CN105391141A - 双向变换独立充放电电池组储能设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种双向变换独立充放电电池组储能设备，包括：开关抽屉以及分别与所述开关抽屉连接的多个电池抽屉；其中，所述多个电池抽屉挂接在供电系统的直流母线上，用于在供电系统电力故障时为与供电系统连接的设备提供电力；所述开关抽屉用于与上位机通讯，并对所述多个电池抽屉进行管理控制；其中，所述开关抽屉接收上位机的命令，并根据命令产生用于控制所述多个电池抽屉的不同占空比的控制信号；所述多个电池抽屉根据控制信号采取相应操作。

Description

双向变换独立充放电电池组储能设备
技术领域
本发明涉及电源技术领域，更具体地说，本发明涉及一种双向变换独立充放电电池组储能设备。
背景技术
蓄电池因技术成熟而广泛应用于DCUPS(直流不间断供电)设备中，在电力故障时提供电力。但现有DCUPS设备中某一蓄电池故障会导致整个电池组无法充电、放电、及活化，严重影响设备运行及蓄电池寿命。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种能够进行独立充电、独立活化、在线维护和检测，能够达到均衡电池容量并延长电池寿命的双向变换独立充放电电池组储能设备。
为了实现上述技术目的，根据本发明，提供了一种双向变换独立充放电电池组储能设备，包括：开关抽屉以及分别与所述开关抽屉连接的多个电池抽屉；其中，所述多个电池抽屉挂接在供电系统的直流母线上，用于在供电系统电力故障时为与供电系统连接的设备提供电力；所述开关抽屉用于与上位机通讯，并对所述多个电池抽屉进行管理控制；其中，所述开关抽屉接收上位机的命令，并根据命令产生用于控制所述多个电池抽屉的不同占空比的控制信号；所述多个电池抽屉根据控制信号采取相应操作。
优选地，所述开关抽屉还用于采集所述多个电池抽屉的电压、母线电压、多个电池抽屉的放电电流，而且将采集到的数据上传给上位机。
优选地，所述多个电池抽屉的数量介于3个至30个之间。
优选地，所述多个电池抽屉的数量为22个。
优选地，所述多个电池抽屉中的每个电池抽屉均包括蓄电池以及为蓄电池充放电的双向变换器。
优选地，所述双向变换器包括：低压侧MOS管、高压侧MOS管、变压器、隔离驱动单元、隔离电压检测单元、单片机、以及直流电压变压单元；其中，低压侧MOS管和高压侧MOS管分别通过漏极连接至变压器的次级线圈的第一端和初级线圈的第一端；低压侧MOS管的基极连接至隔离驱动单元的输出端，而且单片机连接至隔离驱动单元的输入端以控制隔离驱动单元向低压侧MOS管的基极输出的信号；单片机连接至高压侧MOS管的基极以便向高压侧MOS管的基极输出控制信号；低压侧MOS管和高压侧MOS管的源极分别连接至供电系统的接地母线；而且，直流电压变压单元对变压器的初级线圈的第二端上的电压进行降压，并且将降压后的电压传递给单片机。
优选地，所述双向变换器还包括隔离电压检测单元，其接收变压器的次级线圈的第二端上的电压，并且根据接收到的电压向单片机发送检测信号。
优选地，所述双向变换器还包括隔离通讯单元；单片机通过隔离通讯单元与外界装置通信。
附图说明
结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：
图1示意性地示出了根据本发明优选实施例的双向变换独立充放电电池组储能设备的总体框图。
图2示意性地示出了根据本发明优选实施例的双向变换独立充放电电池组储能设备的双向变换器示例的框图。
需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。
具体实施方式
为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。
图1示意性地示出了根据本发明优选实施例的双向变换独立充放电电池组储能设备的总体框图。
如图1所示，根据本发明优选实施例的双向变换独立充放电电池组储能设备包括：开关抽屉100以及分别与所述开关抽屉100连接的多个电池抽屉。
所述多个电池抽屉挂接在供电系统的直流母线上，可在供电系统电力故障时为与供电系统连接的重要设备提供电力，维持工作。
开关抽屉100用于与上位机(未示出)通讯，并对所述多个电池抽屉进行管理控制；其中，开关抽屉100接收上位机的命令，并根据命令产生用于控制所述多个电池抽屉的不同占空比的控制信号(例如，控制信号是前向纠错FEC信号)；所述多个电池抽屉根据控制信号采取相应操作(操作包括浮充、均充、活化、禁止等)。
同时，例如，开关抽屉100还可采集多个电池抽屉的电压、直流母线电压、多个电池抽屉的放电电流等数据，可将采集到的数据上传给上位机。
图1示出了三个电池抽屉的情况，即第一电池抽屉10、第二电池抽屉20和第三电池抽屉30。虽然图1示出了三个电池抽屉的情况。但是可以根据实际情况设置合适数量的电池抽屉。
优选地，所述多个电池抽屉的数量介于3个至30个之间。优选地，所述多个电池抽屉的数量为22个。
所述多个电池抽屉中的每个电池抽屉均包括蓄电池以及为蓄电池充放电的双向变换器。作为示例，图2示意性地示出了根据本发明优选实施例的双向变换独立充放电电池组储能设备的双向变换器示例的框图。
如图2所示，根据本发明优选实施例的双向变换独立充放电电池组储能设备的双向变换器包括：低压侧MOS管21、高压侧MOS管22、变压器23、隔离驱动单元24、隔离电压检测单元25、单片机26、直流电压变压单元27、以及隔离通讯单元28。
其中，低压侧MOS管21和高压侧MOS管22分别通过漏极连接至变压器23的次级线圈的第一端和初级线圈的第一端；低压侧MOS管21的基极连接至隔离驱动单元24的输出端，而且单片机26连接至隔离驱动单元24的输入端以控制隔离驱动单元24向低压侧MOS管21的基极输出的信号；单片机26连接至高压侧MOS管22的基极以便向高压侧MOS管22的基极输出控制信号；低压侧MOS管21和高压侧MOS管22的源极分别连接至供电系统的接地母线。
而且，直流电压变压单元27对变压器23的初级线圈的第二端上的电压进行降压，并且将降压后的电压传递给单片机26。
并且，例如如图2所示，隔离电压检测单元25接收变压器23的次级线圈的第二端上的电压，并且根据接收到的电压向单片机26发送检测信号。
将被充放电的蓄电池连接在变压器23的次级线圈的第二端与供电系统的接地母线之间。
而且，例如如图2所示，单片机26通过隔离通讯单元28与外界装置通信，例如单片机26从外部接收隔离控制信号。
双向变换器主要功能是电池的充电和放电。充电时，直流母线电压经过隔离的降压变换给蓄电池充电。放电时，蓄电池的电压经过隔离的变换器升压，能量被回馈到直流母线。
而且在降压充电模式下，高压侧MOS管接受来自单片机的控制信号(PWM信号)，低压侧MOS管处于关断的状态以当做二极管使用。在升压放电的模式下，低压侧MOS管接受来自单片机的控制信号(PWM信号)，高压侧MOS管处于关断状态以当做二极管使用。
双向变换器正向变换恒流限压充电，反向变换恒流放电活化；而且某个电池抽屉的蓄电池放电活化时的能量反馈回其它电池抽屉的蓄电池，由此能够达到节能目的。
在具体示例中，例如，每个电池抽屉都有自己的通讯地址，开关抽屉控制使得单节电池进行充放电操作。进行充放电操作的电池抽屉根据这个信号采取相应操作，这个具体的操作由电池抽屉里的双向变换器来完成，如果是充电，那么双向变换器就要将母线电压降至合适的电压来给电池充电，如果是放电，双向变换器就要将电池电压升至合适的电压放电。
本发明的双向变换独立充放电技术可对串联电池组中的单节蓄电池进行独立充电、独立活化、在线维护和检测，达到均衡电池容量，延长电池寿命的目的。电池输出端并联续流二极管，拔出电池维修时，不影响其余电池向负载供电。
此外，需要说明的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (8)

