[发明专利]串联能量存储装置的均压电路及含有该电路的均压系统

说明书

串联能量存储装置的均压电路及含有该电路的均压系统，涉及大规模串联储能单体电压均衡技术领域。本发明是为了解决现有储能单体均衡技术存在模块化程度低、均衡速度慢的问题。串联能量存储装置的均压电路，每个储能单体的两端并联有一个一次侧绕组，多绕组变压器的二次侧绕组与能量存储装置串联成闭合回路，i个一次侧绕组的匝数均相同；储能单体与一次侧绕组之间通过一个开关电路控制储能单体的充、放电，所有开关电路的驱动信号均相同。m个均压电路之间采用m个级联的半桥变换器和1个Boost变换器实现电路之间的电压均衡。

技术领域

本发明属于大规模串联储能单体电压均衡技术领域。

背景技术

随着新能源技术的不断进步，新能源车辆以及分布式能源的广泛应用，储能装置得到快速的发展与应用。制约储能装置大范围广泛应用的关键技术之一是串联储能单体间的快速均衡技术。储能单体，如超级电容，锂电池，铅蓄电池等，单体电压较低，需要大量单体串联使用。由于单体参数的不一致，在使用过程中会导致串联单体电压不均衡。电压过高的单体使用寿命衰减较快，从而影响整个储能装置的使用寿命；电压过低的单体不能充分的利用其电能存储能力，因此需要电压均衡装置使各储能单体电压达到一致。目前存在的储能单体均衡技术主要存在以下三个问题：

1、模块化程度低，不适用于高压储能系统；

2、均衡速度慢，不适用于超级电容，动力电池等大功率应用的场合；

3、系统成本高。

发明内容

本发明是为了解决现有储能单体均衡技术存在模块化程度低、均衡速度慢的问题，现提供串联能量存储装置的均压电路及含有该电路的均压系统。

串联能量存储装置的均压电路，能量存储装置为i个相互串联的储能单体，i为大于1的整数，

均压电路包括多绕组变压器，多绕组变压器包括i个一次侧绕组和1个二次侧绕组；

每个储能单体的两端并联有一个一次侧绕组，多绕组变压器的二次侧绕组与能量存储装置串联成闭合回路，i个一次侧绕组的匝数均相同；

储能单体与一次侧绕组之间通过一个开关电路控制储能单体的充、放电，所有开关电路的驱动信号均相同。

含有上述均压电路的均压系统，均压系统针对m组能量存储装置进行均压，m组能量存储装置串联，

均压系统包括m个均压电路1、m个级联的半桥变换器2和1个Boost变换器3，m为大于1的整数，

组内电压均衡通过均压电路1、并采用多绕组变压器方式实现，

多绕组变压器的二次侧还包括一个绕组，该绕组用于将变压器的励磁能量取出给半桥变换器2，

组间电压均衡通过m个级联的半桥变换器2和1个Boost变换器3、并采用变压器励磁能量全反馈实现。

本发明所述的串联能量存储装置的均压电路及含有该电路的均压系统。提出一种储能单体快速均衡技术，将储能系统分成m组，每一组有i个储能单体。组内采用多变压器绕组均衡方式，组内控制采用多绕组变压器均衡技术，高电压单体直接通过变压器绕组向低压单体放电，能够实现较快的均衡速度。组与组之间采用级联半桥变换器与Boost电路相结合的组能量反馈式均衡策略，组间采用变压器激磁能量全反馈技术以实现最快的组间均衡速度。具体效果如下：

1、具有广泛的适用性。能适用于超级电容、锂电池，铅蓄电池等储能单体。

2、均衡速度快。组间均衡时高电压单体直接对低电压单体充电，均衡速度得到了100％的提高。

3、模块化程度高。模组内均衡与模组之间均衡分别独立控制，模块化程度高。