锂电池功率变换单元制造技术

一种锂电池功率变换单元包括锂电池组、功率变换器、充电电感电流环、放电电感电流环、电池电压环和直流母线电压环。在锂电池功率变换单元工作在充电模式下时，电池电压环与充电电感电流环连接，并且充电电感电流环输出控制信号至功率变换器，以使得锂电池组被充电。在锂电池功率变换单元工作在电压源模式下时，直流母线电压环与放电电感电流环连接，并且放电电感电流环输出控制信号至功率变换器，以使得锂电池组放电。在锂电池功率变换单元工作在电流源模式下时，恒定电流值被输入至放电电感电流环，并且放电电感电流环输出控制信号至功率变换器，以使得锂电池组放电。

【技术实现步骤摘要】
锂电池功率变换单元
本技术涉及超级UPS领域，尤其涉及一种用于超级UPS系统的锂电池功率变换单元。
技术介绍
随着通信、互联网以及工业等场合用电可靠性的要求的不断提升，对不间断电源的可靠性、安全性的要求也随之提高。为了进一步提升不间断电源的供电可靠性，超级不间断电源(SuperUPS或超级UPS)的概念随之产生。超级不间断电源中除了市电(Grid)之外，还增加了燃料电池(FC)、燃气轮机(GT)、锂电池(LB)、超级电容(SC)和光伏(PV)等互相独立的能源以增加系统备电的冗余，提高供电的可靠性。在超级UPS系统运行中，锂电池功率变换单元除作为后备储能单元外，还在不同能源切换的间隙中起着维持直流母线恒定、保证负载供电不间断的作用。同时，锂电池功率变换单元还要对电池的充、放电进行管理。由于锂电池对电压和电流都较为敏感，过充或过放都会对电池造成不可恢复的损伤。因此锂电池功率变换单元需要精确的充放电控制策略。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种用于超级UPS系统中的锂电池功率变换单元，该锂电池功率变换单元通过采用合理的模式管理方案来在超级UPS系统出现不同的事件下工作于不同的模式以实现不同的功能，从而实现在超级UPS系统的电网出现故障，其它能源单元转换供电的时候能够配合操作以维持超级UPS系统的直流母线电压恒定、保证负载侧的供电稳定。并且，该锂电池功率变换单元还能够实现对锂电池的合理的充、放电管理，从而能够避免对锂电池进行过充或过放而导致的不可恢复的损伤，延长锂电池的使用寿命。为实现此目的，本技术提供一种锂电池功率变换单元，用于超级UPS系统，包括：锂电池组，包括串联连接的第一锂电池和第二锂电池；以及功率变换器，包括第一功率变换器和第二功率变换器，第一功率变换器包括第一输入电容、第一电感器、第一晶体管、第二晶体管、第一输出电容，第一输入电容与第一锂电池并联，第一电感器的一端连接第一锂电池的正极，另一端连接第一晶体管的集电极和第二晶体管的发射极，第一晶体管的发射极连接第一锂电池的负极，第一输出电容的一端连接第二晶体管的集电极，另一端连接第一晶体管的发射极，第二功率变换器包括第二输入电容、第二电感器、第三晶体管、第四晶体管、第二输出电容，第二输入电容与第二锂电池并联，第二电感器的一端连接第二锂电池的负极，另一端连接第三晶体管的发射极和第四晶体管的集电极，第三晶体管的集电极连接第二锂电池的正极，第二输出电容的一端连接第四晶体管的发射极，另一端连接第三晶体管的集电极，在所述超级UPS系统中，第一晶体管的发射极连接第二直流母线端，第二晶体管的集电极连接第一直流母线端，第三晶体管的集电极连接第二直流母线端，第四晶体管的发射极连接第三直流母线端，并且第一晶体管的门极输入第一控制信号，第二晶体管的门极输入第二控制信号，第三晶体管的门极输入第三控制信号，第四晶体管的门极输入第四控制信号。进一步，根据如上所述的锂电池功率变换单元，进一步包括：充电电感电流环，包括电感电流输入端，输入流过第一电感器或第二电感器的电流，充电电流参考值输入端，输入充电电流参考值，和控制信号输出端，输出所述第一控制信号、所述第二控制信号、所述第三控制信号、以及所述第四控制信号，以及电池电压环，包括电池电压输入端，输入第一锂电池或第二锂电池的电池电压，电池电压参考值输入端，输入电池电压参考值，和充电电流输出端，输出充电电流，在锂电池功率变换单元在所述超级UPS系统中工作于充电模式下时，所述充电电流输出端与所述充电电流参考值输入端连接，并且在所述第一控制信号、所述第二控制信号、所述第三控制信号、所述第四控制信号的控制下，所述锂电池组被充电。进一步，根据如上所述的锂电池功率变换单元，进一步包括：放电电感电流环，包括电感电流输入端，输入流过第一电感器或第二电感器的电流，放电电流参考值输入端，输入放电电流参考值，和控制信号输出端，输出所述第一控制信号、所述第二控制信号、所述第三控制信号、以及所述第四控制信号，以及直流母线电压环，包括母线电压输入端，输入第一直流母线端与第二直流母线端之间的电压或第二直流母线端与第三直流母线端之间的电压，母线电压参考值输入端，输入母线电压参考值，和放电电流输出端，输出放电电流，在锂电池功率变换单元在所述超级UPS系统中工作于电压源模式下时，所述放电电流输出端与所述放电电流参考值输入端连接，并且在所述第一控制信号、所述第二控制信号、所述第三控制信号、所述第四控制信号的控制下，所述锂电池组放电。进一步，根据如上所述的锂电池功率变换单元，在锂电池功率变换单元在所述超级UPS系统中工作于电流源模式下时，所述放电电流参考值输入端输入恒定电流值，并且在所述第一控制信号、所述第二控制信号、所述第三控制信号、所述第四控制信号的控制下，所述锂电池组放电。进一步，根据如上所述的锂电池功率变换单元，进一步包括：上位机；和模式选择部，其中，模式选择部在接收到上位机输出的充电模式指令后，使得所述充电电流输出端与所述充电电流参考值输入端连接。进一步，根据如上所述的锂电池功率变换单元，进一步包括：上位机；和模式选择部，其中，模式选择部在接收到上位机输出的电压源模式指令后，使得所述放电电流输出端与所述放电电流参考值输入端连接。进一步，根据如上所述的锂电池功率变换单元，进一步包括：上位机，其中，上位机输出所述恒定电流值至所述放电电流参考值输入端。进一步，根据如上所述的锂电池功率变换单元，所述锂电池组被充电的过程包括：恒流充电阶段，在该阶段，电池电压环饱和，所述充电电流输出端输出限幅电流值作为所述充电电流，直至第一锂电池或者第二锂电池的电池电压从低于电池电压参考值到达退饱和电压为止；恒压充电阶段，在该阶段，电池电压环退出饱和状态，所述锂电池组以恒压方式被充电，充电电流输出端输出由电池电压环计算得到的电流值作为所述充电电流，直至所述充电电流小于充电截止电流；以及充电终止阶段，在该阶段，充电电流输出端输出的所述充电电流为0，第一锂电池和第二锂电池的电池电压分别回落至静置电压。进一步，根据如上所述的锂电池功率变换单元，所述锂电池组放电的过程包括：恒流放电阶段，在该阶段，所述放电电流参考值输入端输入的恒定电流值不为零，所述锂电池组恒流放电直至第一锂电池和第二锂电池的电池电压低于放电截止电压，以及放电结束阶段，在该阶段，所述放电电流参考值输入端输入的恒定电流值为零，第一锂电池和第二锂电池的电池电压回升至静置电压。进一步，根据如上所述的锂电池功率变换单元，所述第一晶体管、所述第二晶体管、所述第三晶体管、所述第四晶体管分别为绝缘栅双极型晶体管，并且所述第一控制信号与所述第三控制信号同相，所述第二控制信号与所述第四控制信号同相，所述第一控制信号与所述第二控制信号反相，所述第三控制信号与所述第四控制信号反相。本技术所提供的用于超级UPS系统中的锂电池功率变换单元通过采用合理的模式管理方案，在超级UPS系统出现不同的事件下工作于不同的模式以实现不同的功能，从而能够实现在超级UPS系统的电网出现故障，其它能源单元转换供电的时候能够配合操作以维持超级UPS系统的直流母线电压恒定，保证负载侧的供电稳定。并且，本技术所提供的锂电池功率变换单元还能够实现对锂电池本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂电池功率变换单元，用于超级UPS系统，其特征在于，包括：锂电池组，包括串联连接的第一锂电池和第二锂电池；以及功率变换器，包括第一功率变换器和第二功率变换器，第一功率变换器包括第一输入电容、第一电感器、第一晶体管、第二晶体管、第一输出电容，第一输入电容与第一锂电池并联，第一电感器的一端连接第一锂电池的正极，另一端连接第一晶体管的集电极和第二晶体管的发射极，第一晶体管的发射极连接第一锂电池的负极，第一输出电容的一端连接第二晶体管的集电极，另一端连接第一晶体管的发射极，第二功率变换器包括第二输入电容、第二电感器、第三晶体管、第四晶体管、第二输出电容，第二输入电容与第二锂电池并联，第二电感器的一端连接第二锂电池的负极，另一端连接第三晶体管的发射极和第四晶体管的集电极，第三晶体管的集电极连接第二锂电池的正极，第二输出电容的一端连接第四晶体管的发射极，另一端连接第三晶体管的集电极，在所述超级UPS系统中，第一晶体管的发射极连接第二直流母线端，第二晶体管的集电极连接第一直流母线端，第三晶体管的集电极连接第二直流母线端，第四晶体管的发射极连接第三直流母线端，并且第一晶体管的门极输入第一控制信号，第二晶体管的门极输入第二控制信号，第三晶体管的门极输入第三控制信号，第四晶体管的门极输入第四控制信号。...

【技术特征摘要】
1.一种锂电池功率变换单元，用于超级UPS系统，其特征在于，包括：锂电池组，包括串联连接的第一锂电池和第二锂电池；以及功率变换器，包括第一功率变换器和第二功率变换器，第一功率变换器包括第一输入电容、第一电感器、第一晶体管、第二晶体管、第一输出电容，第一输入电容与第一锂电池并联，第一电感器的一端连接第一锂电池的正极，另一端连接第一晶体管的集电极和第二晶体管的发射极，第一晶体管的发射极连接第一锂电池的负极，第一输出电容的一端连接第二晶体管的集电极，另一端连接第一晶体管的发射极，第二功率变换器包括第二输入电容、第二电感器、第三晶体管、第四晶体管、第二输出电容，第二输入电容与第二锂电池并联，第二电感器的一端连接第二锂电池的负极，另一端连接第三晶体管的发射极和第四晶体管的集电极，第三晶体管的集电极连接第二锂电池的正极，第二输出电容的一端连接第四晶体管的发射极，另一端连接第三晶体管的集电极，在所述超级UPS系统中，第一晶体管的发射极连接第二直流母线端，第二晶体管的集电极连接第一直流母线端，第三晶体管的集电极连接第二直流母线端，第四晶体管的发射极连接第三直流母线端，并且第一晶体管的门极输入第一控制信号，第二晶体管的门极输入第二控制信号，第三晶体管的门极输入第三控制信号，第四晶体管的门极输入第四控制信号。2.如权利要求1所述的锂电池功率变换单元，其特征在于，进一步包括：充电电感电流环，包括电感电流输入端，输入流过第一电感器或第二电感器的电流，充电电流参考值输入端，输入充电电流参考值，和控制信号输出端，输出所述第一控制信号、所述第二控制信号、所述第三控制信号、以及所述第四控制信号，以及电池电压环，包括电池电压输入端，输入第一锂电池或第二锂电池的电池电压，电池电压参考值输入端，输入电池电压参考值，和充电电流输出端，输出充电电流，在锂电池功率变换单元在所述超级UPS系统中工作于充电模式下时，所述充电电流输出端与所述充电电流参考值输入端连接，并且在所述第一控制信号、所述第二控制信号、所述第三控制信号、所述第四控制信号的控制下，所述锂电池组被充电。3.如权利要求1所述的锂电池功率变换单元，其特征在于，进一步包括：放电电感电流环，包括电感电流输入端，输入流过第一电感器或第二电感器的电流，放电电流参考值输入端，输入放电电流参考值，和控制信号输出端，输出所述第一控制信号、所述第二控制信号、所述第三控制信号、以及所述第四控制信号，以及直流母线电压环，包括母线电压输入端，输入第一直流母线端与第二直流母线端之间的电压或第二直流母线端与第三直流母线端之间的电压，母线电压参考值输入端，输入母线电压参考值，和放电电流输出端，输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：周佳男，任卫剑，赵摄，孟小波，
申请(专利权)人：杭州佳汇机电有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江,33