CN117728544B - 一种液流储能新能源电池用直流汇流电路及汇流方法 - Google Patents
一种液流储能新能源电池用直流汇流电路及汇流方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117728544B CN117728544B CN202410173006.2A CN202410173006A CN117728544B CN 117728544 B CN117728544 B CN 117728544B CN 202410173006 A CN202410173006 A CN 202410173006A CN 117728544 B CN117728544 B CN 117728544B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- charging
- branch
- battery
- positive
- controller
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 85
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 238000007600 charging Methods 0.000 claims abstract description 263
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims abstract description 41
- 238000010278 pulse charging Methods 0.000 claims abstract description 37
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims description 37
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 4
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 4
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 abstract description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 14
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 8
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000012983 electrochemical energy storage Methods 0.000 description 1
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
本发明专利申请公开了一种液流储能新能源电池用直流汇流电路及汇流方法,包括若干电池簇、正负两根母线,两根母线通过充电支路与电池簇电连接,还包括控制器和在控制器控制下使电池簇向母线放电的单向的放电支路;充电支路包括零充支路、脉充支路、常充支路;所述控制器包括单片机,单片机的各控制端分别通过光电耦合器与充电支路和放电支路对应电连接。优点效果是结构合理,具备零伏起充功能、脉动快充功能、常压稳充功能,而且三种功能自动衔接,无需人工干预,从物理上消除了环流,成本低、运行稳定。
Description
技术领域
本发明专利申请涉及一种液流储能新能源电池用直流汇流电路及汇流方法,属于新能源储能领域。
背景技术
随着清洁、低碳、安全高效、多能互补的新的能源体系的建立,能源结构发生了明显的变化,其中再生能源风能、太阳能发电量已增长至全球发电量的12%,创历史新高。风能、太阳能的间歇性和波动性需要利用储能的削峰填谷解决,故发展新能源储能技术是优化能源结构、降低化石能源消费比重的重要支撑技术。
