基于电池储能的级联型高压恒流电源恒流控制方法技术

一种基于电池储能的级联型高压恒流电源恒流控制方法，通过电源的恒流控制模块对回路电流进行控制，将计算得到的电池级联时序传输给电池时序下发模块，电池时序下发模块将电池级联时序下发给电池级联升压模块，电池级联升压模块接收电池级联时序，并作为每级电池所串联的IGBT开关的导通时序，控制电池的导通顺序。恒流控制模块实时监测负载电容器电流检测反馈模块反馈的负载电容器模块实际充电电流，将此实际充电电流与理论电流比较，当负载电容器电流检测反馈模块反馈回来的实际电流大于恒流控制模块计算的理论电流时，前移电池时序；当负载电容器电流检测反馈模块反馈回来的实际电流小于恒流控制模块计算的理论电流时，后移电池时序。

【技术实现步骤摘要】
基于电池储能的级联型高压恒流电源恒流控制方法
本专利技术涉及一种电源的恒流控制方法。
技术介绍
电池储能的级联型高压恒流电源摆脱了电网电压大幅度浪涌与下限所造成的供电系统干扰，使其在野外作业方面的应用得到了巨大提升，基于电池储能的高能量密度，电池级联的电压可以达到兆瓦级，这极大提高了高压恒流电源的输出功率，而对于这一电源的恒流控制又是实现系统稳定运行的基础，所以研究基于电池储能的级联型高压恒流电源恒流控制方法具有重要的意义。基于电池储能的级联型高压恒流电源的恒流控制研究日益广泛，刘坤“High-voltagehigh-frequencychargingpowersupplybasedonvoltagefeedbackandphase-shiftcontrol”通过设置电池组投入的间隔时间相同，保证每级电池组投入后回路电流的一致性，得到了良好的实验结果。李超“电磁发射用多级混合储能充电策略优化”采用时序重构法来进行电流的控制，即先根据第一级电池组串入回路所达到的最大电流为基准，当监测到下一个电池组被触发来维持的最大电流仍然和此时回路能达到的最大电流一致时，选取此时刻为下一个蓄电池组被触发的时间。通过控制策略的实施有效完成了混合储能系统的高效能量转移。学者一般认为电池在给电容器充电的过程中电压是不变的，但是电池的实际放电曲线是实时变化的，其规律为一开始放电电压变化较大，之后慢慢趋于平稳，针对这一特征可以取每个充电周期一个固定的电压作为其充电电压值，然后通过闭环控制电流检测改变时序来实现电池投入时序的微调，即实现电流的恒流修正控制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电池储能的级联型高压恒流电源恒流控制方法。旨在解决由于电池电压变化造成的回路电流波动的问题。电池储能的级联型高压恒流电源以电池作为初级能量，通过把电池按时序级联，可在较短时间内连续对负载电容器模块充电，并达到近似恒流的目的。所述的高压恒流电源包括：电池级联升压模块、负载电容器模块、负载电容器电流检测反馈模块、恒流控制模块以及电池时序下发模块。所述电池级联升压模块的输入端连接电池时序下发模块的输出端，所述电池级联升压模块的输出端连接所述负载电容器模块的输入端，所述负载电容器的输出端连接负载电容器电流检测反馈模块的输入端，所述负载电容器电流检测模块的输出端连接恒流控制模块的输入端，所述恒流控制模块的输出端连接电池时序下发模块输入端。所述电池级联升压模块通过级联的多个电池充电模块对所述负载电容器模块充电；所述负载电容器电流检测反馈模块通过霍尔元件采集所述负载电容器模块的电流，将此电流通过V/f变换器转换成电流频率信号，再通过光纤把此电流频率信号反馈给所述恒流控制模块；所述恒流控制模块通过电池级联时序对电池回路电流进行控制，电池级联时序算法为：从第n级电池级联接入回路时刻开始，依次遍历这一时刻之后的所有时刻，并求取该时刻第n+1级电池级联接入的回路电流，直到回路电流的电流峰值等于设定电流阈值为止，保存该时刻为第n+1级电池级联的时刻，并开始下一个循环。恒流控制模块将计算好的电池级联时序传输给所述电池时序下发模块，通过所述电池时序下发模块将电池级联时序下发给所述电池级联升压模块，所述电池级联升压模块接收电池级联时序，并作为每级电池所串联的IGBT开关的导通时序，从而控制电池的导通顺序，如此，回路电流始终不超过电流阈值，实现近似恒流控制。所述恒流控制模块实时监测负载电容器电流检测反馈模块反馈的负载电容器模块实际充电电流，并将此实际充电电流与理论电流比较，从而前移或者后移电池时序。具体为：当所述负载电容器电流检测反馈模块反馈回来的负载电容器模块实际充电电流大于所述恒流控制模块计算得到的理论电流时，前移电池级联时序，具体为实际电流-理论电流＝m*10A时，前移m*0.1s；其中，m为整数，m≥0，A为安培，s为秒。当所述负载电容器电流检测反馈模块反馈回来的负载电容器模块实际充电电流小于所述恒流控制模块计算得到的理论电流时，后移电池级联时序，具体为理论电流-实际电流＝m*10A时，后移m*0.1s；其中，m为整数，m≥0，A为安培，s为秒。本专利技术是在恒流控制模块内部通过改变时序来实现的，可以有效解决电池电压变化造成的回路电流波动的问题。