CN115313612B - 48v直流储备一体电源系统，其充放电控制方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供48V直流储备一体电源系统及充放电控制方法。电源系统包括交流电源装置、断路器、开关电源、蓄电池、储能电池与电池管理机，电池管理机包括电源端口与至少两个电池端口；交流电源装置连接市电网，用于提供交流电至开关电源，开关电源将交流电整流为直流电输出至DC48V直流母排；DC48V直流母排并联连接负载与电池管理机的电源端口；电池管理机的两个电池端口分别连接蓄电池与储能电池，用于控制开关电源、蓄电池或储能电池向负载供电，以及开关电源向储能电池充电。本发明实现了储能电池、蓄电池与开关电源的共用，实现了备电及储能，可在通讯基站等场合应用。
Description
技术领域
本发明属于电力电子技术，尤其涉及48V直流储备一体电源系统，其充放电控制方法与应用。
背景技术
现有的通讯站电源分为以下模式：
蓄电池应急备电模式：该模式为目前通讯站主流的备电模式，是指正常市电供电电源中断时，仅由蓄电池向用户的重要负载进行短时供电。通讯站备用电源是由交流装置、开关电源、蓄电池等设备组成的一种把交流电能逆变成直流48V电能的应急电源。这种电源模式的不足是：无储能功能，蓄电池长期处于浮充闲置状态，电池的价值没有得到发挥。
锂电池储备模式：应用在部分新建和改造通讯站，弃用通讯站原开关电源及蓄电池，新增一套储备设备，实现站内备电及储能功能。市电供电电源中断时，由锂电池向用户的重要负载进行短时供电。在市电供电电源正常工作时，锂电兼顾削峰填谷功能(即，电池在用电低谷时段充电，在用电高峰时段放电)，实现峰谷套利。整套电源系统是由交流装置、新增储备设备(包括：开关电源、锂电池、控制装置)、蓄电池等设备组成的一种把交流电能逆变成直流48V电能的应急电源，同时具备削峰填谷功能。这种电源模式的不足是：通讯站原开关电源、蓄电池，以及部分电控装置被弃用，这些弃用的设备都在运行寿命内，造成资产损失，通讯站储备电源的建设成本增加；另外，摒弃蓄电池，完全由锂电池充当备电及储能电池，当削峰填谷策略与市电故障同时发生时会影响系统备电功能，降低了系统备电的可靠性。
发明内容
针对上述技术现状，本发明提供一种48V直流储备一体电源系统，能够共用开关电源、蓄电池与储能电池，避免储能应用升级过程中原蓄电池和开关电源的弃用，满足原蓄电池和电控设备充分利用；并且可兼顾解决系统备电的可靠性与电源高投入而零收益的问题。
本发明提供的技术方案为：一种48V直流储备一体电源系统，如图1所示，包括交流电源装置(1)、断路器(2)、开关电源(3)、蓄电池(5)与储能电池(6)；
其特征是：还包括电池管理机(4)，所述电池管理机包括电源端口与至少两个电池端口；
交流电源装置(1)的输入端连接市电网，用于提供交流电至开关电源(3)，开关电源(3)将交流电整流为直流电输出至DC48V直流母排；
交流电源装置(1)与开关电源(3)之间设置断路器(2)，用于断开或闭合交流电源装置(1)向开关电源(3)输入交流电；
DC48V直流母排并联连接负载与电池管理机(4)的电源端口；
电池管理机(4)的一个电池端口连接蓄电池(5)，另一个电池端口连接储能电池(6)，用于控制开关电源、蓄电池或储能电池向负载供电，以及开关电源向储能电池充电。
作为一种实现方式，所述电池管理机(4)包括DC48V汇流排以及两个DC/DC模块；DC48V汇流排上端头连接DC48V直流母排，两个DC/DC模块的输入端分别并联DC48V汇流排的下端头；一个DC/DC模块的输出端连接储能电池(6)，另一个DC/DC模块的输出端连接蓄电池(5)。
作为优选，所述DC/DC模块双向可调压。
作为优选，所述储能电池通过BMS(电池管理系统)与电池管理机进行数据交互。作为进一步优选，所述电池管理机(4)还包括数据处理单元(DSP)，所述DSP与BMS进行数据交互。
所述储能电池不限，包括铅酸电池、磷酸铁锂电池、锰酸锂电池等适用储能的电池。
所述蓄电池不限，包括铅酸电池、铅碳电池、镍碱蓄电池、普通锂电池等。
本发明还提供一种上述48V直流储备一体电源系统的充放电控制方法，该方法如下：
