[实用新型]一种用于动力电池充放电设备的数字均流系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于动力电池充放电设备的数字均流系统,属于动力电池组充放电技术领域。

背景技术

目前，随着风力发电、光伏发电和电动汽车等新能源产业的兴起，大功率储能系统，尤其动力电池组得到了越来越广泛的应用。同时，作为电池储能关键技术的电池充放电技术也日益受到了关注。在实际应用中，对大容量双向变换系统的功率密度提出了越来越高的要求，为了实现大容量的功率变换，常将单机或单模块按照一定并联方式，分别达到输出电流和输出功率扩展的目的。

对于双向功率变换器组成的并联系统，由于电池单体性能、双向DC/DC变换器和线路参数等问题，并联运行过程中会出现负载电流的分配不均的问题，因此，在控制功率双向流动的同时，还需要解决各个单元的电流均分问题。

对于采用了并联均流控制技术的设备，系统只需要增加模块或者单机数量就可以方便地根据需要进行扩容，大大减少了设计周期、降低了设计成本，也可以更方便地对设备进行维护和修理。目前，不论是均流母线形成方法，还是控制方式都已经取得了一定的发展：最常用的均流母线形成方法有：主从电源法、平均电流自动均流法、最大电流自动均流法三种。控制方法有:外环调节、内环调节、单母线结构双环调节和双母线结构双环调节共四种方法。尤其对于控制较为成熟的均流算法，已经有了专门的控制芯片，大大简化了控制电路。同时，由于单片机及DSP技术的迅速发展，控制并联的电源模块均流也实现了数字化、智能化控制。

然而，现有传统的技术方案大多都是针对常规开关电源的均流技术，即使有对双向功率变换器实施的均流控制算法，也缺乏专门针对电池组工作特性的均流技术方案。这种忽视电池特性的控制往往会不会收到良好的均流效果，甚至会导致并联运行。所以针对动力电池组充放电设备并联均流的技术方案的开发创新迫在眉睫。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种能够克服上述技术问题的用于动力电池充放电设备的数字均流系统，本实用新型实现了电池充放电设备对不同状态下动力电池组的均流控制；根据电池组充放电过程中，在不同阶段的电压、电流等参数的变化规律，电池充放电设备采用不同的控制技术方案，最大限度的符合电池组的充放电特性。

本实用新型的一种用于动力电池充放电设备的数字均流系统包括：上位机PC、电池测试设备1、电池测试设备2、动力电池组；所述电池测试设备1包括：中位机1、DC/DC变换器1、PWM整流器1；所述电池测试设备2包括：中位机2、DC/DC变换器2、PWM整流器2；所述上位机PC分别与中位机1和中位机2连接；所述中位机1和中位机2相互连接；所述中位机1分别与PWM整流器1和DC/DC变换器1连接；所述PWM整流器1与DC/DC变换器1连接；所述中位机2分别与PWM整流器2和DC/DC变换器2连接；所述PWM整流器2与DC/DC变换器2连接；所述电池测试设备1和所述电池测试设备2的输出端子正极分别与所述动力电池组的电池正极连接；所述电池测试设备1和所述电池测试设备2的输出端子负极分别与所述动力电池组的电池负极连接。

本实用新型的一种用于动力电池充放电设备的数字均流系统的上位机PC通过外部总线向每台设备的中位机下发设备运行总参数，同时接收中位机转发的内部总线和均流总线上设备的运行数据，监控设备运行状态；

本实用新型的一种用于动力电池充放电设备的数字均流系统的设备内部由中位机通过内部总线转发从外部总线接收和均流总线得到的控制参数给功率变换模块，同时接收下位机PWM整流器和DC/DC变换器上传的运行参数；

本实用新型的一种用于动力电池充放电设备的数字均流系统的并联设备之间的均流数据通过中位机间的均流总线来交换。

在设备并联运行之前，需要明确一些信息，设备才能在上位机PC的统一控制之下进行功率变换。因此，一个安全可靠的授权机制是设备成功并联运行重要前提。

本实用新型针对电池组的特性的恒流模式下的均流模式、恒压模式下的均流模式和恒功率模式下的均流模式的技术方案，很好的吻合了电池充放电过程中的曲线变化特性，区分模式的不同均流技术方案，保证了均流效果，防止了不同单机间分流不均导致并联失败的情况。上述三种模式下的均流技术方案如下：

1)恒流模式；在该模式下，电池测试设备的电压环处于开环阶段，如果个别单机输出电流偏低或者偏高，通过将其采样电流与指令电流比较后，相应修正指令电流即可保证每个单机的输出维持在指令电流上下附近；