变电站用磷酸铁锂电池直流电源均衡系统、方法及设备技术方案

本发明专利技术公开一种变电站用磷酸铁锂电池直流电源均衡系统、方法及设备，所述充电方法，包括：采集串联磷酸铁锂电池组中所有单节锂电池的端电压和温度；判断端电压是否超过保护阈值，判断温度是否超出预设电池温度阈值区间；如果有一个超过保护阈值，或者超出预设电池温度阈值区间，切断充电回路，并发出报警信息；判断所有单节锂电池的端电压与预设电池电压阈值，控制电池充电模式：当串联磷酸铁锂电池组中单节锂电池B

【技术实现步骤摘要】
变电站用磷酸铁锂电池直流电源均衡系统、方法及设备


[0001]本专利技术涉及直流电源领域，并且更具体地，涉及变电站用磷酸铁锂电池直流电源均衡系统、方法及设备。

技术介绍

[0002]磷酸铁锂电池以其自放电率低、电压平台稳定、无记忆性等综合优势，在目前工业应用的主流锂电池中，最适宜作为直流电源用蓄电池在变电站中推广应用。由于功率和电压的限制，磷酸铁锂电池在变电站场景下需要多只电芯串联使用，然而锂电池在容量、内阻、自放电率上的不同很容易造成电池容量的差异，因为“木桶效应”的存在，整个电池组的有效容量就会取决于最小容量的单体电池。
[0003]对于铅酸蓄电池型直流电源，考虑到铅酸电池本身的充放电特性、安全性、技术经济性以及运维方法，在变电站应用过程中没有相应的均衡器件或系统，这也就导致锂电替代铅酸的过程引入了新的问题；无法采用锂电池直接替换变电站直流电源中的铅酸蓄电池。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种变电站用磷酸铁锂电池直流电源均衡系统、方法及设备，以解决由于串联锂电池组的物理特性不一致而引起的充电不平衡问题。本专利技术能够对串联锂电池组工作状态进行监视，在出现不正常状态时及时切断主回路，并发出提示信息，从而避免安全事故的发生，提高系统整体的可靠性。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]第一方面，本专利技术提供一种变电站用磷酸铁锂电池直流电源均衡充电方法，包括：
[0007]采集串联磷酸铁锂电池组中单节锂电池的端电压和温度；
[0008]判断所述单节锂电池的端电压是否超过保护阈值，以及所述单节锂电池的温度是否超出预设电池温度阈值区间；如果有一个单节锂电池的端电压超过保护阈值，或者有一个单节锂电池的温度超出预设电池温度阈值区间，切断充电回路；
[0009]判断所有单节锂电池的端电压与预设电池电压阈值，当串联磷酸铁锂电池组中单节锂电池B
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的端电压达到均衡阈值时，控制单节锂电池B
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多余的电能以欧姆热形式释放，实现变电站用磷酸铁锂电池直流电源均衡充电。
[0010]本专利技术进一步的改进在于：所述判断所有单节锂电池的端电压是否超过保护阈值，判断所有单节锂电池的温度是否超出预设电池温度阈值区间的步骤中，所述保护阈值为3.7V；预设电池温度阈值区间为
‑
10～55℃。
[0011]本专利技术进一步的改进在于：所述判断所有单节锂电池的端电压与预设电池电压阈值的步骤，具体包括：
[0012]当串联磷酸铁锂电池组中端电压最小的单节锂电池对应的端电压低于第一阈值时，执行预充电指令，充电控制回路控制电池以小电流充电来修复深度放电的电池；
[0013]当串联磷酸铁锂电池组中端电压最小的单节锂电池对应的端电压等于或者高于第一阈值但低于第二阈值时，充电控制回路控制电池以设定的电流值执行恒流充电；
[0014]当串联磷酸铁锂电池组中端电压最大的单节锂电池对应的端电压达到第二阈值时，充电控制回路控制电池以涓流充电。
[0015]本专利技术进一步的改进在于：所述判断所有单节锂电池的端电压与预设电池电压阈值，控制电池充电模式的步骤中，所述第一阈值为2.7V，所述第二阈值为3.6V。
[0016]本专利技术进一步的改进在于：所述判断所有单节锂电池的端电压与预设电池电压阈值，控制电池充电模式的步骤中，所述均衡阈值为3.65V。
[0017]本专利技术进一步的改进在于：所述控制单节锂电池B
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多余的电能以欧姆热形式释放的步骤中，具体通过控制单节锂电池B
i
对应的均衡放电回路H
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的控制开关闭合，单节锂电池B
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多余的电能以欧姆热形式释放。