市电网供电异常时，所述电池管理机控制蓄电池和/或储能电池放电，用于向负载供电；
市电网供电正常时，所述电池管理机控制储能锂电持运行削峰填谷功能，即，在用电峰价时段控制储能电池放电，用于向负载供电，在用电谷价时段控制通过开关电源向储能电池充电，在其他时段，控制市电通过开关电源向负载供电。
作为一种实现方式，上述控制方法包括如下步骤：
(1)判断市电网是否正常，
若正常，则执行步骤(2)；
若异常，则执行步骤(3)；
(2)判断当前时间是否处于用电峰价时段，
若处于用电峰价时段，则执行步骤(4)；
若不处于用电峰价时段，则执行步骤(5)；
(3)控制蓄电池和/或储能电池放电，为负载供电；
(4)控制储能电池放电，为负载供电；
(5)判断当前时间是否处于用电低谷时段，
若处于用电谷价时段，执行步骤(6)；
若不处于用电谷价时段，执行步骤(7)；
(6)控制市电网通过开关电源向储能电池充电；
(7)控制市电网通过开关电源直接向负载供电。
作为优选，市电网供电异常时，所述电池管理机首先控制储能电池放电，向负载供电，当储能电池容量达到设定下限值时，电池管理机控制储能电池停止放电，蓄电池放电，向负载供电。
与现有技术相比，本发明的电源系统具有如下优点：
1、本发明通过设置电池管理机，将储能锂电池与蓄电池混搭使用，实现了不同放电功率、不同容量、不同新旧程度、不同品牌电池的混用。
2、本发明中电池管理机采用双向功率变换技术，具备双向升降压功能，与站点内原开关电源配合使用，可控制开关电源、蓄电池或储能电池向负载供电，以及开关电源向储能电池充电，从而实现了备电及储能功能。
3、本发明中电池管理机可控制市电网供电电源异常时由储能电池和/或蓄电池向负载供电，市电网供电正常时储能电持具有削峰填谷功能，一方面能够保证系统备电的可靠性，另一方面兼顾削峰填谷，解决了传统通讯站备用急电源高投入、零收益的问题。
4、本发明可用于通讯基站的储备电源，可在储备电源建设过程中保留原备电蓄电池及开关电源等电控设备，减少基站固定资产损失，同时减少了通讯站储备电源建设成本。
附图说明
图1是本发明48V直流储备一体电源系统的结构图。
图2是本发明48V直流储备一体电源系统的电气原理图。
图3是本发明实施例1中电池管理机的电路图。
图4是本发明48V直流储备一体电源系统的充放电运行逻辑示意图。
具体实施方式
下面结合实施例与附图对本发明进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
实施例1：
如图1、2所示，48V直流储备一体电源系统包括交流电源装置(1)、断路器(2)、开关电源(3)、蓄电池(5)、储能电池(6)以及电池管理机(4)。
电池管理机包括电源端口与至少两个电池端口；
交流电源装置(1)的输入端连接市电网，用于提供交流电至开关电源(3)；
开关电源(3)用于将交流电整流为直流电输出至DC48V直流母排；
交流电源装置(1)与开关电源(3)之间设置断路器(2)，用于断开或闭合交流电源装置(1)向开关电源(3)输入交流电；
DC48V直流母排并联连接负载与电池管理机(4)的电源端口；
电池管理机(4)的一个电池端口连接蓄电池(5)，另一个电池端口连接储能电池(6)，用于控制开关电源(1)、蓄电池(5)或储能电池(6)向负载供电，以及开关电源(1)向储能电池(6)充电。
本实施例中，如图3所示，电池管理机(4)包括DC48V汇流排以及两个DC/DC模块；DC48V汇流排上端头连接DC48V直流母排，两个DC/DC模块的输入端分别并联DC48V汇流排的下端头；一个DC/DC模块的输出端连接蓄电池(5)，另一个DC/DC模块的输出端连接储能电池(6)。两个DC/DC模块双向可调压。并且，电池管理机(4)还包括数据处理单元(DSP)，储能电池(6)包括电池管理系统(BMS)，DSP与BMS进行数据交互。
本实施例中，储能电池是磷酸铁锂电池，蓄电池是铅酸电池。
本实施例中，48V直流储备一体电源系统的充放电控制方法为：
市电网供电异常时，电池管理机控制蓄电池和/或储能电池放电，用于向负载供电；
市电网供电正常时，电池管理机控制储能电池运行削峰填谷功能。即，在用电峰价时段控制储能电池放电，用于向负载供电，在用电谷价时段控制通过开关电源向储能电池充电，在其他时段，控制市电网通过开关电源向负载供电。
