一种用于光伏储能系统的预充电路的制作方法

本实用新型涉及光伏储能应用技术领域，特别是涉及一种用于光伏储能系统的预充电路。

背景技术：

现有的光伏储能系统，只有太阳光照射的情况下方可利用太阳光进行发电或向储能电池充电，在夜间或阴雨天气时，再通过储能电池放电以向供电设备供能；光伏储能系统通常通过一个控制系统及继电器与供电设备电连接。

现有技术中，控制系统通常只给继电器一个简单的直接驱动信号或控制系统与多个继电器并联直接驱动；而一般的继电器电路只接收控制系统的直接驱动信号时，在继电器两端高电压差值情况下，继电器导通瞬间会出现较大的电流尖峰，导致继电器使用寿命降低甚至损坏；目前也出现了一些继电器预充电路，但现有的继电器预充电路需要两个驱动信号，分别驱动预充继电器和主继电器，需要多个驱动信号，且驱动的动作时间不同，控制复杂，可靠性低，成本高；且在高压、大电流的储能系统应用下，需要多个高压主继电器并联，整个电路会比较庞杂，所选继电器体积相应偏大，需要控制信号多，电路成本也会增加。

技术实现要素：

为了至少解决现有技术存在的上述问题之一，本实用新型提供了一种用于光伏储能系统的预充电路。

本实用新型采用的技术方案是：

一种用于光伏储能系统的预充电路，包括预充主电路、驱动电路及延时电路；所述预充主电路包括主继电器ry1及预充继电器ry7；所述驱动电路包括主驱动电路及1个以上的预充驱动电路；所述主继电器ry1通过主驱动电路电连接驱动信号端；所述预充继电器ry7依次通过对应的预充驱动电路及延时电路电连接驱动信号端。

作为优选，所述主继电器ry1的第一通道及其第二通道的一端均分别与光伏储能系统的直流输入电连接，其第一通道及其第二通道的另一端均分别与预充继电器及光伏储能系统的直流输出负极电连接；预充继电器ry7的两端分别与主继电器ry1的输出端及光伏储能系统的直流输出正极电连接；驱动电路及延时电路均分别与供电电源电连接。

作为优选，所述预充主电路还包括预充电阻；所述预充继电器的两端分别与预充电阻的两端并联；所述预充电阻包括并联设置的第一预充电阻r35及第二预充电阻r5。

作为优选，所述主驱动电路包括储能电容c306、第一分压电阻r398、第二分压电阻r399、第一分压电容c307及第一三极管q18；所述第一三极管q18的集电极与主继电器ry1的线圈的一端电连接，第一三极管q18的基极通过第一分压电阻r398电连接信号驱动端，第一三极管q18的发射极接地且第一三极管q18的发射极通过储能电容c306与供电电源正极连通；所述第二分压电阻r399及第一分压电容c307均并联于第一三极管q18的基极与地之间。

作为优选，所述主继电器ry1的线圈的两端并联有泄放电路；所述泄放电路包括串联设置的泄放电阻r397及泄放二极管d67。

作为优选，所述延时电路包括第二三极管q5、第三三极管q6、第四三极管q7、第一充电电容c2及第二充电电容c113；所述第二三极管q5的集电极与预充继电器ry7的线圈的另一端电连接；所述第二充电电容c113通过串联设置的第一充电电阻r18及第二充电电阻r16与供电电源正极连通；所述第二充电电容c113的正极通过第三分压电阻r19与第二三极管q5的基极电连接；所述第一充电电容c2的正极通过串联设置的第三充电电阻r20及充电二极管zd1与第一充电电阻r18电连接；所述第二充电电容c113的负极与第二三极管q5的发射极之间并联设置有第四分压电阻r17及第二分压电容c20；所述第二三极管q5的基极与第三分压电阻r19电连接；所述第四三极管q7的基极通过并联设置的第四分压电阻r21及第三分压电容c29接地；所述第四三极管q7的基极及第三三极管q6的集电极均通过第五分压电阻r15与供电电源正极连通；所述第三三极管q6的基极通过并联设置的第六分压电阻r14及第四分压电容c19接地，且第三三极管q6的基极通过第七分压电阻r13电连接驱动信号端；所述第一充电电容c2的负极、第二充电电容c113的负极、第二三极管q5的发射极、第三三极管q6的发射极及第四三极管q7的发射极均接地。

本实用新型的有益效果为：

1)通过预充主电路、驱动电路及延时电路的配合使用，实现了根据继电器的规格工作在高压、大电流状况下，仅需提供一个继电器驱动信号即可控制电路通断并抑制电路上电冲击电流，达到保护继电器和电路的作用，且可通过调整各个电阻电容的大小的方式改变预充继电器和主继电器的导通/关断延时时间，达到延时开关的作用；

