[发明专利]一种基于公共直流母线的蓄电池组两级级联均衡系统

说明书

技术领域

本发明属于蓄电池组储能技术领域，具体是涉及一种基于公共直流母线的蓄电池组两级级联均衡系统。

背景技术

大容量蓄电池组采用大量电池串联供电，单体电池在长期使用中性能差异是不可避免的，串联电池组中流过同样电流，相对而言，容量大者总是处于小电流浅充浅放、趋于容量衰减缓慢、寿命延长，而容量小者总是处于大电流过充过放、趋于容量衰减加快、寿命缩短，两者之间性能参数差异越来越大，形成正反馈特性，小容量提前失效，这是造成电池组寿命缩短、有效容量减小、安全性能降低的重要因素之一。

传统的双向均衡充放电均衡系统存在的主要缺点是在多单体电池串联的储能电源中，当能量由第一个单体电池向最后一个单体电池转移时，需要借助中间多个单体电池通过均衡器进行多次能量交换，能量为多级传输，由此造成能量的传输路径长、速度慢、效率低，且中间重复设置的均衡器造成了功率模块的浪费，不适用于多节数串联蓄电池组。

发明内容

本发明的目的在于解决多节数串联蓄电池组均衡过程中，减少均衡损耗、提高均衡速度、简化系统结构以及降低成本等问题，从而提供一种基于公共直流母线的蓄电池组两级级联均衡系统。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种基于公共直流母线的蓄电池组两级级联均衡系统，包括第一组第一级母线100，第二组第一级母线200，第三组第一级母线300，24V公共直流母线400，驱动缓冲器500以及DSP控制器600；其中，第一组第一级母线100包括1#蓄电池放电电路101、2#蓄电池放电电路102、3#蓄电池放电电路103、4#蓄电池放电电路104、5#蓄电池放电电路105、6#蓄电池放电电路106、第一组第一级母线蓄电池组电压信号采集107；第二组第一级母线200包括7#蓄电池放电电路201、8#蓄电池放电电路202、9#蓄电池放电电路203、10#蓄电池放电电路204、11#蓄电池放电电路205、12#蓄电池放电电路206、第二组第一级母线蓄电池组电压信号采集207；第三组第一级母线300包括13#蓄电池放电电路301、14#蓄电池放电电路302、15#蓄电池放电电路303、16#蓄电池放电电路304、17#蓄电池放电电路305、18#蓄电池放电电路306、第三组第一级母线蓄电池组电压信号采集307；24V公共直流母线400包括第一组第二级母线双向正激充放电电路401、第二组第二级母线双向正激充放电电路402、第三组第二级母线双向正激充放电电路403；驱动缓冲器500包括第一组第一级母线驱动缓冲器501、第一组第二级母线驱动缓冲器502、第二组第一级母线驱动缓冲器503、第二组第二级母线驱动缓冲器504、第三组第一级母线驱动缓冲器505、第三组第二级母线驱动缓冲器506；

18块单体电池依次串联组成3段第一级母线(100、200、300)，3段第一级母线经双向充放电电路(401、402、403)和24V公共直流母线400联通，则蓄电池组中的任意两块电池之间都可以进行能量交换，且能量交换的最长路径不超过4级变换器，能量交换效率高，交换速度快。DSP控制器通过对18块单体蓄电池的端电压进行检测， 计算3段第一级母线(100、200、300)的平均电压当各个母线内的单体电池的电压U_i大于各一级母线的平均电压10mV，则该单体电池的放电电路启动，单体电池放电，能量回馈到第一级母线；当各个电池单体的电压与各一级母线的平均电压差小于10mV时，停止组内均衡；比较3段第一级母线(100、200、300)的平均电压若平均电压的差值大于门限值10mV，表示整个蓄电池组的电压梯度差较大，需要跨组均衡。对平均电压较高的第一级母线启动放电功能，能量回馈到24V母线；对平均电压较低的第一级母线启动充电功能，从24V母线吸收能量；使充放电电路吸收和回馈的能量相等，既使得24V电网电压稳定，又可满足能量交换的功能。

上述技术方案中，所述AD采样电路单元用于将单体电池电压转换成数字信号，这些单元采用基于AD7280A的电压采样芯片实现。

上述技术方案中，所述驱动缓冲器用于驱动放电电路和双向正激充放电电路，这些单元采用基于74LS125的三态门电路实现。

上述技术方案中，所述蓄电池组的单体电池充放电控制的均衡调度算法采用基于TMS320F28062的数字处理器实现。

本发明相比现有技术具有的优点：