新能源储能技术中的电化学储能因能量密度高、适应范围广、建设周期短等优点成为目前发展的重点。截止2022 年底,新增装机技术占比来看,锂离子电池储能技术占比达 94.2%,仍处于绝对主导地位,液流储能新能源电池(简称液流电池)储能技术占比达2.3%,因其充放电寿命长、储能时间长、安全无火灾隐患等优点逐步成为新能源储能技术的发展重点。锂离子储能的技术发展比较充分,相关配套设施比较完善。液流电池刚进入商业化初级阶段,相关配套设备正在改进完善中。液流电池充电放电都是通过液流储能新能源电池用直流汇流电路实现,一般包括若干组电池簇和正负两根母线,母线统一向各电池簇充电,放电时各电池簇汇集在母线输出。在使用时母线与PCS设备(Power Control System是储能变流器,可实现交流和直流的双向变换)对应连接。目前液流电池与锂离子电池差异最明显的是充电电压范围:锂电池的充放电电压范围是87.5%~112.5%的额定电压;液流电池的充放电电压范围是50%~112.5%的额定电压,但液流电池的首次充电是从0V电压开始的。电压范围的差异,使得液流电池储能需要自己的配套设施,尤其是需要0V起充的充电设备。而锂离子电池储能的充电电压最低是85%额定电压就可以,故锂离子储能用的PCS设备可以直接完成对锂离子电池的充电。而液流电池储能用的PCS能够完成正常工作电压范围50%~112.5%的额定电压的充电,却不能实现首次的0V充电功能。PCS从交流转直流是只具备升压功能,起充电压不低于450V,如果用于0V起充,由于电压差距过大,将导致短路而无法工作。
目前液流电池0V充电的处理方案有两种:
方案一:配备专用的充电机解决0V起充问题。在PCS直流侧电池簇一对一并接专用充电机,充电至液流电池的50%的额定电压即可。方案一的缺点:1)增加专用充电机的费用;2)利用效率很低,每年能用1~2次;3)大规模的液流储能项目中费用比较高;4)如果采用移动式,每2MW就需要配置1台,100MW的液流储能项目中需要50台,费用大约要200万。
方案二:每台PCS直流侧加装1套DC/DC装置(DC-DC converter是直流变换器,可实现两个直流电压间的双向变换),首次充电时,启动DC/DC的充电至液流电池的50%的额定电压即可。方案二的缺点: 1)每台PCS需要配置1台其25%功率的DC/DC,每1MW的液流项目需要增加8万的费用;2)增加1面标准二次屏柜,占用面积增大,每座储能单元舱体长度增加1米;3)DC/DC与PCS之间需进行复杂的倒闸操作;4)利用效率很低,每年能用1~2次。
目前,传统电池在充电过程中遇到的最大挑战就是充电速度或充电时间问题,在液流电池中也存在这个问题。传统的液流储能新能源电池用直流汇流电路无法提高液流电池的充电速度,是液流电池推广困难的主要原因之一。
另外,由于各电池簇在内阻、电压等指标上并不是完全一致,而且各组电池簇都是并联关系,因此在实际使用中容易出现各电池簇之间的环流问题,时间长了不但内耗电量,严重的还会损坏电池簇。
发明内容
本发明要解决的技术问题是,提供一种结构合理,具备零伏起充功能、脉动快充功能、常压稳充功能,而且三种功能自动衔接,无需人工干预,从物理上消除了环流,成本低、运行稳定的一种液流储能新能源电池用直流汇流电路及汇流方法。
为解决上述技术问题,本专利申请包括若干电池簇,还包括正负两根母线,其结构特点是:两根母线通过能对电池簇一一对应充电的单向的充电支路与电池簇的正负极对应电连接,还包括控制充电支路工作的控制器,两根母线和电池簇的正负极之间还电连接有在控制器控制下使电池簇向母线放电的单向的放电支路;所述充电支路包括在电池簇电压零伏时母线向电池簇充电的零充支路,还包括在充电电流小于等于35安时母线向电池簇以脉冲方式充电的脉充支路,还包括在电池簇电压达到正常工作电压时母线向电池簇充电的常充支路;所述控制器包括单片机,单片机的各控制端分别通过光电耦合器与充电支路和放电支路对应电连接。
作为一种实现方式,所述零充支路包括电连接在正极的母线和电池簇正极之间的正线,还包括电连接在负极的母线和电池簇负极之间的负线,负线上串接有控制器控制的负开关K12;正线上串接有限流电阻R01、控制器控制的正开关K11。
作为改进,电池簇的正负极电连接有与控制器电连接的充电电压传感器,正线上电连接有向控制器传递充电电流信号的充电电流传感器。
作为一种实现方式,所述脉充支路包括负线,还包括并联在由限流电阻R01和正开关K11构成的串联支路两端的脉支路,脉支路中串接有绝缘栅双极晶体管KT1,脉支路和串联支路的并联支路分别通过正线与电池簇正极和正极的母线电连接,绝缘栅双极晶体管的集电极通与正极的母线电连接,绝缘栅双极晶体管的发射极与电池簇正极电连接,绝缘栅双极晶体管的控制极由控制器的脉冲信号控制。
作为改进,串联支路靠近电池簇正极的一端与电池簇负极之间电连接有稳压支路,稳压支路上串接有稳压电容C01和稳压开关K13。