如图4所示，上述控制方法包括如下步骤：
(1)判断市电网是否正常，
若正常，则执行步骤(2)；
若异常，则执行步骤(3)；
(2)判断当前时间是否处于用电峰价时段，
若处于用电峰价时段，则执行步骤(4)；
若不处于用电峰价时段，则执行步骤(5)；
(3)控制蓄电池和/或储能电池放电，为负载供电；
(4)控制储能电池放电，为负载供电；
(5)判断当前时间是否处于用电谷价时段，
若处于用电谷价时段，执行步骤(6)；
若不处于用电谷价时段，执行步骤(7)；
(6)控制市电网通过开关电源向储能电池充电；
(7)控制市电网通过开关电源直接向负载供电。
本实施例中，市电网供电异常时，作为优选，电池管理机首先控制储能电池放电，向负载供电，当储能电池容量达到设定下限值时，电池管理机控制储能电池停止放电，蓄电池放电，向负载供电。
以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.48V直流储备一体电源系统，包括交流电源装置（1）、断路器（2）、开关电源（3）、蓄电池（5）与储能电池（6）；
其特征是：还包括电池管理机（4），所述电池管理机包括电源端口与至少两个电池端口；
交流电源装置（1）的输入端连接市电网，用于提供交流电至开关电源（3），开关电源（3）将交流电整流为直流电输出至DC48V直流母排；
交流电源装置（1）与开关电源（3）之间设置断路器（2），用于断开或闭合交流电源装置（1）向开关电源（3）输入交流电；
DC48V直流母排并联连接负载与电池管理机（4）的电源端口，电池管理机（4）的一个电池端口连接蓄电池（5），另一个电池端口连接储能电池（6），用于控制开关电源、蓄电池或储能电池向负载供电，以及开关电源向储能电池充电；
所述电池管理机（4）包括DC48V汇流排以及两个DC/DC模块；DC48V汇流排上端头连接DC48V直流母排，两个DC/DC模块的输入端分别并联DC48V汇流排的下端头；一个DC/DC模块的输出端连接储能电池（6），另一个DC/DC模块的输出端连接蓄电池（5）；
所述DC/DC模块双向可调压；
所述电池管理机（4）还包括DSP，所述储能电池中的BMS与DSP进行数据交互。
2.如权利要求1所述的电源系统，其特征是：所述储能电池包括铅碳电池、磷酸铁锂电池、锰酸锂电池中的一种或者几种。
3.如权利要求1所述的电源系统，其特征是：所述蓄电池包括铅酸电池、铅碳电池、镍碱蓄电池、普通锂电池中的一种或者几种。
4.如权利要求1至3中任一权利要求所述的电源系统的充放电控制方法，其特征是：市电网供电异常时，所述电池管理机控制蓄电池和/或储能电池放电，用于向负载供电；
市电网供电正常时，在用电峰价时段控制储能电池放电，用于向负载供电，在用电谷价时段控制通过开关电源向储能电池充电，在其他时段，控制市电通过开关电源向负载供电。
5.如权利要求4所述的电源系统的充放电控制方法，其特征是：市电网供电异常时，所述电池管理机首先控制储能电池放电，向负载供电，当储能电池容量达到设定下限值时，电池管理机控制储能电池停止放电，蓄电池放电，向负载供电。
6.如权利要求4所述的电源系统的充放电控制方法，其特征是：包括如下步骤：
（1）判断市电网是否正常，
若正常，则执行步骤（2）；
若异常，则执行步骤（3）；
（2）判断当前时间是否处于用电峰价时段，
若处于用电峰价时段，则执行步骤（4）；
若不处于用电峰价时段，则执行步骤（5）；
（3）控制蓄电池和/或储能电池放电，为负载供电；
（4）控制储能电池放电，为负载供电；
（5）判断当前时间是否处于用电谷价时段，
若处于用电谷价时段，执行步骤（6）；
若不处于用电谷价时段，执行步骤（7）；
（6）控制市电网通过开关电源向储能电池充电；
（7）控制市电网通过开关电源直接向负载供电。
7.如权利要求1至6中任一权利要求所述的电源系统应用于通讯基站。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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