一种充放电控制系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于充电技术领域，具体涉及一种充放电控制系统及方法。本发明适用于开关电源电路。
【背景技术】
[0002]在电池或电容的制作过程中，经常需要对电池或电容进行充放电测试，以测试电池或电容的容量，充放电时间，电流等参数。传统的充电测试方法是采用双向AC-DC(DualAlternate Current to Direct Current Convertor)，从电网取电将交流转换为直流，再通过双向DC-DC，转换为电池或电容允许的充电电压进行充电，放电测试时，电池或电容的电荷经过双向DC-DC再接负载吸收，或者这部分电荷进一步经过双向AC-DC的处理，将直流转换为交流回放给电网。这种做法有明显的缺点，对于充满电荷的大容量电池或电容，接负载放电，需要很长时间才能放完，进行下一轮充放电测试，测试效率明显降低，而且让负载吸收能量，会浪费大量的电能，进行下一轮充放电测试仍然需要从电网取电，这种测试方法成本很高。另一方面，放电测试时，虽然可以把电池或电容的电荷回放给电网，但是处理不好可能会给电网带来“污染”，严重者可能会由于电网电压波动损坏用电设备和电力设施。传统方法存在充电和放电没有量化分析而效率较低的问题。
【发明内容】
[0003]针对上述现有技术中存在的缺陷或不足，本发明的一个目的在于，提供一种充放电控制系统。
[0004]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案予以解决:
[0005]—种充放电控制系统，包括多个双向DC-DC、一相序控制单元、一储能单元、一能量存储控制器、电荷泄放单元和一双向AC-DC及连接上述各部件的母线;其中，每个双向DC-DC的输入端均与母线相接;每个双向DC-DC均通过控制总线连接相序控制单元、储能单元和能量存储控制器;相序控制单元和能量存储控制器均通过控制总线和直流电源线连接储能单元;储能单元与双向AC-DC通过母线及控制总线连接;双向AC-DC通过母线连接电网。其中，所述双向DC-DC、相序控制单元、储能单元、能量存储控制器、双向AC-DC之间均由正极性和负极性两根线组成的母线相互连接;相序控制单元通过控制总线连接电荷泄放单元，储能单元通过母线连接电荷泄放单元；
[0006]进一步的，所述双向DC-DC相序控制单元:采用数字信号处理器或嵌入式处理器，在其上设置有地址和数据接口电路。
[0007]进一步的，所述储能单元由一个或一组储能电容构成。
[0008]进一步的，所述能量存储控制器采用单片机或微控制器，在其上设置有地址和数据接口电路。
[0009]本发明的另一个目的在于，提供一种充放电控制方法，具体包括如下步骤:
[0010]步骤1:系统上电；[0011 ]步骤2:相序控制单元根据双向DC-DC的地址接口的地址信息检测每个双向DC-DC是否安装在位，如果双向DC-DC未安装在位，则关闭对应的双向DC-DC;如果至少一个在位，则相序控制单元向能量存储控制器发出指令；
[0012]步骤3:能量存储控制器根据接收到的指令，控制双向DC-DC对被测储能单元的电压进行采样，并将采样结果告知相序控制单元，相序控制单元对各双向DC-DC的工作状态进行设置:如果被测储能单元需要进行充电，则根据被测储能单元的要求设置其对应的双向DC-DC的工作状态为充电状态;如果被测储能单元需要放电，则设置其对应的双向DC-DC的工作状态为放电状态；
[0013]步骤4:能量存储控制器实时采样监控母线电压和电流的大小，判断其电压是否满足要求，如果不符合要求，相序控制单元根据判断结果，在充放电过程中，调整处于充电状态的双向DC-DC数量以及处于放电状态的双向DC-DC数量直至符合要求;如果符合要求，执行步骤5 ；
[0014]步骤5:关闭双向DC-DC，用待测试的被测试储能元件更换掉已测试的被测试储能元件，然后返回到步骤1，对新的被测试储能单元进行充放电测试。
[0015]进一步的，所述步骤4的具体步骤如下:
[0016]步骤41:能量存储控制器实时采样监控母线电压和电流的大小，如果母线电压比被测储能单元要求的对应值高，执行步骤4 2;如果母线电压比被测储能单元要求的对应值低，执行步骤45 ；如果母线电压符合被测储能单元要求，执行步骤5 ；