作为一种实现方式,所述常充支路包括负线,还包括脉支路中的全通状态的绝缘栅双极晶体管KT1。
作为一种实现方式,所述放电支路包括负线,还包括并联在串联支路两端的二极管D01,二极管的正极通过正线与电池簇正极电连接,二极管的负极通过正线与正极的母线电连接。
作为改进,二极管负极和正极的母线之间的正线上串接有熔断器FU1,两根母线之间电连接有与控制器电连接的放电电压传感器。
一种液流储能新能源电池用直流汇流电路的汇流方法,包括母线对若干电池簇充电的充电方法,其特征是:包括首次充电时电池簇电压为零伏,母线向电池簇充电的零充方法;当充电电流小于等于35安时母线向电池簇以脉冲方式充电的脉充方法;当电池簇电压达到电池簇正常工作电压时母线向电池簇充电的常充方法;其中,
零充方法包括控制器接通零充支路,也即控制器控制负开关接通负线,然后再控制正开关接通正线,此时大电流零充开始,充电电流受限流电阻保护,控制器通过充电电压传感器和充电电流传感器实时监测充电数据;
脉充方法包括当充电电流降低到35A时,控制器通过50%占空比的PWM驱动绝缘栅双极晶体管工作,实现脉动增流充电,同时控制稳压开关接通稳压支路稳定充电电压;
常充方法包括当电池簇电压增加到220伏时,控制器通过正开关切断正线的串联支路,并通过稳压开关切断稳压支路,同时控制绝缘栅双极晶体管一直导通,实现正常充电。
作为改进,还包括电池簇对母线放电的放电方法,包括控制器关断串联支路和绝缘栅双极晶体管,只控制负开关接通负线,此时正线上的二极管在压降作用下自动接通正线,电池簇开始向母线放电,控制器通过放电电压传感器实时监测放电数据。
在本专利申请中,液流储能新能源电池用直流汇流电路的汇流方法,包括充电方法和放电方法。其中,充电方法包括零充方法(简称零充)、脉充方法(简称脉充)、常充方法(简称常充),这3个方法是依次进行的,也就是说,先进行零充方法,然后进行脉充方法,最后进行常充方法,直到充电结束。在本专利申请中,液流储能新能源电池用直流汇流电路的汇流方法中整个充电方法过程是这样的。首次充电时,电池簇电压为零伏,控制器直接进入零充方法。或者电池簇严重亏电时,电池簇电压接近零伏,控制器根据充电电压传感器和充电电流传感器的信号进行判定而进入零充方法。零充方法是,控制器先接通零充支路,也即控制器控制负开关接通负线,然后再控制正开关接通正线,此时充电电流较大,大电流零充开始。零充充电电流虽然大,但受限流电阻保护,所以零充过程很安全。在零充过程中,控制器通过充电电压传感器和充电电流传感器实时监测充电数据;实际的过程是电池簇充电电压逐渐升高,而充电电流逐渐减小。当充电电流小于等于设定值(一般为35安)时,或者充电时间达到设定值时,零充结束,同时介入脉充方法。脉充方法就是母线向电池簇以脉冲方式充电的方法。脉充方法介入后,在零充基础上,控制器输出端输出50%占空比的PWM信号驱动绝缘栅双极晶体管工作,脉支路输出脉动电压和电流,实现脉动增流增压充电,提高充电效率、质量和速度。在脉充开始时,控制器同时控制稳压开关接通稳压支路,从而稳定充电电压,使充电脉冲更平稳,电池簇充电也更安全。充电过程中,电池簇电压会逐渐升高。当控制器通过充电电压传感器感知电池簇电压达到电池簇正常工作电压时,控制器会切入常充方法。常充方法是当电池簇电压增加到设定值(一般是220伏)时,控制器通过正开关切断正线的串联支路,并通过稳压开关切断稳压支路,同时控制绝缘栅双极晶体管一直导通,实现常压常流的正常充电。在常充时,充电压差最小,充电电流最小,是稳定充电效果和质量的阶段。常充时间可以用控制器控制,常充时间到来,常充结束。本专利申请的放电方法是,控制器关断串联支路和绝缘栅双极晶体管,只控制负开关接通负线,此时正线上的二极管在压降作用下自动接通正线,电池簇开始向母线放电,控制器通过放电电压传感器实时监测放电数据,保证放电安全。在放电过程中,由于二极管具有单相导电性,因此多个电池簇之间也不会出现环流,消除了内耗,保证了安全性。
综上所述,采用这种结构的液流储能新能源电池用直流汇流电路结构合理,其汇流方法具备零伏起充功能、脉动快充功能、常压稳充功能,而且三种功能自动衔接,无需人工干预,从物理上消除了环流,成本低、运行稳定。
附图说明
结合附图对本专利申请作进一步详细说明:
图1为本专利申请的结构示意图;
图2为零伏起充模式电路原理图;
图3为脉动快充模式电路原理图;
图4为常压稳充模式电路原理图;
图5为放电模式电路原理图。
具体实施方式
