信息以及充電參數的設置信息和充放電開關時間設定信息；[0010]所述市電充電系統包括和市電連接的市電控制電路、以及和市電控制電路連接的充電器、以及和充電器連接的充電參數控制電路，市電控制電路和充電器控制電路還和單片機連接；
[0011]所述逆變系統包括市電連接的市電電壓頻率相位檢測電路、逆變電路和逆變控制電路，逆變控制還和單片機連接；
[0012]所述充電參數設定系統包括和單片機連接的鍵盤、顯示屏和充電參數控制電路與充電電路連接。
[0013]進一步地，所述市電控制電路以及逆變控制電路和單片機之間通過光耦管連接，單片機控制市電控制電路與逆變控制電路之間的切換和充電器的開關。
[0014]進一步地，所述逆變時鐘電路作為充電控制電路、市電控制電路和逆變控制電路的基準時間，通過單片機設定充電控制電路、市電控制電路和逆變控制電路的開關時間。
[0015]進一步地，所述逆變電路檢測市電的電壓、頻率、相位，跟蹤市電埠接入的市電，完成逆變器的輸出跟市電電壓、頻率和相位同步。
[0016]進一步地，所述充電參數設定電路作為對不同容量的蓄電池的充電參數設置包括一個階段的維護充電、三個階段的恆流充電、一階段的恆壓充電和一個階段的脈衝充電。
[0017]進一步地，所述充電各個階段的設定的參數通過單片機測量的電池溫度自動進行溫度補償，並在各個充電階段都有充電時間保護參數來保證性能不良的電池完成六個階段的充電過程。
[0018](三)有益效果
[0019]本發明與現有技術相比較，其具有以下有益效果:
[0020]I)很好的完成了電池的充電，減少了電池的氣體出氣量，降低了電池充電時的溫升和極板的硫化，延長了鉛酸電池的使用壽命；
[0021]2)上述延長鉛酸電池的使用壽命相應的減少了環境的汙染；
[0022]3)不同容量的電池都能用同一臺設備充電，減少了生產的人力、物力成本；
[0023]4)設定不同的時間段自動開啟關閉逆變器，避開用電高峰期充電，選擇用電高峰期使用逆變器供電，緩解電網供電壓力；
[0024]5)逆變器輸出根據市電的輸入的電壓、頻率自動選擇不同的電壓、頻率輸出，使得逆變器的輸出能夠適應不同國家的電網標準，使產品能適應不同國家的用戶要求，有利於開展國際市場；
[0025]6)逆變器的多種輸出標準，同樣給生產廠家減少了多個規格的產品設計開發、生產的成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1為本發明的電路接口框圖；
[0027]圖2為本發明系統的工作流程圖；
[0028]圖3為本發明系統的逆變器輸出流程圖；
[0029]圖4為本發明系統的充電流程圖；
[0030]圖5為本發明系統的狀態設置流程圖。【具體實施方式】
[0031]如圖1所示，本發明包括主控系統、市電充電系統以及逆變系統；
[0032]所述主控系統為單片機，以及和單片機連接的溫度傳感器、時鐘電路、採樣電路和顯示屏和鍵盤；所述溫度傳感器檢測來自鉛酸電池的溫度信息，採樣電路包括市電採樣電路、以及鉛酸電池採樣電路，通過採樣電路反饋給單片機，並在顯示屏中顯示市電、鉛酸電池的電壓和電流信息，以及鉛酸電池的溫度信息，鍵盤輸入設定的充電參數，以及充電器、市電和逆變器開啟關閉時間；
[0033]所述市電充放電系統包括和市電連接的市電控制電路、以及和市電控制電路連接的充電器、以及和充電器連接的充電器控制電路，市電控制電路和充電器控制電路還和單片機連接；
[0034]所述逆變電路檢測市電的電壓、頻率、相位，跟蹤市電埠接入的市電，完成逆變器的輸出跟市電電壓、頻率和相位同步。
[0035]主控系統由PIC16F877單片機作為控制核心構成，PIC16F877單片機的33、38、39管腳分別和和DS1302時鐘晶片的7、6、5管腳連接，所述DS1302時鐘晶片的2腳和3腳之間連接有32.768KHz的晶振，8腳連接有3.6V電池，4腳接地，I腳接電源。PIC16F877單片機的1、36、39、40腳作為在線編程接口預留，2腳連接有電池電壓採樣電路，3腳和太陽能電壓採樣電路連接，4腳和交流採樣電路連接，5腳連接有光電管，作為時間控制信號，關閉逆變器，同時切換到市電，6、7腳分別連接有發光二極體，8、9、10、19、20、21、22、27、28、29、30作為顯示屏驅動管腳和屏幕連接，13、14腳連接有晶振電路，12腳接地，15、16、17、18、23腳分別連接有按鈕，25、26腳作為232通訊接口連接充電參數控制電路的單片機PIC16F720的232接口，39和40腳還連接有太陽能充電控制開關和市電充電控制開關，34腳和DS18B20溫度傳感器連接，35腳連接有聲音報警裝置。
