本發明屬于充電,具體涉及一種雙ac-dc模塊智能充電設備及充電系統。
背景技術:
1、隨著儲能技術、戶外電子設備及工業自動化的快速發展,對電源設備的適配性、穩定性、靈活性及功率拓展能力提出了更高要求。現有充電設備存在以下不足:
2、1.多模塊供電均衡性差:部分多模塊并聯電源設備缺乏精準均流控制,易出現單模塊過載工作的情況,導致模塊發熱嚴重、轉換效率下降,甚至縮短設備壽命。例如,雙模塊并聯時,若電流偏差超過10%,單模塊長期高負載運行會使轉換效率降低?5%~8%,且結溫升高?20℃以上。
3、2.交互與控制功能單一:現有設備多僅支持基礎的電壓調節,無法與電池、發電機等外部設備聯動,也不具備定制化充電計劃(如基于電池soc、電壓的智能啟停)功能,難以滿足儲能補電等場景的智能化需求。
4、3.功率拓展受限:現有多模塊電源的拓撲結構與控制邏輯固定,無法根據需求靈活增加模塊數量以提升輸出功率,當負載功率提升時需整體更換設備,成本高、通用性差。
5、4.電流調節不靈活:現有的多模塊電源僅對最大電流進行限制,針對電池充電等使用場景未做軟啟動流程適配。
6、針對上述問題,亟需一種具備寬電壓輸入、智能均流、多接口交互及可拓展特性的電源設備,以滿足多場景應用需求。
技術實現思路
1、本發明的目的在于提供一種雙ac-dc模塊智能充電設備及充電系統,解決現有充電設備輸入適配窄、多模塊均衡性差、交互功能單一及功率拓展難的問題,實現寬電壓兼容、精準均流及功率可拓展的目標。
2、為實現上述目的,本發明提供如下技術方案:
3、一種雙ac-dc模塊智能充電設備,包括:支持均流的雙ac-dc模塊、用戶控制面板、外接通訊接口、外接控制輸出接口、ac市電輸入接口、dc直流輸出接口、并機通訊總線接口;
4、兩個ac-dc模塊通過can總線實時通訊均流,用戶控制面板通過can總線與兩個ac-dc模塊通訊實時顯示模塊數據,ac-dc模塊將ac市電輸入接口的交流電整流降壓后通過dc直流輸出接口輸出,同時為用戶控制面板供電;當市電未接入時,外接電池通過dc直流輸出接口為用戶控制面板供電;外接的電池通過外接通訊接口連接至用戶控制面板,并在用戶控制面板上顯示電池信息;當市電異常時用戶控制面板可通過外接控制輸出接口輸出信號;并機通訊總線接口用于將多臺雙ac-dc模塊智能充電設備并聯組成設備群。
5、進一步的,所述ac-dc模塊通過can總線通訊,與通訊總線上的其他ac-dc模塊交換實時電流信息,并根據實時輸出的總電流調節自身輸出電流,以使各ac-dc模塊的輸出電流接近一致;用戶控制面板與ac-dc模塊通訊,根據用戶設置的充電電壓、充電電流、開始充電電壓、停止充電電壓、開始充電soc、停止充電soc控制各模塊的輸出是否開啟,以及各ac-dc模塊的輸出電壓、電流;外接通訊接口連接電池獲取電池數據,用戶通過該接口連接受支持的電池,用戶控制面板通過獲取電池信息并結合用戶設置的充電條件控制充電器工作;所述電池數據包括電壓、電流、soc、故障、保護信息;外接控制輸出接口會根據充電設備的市電接入情況,輸出市電異常控制信號;即在達到用戶設置的充電開啟條件,且持續一段時間充電設備無市電接入時,輸出一個異常信號,用戶控制面板可通過輸出的控制信號控制發電機、新能源并網設施是否接入用戶家庭電網,開啟充電,保證電池儲存的能量始終滿足需求;并機通訊總線接口將多臺充電設備的通訊并聯,多臺充電設備之間通過并機總線同步從外接通訊接口獲取到的電池數據,并根據實時電流均衡多充電設備間的電流。
6、進一步的,所述雙ac-dc模塊能進行均流調整,該均流調整邏輯為:各ac-dc模塊實時監聽廣播電流數據,當無法達到設定電壓且電流已達到電流限制值時,繼續判斷并機的ac-dc模塊中是否存在未處于限流狀態的ac-dc模塊,若存在則減小一個最小輸出單位,若不存在則保持當前參數;當已達到設定電壓或電流未達到限制值,繼續判斷自身是否為并機的ac-dc模塊中電流最小的,若是則增大一個最小輸出單位,若不是則繼續判斷自身是否為并機的ac-dc模塊中電流最大的,若是則減小一個最小輸出單位,否則保持當前參數;待參數設置結束后得到廣播本機最新的電流參數。
7、進一步的,所述戶控制面板設置有軟啟動調節功能,該軟啟動調節邏輯為:連接電池時獲取電池電壓、soc和最大容量,根據電池信息綜合判斷當前處于哪個充電階段,并設置不同的目標充電電流;實際的輸出電流將從0開始按最小單位逐步增加,直至當前階段的目標電流,當需要由恒流階段切換為恒壓階段時,實際輸出電流也將按最小單位逐步遞減,直至達到恒壓階段的目標電流。