1.一种双向变换独立充放电电池组储能设备，其特征在于包括：开关抽屉以及分别与所述开关抽屉连接的多个电池抽屉；其中，所述多个电池抽屉挂接在供电系统的直流母线上，用于在供电系统电力故障时为与供电系统连接的设备提供电力；所述开关抽屉用于与上位机通讯，并对所述多个电池抽屉进行管理控制；其中，所述开关抽屉接收上位机的命令，并根据命令产生用于控制所述多个电池抽屉的不同占空比的控制信号；所述多个电池抽屉根据控制信号采取相应操作。
2.根据权利要求1所述的双向变换独立充放电电池组储能设备，其特征在于，所述开关抽屉还用于采集所述多个电池抽屉的电压、母线电压、多个电池抽屉的放电电流，而且将采集到的数据上传给上位机。
3.根据权利要求1或2所述的双向变换独立充放电电池组储能设备，其特征在于，所述多个电池抽屉的数量介于3个至30个之间。
4.根据权利要求1或2所述的双向变换独立充放电电池组储能设备，其特征在于，所述多个电池抽屉的数量为22个。
5.根据权利要求1或2所述的双向变换独立充放电电池组储能设备，其特征在于，所述多个电池抽屉中的每个电池抽屉均包括蓄电池以及为蓄电池充放电的双向变换器。
6.根据权利要求5所述的双向变换独立充放电电池组储能设备，其特征在于，所述双向变换器包括：低压侧MOS管、高压侧MOS管、变压器、隔离驱动单元、隔离电压检测单元、单片机、以及直流电压变压单元；其中，低压侧MOS管和高压侧MOS管分别通过漏极连接至变压器的次级线圈的第一端和初级线圈的第一端；低压侧MOS管的基极连接至隔离驱动单元的输出端，而且单片机连接至隔离驱动单元的输入端以控制隔离驱动单元向低压侧MOS管的基极输出的信号；单片机连接至高压侧MOS管的基极以便向高压侧MOS管的基极输出控制信号；低压侧MOS管和高压侧MOS管的源极分别连接至供电系统的接地母线；而且，直流电压变压单元对变压器的初级线圈的第二端上的电压进行降压，并且将降压后的电压传递给单片机。
7.根据权利要求6所述的双向变换独立充放电电池组储能设备，其特征在于，所述双向变换器还包括隔离电压检测单元，其接收变压器的次级线圈的第二端上的电压，并且根据接收到的电压向单片机发送检测信号。
8.根据权利要求6所述的双向变换独立充放电电池组储能设备，其特征在于，所述双向变换器还包括隔离通讯单元；单片机通过隔离通讯单元与外界装置通信。
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