[發(fā)明專利]一種電池間歇式充電的直流電源系統(tǒng)及協(xié)同控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210369156.1
• 申請日: 2022-04-08
• 公開（公告）號: CN115967142A
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙夢欣;戴哲仁;易永利;錢平;徐街明;周喜超;張振乾;楊愛晟;王中杰;陶文彪
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電力科學(xué)研究院有限公司;國家電網(wǎng)有限公司;國網(wǎng)綜合能源服務(wù)集團(tuán)有限公司;國網(wǎng)浙江省電力有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02J7/02;H02J1/10;H02J1/08
• 代理公司: 北京工信聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11266
• 代理人: 賈銀秋

本發(fā)明公開了一種電池間歇式充電的直流電源系統(tǒng)及協(xié)同控制方法。其中，電池間歇式充電的直流電源系統(tǒng)包括：充電機(jī)、直流母線、充放電控制閥和蓄電池組串，其協(xié)同控制方法包括：蓄電池多組串輪流放電協(xié)同控制方法、蓄電池多組串輪流充電協(xié)同控制方法和蓄電池組串補充充電控制方法。本發(fā)明改變傳統(tǒng)電池間歇充電運行方式只能配備單組蓄電池的弊端，實現(xiàn)蓄電池多組串協(xié)同運行和蓄電池組串小容量多路并聯(lián)互備，提升直流電源系統(tǒng)的可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及直流電源系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，并且更具體地，涉及一種電池間歇式充電的直流電源系統(tǒng)及協(xié)同控制方法。

背景技術(shù)

直流電源系統(tǒng)是電力系統(tǒng)廠站中繼電保護(hù)、自動控制、安全穩(wěn)定系統(tǒng)的工作電源，被譽為廠站二次系統(tǒng)的心臟，直流電源系統(tǒng)出現(xiàn)故障，將直接造成廠站運行癱瘓。傳統(tǒng)直流電源中充電機(jī)將交流電整流成直流電，并采用鉛酸蓄電池作為交流失電后的備用電源，而且一段直流母線只配備一組鉛酸蓄電池；鉛酸蓄電池存在使用壽命超預(yù)期衰減和內(nèi)部腐蝕導(dǎo)致的開路隱患，降低了直流電源系統(tǒng)的供電可靠性，鋰離子電池替代一直是直流電源系統(tǒng)改進(jìn)升級的主要技術(shù)方向。

動力型鋰離子電池主要用于電動汽車和儲能系統(tǒng)，采用循環(huán)方式運行，不能適應(yīng)傳統(tǒng)直流電源系統(tǒng)中鉛酸蓄電池的浮充電運行方式，為了實現(xiàn)電池替代，鋰電直流電源系統(tǒng)通常采用間歇充電運行方式，鋰電池在開路靜置備電和間歇性短時補充充電之間進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換。

鋰離子電池在直流電源系統(tǒng)替代鉛酸蓄電池，主要面臨三個問題：1、常規(guī)的直流電源系統(tǒng)只能一段母線配一組蓄電池，由于目前鉛酸蓄電池或鋰離子電池的電池管理技術(shù)都不支持電池組串之間的均流，不能實現(xiàn)單充電機(jī)對多蓄電池組串并聯(lián)同時充電，而且鋰電池的常規(guī)間歇充電方式也不支持電池組串輪流充電，輪流充電造成的電池組串荷電狀態(tài)(State?of?Charge，SOC)的差異，必然在電池組串之間形成巨大的充電環(huán)流；2、單體鋰離子電芯容量較小，在一段母線只能配備單一鋰電池組串的應(yīng)用方式下，不能用于發(fā)電廠和高電壓等級變電站等需要高備電容量的應(yīng)用場景；3、鋰離子電池的內(nèi)阻遠(yuǎn)小于鉛酸電池，鋰電直流電源系統(tǒng)的短路電流也成倍高于鉛酸電池直流電源系統(tǒng)，影響直流電源供電回路中保護(hù)電器之間的級差配合，在直流電源系統(tǒng)升級改造中不能采用簡單的鋰電池系統(tǒng)和鉛酸蓄電池等容量替換。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種電池間歇式充電的直流電源系統(tǒng)及協(xié)同控制方法。電池間歇式充電的直流電源系統(tǒng)包括：充電機(jī)、直流母線、充放電控制閥和蓄電池組串，其協(xié)同控制方法包括：蓄電池多組串輪流放電協(xié)同控制方法、蓄電池多組串輪流充電協(xié)同控制方法和蓄電池組串補充充電控制方法。本發(fā)明改變傳統(tǒng)電池間歇充電運行方式只能配備單組蓄電池的弊端，實現(xiàn)蓄電池多組串協(xié)同運行和蓄電池組串小容量多路并聯(lián)互備，提升直流電源系統(tǒng)的可靠性。

根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提供了一種電池間歇式充電的直流電源系統(tǒng)，包括：

充電機(jī)、直流母線和電池單元；所述電池單元包括充放電控制閥和蓄電池組串；

所述直流母線的數(shù)量為1，所述電池單元的數(shù)量為N，其中N為不小于1的任意整數(shù)；

所述充電機(jī)的輸出端和所述直流母線并聯(lián)；每個所述充放電控制閥具備電池端口和母線端口，每個所述電池端口與屬于同一電池單元的蓄電池組串的第一極相連，每個所述母線端口與所述直流母線的第一極相連；所述蓄電池組串和所述直流母線的第二極相連以形成公共端。

可選地，每套所述電池單元中的充放電控制閥和蓄電池組串的數(shù)量各為1。

可選地，每個所述充放電控制閥由單向?qū)ǖ墓柙﨑₁和單向?qū)ǖ墓柙淒₂串聯(lián)而成，串聯(lián)后的兩端分別接至每個所述充放電控制閥的母線端口和電池端口；每個所述單向?qū)ǖ墓柙﨑₁的兩端并聯(lián)接觸器K_u1的常開觸點，每個所述單向?qū)ǖ墓柙淒₂的兩端并聯(lián)接觸器K_u2的常開觸點，其中u為電池單元的編號，1≤u≤N。