一种核容装置及方法与流程

本发明涉及核容技术领域，具体而言，涉及一种核容装置及方法。

背景技术：

直流电源系统是发电厂、变电站的重要组成部分，为发电厂、变电站中的直流用电设备提供工作电压。作为直流电源系统的后备电源的蓄电池又是直流电源系统的最核心部件之一，那么判断蓄电池的好坏则至关重要。

现有的判断蓄电池好坏的最可靠的办法是核容，且基本上采用电阻放电法对蓄电池进行核容，蓄电池放出的能量通过热量的方式消耗掉，一方面造成能源浪费，另一方面放电产生的高温容易引起火灾。故现急需一种更加节能环保、安全的核容方法以解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种核容装置及方法，通过该核容装置及方法在进行蓄电池组核容时更加的节能环保和安全。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种核容装置，包括有源逆变器、监控器及电池检测模块，有源逆变器和电池检测模块均与蓄电池组电连接，有源逆变器还与电网电连接，监控器与有源逆变器和电池检测模块均电连接；有源逆变器用于将蓄电池组提供的直流信号逆变为交流信号，并将交流信号传输至电网；电池检测模块用于检测蓄电池组的直流信号，并将直流信号传输至监控器；监控器用于根据直流信号控制有源逆变器按照第一预设规则向电网传输交流信号。

第二方面，本发明实施例还提供了一种核容方法，应用于核容装置，核容装置包括有源逆变器、监控器及电池检测模块，有源逆变器和电池检测模块均与蓄电池组电连接，有源逆变器还与电网电连接，监控器与有源逆变器和电池检测模块均电连接，核容方法包括：监控器根据预先获取的初始数据控制有源逆变器按照第二预设规则将蓄电池组提供的直流信号逆变为交流信号，有源逆变器并将交流信号传输至电网；电池检测模块检测蓄电池组的直流信号，并将直流信号传输至监控器；监控器根据直流信号控制有源逆变器按照第一预设规则向电网传输交流信号。

本发明实施例提供的一种核容装置及方法，该核容装置通过有源逆变器将蓄电池组提供的直流信号逆变为交流信号，并将交流信号传输至电网；电池检测模块用于检测蓄电池组的直流信号，并将直流信号传输至监控器；监控器根据直流信号控制有源逆变器按照第一预设规则向电网传输交流信号。通过有源逆变器将蓄电池组放出的能量仍然以电能的方式回馈到电网中，与现有的将蓄电池组放出的能量全部以热量方式耗散掉的核容法相比，本发明实施例提供的核容装置及方法更加的节能环保，且以电能的方式回馈到电网中，发热更少，引发火灾的几率更小。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1示出了本发明实施例提供的核容装置的应用环境示意图；

图2示出了本发明实施例提供的核容装置的第一种结构框图；

图3示出了图2中核容装置的有源逆变器的电路示意图；

图4示出了本发明实施例提供的核容装置的第二种结构框图；

图5示出了本发明实施例提供的核容方法的流程示意图。

图标：1-核容装置；10-有源逆变器；11-全桥谐振单元；12-变压器；13-整流桥；14-逆变单元；15-第一滤波单元；16-第二滤波单元；17-开关单元；20-监控器；21-输入单元；22-处理器；30-电池检测模块；31-电压检测单元；32-电流检测单元；40-温度检测模块；2-蓄电池组；3-电网；4-交流电源。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明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发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1所示，为本发明实施例提供的核容装置1的应用环境示意图，该核容装置1电连接于蓄电池组2和电网3之间，用于根据预设规则将蓄电池组2的直流信号逆变为交流信号，并将交流信号传输至电网3。

请参照图2，为图1中所示的核容装置1的一种可实施的结构框图，该核容装置1包括有源逆变器10、监控器20及电池检测模块30，有源逆变器10和电池检测模块30均与蓄电池组2电连接，有源逆变器10还与电网3电连接，监控器20与有源逆变器10和电池检测模块30均电连接。