2)主继电器及预充继电器驱动共用一个驱动信号，可根据使用工况不同选用不同型号的继电器，相对地简化了电路，减少了驱动信号，节省了驱动控制引脚和资源，减小了电路的体积，节约了制造成本，适于推广使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的电路框图；

图2是本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应当理解，在下面的描述中提供了特定的细节，以便于对示例实施例的完全理解。然而，本领域普通技术人员应当理解可以在没有这些特定细节的情况下实现示例实施例。例如可以在框图中示出系统，以避免用不必要的细节来使得示例不清楚。在其他实例中，可以不以不必要的细节来示出众所周知的过程、结构和技术，以避免使得示例实施例不清楚。

实施例1：

如图1-2所示，本实施例提供一种用于光伏储能系统的预充电路，包括预充主电路、驱动电路及延时电路；预充主电路包括主继电器ry1及预充继电器ry7；本实施例中，预充主电路还包括预充电阻；预充继电器的两端分别与预充电阻的两端并联；预充电阻包括并联设置的第一预充电阻r35及第二预充电阻r5。本实施例中，主继电器ry1的第一通道及其第二通道的一端均分别与光伏储能系统的直流输入电连接，其第一通道及其第二通道的另一端均分别与预充继电器及光伏储能系统的直流输出负极电连接；预充继电器ry7的两端分别与主继电器ry1的输出端及光伏储能系统的直流输出正极电连接；其中，主继电器ry1的第一通道的两端分别与光伏储能系统的直流输入正极及预充继电器电连接，主继电器ry1的第二通道的两端分别与光伏储能系统的直流输入负极及光伏储能系统的直流输出负极电连接。

本实施例中，如图2所示，光伏储能系统的直流输入正极为pv+，光伏储能系统的直流输入负极为pv-，光伏储能系统的直流输出正极为dc1out+，光伏储能系统的直流输出负极为dc1out-，供电电源的正极为+12v，供电电源的负极为gnds。

当本实施例中的预充电路开始工作时，光伏储能系统的直流输入正极pv+首先经过主继电器ry1的第一个通道、第一预充电阻r35及第二预充电阻r5到达预充电路后级，光伏储能系统的直流输入负极pv-直接经过ry1的第二个通道到达预充电路后级，其中，主继电器ry1由驱动信号端的继电器驱动信号直接控制；继电器导通瞬间，由于预充电阻存在，能够抑制电路上电瞬间的冲击电流，保护主继电器ry1和电路。当继电器驱动信号经过延时电路后，控制预充继电器ry7导通时，电路回路由输入正极经主继电器ry1及预充继电器ry7后到达预充电路后级(不经过预充电阻)，起到保护预充电阻的作用。

当本实施例中的预充电路停止工作时，继电器驱动信号变为低电平，此时主继电器ry1直接断开，电路不存在通路，停止工作；由于延时电路存在，预充继电器ry7会比主继电器ry1延迟开通关断，从而达到延时开关的作用。

上述过程中，继电器驱动信号由同一信号源发出，由此减少了控制端口。

驱动电路包括主驱动电路及1个以上的预充驱动电路；主继电器ry1通过主驱动电路电连接驱动信号端；预充继电器ry7依次通过对应的预充驱动电路及延时电路电连接驱动信号端。预充继电器ry7的两端分别与主继电器ry1的输出端及光伏储能系统的直流输出正极电连接；驱动电路及延时电路均分别与供电电源电连接。

本实施例中，主驱动电路包括储能电容c306、第一分压电阻r398、第二分压电阻r399、第一分压电容c307及第一三极管q18；第一三极管q18的集电极与主继电器ry1的线圈的一端电连接，第一三极管q18的基极通过第一分压电阻r398电连接信号驱动端，第一三极管q18的发射极接地且第一三极管q18的发射极通过储能电容c306与供电电源正极连通；第二分压电阻r399及第一分压电容c307均并联于第一三极管q18的基极与地之间；主继电器ry1的线圈的两端并联有泄放电路；泄放电路包括串联设置的泄放电阻r397及泄放二极管d67。

继电器通道闭合需要一个条件：继电器线圈上有电流通过。本实施例中的预充电路的主继电器ry1的线圈上电流由供电电源提供；当继电器驱动信号dc1rly为高电平时，经第一分压电阻r398、第二分压电阻r399及第一分压电容c307分压，使第一三极管q18导通；此时，供电电源正极经主继电器ry1的线圈、第一三极管q18接地(即与供电电源负极连通)，使主继电器ry1的线圈中存在电流，从而使得主继电器ry1的第一通道及第二通道闭合，预充主电路开始工作；需要说明的是，储能电容c306为+12v电压储存能量，主继电器ry1的线圈、泄放电阻r397及泄放二极管d67形成继电器关断时线圈反相电动势的泄放通路。