如图1-5所示,该液流储能新能源电池用直流汇流电路包括若干电池簇2和正负两根母线3。两根母线通过能对电池簇一一对应充电的单向的充电支路4与电池簇的正负极对应电连接。本专利申请还包括控制充电支路工作的控制器7,两根母线和电池簇的正负极之间还电连接有在控制器控制下使电池簇向母线放电的单向的放电支路5。所述充电支路包括在电池簇电压零伏时母线向电池簇充电的零充支路6,还包括在充电电流小于等于35安时母线向电池簇以脉冲方式充电的脉充支路8,还包括在电池簇电压达到正常工作电压时母线向电池簇充电的常充支路9。所述控制器包括单片机18,单片机的各控制端分别通过光电耦合器19与充电支路和放电支路对应电连接。本专利申请是通过三模式结构来实现具备零伏起充功能、脉动快充功能、常压稳充功能,而且三种功能自动衔接,无需人工干预,从物理上消除了环流,成本低、运行稳定的。三模式结构主要是指在本专利申请中存在三种充电模式,即:零伏起充模式(功能)、脉动快充模式(功能)、常压稳充模式(功能)。在本专利申请中,两根母线与电池簇的正负极之间设有充电支路和放电支路,充电支路负责母线对电池簇的充电工作,也即储备电能。两根母线与电池簇的正负极之间还设有放电支路,放电支路负责电池簇对母线的放电工作,也即电池簇向外界供电。充电支路和放电支路与控制器电连接,控制器控制充电支路和放电支路的具体工作。在本专利申请中,控制器主要包括单片机及其外围电路,单片机的各控制端也即输出端与充电支路和放电支路对应电连接,从而实现对充电支路和放电支路的控制。在本专利申请中,单片机的输出端是通过光电耦合器与充电支路和放电支路电连接的,这样可以起到单相电信号传递作用,避免相互影响,提高了抗干扰性。在本专利申请中,充电支路包括零充支路、脉充支路和常充支路。其中,零充支路的主要作用是,在电池簇电压零伏时,也即电池簇首次充电时,或者由于使用不当电池簇亏电严重到电压降到零伏时,从母线向电池簇充电。零充支路的工作是由控制器控制的,零充支路工作时,本专利申请进入“零伏起充模式”,此时充电电压从零伏逐渐升高,充电电流逐渐降低(一般从50安开始降低),以保证充电安全。当充电电流小于等于设定值(一般设为35安)时,或者充电时间达到设定值(一般设为1小时)时,控制器控制脉充支路同时工作,此时母线通过脉充支路向电池簇以脉冲方式充电。为方便叙述,将此充电过程称为脉动快充模式。在脉动快充模式下,零充支路和脉充支路同时工作,既维持了基本充电电流,又以脉动或浪涌电流方式充电,充电效率更高,充电速度更快。随着充电过程的进行,电池簇电压会逐渐升高。当电池簇电压达到正常工作电压(一般为220伏)时,或者充电时间达到设定时间时,控制器控制常充支路工作同时停止零充支路和脉充支路的工作。为方便叙述,将此过程称为常压稳充模式。在常压稳充模式下,电池簇电压与母线电压几乎相同(一般为220伏),而充电电流较小,保证了可靠稳定的电量补充。常压稳充一定时间后,控制器自动切断充电过程,充电结束。需要放电时,控制器接通放电支路,电池簇开始向母线供电。放电时,所有充电支路都是关断状态,保证了工作可靠性。在本专利申请中,所有充电支路和放电支路的工作都是由控制器控制工作的,而且是单相工作,因此各电池簇即便同时充电或同时放电,也不可能出现电池簇对电池簇充电,或电池簇对电池簇放电的现象,也即杜绝了环流现象的发生,消除了内耗,保证了安全和寿命。
在本实施例中,所述零充支路6包括电连接在正极的母线和电池簇正极之间的正线11,还包括电连接在负极的母线和电池簇负极之间的负线10,负线上串接有控制器控制的负开关K12;正线上串接有限流电阻R01、控制器控制的正开关K13。在本专利申请中,零充支路主要有五部分构成,即:正线、负线、正开关、负开关、限流电阻。正线负责正极充电,负线负责负线充电。正线和负线的导通,都由控制器控制的正开关和负开关控制,安全可靠。正线上还串接有限流电阻,其主要作用是限制零充电流,保证充电安全。
在本实施例中,电池簇的正负极电连接有与控制器电连接的充电电压传感器12,正线上电连接有向控制器传递充电电流信号的充电电流传感器13。在本专利申请中,在电池簇的正负电极端安装有充电电压传感器和充电电流传感器,主要作用是实时监测电池簇的充电电压和电流信号并反馈给控制器,从而为控制器精确切换零伏起充模式(功能)、脉动快充模式(功能)、常压稳充模式(功能)提供依据,工作更加可靠。