有源逆变器10用于将蓄电池组2提供的直流信号逆变为交流信号，并将交流信号传输至电网3；电池检测模块30用于检测蓄电池组2的直流信号，并将直流信号传输至监控器20；监控器20用于根据直流信号控制有源逆变器10按照第一预设规则向电网3传输交流信号。其中，有源逆变器10又名并网逆变器，且该有源逆变器10为单相有源逆变器；直流信号为电池检测模块30在蓄电池组2放电过程中检测得到的直流信号，并不是蓄电池组2开始放电时的直流信号。

在本实施例中，核容装置1可以将蓄电池组2的电能传输至单相电网中，核容装置1也可以将蓄电池组2的电能传输至三相电网中。核容装置1将蓄电池组2的电能传输至单相电网和三相电网中的区别在于，在单相电网中，核容装置1只需采用一个有源逆变器10就能将蓄电池组2的电能传输至单相电网中；在三相电网中，核容装置1需要采用三个有源逆变器10将蓄电池组2的直流信号分别逆变为a相交流信号、b相交流信号以及c相交流信号，并将a相交流信号、b相交流信号以及c相交流信号分别传输至三相电网中。当然在本实施例中还可以采用一个三相有源逆变器将蓄电池组2的直流信号分别逆变为a相交流信号、b相交流信号以及c相交流信号，并将a相交流信号、b相交流信号以及c相交流信号分别传输至三相电网中。

请参照图3，为图2中所示的有源逆变器10的电路示意图，有源逆变器10包括全桥谐振单元11、变压器12、整流桥13及逆变单元14，全桥谐振单元11与蓄电池组2、监控器20和变压器12均电连接，变压器12与整流桥13电连接，整流桥13与逆变单元14电连接，逆变单元14与电网3电连接。

在本实施例中，全桥谐振单元11用于根据监控器20发送的控制信号将蓄电池组2的直流信号转变为方波信号，并将方波信号发送至变压器12。

其中，全桥谐振单元11包括4个mos管、第一电容和第一电感，可以分别设置为第一mos管、第二mos管、第三mos管和第四mos管，4个mos管的栅极均与监控器20电连接，第一mos管和第三mos管的漏极均与蓄电池组2的正极电连接，第一mos管的源极与第二mos管的漏极和第一电容的一端均电连接，第三mos管的源极与第四mos管的漏极和变压器12均电连接，第二mos管的源极和第四mos管的源极均与蓄电池组2的负极电连接，第一电容的另一端与第一电感的一端电连接，第一电感的另一端与变压器12电连接。

可以理解，监控器20通过向4个mos管发送控制信号，以便控制4个mos管的导通或断开状态，进而实现将蓄电池组2的直流信号转变为方波信号。

在本实施例中，变压器12包括初级线圈、次级线圈和辅助线圈，初级线圈的一端与第一电感电连接，初级线圈的另一端与第三mos管的源极和第四mos管的漏极均电连接。次级线圈与整流桥13电连接，辅助线圈与逆变单元14电连接。其中，变压器12用于将方波信号进行升压或降压处理得到处理信号。

在本实施例中，整流桥13包括第一二极管d1、第二二极管d2、第三二极管d3、第四二极管d4、第二电容c2和第三电容c3，第一二极管d1的阴极与第二二极管d2的阴极、第二电容c2的一端以及逆变单元14均电连接，第一二极管d1的阳极与次级线圈的一端和第三二极管d3的阴极均电连接，第二二极管d2的阳极与第四二极管d4的阴极和次级线圈的另一端均电连接，第三二极管d3的阳极和第四二极管d4的阳极均与第三电容c3的一端和逆变单元14均电连接，第二电容c2的另一端与第三电容c3的另一端、辅助线圈以及逆变单元14均电连接。其中，整流桥13用于将变压器12进行升压或降压处理后得到的处理信号进行整流处理得到整流信号。

