[发明专利]一种二级主动均衡电路、方法、模块及装置

说明书

本发明公开了一种二级主动均衡方法，涉及电容电池均衡电路领域，包括：一级均衡电路，用于检测电容电池的电压，并在充电电压大于预设第一门限值时，开启一级均衡电路进行放电泄压；二级均衡电路，用于检测电容电池的电压，并在充电电压大于预设第二门限值时，在通过一级均衡电路进行泄压的同时，开启二级均衡电路进行放电泄压；其中，二级均衡电路将第一一三电阻作为电路的反馈电阻使电路形成一个反馈回路，将第一一五电阻与第一一六电阻的电压值反馈至第一一一电阻，通过第一一一电阻分压后，再次通过第一一零电压比较器第二点的电压值控制第一一零电压比较器的通断，解决了电容电池充放电过程中压差积累导致的充不满放不出的问题。

技术领域

本发明涉及电容电池均衡电路领域，尤其涉及一种二级主动均衡电路、方法、模块及装置。

背景技术

电容电池作为一种新型储能器件已开始应用在轨道交通、石油机械、特种设备等领域。其具有超级储电能力，与传统的电池相比，具有高度可逆，寿命超长(可反复充、放电3万次)，输出、输入功率超大，具有很宽的电压范围和工作温度范围等特点。与传统电解电容器相比，它的能量密度高，而漏电流小几个数量级。它兼具了电池的高能量贮存特性以及电容器的高功率输出特性。电容电池在各领域的应用已开始推广，但在UPS领域还未展开，受限于电气拓扑设计，总体重量和成本等因素。本发明的二级主动均衡装置其作为一种UPS备用电源从装置内部电路设计上有效解决了上述难题，具有重要的使用价值。

风力发电机组的230VAC交流UPS的主要由逆变器、储能元件、整流器/充电器和转换开关等组成。到目前为止，现有市场上UPS储能元件还是普遍采用铅酸电池。铅酸电池作为主要储能器件，具有它自己的一些优点，如价格便宜、安全性高、高低温性能良好、技术成熟等。但是在使用过程中逐渐发现一些难以克服的缺点：铅酸电池的能量密度低、转换效率低、循环寿命较短(一般400次左右)，这也造成了定期就要对铅酸电池进行更换维护，而风电机组一般都处于偏远地区，变桨系统安装在100米高的风机上，每次维护都需要承担较高的费用，维护成本太大；另外铅酸电池不环保，还存在铅污染的风险。

另外，风力发电机的UPS是保证机组具有低穿功能的重要部件，当电网电压突然跌落时，UPS持续供电使风力发电机具有保持一段时间不脱网的能力。因为一但发生电网波动，风机假如不具备低电压穿越，会导致整片风机全部同一时间脱网，会导致电网更大的波动，从而导致大面积停电事故。同时在电网掉电时风电机组UPS持续为系统供电也避免了风机飞车的危险。UPS对风机稳定运行与避免事故产生有着重要作用，保证UPS功能良好与UPS电池容量的充足对机组至关重要。

本发明通过设计一种二级主动均衡电路、方法、模块及装置，通过采用二级主动均衡电路应用在电容电池保护系统中，解决了电容电池的快充问题和寿命问题，二级主动均衡电路解决了电容电池充放电过程中压差积累导致的充不满放不出的问题。使用电容电池成组的UPS备用电源装置集成度高，使用寿命长，增加了风机全寿命周期的可靠性，减少了频繁维护带来的成本问题。

发明内容

为了解决目前风力发电机UPS电源长期处于浮充状态下电容电池在充放电过程中压差积累导致的充不满放不出的问题，本发明提出了一种二级主动均衡电路，包括：

一级均衡电路，用于检测电容电池的电压，并在充电电压大于预设第一门限值时，开启一级均衡电路进行放电泄压；

二级均衡电路，用于检测电容电池的电压，并在充电电压大于预设第二门限值时，在通过一级均衡电路进行泄压的同时，开启二级均衡电路进行放电泄压；

所述一级均衡电路的电源输入端连接负极电源，并同时连接有第十电容与第十一电阻的一端和第十电压比较器的第三端，所述第十电容和第十一电阻的另一端和第十电压比较器的第二端连接至第十电阻的一端，所述第十电压比较器的第一端通过第十二电阻和第十三电阻和第十电阻的另一端作为一级均衡电路的电源输出端连接正极电源；