[发明专利]一种基于钒电池的备用电源装置及控制方法

权利要求书

1.一种基于钒电池的备用电源装置，其特征在于，包括主回路和控制模块；

所述的主回路主回路包括钒电池模块、铅酸电池模块、DC-DC1模块、DC-DC2模块、DC-AC模块和接触器；

DC-DC1模块的输入侧通过接触器与钒电池模块相连，输出侧接入直流母线；DC-DC2模块的输入侧通过接触器与铅酸电池模块相连，输出侧接入直流母线；DC-AC模块的输入侧与直流母线相连，输出侧通过变压器接入负载电机；

所述的控制模块包括DC-DC1控制模块、DC-DC2控制模块和DC-AC控制模块；

DC-DC1控制模块采用电流环控制模式：采集DC-AC模块的输入电流，经过低通滤波器滤波后，以直流分量作为DC-DC1控制模块的给定电流，以DC-DC1模块的输出电流作为反反馈，两者作差后进行PI控制，输出PWM驱动信号给DC-DC1模块；

DC-DC控制模块采用电压环控制模式：将给定电压和直流母线电压作差，其差值进行PI控制，输出PWM驱动信号给DC-DC2模块；

DC-AC控制模块采用交流输出电压的压频比控制模式：取交流输出线电压和给定电压两者的小值，并结合电网电压的角频率进行dq/αβ变换，再通过SVPWM控制，输出PWM驱动信号给DC-AC模块。

2.根据权利要求1所述的基于钒电池的备用电源装置，其特征在于，所述的DC-DC1模块采用三路交错并联双向半桥拓扑；DC-DC2模块采用单路双向半桥拓扑；DC-AC模块采用三相半桥拓扑。

3.一种启动权利要求1所述的备用电源装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.1、闭合铅酸电池模块与DC-DC2模块间连接的接触器，启动DC-DC2控制模块，从而稳定直流母线电压；

3.2、闭合DC-AC模块输出端的接触器，启动DC-AC控制模块，控制交流输出线电压u，使交流输出电压u稳定到380V、频率50Hz；

其中，交流输出线电压u满足：

u＝a·f²

f=50T×t;t≤T50;t>T]]>

其中，f为交流输出线电压频率，单位为Hz，a为常数，T为软启动时间，t为运行时间；

3.3、完成步骤3.2后，闭合钒电池模块与DC-DC1模块间相连的接触器，启动DC-DC1控制模块，控制备用电源装置运行在电流环输出模式。

4.一种关闭权利要求1所述的备用电源装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.1、将DC-AC模块置于停机模式，启动DC-AC控制模块，控制交流输出线电压u，使交流输出线电压和频率逐渐减小为0；

其中，交流输出线电压u满足：

u＝a·f²

f=50-50T×t;t≤T0]]>

其中，f为交流输出线电压频率，单位为Hz，a为常数，T为软停机时间，t为运行时间；

4.2、在完成步骤4.1后，断开DC-AC模块输出端的接触器，当DC-AC模块的输出电流和DC-DC1模块的给定电流逐步变为0时，关闭DC-DC1控制模块输出的PWM驱动信号，断开钒电池与DC-DC1模块间连连接的接触器；

4.3、关闭DC-DC2控制模块输出的PWM驱动信号，断开铅酸电池与DC-DC2接口模块间连接的接触器。