在本实施例中，逆变单元14可以采用半桥逆变电路，该逆变单元14包括三个输入端和一个输出端，其中一个输入端与第一二极管d1的阴极、第二二极管d2的阴极及第二电容的一端均电连接，其中另一输入端与辅助线圈和电网3的零线均电连接，剩余的一个输入端与第三二极管d3的阳极、第四二极管d4的阳极及第三电容c3的一端均电连接，输出端与电网3的火线电连接。其中，逆变单元14用于将整流桥13进行整流处理后的整流信号进行逆变处理得到交流信号。

进一步地，在本实施例中，有源逆变器10还包括第一滤波单元15，第一滤波单元15电连接于蓄电池组2和全桥谐振单元11之间，用于对蓄电池组2输入的直流信号进行滤波处理。其中，第一滤波单元15包括x电容或电感，x电容并联于蓄电池组2与全桥谐振单元11之间，电感串联于蓄电池组2与全桥谐振单元11之间。

进一步地，在本实施例中，有源逆变器10还包括第二滤波单元16，第二滤波单元16包括第二电感l2和第四电容c4，第二电感l2的一端与逆变单元14的输出端电连接，第二电感l2的另一端与第四电容c4的一端和电网3的火线均电连接，第四电容c4的另一端与电网3的零线电连接。第二滤波单元16用于将逆变单元14进行逆变处理后得到的交流信号进行滤波处理，得到滤波后的交流信号。

进一步地，在本实施例中，有源逆变器10还与交流电源4电连接，该交流电源4为有源逆变器10提供电源。

进一步地，在本实施例中，有源逆变器10还包括开关单元17，开关单元17包括第一开关k1和第二开关k2，第一开关k1电连接于交流电源4的火线与有源逆变器10之间，第二开关k2电连接于逆变第二滤波单元16与电网3的火线之间。

请参照图4，在本实施例中，电池检测模块30包括电压检测单元31，电压检测单元31与蓄电池组2和监控器20均电连接。

其中，直流信号包括电压信号，电压检测单元31用于检测蓄电池组2的电压信号，并将电压信号传输至监控器20。

可以理解，在监控器20控制有源逆变器10开始工作后，电压检测单元31对蓄电池组2的电压信号进行实时检测，并将实时检测的电压信号传输至监控器20。

在本实施例中，电压检测单元31可以采用采样电阻来采样蓄电池组2的电压信号，该采样电阻与蓄电池组2和监控器20均电连接，采样电阻将采集到的电压信号传输至监控器20。

在本实施例中，电池检测模块30还包括电流检测单元32，电流检测单元32与蓄电池组2和监控器20均电连接。

其中，直流信号还包括电流信号，电流检测单元32用于检测蓄电池组2的电流信号，并将电流信号传输至监控器20。

可以理解，在监控器20控制有源逆变器10开始工作后，电流检测单元32对蓄电池组2的电流信号进行实时检测，并将实时检测的电流信号传输至监控器20。

监控器20根据实时检测的电压信号和电流信号控制有源逆变器10输出的交流信号满足第一预设规则。

在本实施例中，电流检测单元32可以采用霍尔传感器或电流互感器。当电流检测单元32采用霍尔传感器时，霍尔传感器与蓄电池组2和监控器20均电连接，霍尔传感器将检测到的电流信号传输至监控器20。当电流检测单元32采用电流互感器时，电流互感器套设在蓄电池组2与有源逆变器10之间的线路上，电流互感器的输出端还与监控器20电连接，电流互感器依据电磁感应原理将流过线路的电流信号(即蓄电池组2输出的电流信号)传输至监控器20。

在本实施例中，监控器20包括输入单元21和处理器22，输入单元21与处理器22电连接，处理器22还与有源逆变器10和电池检测模块30均电连接。

其中，输入单元21用于根据用户操作向处理器22发送初始数据；处理器22用于根据初始数据控制有源逆变器10按照第二预设规则向电网3传输交流信号。

在本实施例中，处理器22还用于根据直流信号控制有源逆变器10按照第一预设规则向电网3传输交流信号。可以理解，在蓄电池组2通过有源逆变器10向电网3刚开始放电时，处理器22先根据输入单元21输入的初始数据控制有源逆变器10按照第二预设规则向电网3传输交流信号；在蓄电池组2通过有源逆变器10向电网3放电的过程中，处理器22再根据电池检测模块30实时检测的直流信号控制有源逆变器10按照第一预设规则向电网3传输交流信号。