在本实施例中,所述脉充支路8包括负线,还包括并联在由限流电阻R01和正开关K11构成的串联支路14两端的脉支路,脉支路中串接有绝缘栅双极晶体管KT1,脉支路和串联支路的并联支路分别通过正线与电池簇正极和正极的母线电连接,绝缘栅双极晶体管的集电极通与正极的母线电连接,绝缘栅双极晶体管的发射极与电池簇正极电连接,绝缘栅双极晶体管的控制极由控制器的脉冲信号控制。在本专利申请中,脉冲支路由两部分构成,即:负线和脉支路,其中,负线连接电池簇负极和负极的母线,负线上串接有控制器控制的负开关,负责负极之间的通路。为方便叙述,将由限流电阻和正开关构成的支路称为串联支路或串支路。所述脉支路并联在串支路两端,也即并联在限流电阻和正开关两端。脉支路和串支路的并联支路两端分别通过正线与电池簇正极和正极的母线电连接。在本专利申请中,脉支路中串接有绝缘栅双极晶体管,绝缘栅双极晶体管的集电极通与正极的母线电连接,绝缘栅双极晶体管的发射极与电池簇正极电连接,绝缘栅双极晶体管的控制极由控制器的脉冲信号控制。脉充支路的主要作用是,当充电电流小于等于设定值(一般设为35安)时,或者充电时间达到设定值(一般设为1小时)时,控制器向绝缘栅双极晶体管控制极发送50%占空比的PWM控制信号,控制脉充支路同时工作,此时母线通过脉充支路向电池簇以脉冲方式充电,提高充电效率,也即脉动快充模式。另外,绝缘栅双极晶体管在控制器控制下具有单相通电特性,因此无论是在工作时还是非工作时,电池簇之间不会通过绝缘栅双极晶体管产生环流,保证了工作可靠性。
在本实施例中,串联支路14靠近电池簇正极的一端与电池簇负极之间电连接有稳压支路15,稳压支路上串接有稳压电容C01和稳压开关K13。在本专利申请中,脉充支路充电电压和电流是脉动式的或浪涌式的,虽然提高了充电效率和速度,但是存在一定充电脉冲峰值风险。因此,在脉充支路的充电输出端设有稳压支路,稳压支路的主要作用是:限制脉冲支路的脉动充电电压和电流,使其在安全设定范围内,以保证充电安全。具体而言,稳压支路设置在串联支路靠近电池簇正极的一端与电池簇负极之间,稳压支路包括串接在一起的稳压电容和稳压开关。稳压电容值根据电池簇容量和电路参数确定,稳压开关与控制器输出端电连接,由控制器控制稳压支路的接入时间好断开时间。
在本实施例中,所述常充支路包括负线,还包括脉支路中的全通状态的绝缘栅双极晶体管KT1。在本专利申请中,常充支路包括负线和绝缘栅双极晶体管,其中,负线由控制器通过负开关控制,绝缘栅双极晶体管由控制器控制全导通状态,也即绝缘栅双极晶体管一直导通。因此,在常充支路工作时,母线相当于直接连通电池簇,属于常压充电,也即常压稳充模式。
在本实施例中,所述放电支路包括负线,还包括并联在串联支路两端的二极管D01,二极管的正极通过正线与电池簇正极电连接,二极管的负极通过正线与正极的母线电连接。在本专利申请中,放电支路包括负线和二极管,其中,负线由控制器控制的负开关控制,而二极管无需控制,依靠自身特性根据电路电压差自动通断,响应速度快,几乎无延迟。在本专利申请中,二极管并联在脉支路和串支路的并联支路两端,二极管的正极通过正线与电池簇正极电连接,二极管的负极通过正线与正极的母线电连接。这样,需要放电时,控制器控制负开关导通,负线接通,而二极管在电池簇和母线压差之下自动导通,正线也就导通,放电开始。
在本实施例中,二极管负极和正极的母线之间的正线上串接有熔断器FU1,两根母线之间电连接有与控制器电连接的放电电压传感器1。在本专利申请中,正线上串接有熔断器,主要是为了限制充放电电流,当电流超过限定值,熔断器自动熔断,保护设备安全。另外,两根母线之间电连接有与控制器电连接的放电电压传感器,主要用于检测放电时的电压,为控制器提供控制依据信息,保证放电安全。
在本专利申请中,液流储能新能源电池用直流汇流电路的汇流方法,包括充电方法和放电方法。其中,充电方法包括零充方法(简称零充)、脉充方法(简称脉充)、常充方法(简称常充),这3个方法是依次进行的,也就是说,先进行零充方法,然后进行脉充方法,最后进行常充方法,直到充电结束。在本专利申请中,液流储能新能源电池用直流汇流电路的汇流方法中整个充电方法过程是这样的。首次充电时,电池簇电压为零伏,控制器直接进入零充方法。或者电池簇严重亏电时,电池簇电压接近零伏,控制器根据充电电压传感器和充电电流传感器的信号进行判定而进入零充方法。零充方法是,控制器先接通零充支路,也即控制器控制负开关接通负线,然后再控制正开关接通正线,此时充电电流较大,大电流零充开始。零充充电电流虽然大,但受限流电阻保护,所以零充过程很安全。在零充过程中,控制器通过充电电压传感器和充电电流传感器实时监测充电数据;实际的过程是电池簇充电电压逐渐升高,而充电电流逐渐减小。