8、進一步的,所述雙ac-dc模塊智能充電設備開啟輸出時,ac-dc模塊均流調整邏輯實時執行,當電流在設置的限流范圍內時,兩ac-dc模塊會根據實時輸出的電流信息,在滿足負載需求的情況下調整自身電流,具體為當ac-dc模塊1電流大于ac-dc模塊2電流時,ac-dc模塊2電流增加1個最小單位,ac-dc模塊1電流減少一個最小單位直至兩ac-dc模塊電流一致,當ac-dc模塊2電流大于ac-dc模塊1時同理;當其中一個ac-dc模塊電流達到設置的限流閾值時,另一ac-dc模塊逐步增加電流,直至電壓不再被負載拉低,隨后如另一ac-dc模塊未達到限流閾值,將重復前面的均流過程直至兩ac-dc模塊電流一致或都到達限流閾值。
9、本發明還提供了一種雙ac-dc模塊智能充電系統,所述充電系統包括雙ac-dc模塊智能充電設備,將多個雙ac-dc模塊智能充電設備的dc直流輸出接口連接至電池的dc直流輸出接口,將多個雙ac-dc模塊智能充電設備的并機通訊總線接口并聯,將電池的外接通訊接口連接至多個雙ac-dc模塊智能充電設備中的任一設備的外接通訊接口;以此將充電設備群和電池組成為一個數據統一的充電系統。
10、進一步的,多個雙ac-dc模塊智能充電設備的并機通訊總線接口并聯后,進行多個充電設備的id分配,該id分配邏輯為:各充電設備在上電以后初始化充電設備地址為地址1,當自身地址被占用時在自身地址基礎上+1且保證不超過最大地址,繼續監聽廣播中的充電設備地址信息并進行判斷,直到設備群中不存在與自身地址重復的充電設備;由于總線同一時刻只會被一個充電設備占用,所以不會出現多個充電設備同時修改的情況。
11、進一步的,所述充電系統要進行設備群參數統一調整,該設備群參數統一調整邏輯為各雙ac-dc模塊智能充電設備實時監聽廣播數據,當出現不一致的參數且為用戶設置時,根據各參數的規則修改自身參數,所有參數設置結束后,會得到廣播本機最新參數;否則將參數設置為廣播值,對于開始充電電壓,當開始充電電壓不等于廣播值時修改自身參數為廣播值,否則保持當前參數,開始充電soc參數設置邏輯同理;對于停止充電電壓,當停止充電電壓不等于廣播值時修改自身參數為廣播值,否則保持自身參數,停止充電soc參數設置邏輯同理;對于充電電流,當充電電流不等于廣播數據時修改充電電流為廣播值,否則保持自身參數;所有參數設置結束。
12、進一步的,所述并機通訊接口進一步用于同步多個充電設備間的信息,包括用戶設置的參數、設備間的均流信息,通過ac-dc模塊均流調整邏輯,在充電設備內部的ac-dc模塊均流結束后將會啟動設備間均流,設備間均流的邏輯與充電設備內部的ac-dc模塊均衡基本一致,不同的點在于充電設備數量增加,所以參與比較的充電設備需要有附加條件,既通過對各充電設備之間的電流進行排序,挑選電流最大和最小充電設備進行均流,以此往復便可將各充電設備之間的電流保持一致,達到各充電設備實時工作在穩定高效區間,根據設備群參數統一調整邏輯,用戶可在設備群中的任何一臺充電設備上設置相關參數,會通過充電設備間廣播的形式使充電設備群參數統一。
13、進一步的,用戶通過設備群中任一充電設備的用戶控制面板調節充電電壓、充電電流、開始充電電壓、停止充電電壓、開始充電soc、停止充電soc,設備群中各充電設備的設置信息會同步,當充電設備初次加入設備群時,多臺充電設備間的設置信息可能不一致,此時會基于安全考慮將各充電設備的充電電流、停止充電電壓調整為設備群中最小的值,若用戶開啟了軟啟動調節功能,充電設備將根據電池的不同狀態智能調整充電電流,確保電池安全穩定。
14、本發明的有益效果如下:
15、1、多ac-dc模塊并聯電源精準均流控制,杜絕出現單模塊過載工作,導致模塊發熱嚴重、轉換效率下降的情況,延長設備壽命。
16、2、強用戶交互控制,在支持電壓調節的基礎上,通過與電池、發電機等外部設備聯動,具備定制化充電計劃(如基于電池?soc、電壓的智能啟停)功能,滿足儲能補電等場景的智能化需求。
17、3、自由功率拓展,多模塊電源的拓撲結構與智能控制邏輯,根據需求靈活增加模塊數量以提升輸出功率,當負載功率提升時無需整體更換設備,僅需增加模塊數量,成本降低、提高通用性。