可以理解，处理器22包括多个引脚，多个引脚分别与输入单元21、有源逆变器10和电池检测模块30均电连接，即多个引脚分别与输入单元21、有源逆变器10中全桥谐振单元11的4个mos管、电压检测单元31以及电流检测单元32均电连接。

在本实施例中，处理器22可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器22可以是通用处理器，包括中央处理器(centralprocessingunit，简称cpu)、网络处理器(networkprocessor，简称np)等；还可以是数字信号处理器(digitalsignalprocessor，简称dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，简称asic)、现成可编程门阵列(field－programmablegatearray，简称fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

在本实施例中，输入单元21可以是触摸显示屏、具有交互功能的显示屏等。可以理解，输入单元21不仅能根据用户的操作向处理器22输入初始数据，还能将处理器22处理后的数据或接收的数据进行显示。例如，输入单元21可以显示处理器22接收的电压信号和电流信号。

进一步地，在本实施例中，核容装置1还包括温度检测模块40，温度检测模块40设置在蓄电池组2处，温度检测模块40与监控器20电连接。

温度检测模块40用于检测蓄电池组2的温度信号，并将温度信号传输至监控器20；监控器20用于根据温度信号控制有源逆变器10是否向电网3传输交流信号。

在本实施例中，温度检测模块40可以采用热电偶或热敏电阻，热电偶或热敏电阻与监控器20的处理器22电连接。热电偶或热敏电阻用于采集蓄电池组2的温度信号，并将该温度信号传输至处理器22。处理器22将温度信号与预设温度值进行比较，若温度信号高于预设温度值，处理器22将控制有源逆变器10中的4个mos管均处于断开状态，进而使得蓄电池组2无法放电至电网3；若温度信号不高于预设温度值，处理器22控制有源逆变器10正常向电网3传输交流信号。

请参照图5，为核容方法的流程示意图，该核容方法应用于上述的核容装置1中，核容方法包括以下步骤：

步骤s1，监控器20根据预先获取的初始数据控制有源逆变器10按照第二预设规则将蓄电池组2提供的直流信号逆变为交流信号，有源逆变器10并将交流信号传输至电网3。

在本实施例中，用户在输入单元21的显示界面输入初始数据或者进行初始数据的选择，输入单元21将初始数据传输至处理器22。其中，初始数据为蓄电池组2的标称容量。

在本实施例中，第二预设规则为：在监控器20控制有源逆变器10向电网3传输交流信号时，蓄电池组2的输出功率为第二功率值，其中，第二功率值通过初始数据和初始电压信号计算得到，初始电压信号为电压检测单元31在蓄电池组2开始放电时检测得到的电压信号。

可以理解，处理器22根据标称容量和初始电压信号计算得到第二功率值，处理器22根据第二功率值调节向全桥谐振单元11输出的控制信号的占空比，不同的第二功率值对应着不同占空比的控制信号。全桥谐振单元11根据该控制信号使得蓄电池组2输出的功率值为第二功率值。

在本实施例中，处理器22根据以下公式计算得到第二功率值：

p1＝0.1*c1*u1*η；

其中，c1表示标称容量，u1表示初始电压信号，η表示有源逆变器10的转换效率。

步骤s2，电池检测模块30检测蓄电池组2的直流信号，并将直流信号传输至监控器20。

在本实施例中，蓄电池组2在放电的过程中，蓄电池组2的容量和电压会处于持续下降的状态。蓄电池组2进行核容时，需要按10h放电率(0.1c)进行验证，故需要电池检测模块30将蓄电池组2的实时的直流信号传输至处理器22，以便处理器22根据实时的直流信号调整控制信号的占空比，进而使得有源逆变器10随着蓄电池组2的电压下降做相应的调整，确保蓄电池组2按10h放电率(0.1c)进行放电验证。其中，直流信号包括电压信号和电流信号，该电压信号为电压检测单元31在蓄电池组2放电过程中检测得到的电压信号，该电流信号为电流检测单元32在蓄电池组2放电过程中检测到的电流信号。

步骤s3，监控器20根据直流信号控制有源逆变器10按照第一预设规则向电网3传输交流信号。

在本实施例中，第一预设规则为：在监控器20控制有源逆变器10向电网3传输交流信号时，蓄电池组2的输出功率为第一功率值，其中，第一功率值通过直流信号计算得到。

可以理解，处理器22根据电流信号和电压信号计算得到第一功率值，处理器22根据第一功率值调节向全桥谐振单元11输出的控制信号的占空比，不同的第一功率值对应着不同占空比的控制信号。其中，电流信号为电流检测单元32对蓄电池组2进行实时检测得到，电压信号为电压检测单元31对蓄电池组2进行实时检测得到。

在本实施例中，处理器22根据以下公式计算得到第一功率值：

i＝0.1*c1*+k*(0.1*c1-i1)；

p2＝i*u2*η；

其中，c1表示标称容量，i1表示电流信号，u2表示电压信号，k表示调整系数，η表示有源逆变器10的转换效率。在本实施例中，k的取值可以为0.1-0.9。

进一步地，在本实施例中，该核容方法还包括以下步骤：

步骤s4，监控器20根据直流信号以及预设条件判断蓄电池组2是否放电完成。

若蓄电池组2放电完成，监控器20控制有源逆变器10停止工作。若蓄电池组2未完成放电，监控器20控制有源逆变器10按照第二预设规则向电网3传输交流信号。

在本实施例中，预设条件可以为蓄电池组2的电压信号是否达到放电终止电压，蓄电池组2的放出容量是否达到预设目标值，以及蓄电池组2的放电时间是否达到放电保护时间。其中，蓄电池组2的放出容量可以根据电流信号和电压信号计算得到；蓄电池组2的放电时间可以通过处理器22在接收到初始数据时开始计时得到。

可以理解，若处理器22得到的蓄电池组2的电压信号达到放电终止电压、蓄电池组2的放出容量达到预设目标值、和/或蓄电池组2的放电时间达到放电保护时间，处理器22都会控制全桥谐振单元11中的4个mos管处于断开状态，以便于蓄电池组2停止向电网3放电。若处理器22得到的蓄电池组2的电压信号未达到放电终止电压、蓄电池组2的放出容量未达到预设目标值、以及蓄电池组2的放电时间未达到放电保护时间，处理器22控制有源逆变器10按照第一预设规则向电网3传输交流信号。

综上所述，本发明实施例提供的核容装置及方法，该核容装置通过有源逆变器将蓄电池组提供的直流信号逆变为交流信号，并将交流信号传输至电网；电池检测模块用于检测蓄电池组的直流信号，并将直流信号传输至监控器；监控器根据直流信号控制有源逆变器按照第一预设规则向电网传输交流信号。通过有源逆变器将蓄电池组放出的能量仍然以电能的方式回馈到电网中，与现有的将蓄电池组放出的能量全部以热量方式耗散掉的核容法相比，本发明实施例提供的核容装置及方法更加的节能环保；且以电能的方式回馈到电网中，发热更少，引发火灾的几率更小，还不需要额外增加风扇进行散热，降低成本；由于采用本发明的核容装置和方法的发热更少，核容装置的内部器件不会受到高温的影响，寿命相对较长；且采用处理器进行控制，可以用于远程自动核容，不需要人员到现场看守，节省了人力费用；本核容装置可以放到运行中的直流电源系统中，通过周期性的自动对电池浅放电，可以检测出蓄电池组开路、严重劣化等故障，进而降低蓄电池组“带病”运行的风险，提高直流电源的可靠性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。