当充电电流小于等于设定值(一般为35安)时,或者充电时间达到设定值时,零充结束,同时介入脉充方法。脉充方法就是母线向电池簇以脉冲方式充电的方法。脉充方法介入后,在零充基础上,控制器输出端输出50%占空比的PWM信号驱动绝缘栅双极晶体管工作,脉支路输出脉动电压和电流,实现脉动增流增压充电,提高充电效率、质量和速度。在脉充开始时,控制器同时控制稳压开关接通稳压支路,从而稳定充电电压,使充电脉冲更平稳,电池簇充电也更安全。充电过程中,电池簇电压会逐渐升高。当控制器通过充电电压传感器感知电池簇电压达到电池簇正常工作电压时,控制器会切入常充方法。常充方法是当电池簇电压增加到设定值(一般是220伏)时,控制器通过正开关切断正线的串联支路,并通过稳压开关切断稳压支路,同时控制绝缘栅双极晶体管一直导通,实现常压常流的正常充电。在常充时,充电压差最小,充电电流最小,是稳定充电效果和质量的阶段。常充时间可以用控制器控制,常充时间到来,常充结束。本专利申请的放电方法是,控制器关断串联支路和绝缘栅双极晶体管,只控制负开关接通负线,此时正线上的二极管在压降作用下自动接通正线,电池簇开始向母线放电,控制器通过放电电压传感器实时监测放电数据,保证放电安全。在放电过程中,由于二极管具有单相导电性,因此多个电池簇之间也不会出现环流,消除了内耗,保证了安全性。
在本实施例中,单片机采用89C51单片机,绝缘栅双极晶体管、光电耦合器和二极管等都是常规电子元器件,其结构和工作原理属于公知技术,在此不再赘述。在本实施例中,零充支路、脉充支路和常充支路采用同一根负线,在实际生产时,也可以采用独立的负线独立工作,其结构和工作原理类似,在此不再赘述。
Claims (7)
1.一种液流储能新能源电池用直流汇流电路,包括若干电池簇(2),还包括正负两根母线(3),其特征是:两根母线通过能对电池簇一一对应充电的单向的充电支路(4)与电池簇的正负极对应电连接,还包括控制充电支路工作的控制器(7),两根母线和电池簇的正负极之间还电连接有在控制器控制下使电池簇向母线放电的单向的放电支路(5);所述充电支路(4)包括在电池簇电压零伏时母线向电池簇充电的零充支路(6),还包括在充电电流小于等于设定值时母线向电池簇以脉冲方式充电的脉充支路(8),还包括在电池簇电压达到正常工作电压时母线向电池簇充电的常充支路(9);所述控制器包括单片机(18),单片机的各控制端分别通过光电耦合器(19)与充电支路和放电支路对应电连接;所述零充支路(6)包括电连接在正极的母线和电池簇正极之间的正线(11),还包括电连接在负极的母线和电池簇负极之间的负线(10),负线上串接有控制器控制的负开关K12;正线上串接有限流电阻R01、控制器控制的正开关K11;电池簇的正负极电连接有与控制器电连接的充电电压传感器(12),正线上电连接有向控制器传递充电电流信号的充电电流传感器(13);所述脉充支路(8)包括负线(10),还包括并联在由限流电阻R01和正开关K11构成的串联支路(14)两端的脉支路,脉支路中串接有绝缘栅双极晶体管KT1,脉支路和串联支路的并联支路分别通过正线与电池簇正极和正极的母线电连接,绝缘栅双极晶体管的集电极通与正极的母线电连接,绝缘栅双极晶体管的发射极与电池簇正极电连接,绝缘栅双极晶体管的控制极由控制器的脉冲信号控制。
2.如权利要求1所述的液流储能新能源电池用直流汇流电路,其特征是:串联支路(14)靠近电池簇正极的一端与电池簇负极之间电连接有稳压支路(15),稳压支路上串接有稳压电容C01和稳压开关K13。
3.如权利要求1所述的液流储能新能源电池用直流汇流电路,其特征是:所述常充支路(9)包括负线(10),还包括脉支路中的全通状态的绝缘栅双极晶体管KT1。
4.如权利要求3所述的液流储能新能源电池用直流汇流电路,其特征是:所述放电支路(5)包括负线(10),还包括并联在串联支路(14)两端的二极管D01,二极管的正极通过正线与电池簇正极电连接,二极管的负极通过正线与正极的母线电连接。
5.如权利要求4所述的液流储能新能源电池用直流汇流电路,其特征是:二极管负极和正极的母线之间的正线上串接有熔断器FU1,两根母线之间电连接有与控制器电连接的放电电压传感器(1)。
6.如权利要求1-5任一权利要求所述的液流储能新能源电池用直流汇流电路的汇流方法,包括母线对若干电池簇充电的充电方法,其特征是:包括首次充电时电池簇电压为零伏,母线向电池簇充电的零充方法;当充电电流小于等于35安时母线向电池簇以脉冲方式充电的脉充方法;当电池簇电压达到电池簇正常工作电压时母线向电池簇充电的常充方法;其中,
