[實(shí)用新型]鋰電池功率變換單元

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201621120390.7
• 申請(qǐng)日: 2016-10-13
• 公開（公告）號(hào): CN206164198U
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周佳男;任衛(wèi)劍;趙攝;孟小波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州佳匯機(jī)電有限公司
• 主分類號(hào): H02J9/06
• 分類號(hào): H02J9/06;H02J7/00;H02J7/35
• 代理公司: 上海華誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司31300
• 代理人: 徐穎聰

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及超級(jí)UPS領(lǐng)域，尤其涉及一種用于超級(jí)UPS系統(tǒng)的鋰電池功率變換單元。

背景技術(shù)

隨著通信、互聯(lián)網(wǎng)以及工業(yè)等場(chǎng)合用電可靠性的要求的不斷提升，對(duì)不間斷電源的可靠性、安全性的要求也隨之提高。為了進(jìn)一步提升不間斷電源的供電可靠性，超級(jí)不間斷電源(Super UPS或超級(jí)UPS)的概念隨之產(chǎn)生。超級(jí)不間斷電源中除了市電(Grid)之外，還增加了燃料電池(FC)、燃?xì)廨啓C(jī)(GT)、鋰電池(LB)、超級(jí)電容(SC)和光伏(PV)等互相獨(dú)立的能源以增加系統(tǒng)備電的冗余，提高供電的可靠性。

在超級(jí)UPS系統(tǒng)運(yùn)行中，鋰電池功率變換單元除作為后備儲(chǔ)能單元外，還在不同能源切換的間隙中起著維持直流母線恒定、保證負(fù)載供電不間斷的作用。同時(shí)，鋰電池功率變換單元還要對(duì)電池的充、放電進(jìn)行管理。由于鋰電池對(duì)電壓和電流都較為敏感，過充或過放都會(huì)對(duì)電池造成不可恢復(fù)的損傷。因此鋰電池功率變換單元需要精確的充放電控制策略。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種用于超級(jí)UPS系統(tǒng)中的鋰電池功率變換單元，該鋰電池功率變換單元通過采用合理的模式管理方案來在超級(jí)UPS系統(tǒng)出現(xiàn)不同的事件下工作于不同的模式以實(shí)現(xiàn)不同的功能，從而實(shí)現(xiàn)在超級(jí)UPS系統(tǒng)的電網(wǎng)出現(xiàn)故障，其它能源單元轉(zhuǎn)換供電的時(shí)候能夠配合操作以維持超級(jí)UPS系統(tǒng)的直流母線電壓恒定、保證負(fù)載側(cè)的供電穩(wěn)定。并且，該鋰電池功率變換單元還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)鋰電池的合理的充、放電管理，從而能夠避免對(duì)鋰電池進(jìn)行過充或過放而導(dǎo)致的不可恢復(fù)的損傷，延長(zhǎng)鋰電池的使用壽命。

為實(shí)現(xiàn)此目的，本實(shí)用新型提供一種鋰電池功率變換單元，用于超級(jí)UPS系統(tǒng)，包括：鋰電池組，包括串聯(lián)連接的第一鋰電池和第二鋰電池；以及功率變換器，包括第一功率變換器和第二功率變換器，第一功率變換器包括第一輸入電容、第一電感器、第一晶體管、第二晶體管、第一輸出電容，第一輸入電容與第一鋰電池并聯(lián)，第一電感器的一端連接第一鋰電池的正極，另一端連接第一晶體管的集電極和第二晶體管的發(fā)射極，第一晶體管的發(fā)射極連接第一鋰電池的負(fù)極，第一輸出電容的一端連接第二晶體管的集電極，另一端連接第一晶體管的發(fā)射極，第二功率變換器包括第二輸入電容、第二電感器、第三晶體管、第四晶體管、第二輸出電容，第二輸入電容與第二鋰電池并聯(lián)，第二電感器的一端連接第二鋰電池的負(fù)極，另一端連接第三晶體管的發(fā)射極和第四晶體管的集電極，第三晶體管的集電極連接第二鋰電池的正極，第二輸出電容的一端連接第四晶體管的發(fā)射極，另一端連接第三晶體管的集電極，在所述超級(jí)UPS系統(tǒng)中，第一晶體管的發(fā)射極連接第二直流母線端，第二晶體管的集電極連接第一直流母線端，第三晶體管的集電極連接第二直流母線端，第四晶體管的發(fā)射極連接第三直流母線端，并且第一晶體管的門極輸入第一控制信號(hào)，第二晶體管的門極輸入第二控制信號(hào)，第三晶體管的門極輸入第三控制信號(hào)，第四晶體管的門極輸入第四控制信號(hào)。

進(jìn)一步，根據(jù)如上所述的鋰電池功率變換單元，進(jìn)一步包括：充電電感電流環(huán)，包括電感電流輸入端，輸入流過第一電感器或第二電感器的電流，充電電流參考值輸入端，輸入充電電流參考值，和控制信號(hào)輸出端，輸出所述第一控制信號(hào)、所述第二控制信號(hào)、所述第三控制信號(hào)、以及所述第四控制信號(hào)，以及電池電壓環(huán)，包括電池電壓輸入端，輸入第一鋰電池或第二鋰電池的電池電壓，電池電壓參考值輸入端，輸入電池電壓參考值，和充電電流輸出端，輸出充電電流，在鋰電池功率變換單元在所述超級(jí)UPS系統(tǒng)中工作于充電模式下時(shí)，所述充電電流輸出端與所述充電電流參考值輸入端連接，并且在所述第一控制信號(hào)、所述第二控制信號(hào)、所述第三控制信號(hào)、所述第四控制信號(hào)的控制下，所述鋰電池組被充電。

進(jìn)一步，根據(jù)如上所述的鋰電池功率變換單元，進(jìn)一步包括：放電電感電流環(huán)，包括

電感電流輸入端，輸入流過第一電感器或第二電感器的電流，放電電流參考值輸入端，輸入放電電流參考值，和控制信號(hào)輸出端，輸出所述第一控制信號(hào)、所述第二控制信號(hào)、所述第三控制信號(hào)、以及所述第四控制信號(hào)，以及直流母線電壓環(huán)，包括母線電壓輸入端，輸入第一直流母線端與第二直流母線端之間的電壓或第二直流母線端與第三直流母線端之間的電壓，母線電壓參考值輸入端，輸入母線電壓參考值，和放電電流輸出端，輸出放電電流，在鋰電池功率變換單元在所述超級(jí)UPS系統(tǒng)中工作于電壓源模式下時(shí)，所述放電電流輸出端與所述放電電流參考值輸入端連接，并且在所述第一控制信號(hào)、所述第二控制信號(hào)、所述第三控制信號(hào)、所述第四控制信號(hào)的控制下，所述鋰電池組放電。