预充继电器ry7的预充驱动电路工作原理与主驱动电路原理相同，此处不再赘述。

本实施例中，延时电路包括第二三极管q5、第三三极管q6、第四三极管q7、第一充电电容c2及第二充电电容c113；第二三极管q5的集电极与预充继电器ry7的线圈的另一端电连接；第二充电电容c113通过串联设置的第一充电电阻r18及第二充电电阻r16与供电电源正极连通；第二充电电容c113的正极通过第三分压电阻r19与第二三极管q5的基极电连接；第一充电电容c2的正极通过串联设置的第三充电电阻r20及充电二极管zd1与第一充电电阻r18电连接；第二充电电容c113的负极与第二三极管q5的发射极之间并联设置有第四分压电阻r17及第二分压电容c20；第二三极管q5的基极与第三分压电阻r19电连接；第四三极管q7的基极通过并联设置的第四分压电阻r21及第三分压电容c29接地；第四三极管q7的基极及第三三极管q6的集电极均通过第五分压电阻r15与供电电源正极连通；第三三极管q6的基极通过并联设置的第六分压电阻r14及第四分压电容c19接地，且第三三极管q6的基极通过第七分压电阻r13电连接驱动信号端；第一充电电容c2的负极、第二充电电容c113的负极、第二三极管q5的发射极、第三三极管q6的发射极及第四三极管q7的发射极均接地。

继电器驱动信号dc1rly为低电平时，第三三极管q6的基极及其发射极电压都为0，第三三极管q6不导通。此时，供电电源正极+12v通过第五分压电阻r15、第四分压电阻r21及第四分压电容c19分压后，使第四三极管q7导通；供电电源正极+12v通过第二充电电阻r16、第四三极管q7接地gnds，不能驱动预充继电器ry7的通道闭合导通；因此，继电器驱动信号为低电平时，主继电器ry1和预充继电器ry7都不闭合。

继电器驱动信号dc1rly由低电平变为高电平时，第三三极管q6的发射极由于第七分压电阻r13、第六分压电阻r14及第四分压电容c19的分压反偏，导致第三三极管q6导通。此时，供电电源+12v经过第五分压电阻r15、第三三极管q6接地gnds，从而导致第四三极管q7的基极和及其发射极电压均为0，第四三极管q7不导通；同时，供电电源+12v电压经第一充电电阻r18、第二充电电阻r16给第二充电电容c113充电，充电电压达到充电二极管zd1稳压电压后，电压经过充电二极管zd1及第三充电电阻r20给第一充电电容c2充电；当第一充电电容c2上电压经过第三分压电阻、第四分压电阻r17及第二分压电容c20分压后，达到第二三极管q5发射极的反偏电压时，第二三极管q5导通，使得预充继电器ry7的通道闭合导通。

继电器驱动信号dc1rly由高电平变为低电平时，第三三极管q6截止，第四三极管q7导通，供电电源+12v电压不再提供第二三极管q5的发射极反偏电压，第一充电电容c2及第二充电电容c113通过周边对地电阻放电；当第一充电电容c2上电压经第三分压电阻r19、第四分压电阻r17及第二分压电容c20分压后的电压低于第二三极管q5发射级的反偏电压时，第二三极管q5截止；预充继电器ry7的主通道断开。

延时电路利用电阻电容充放电原理，通过控制第二三极管q5的发射极电压，间接控制ry7的闭合断开；继电器驱动信号开始变化到充放电过程中电压达到阀值时的时间差为两个继电器延时时间，由此可通过调整电阻电容大小，调节延时时差，达到延时开关作用。

需要说明的是，实现本实施例中预充电路时，在选择预充继电器时，在驱动信号为低电平，继电器都断开时，输入端vin与输出端vo通过主继电器和预充电阻隔开，主继电器耐压选择需高于输入电压vin；主继电器导通，预充继电器断开时，预充电阻和负载串联，由串并联电路特性可知，预充继电器两端电压为预充电阻两端电压，是输入端vin经串联的预充电阻和输出负载后在预充电阻上的分压v＝vin*r/(r+rl)(其中r为预充电阻值，rl为负载阻值)。当负载达到满载时，rl值最小，此时v值达到最大；预充继电器耐压选择只需高于最大的分压v值即可；由于v值小于vin，所以预充继电器可选择低耐压继电器，从而减小了选型难度，也使得整个电路的体积更小，成本更低。

以上所描述的多个实施例仅仅是示意性的，若涉及到作为分离部件说明的单元，其可以是或者也可以不是物理上分开的；若涉及到作为单元显示的部件，其可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

最后应说明的是，本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。