零充方法包括控制器接通零充支路,也即控制器控制负开关接通负线,然后再控制正开关接通正线,此时大电流零充开始,充电电流受限流电阻保护,控制器通过充电电压传感器和充电电流传感器实时监测充电数据;
脉充方法包括当充电电流降低到35A时,控制器通过50%占空比的PWM驱动绝缘栅双极晶体管工作,实现脉动增流充电,同时控制稳压开关接通稳压支路稳定充电电压;
常充方法包括当电池簇电压增加到220伏时,控制器通过正开关切断正线的串联支路,并通过稳压开关切断稳压支路,同时控制绝缘栅双极晶体管一直导通,实现正常充电。
7.如权利要求6所述的液流储能新能源电池用直流汇流电路的汇流方法,其特征是:还包括电池簇对母线放电的放电方法,包括控制器关断串联支路和绝缘栅双极晶体管,只控制负开关接通负线,此时正线上的二极管在压降作用下自动接通正线,电池簇开始向母线放电,控制器通过放电电压传感器实时监测放电数据。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202410173006.2A CN117728544B (zh) | 2024-02-07 | 2024-02-07 | 一种液流储能新能源电池用直流汇流电路及汇流方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202410173006.2A CN117728544B (zh) | 2024-02-07 | 2024-02-07 | 一种液流储能新能源电池用直流汇流电路及汇流方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN117728544A CN117728544A (zh) | 2024-03-19 |
CN117728544B true CN117728544B (zh) | 2024-05-14 |
Family
ID=90211005
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202410173006.2A Active CN117728544B (zh) | 2024-02-07 | 2024-02-07 | 一种液流储能新能源电池用直流汇流电路及汇流方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN117728544B (zh) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102593881A (zh) * | 2011-11-14 | 2012-07-18 | 深圳市海思半导体有限公司 | 一种充电供电电路、方法及应用设备 |
CN103259059A (zh) * | 2013-04-17 | 2013-08-21 | 大连尚能科技发展有限公司 | 一种液流电池初始充电方法及电路 |
CN103441694A (zh) * | 2013-08-23 | 2013-12-11 | 广西电网公司电力科学研究院 | 一种大功率分布式储能变流器 |
CN105790326A (zh) * | 2014-12-18 | 2016-07-20 | 中车大连电力牵引研发中心有限公司 | 液流电池初始充电电路 |
WO2019016748A1 (en) * | 2017-07-19 | 2019-01-24 | REDT Limited (Dublin, Ireland) | LOAD INITIATOR |
CN112928774A (zh) * | 2021-02-01 | 2021-06-08 | 山西国润储能科技有限公司 | 全钒液流电池光伏逆变系统的充放电控制电路及方法 |
CN217769867U (zh) * | 2022-06-21 | 2022-11-08 | 广州极飞科技股份有限公司 | 一种抑制浪涌电流的供电电路及作业设备 |
CN115940337A (zh) * | 2022-11-28 | 2023-04-07 | 河南许继电力电子有限公司 | 一种电池预充电电路及软启控制方法 |
-
2024
- 2024-02-07 CN CN202410173006.2A patent/CN117728544B/zh active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102593881A (zh) * | 2011-11-14 | 2012-07-18 | 深圳市海思半导体有限公司 | 一种充电供电电路、方法及应用设备 |