附图说明图1为本专利技术基于电池储能的级联型高压恒流电源实施例的结构框图；图2为本专利技术基于电池储能的级联型高压恒流电源实施例的电路图；图3为本专利技术恒流控制方法的另一实施例流程图。具体实施方式以下结合附图和具体实施方式进一步说明部分。本专利技术基于电池储能的级联型高压恒流电源恒流控制方法，通过电池时序下发模块输送给级联电池相应的时序，控制电池级联升压模块给负载电容器模块充电，负载电容器电流检测反馈模块检测电容器实时电流，并传输给恒流控制模块来实现时序的调整，然后再把调整好的时序下发给电池时序下发模块。恒流的控制即是在恒流控制模块内部通过改变时序来实现。如图1所示，本专利技术基于电池储能的级联型高压恒流电源的结构如下：所述的电源包括电池级联升压模块、负载电容器模块、负载电容器电流检测反馈模块、恒流控制模块以及电池时序下发模块；电池级联升压模块的输入端连接电池时序下发模块输出端，电池级联升压模块的输出端连接负载电容器模块的输入端，负载电容器的输出端连接负载电容器电流检测反馈模块的输入端，负载电容器电流检测模块的输出端连接恒流控制模块的输入端，恒流控制模块的输出端连接电池时序下发模块输入端；图2所示为所述电源的电路图。如图2所示，所述电源的电路图中，电池E1-En、IGBTS1-Sn、二极管D1-Dn、电感L和电阻R组成电池级联升压模块。其中电池E1先与IGBTS1串联，然后再与二极管D1并联，组成第一级电池充电模块，其他级的电池充电模块也由此连接方式构成。n个电池充电模块级联，最后再串联电感L和电阻R，组成电池级联升压模块。其中，n为整数，取值范围1-20。负载电容器模块包括电容器C。电容器C与电池级联升压模块串联。IGBTS1-Sn通过开关动作控制电池E1-En串入回路的时间，从而产生不同的电流，电流通过电感L和电阻R给负载电容器模块的电容器C充电。图3所示为本专利技术实施例的恒流控制的充电方法流程，如图3所示：恒流控制模块实时监测负载电容器电流检测反馈模块反馈的负载电容器模块实际充电电流，将负载电容器模块实际充电电流与理论电流比较，从而前移或者后移电池时序。具体为：当负载电容器电流检测反馈模块反馈回来的实际电流大于恒流控制模块计算出来的理论电流时，前移电池级联时序，具体为实际电流-理论电流＝m*10A时，前移m*0.1s；其中，m为整数，m≥0，A为安培，s为秒。当负载电容器电流检测反馈模块反馈回来的实际电流小于恒流控制模块计算出来的理论电流时，后移电池级联时序，具体为理论电流-实际电流＝m*10A时，后移m*0.1s；其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电池储能的级联型高压恒流电源恒流控制方法，所述的高压恒流电源包括：/n电池级联升压模块、负载电容器模块、负载电容器电流检测反馈模块、恒流控制模块以及电池时序下发模块；/n所述电池级联升压模块的输入端连接电池时序下发模块输出端，所述电池级联升压模块的输出端连接所述负载电容器模块的接收端，所述负载电容器的输出端连接负载电容器电流检测反馈模块的接收端，所述负载电容器电流检测模块的输出端连接恒流控制模块的接收端，所述恒流控制模块的输出端连接电池时序下发模块输入端；/n所述电池级联升压模块通过级联的多个电池充电模块对所述负载电容器模块充电；/n所述负载电容器电流检测反馈模块通过霍尔元件采集所述负载电容器模块的电流，将此电流通过V/f变换器转换成电流频率信号，再通过光纤把此电流频率信号反馈至所述恒流控制模块，/n其特征在于：/n所述恒流控制模块对回路电流进行控制，将计算得到的电池级联时序传输给所述电池时序下发模块，所述电池时序下发模块将电池级联时序下发给所述电池级联升压模块，所述电池级联升压模块接收电池级联时序，并作为每级电池所串联的IGBT开关的导通时序，控制电池的导通顺序。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于电池储能的级联型高压恒流电源恒流控制方法，所述的高压恒流电源包括：
电池级联升压模块、负载电容器模块、负载电容器电流检测反馈模块、恒流控制模块以及电池时序下发模块；
所述电池级联升压模块的输入端连接电池时序下发模块输出端，所述电池级联升压模块的输出端连接所述负载电容器模块的接收端，所述负载电容器的输出端连接负载电容器电流检测反馈模块的接收端，所述负载电容器电流检测模块的输出端连接恒流控制模块的接收端，所述恒流控制模块的输出端连接电池时序下发模块输入端；
所述电池级联升压模块通过级联的多个电池充电模块对所述负载电容器模块充电；
所述负载电容器电流检测反馈模块通过霍尔元件采集所述负载电容器模块的电流，将此电流通过V/f变换器转换成电流频率信号，再通过光纤把此电流频率信号反馈至所述恒流控制模块，
其特征在于：
所述恒流控制模块对回路电流进行控制，将计算得到的电池级联时序传输给所述电池时序下发模块，所述电池时序下发模块将电池级联时序下发给所述电池级联升压模块，所述电池级联升压模块接收电池级联时序，并作为每级电池所...

【专利技术属性】
技术研发人员：高迎慧，谭强，刘坤，孙鹞鸿，严萍，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11