[0036]所述電池還連接有電量顯示電路，所述電量顯示電路由LM339構成，LM339的1、2、13、14腳分別連接有LED，和LED串聯有限流電阻，接入12V電源，4腳通過分壓電路和電池連接。
[0037]所述5V電源通過12V電源連接7805穩壓塊得到。
[0038]所述充電參數控制電路由PIC16F720單片機作為核心構成，PIC16F720單片機的
11、13、15、16 腳分別和 MCP4728 的 2、3、5、4 腳連接。
[0039]如圖2所示，詳細控制工作過程如下:
[0040]單片機上電初始化階段，驅動顯示屏，顯示當前時間，通過溫度傳感器獲得測量鉛酸電池的溫度，並在顯示屏上顯示，顯示當前鉛酸電池電壓、光伏面板電壓的值。
[0041 ] 此時，單片機通過市電採樣電路檢測是否有市電輸入，如果有市電輸入，進行市電採樣，並檢測市電的電壓頻率，調整逆變器的輸出參數；
[0042]如果沒有市電輸入，單片機通過逆變控制電路使逆變器輸出默認頻率的交流電；
[0043]對市電進行採樣後，單片機進行時間判斷，確認是否需要開啟逆變，如果需要，控制逆變輸出；
[0044]不需要，從市電輸出，進行充電判斷。
[0045]如圖3所示，逆變器輸出後，判斷時間是否為關閉逆變時間，如達到設置的關閉時間，此時關閉逆變器，切換到市電進行輸出；[0046]如圖4所示，進入鉛酸蓄電池充電時，先判斷充電時間是否達到，達到關閉充電，沒到，進入充電過程控制；
[0047]如圖5為狀態設置流程圖，進入設置時，判斷是否退出，沒退出根據不同的按鍵值進入不同的設置狀態，進行設置。
[0048]上面所述的實施例僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，並非對本發明的構思和範圍進行限定。在不脫離本發明設計構思的前提下，本領域普通人員對本發明的技術方案做出的各種變型和改進，均應落入到本發明的保護範圍，本發明請求保護的技術內容，已經全部記載在權利要求書中。
【權利要求】
1.不間斷式鉛酸電池充放電系統，其特徵在於:包括主控系統、市電充電系統以及逆變系統； 所述主控系統為單片機，以及和單片機連接的溫度傳感器、時鐘電路、採樣電路、鍵盤和顯示屏；所述溫度傳感器檢測來自鉛酸電池的溫度信息，採樣電路包括市電採樣電路、以及鉛酸電池採樣電路，通過採樣電路反饋給單片機，並在顯示屏中顯示市電、鉛酸電池的電壓和電流信息，以及鉛酸電池的溫度信息和充電參數設置信息； 所述市電充電系統包括和市電連接的市電控制電路、以及和市電控制電路連接的充電器、以及和充電器連接的充電參數控制電路，市電控制電路和充電參數控制電路還和單片機連接； 所述逆變系統包括逆變電路、以及和逆變電路連接的逆變控制電路。
2.根據權利要求1所述的不間斷式鉛酸電池充放電系統，其特徵在於:所述時鐘電路作為充電電路、市電控制電路和逆變控制電路的基準時間，通過單片機設定充電器、市電控制電路和逆變電路的開關時間。
3.根據權利要求1所述的不間斷式鉛酸電池充放電系統，其特徵在於:所述逆變電路檢測市電的電壓、頻率、相位，跟蹤市電埠接入的市電，完成逆變器的輸出跟市電電壓、頻率和相位同步。
4.根據權利要求1所述的不間斷式鉛酸電池充放電系統，其特徵在於:所述充電參數設定電路通過單片機鍵盤輸入設定充電階段包括一個階段的維護充電、三個階段的恆流充電、一階段的恆壓充電和 一個階段的脈衝充電的充電電壓、充電電流和時間參數的六階段充電方法。
【文檔編號】H02J7/02GK104022558SQ201410276942
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月20日 優先權日:2014年6月20日
【發明者】徐松崗 申請人:青島風光電子有限公司