CN103259059A (zh) * | 2013-04-17 | 2013-08-21 | 大连尚能科技发展有限公司 | 一种液流电池初始充电方法及电路 |
CN103441694A (zh) * | 2013-08-23 | 2013-12-11 | 广西电网公司电力科学研究院 | 一种大功率分布式储能变流器 |
CN105790326A (zh) * | 2014-12-18 | 2016-07-20 | 中车大连电力牵引研发中心有限公司 | 液流电池初始充电电路 |
WO2019016748A1 (en) * | 2017-07-19 | 2019-01-24 | REDT Limited (Dublin, Ireland) | LOAD INITIATOR |
CN112928774A (zh) * | 2021-02-01 | 2021-06-08 | 山西国润储能科技有限公司 | 全钒液流电池光伏逆变系统的充放电控制电路及方法 |
CN217769867U (zh) * | 2022-06-21 | 2022-11-08 | 广州极飞科技股份有限公司 | 一种抑制浪涌电流的供电电路及作业设备 |
CN115940337A (zh) * | 2022-11-28 | 2023-04-07 | 河南许继电力电子有限公司 | 一种电池预充电电路及软启控制方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN117728544A (zh) | 2024-03-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102545291B (zh) | 太阳能蓄电系统及太阳能供电系统 | |
CN105553391A (zh) | 一种光伏储能电池发电系统及控制方法 | |
CN201328023Y (zh) | 用于风力发电机组电动变桨系统的后备电源 | |
CN104659877A (zh) | 一种基于共用设备供电电源的隔离双向恒流维护系统 | |
CN103236747A (zh) | 一种光伏电源混合储能系统 | |
CN104300663A (zh) | 一种采用最大功率点跟踪技术的皮纳卫星电源 | |
CN105576685A (zh) | 新能源微电网储能系统 | |
CN109586361A (zh) | 一种锂电池储能供电系统 | |
CN109088461A (zh) | 一种充放电独立的多路不同种类电池组并联控制装置及方法 | |
CN207234517U (zh) | 一种基于直流系统的蓄电池并联供电系统 | |
CN211377693U (zh) | 一种基于太阳能和感应取能的输电线路混合供电电源 | |
CN111245067A (zh) | 锂电池组能量均衡装置及均衡方法 | |
CN111293777A (zh) | 一种用于多站融合的电力运行不间断供电系统及方法 | |
CN203466613U (zh) | 一种兼容多种储能系统的户用离网光储互补发电系统 | |
CN211579660U (zh) | 一种储能电池主动均衡控制系统 | |
CN103337868A (zh) | 一种抑制光伏发电输出功率波动的方法及装置 | |
CN117728544B (zh) | 一种液流储能新能源电池用直流汇流电路及汇流方法 | |
CN201207581Y (zh) | 变电站光伏直流系统 | |
CN203456906U (zh) | 一种基于蓄电池充放电系统的节能装置 | |
CN105281401A (zh) | 一种新型蓄电池化成充放电系统 | |
CN113346567B (zh) | 一种运载用锂离子蓄电池单体主动均衡电路 | |
CN114726076A (zh) | 一种高效能、低成本微纳卫星能源模块 | |
CN209088563U (zh) | 一种充放电独立的多路不同种类电池组并联控制装置 | |
CN111277024A (zh) | 一种储能电池主动均衡控制系统及方法 | |
CN218783605U (zh) | 一种超级电容和电池混合储能的制氢供电系统 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |