适用于直流储能介质充放电特性检测的负载测试及能量回收系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及直流储能介质技术，包含但不限于蓄电池、超级电容器等充放电特性检测领域，具体涉及一种适用于直流储能介质充放电特性检测的负载测试及能量回收系统。
【背景技术】
[0002]蓄电池、超级电容器等储能介质在工业产品中得到了广泛应用，作为直流储能介质，其充放电特性是重要的技术参数之一。为了实现对蓄电池、超级电容器等储能介质充放电特性的检测，通常需要配备相应的交流电源、充电设备和手动分级负载。
[0003]针对充电特性的检测，最简单的方法是将交流电压不控整流成直流后，在直流端和储能介质之间串接可调电阻器和直流电流表，并在储能介质两端并联直流电压表，根据直流电流表读数手动调节可调电阻器阻值，以满足储能介质恒流充电的要求，充电完成时刻依据直流电压表读数确定。这种方式虽然简单，成本低廉，也能在一定程度上实现对储能介质恒流充电的要求，但不同的恒流充电电流值需要人工实时调整，且恒压浮充特性也无法满足，充电精度相对偏低，且自动化程度低。另一种常用方法是，将交流电压不控整流成直流后，在直流端和储能介质之间接入充电设备，由电力电子全控器件构成的DC/DC变换器完成不同充电电流值设定的恒流充电功能和恒压浮充功能，这种方式充电精度和自动化程度高，但能量是单向流动的。针对放电特性的检测，通常的方法是在储能介质和手动分级负载之间串接可调电阻器和直流电流表，并在储能介质两端并联直流电压表，根据直流电流表读数调节手动分级负载阻值，以满足储能介质恒流放电的要求，放电完成时刻依据直流电压表读数确定。这种方式虽然简单，成本低廉，也能在一定程度上实现对储能介质恒流放电的要求，但不同的恒流放电电流值需要人工实时调整，放电精度相对偏低，自动化程度低，且放电能量被白白消耗掉。更为重要的是这种方式不具备对储能介质进行瞬间大电流放电特性测试的能力，测试系统缺乏相应的保护机制，易导致测试过程中储能介质的损坏。
[0004]综上所述，现有储能介质充放电特性的检测方法仍然存在着不少技术问题，且充放电特性的检测过程基本上是分开独立进行的。
【发明内容】
[0005]为了解决上述现有【背景技术】中所存在的问题，本实用新型提供了一种结构简单、灵活性高、可靠性高的适用于直流储能介质充放电特性检测的负载测试及能量回收系统。
[0006]为实现上述目的，本实用新型所设计的适用于直流储能介质充放电特性检测的负载测试及能量回收系统，包括模拟负载单元、母线缓冲电容、并网能量回收单元、并网变压器和DSP数字控制系统；所述模拟负载单元的直流输出端与母线缓冲电容的输入端并联，所述母线缓冲电容的输出端与并网能量回收单元的输入端并联，所述并网能量回收单元的输出端与并网变压器副方绕组并联，所述并网变压器原方绕组与电网并联，所述DSP数字控制系统分别与模拟负载单元、并网能量回收单元和并网变压器连接。
[0007]进一步地，所述模拟负载单元为BUCK-BOOST电路，包括输入直流电感和两个电力电子全控器件。
[0008]更进一步地，所述并网能量回收单元为单相全桥电路，包括输出交流电感和四个电力电子全控器件。
[0009]更进一步地，所述并网变压器为电网与储能介质之间的电气和故障隔离变压器。
[0010]本实用新型所设计的适用于直流储能介质充放电特性检测的负载测试及能量回收系统，其具有以下优点:其一，可编程模拟负载单元能够灵活设定充放电特性检测过程中所需的多种恒流指令，包括大电流放电指令设定以及恒压浮充功能设定，提高了充放电检测精度；其二、并网能量回收单元，可以灵活控制母线缓冲电容两端的直流电压，便于匹配可编程模拟负载单元输入输出之间的直流电压差，并能自动提供充放电特性检测过程中能量双向流动路径，尤其是放电检测过程中能够将能量回收至电网，具有明显的节能效果；其三，并网变压器能够实现电网与储能介质之间的电气和故障隔离，进一步提高了供电可靠性；其四，可编程负载测试及能量回收系统可同时实现直流储能介质的充放电特性检测，是真正意义上的一体化设计，可推广至多种不同类型直流储能介质的充放电特性检测应用。
【附图说明】
[0011]图1为本实用新型的结构示意图。
[0012]图中:1.模拟负载单元，2.母线缓冲电容，3.并网能量回收单元，4.并网变压器，5.DSP数字控制系统，6.电网，7.储能介质。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，但其中的具体实施方案及过程并不构成对本实用新型的限定，仅作为举例以说明本实用新型的特征更加清晰和易于理解。
[0014]实施例:如附图1所示，本实用新型提出的适用于直流储能介质充放电特性检测的负载测试及能量回收系统，包括模拟负载单元1、母线缓冲电容2、并网能量回收单元3、并网变压器4和DSP数字控制系统5。模拟负载单元I的直流输出端与母线缓冲电容2的输入端并联，母线缓冲电容2的输出端与并网能量回收单元3的输入端并联，并网能量回收单元3的输出端与并网变压器4副方绕组并联，并网变压器4原方绕组与电网6并联，DSP数字控制系统5分别与模拟负载单元1、并网能量回收单元3和并网变压器4连接。模拟负载单元I为由输入直流电感和两个电力电子全控器件构成的BUCK-BOOST电路。并网能量回收单元3为输出交流电感和四个电力电子全控器件构成的单相全桥电路。DSP数字控制系统5负责完成各组成单元端口电压电流信号的采集、信号处理、控制指令的生成、模拟负载电流跟踪、并网电流跟踪、各电力电子开关器件驱动信号的产生及保护功能。
[0015]工作过程为:
[0016]1、充电特性检测。首先启动并网能量回收单元3，让其工作在高频整流器模式，建立稳定的母线缓冲电容2电压。假定母线缓冲电容2额定工作电压为DC40V，储能介质7两端的初始电压为DC5V，充电终止电压为DC24V。设定恒流充电电流指令为DC2A，启动模拟负载单元I，让其工作在BUCK降压模式，对储能介质7恒流充电，当储能介质7两端电压接近DC24V时，模拟负载单元1，仍然工作在BUCK降压模式，对储能介质7恒压浮充。整个充电过程的功率传输路径为，电网6-并网变压器4-并网能量回收单元3-母线缓冲电容2-模拟负载单元1-储能介质7。
[0017]2、放电特性检测。首先启动并网能量回收单元3，让其工作在高频整流器模式，建立稳定的母线缓冲电容2电压。假定母线缓冲电容2额定工作电压为DC40V，储能介质7两端的初始电压为DC24V，放电终止电压为DC5V。在可编程液晶屏设定恒流放电电流指令为DC2A，启动模拟负载单元1，让其工作在BOOST升压模式，对储能介质7恒流放电，直到储能介质7两端电压接近DC5V时。整个放电过程的功率传输路径为，储能介质7-模拟负载单元1-母线缓冲电容2-并网能量回收单元3-并网变压器4-电网6。
[0018]相比较传统技术，本实用新型实现了储能介质7充放电检测的一体化设计，且充放电能量具有双向流通能力。可实现直流储能介质7恒流充放电指令的灵活设定，包括大电流放电指令和恒压浮充指令的灵活设定，大大提高了充放电检测的精度和自动化过程。并实现了电网6与储能介质7之间的电气和故障隔离，进一步提高了供电可靠性，尤其是在放电检测过程中能够将能量回收至电网6，具有明显的节能效果。
[0019]在本实用新型中其它未经详细说明的部分均为现有技术。
【主权项】
1.一种适用于直流储能介质充放电特性检测的负载测试及能量回收系统，其特征在于:包括模拟负载单元(I)、母线缓冲电容(2)、并网能量回收单元(3)、并网变压器(4)和DSP数字控制系统(5);所述模拟负载单元⑴的直流输出端与母线缓冲电容(2)的输入端并联，所述母线缓冲电容(2)的输出端与并网能量回收单元(3)的输入端并联，所述并网能量回收单元(3)的输出端与并网变压器(4)副方绕组并联，所述并网变压器(4)原方绕组与电网(6)并联，所述DSP数字控制系统(5)分别与模拟负载单元(I)、并网能量回收单元(3)和并网变压器⑷连接。
2.根据权利要求1所述的适用于直流储能介质充放电特性检测的负载测试及能量回收系统，其特征在于:所述模拟负载单元(I)为BUCK-BOOST电路，包括输入直流电感和两个电力电子全控器件。
3.根据权利要求1或2所述的适用于直流储能介质充放电特性检测的负载测试及能量回收系统，其特征在于:所述并网能量回收单元(3)为单相全桥电路，包括输出交流电感和四个电力电子全控器件。
4.根据权利要求1或2所述的适用于直流储能介质充放电特性检测的负载测试及能量回收系统，其特征在于:所述并网变压器(4)为电网(6)与储能介质(7)之间的电气和故障隔离变压器。
【专利摘要】本实用新型公开了一种适用于直流储能介质充放电特性检测的一体化可编程负载测试及能量回收系统，包括模拟负载单元、母线缓冲电容、并网能量回收单元、并网变压器和DSP数字控制系统；模拟负载单元的直流输出端与母线缓冲电容的输入端并联，母线缓冲电容的输出端与并网能量回收单元的输入端并联，并网能量回收单元的输出端与并网变压器副方绕组并联，并网变压器原方绕组与电网并联，所述DSP数字控制系统分别与模拟负载单元、并网能量回收单元和并网变压器连接。本实用新型实现了储能介质充放电检测的一体化设计，且充放电能量具有双向流通能力。并实现了电网与储能介质之间的电气和故障隔离，进一步提高了供电可靠性，具有明显的节能效果。
【IPC分类】H02J3-38, G01R31-40
【公开号】CN204405813
【申请号】CN201520041576
【发明人】谢福龙
【申请人】谢福龙
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2015年1月21日