[0017]步骤42:判断各路处于充电状态的双向DC-DC对应的被测储能单元的电容总和是否不小于最小电容值，是则返回步骤41;否则，相序控制单元设置各路双向DC-DC的工作状态，使得处于充电状态的双向DC-DC充电电容总和不小于存储母线上减少的电荷所需要的最小电容值，然后执行步骤43;
[0018]步骤43:判断所有被测储能单元电容值的总和是否小于最小电容值，如果不小于，则进入步骤42;如果小于，则能量存储控制器监控母线电压并判断母线电压是否高于安全电压，如果高于安全电压，相序控制单元通过控制总线控制电荷泄放单元泄放部分电荷，直至母线电压到达安全电压UH时，关闭电荷泄放单元；
[0019]步骤45:判断各路处于放电状态的双向DC-DC对应的被测储能单元的电容总和是否不小于最小电容值，是则返回步骤41;否则，相序控制单元设置各路双向DC-DC，使得处于放电状态的双向DC-DC放电电容总和不小于最小电容值；
[0020]步骤46:判断所有被测储能单元电容值的总和是否小于最小电容值，如果小于，则返回步骤45，由此实现继续开启双向DC-DC，使得更多的双向DC-DC参与放电。否则，说明级联系统内部总线的电压过低需要补充电荷，进入步骤47。
[0021 ] 步骤47:相序控制单元通过控制总线开启双向AC-DC，电网通过AC-DC将交流转换为直流给被测储能单元充电;返回步骤41。
[0022]进一步的，所述步骤42中，所述否则，相序控制单元设置各路双向DC-DC的工作状态，使得处于充电状态的双向DC-DC充电电容总和不小于存储母线上减少的电荷所需要的最小电容值，然后执行步骤43具体是指:
[0023]计算存储母线上减少的电荷所需要的最小电容值Cmin，相序控制单元打开至少η个双向DC-DC向其对应的被测储能单元充电；进入步骤43;
[0024]η = Cmin/Co
[0025]其中，Co为被测储能单元的电容值，各被测储能单元的电容均相等;Cmin为存储母线上减少的电荷所需要的最小电容值。
[0026]进一步的，在所述步骤43以及步骤45之间还包括有步骤44:相序控制单元通过控制总线开启双向AC-DC将直流转换为交流后，回馈至电网，在该过程中，能量存储控制器监控母线电压，直至母线电压从安全电压降到正常电压UT，关闭双向AC-DC;返回步骤41。
[0027]本发明的有益效果:
[0028](1)本发明中，将多路双向DC-DC级联，理论上只要做到各路双向DC-DC充放电的相位(时序)错开，只要电网的负荷允许，在级联的数量上没有限制，可同时进行多组被测储能单元的充放电测试，由于充放电依据理论计算进行量化分析，大大提高了被测储能单元的充放电测试效率。
[0029](2)本发明中，采用多个小功率的双向DC-DC进行并联，提高级联系统的功率实现对大功率大容量的储能单元进行充放电测试，降低了充放电控制系统研发的技术难度和成本。
[0030](3)本发明中，充放电测试过程中，当检测到母线电压高于预设值时，首先调整处于充电状态的双向DC-DC充电电容总和不小于最小电容值，其次是电荷泄放单元吸收，最后才是电网吸收，电网参与较少，因而极大的降低了被测单元充放电测试的成本。这种方式将对电网的波及影响降至最低，与一般的充电系统相比，安全性较高。
[0031](4)本发明中，对充放电测试进行量化分析，节电和耗电都可以依据本发明的方法进行分析，从而提高充放电控制系统的效率降低了系统运行的成本。
【附图说明】
[0032]图1是本发明的充放电控制系统示意图。
[0033]图2是双向DC-DC的内部构成示意图。
[0034]图3是本发明的充放电控制方法的工作流程图。
[0035]下面结合附图对技术方案的实施作进一步地详细描述。
【具体实施方式】
[0036]如图1所示，本发明的充放电控制系统包括多个双向DC-DC、一相序控制单元、一储能单元、一能量存储控制器、电荷泄放单元、一双向AC-DC以及连接上述各部件的母线；其中，每个双向DC-DC的输入端均与母线相接使得所有双向DC-DC形成级联系统;每个双向DC-DC均通过控制总线连接相序控制单元、储能单元和能量存储控制器;控制总线由地址线和数据线组成；相序控制单元和能量存储控制器均通过控制总线和直流电源线连接储能单元;储能单元与双向AC-DC通过母线及控制总线连接;双向AC-DC通过母线连接电网。其中，所述双向DC-DC、相序控制单元、储能单元、能量存储控制器、双向AC-DC之间均由正极性和负极性两根线组成的母线相互连接;相序控制单元通过控制总线连接电荷泄放单元，储能单元通过母线连接电荷泄放单元。
[0037]本发明的充放电控制系统在使用时，将