[0018]第二方面，本专利技术提供一种变电站用磷酸铁锂电池直流电源均衡系统，包括：
[0019]采集模块，用于采集串联磷酸铁锂电池组中单节锂电池的端电压和温度；
[0020]判断模块，用于判断所述单节锂电池的端电压是否超过保护阈值，以及所述单节锂电池的温度是否超出预设电池温度阈值区间；如果有一个单节锂电池的端电压超过保护阈值，或者有一个单节锂电池的温度超出预设电池温度阈值区间，切断充电回路；
[0021]均衡模块，用于判断所有单节锂电池的端电压与预设电池电压阈值，控制电池充电模式：当串联磷酸铁锂电池组中单节锂电池B
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的端电压达到均衡阈值时，控制单节锂电池B
i
多余的电能以欧姆热形式释放，实现变电站用磷酸铁锂电池直流电源均衡充电。
[0022]本专利技术进一步的改进在于：所述保护阈值为3.7V；预设电池温度阈值区间为
‑
10～55℃；所述均衡阈值为3.65V。
[0023]本专利技术进一步的改进在于：所述均衡模块，判断所有单节锂电池的端电压与预设电池电压阈值时，具体包括：
[0024]当串联磷酸铁锂电池组中端电压最小的单节锂电池对应的端电压低于第一阈值时，执行预充电指令，充电控制回路控制电池以小电流充电来修复深度放电的电池；
[0025]当串联磷酸铁锂电池组中端电压最小的单节锂电池对应的端电压等于或者高于第一阈值但低于第二阈值时，充电控制回路控制电池以设定的电流值执行恒流充电；
[0026]当串联磷酸铁锂电池组中端电压最大的单节锂电池对应的端电压达到第二阈值时，充电控制回路控制电池以涓流充电。
[0027]第三方面，本专利技术提供一种变电站用磷酸铁锂电池直流电源均衡系统，包括：
[0028]主控单元，用于采集单节锂电池电压、温度；
[0029]充电控制单元，用于充电过程中充电电压和充电电流的控制；充电控制单元包括充电控制回路、电池电压监测模块以及温度监测模块；
[0030]充电控制回路的输入端连接三相电源，输出端连接直流母线，用于将三相电源进行AC/DC转换后供给支路母线为串联磷酸铁锂电池组充电；
[0031]温度监测模块，用于将从主控单元获得的单节锂电池B
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的温度与预设电池温度阈值区间进行比对，当充电时，某一单节锂电池B
i
的温度超出预设电池温度阈值区间时，控制充电控制回路暂停向串联磷酸铁锂电池组充电；当所有单节锂电池的温度回到预设电池温度阈值区间时，控制充电控制回路开启充电；
[0032]电池电压监测模块，用于将主控单元获得的单节锂电池B
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的端电压与预设电池电压阈值进行比对：当串联磷酸铁锂电池组中端电压最小的单节锂电池对应的端电压低于第一阈值时，执行预充电指令，充电控制回路控制电池以小电流充电来修复深度放电的电池；当串联磷酸铁锂电池组中端电压最小的单节锂电池对应的端电压等于或者高于第一阈值但低于第二阈值时，充电控制回路控制电池以设定的电流值执行恒流充电；当串联磷酸铁锂电池组中端电压最大的单节锂电池对应的端电压达到第二阈值时，充电控制回路控制电池以涓流充电；当监测到任一单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.变电站用磷酸铁锂电池直流电源均衡充电方法，其特征在于，包括：采集串联磷酸铁锂电池组中单节锂电池的端电压和温度；判断所述单节锂电池的端电压是否超过保护阈值，以及所述单节锂电池的温度是否超出预设电池温度阈值区间；如果有一个单节锂电池的端电压超过保护阈值，或者有一个单节锂电池的温度超出预设电池温度阈值区间，切断充电回路；判断所有单节锂电池的端电压与预设电池电压阈值，当串联磷酸铁锂电池组中单节锂电池B
i
的端电压达到均衡阈值时，控制单节锂电池B
i
多余的电能以欧姆热形式释放，实现变电站用磷酸铁锂电池直流电源均衡充电。2.根据权利要求1所述的变电站用磷酸铁锂电池直流电源均衡充电方法，其特征在于，所述判断所有单节锂电池的端电压是否超过保护阈值，判断所有单节锂电池的温度是否超出预设电池温度阈值区间的步骤中，所述保护阈值为3.7V；预设电池温度阈值区间为
‑
10～55℃。3.根据权利要求1所述的变电站用磷酸铁锂电池直流电源均衡充电方法，其特征在于，所述判断所有单节锂电池的端电压与预设电池电压阈值的步骤，具体包括：当串联磷酸铁锂电池组中端电压最小的单节锂电池对应的端电压低于第一阈值时，执行预充电指令，充电控制回路控制电池以小电流充电来修复深度放电的电池；当串联磷酸铁锂电池组中端电压最小的单节锂电池对应的端电压等于或者高于第一阈值但低于第二阈值时，充电控制回路控制电池以设定的电流值执行恒流充电；当串联磷酸铁锂电池组中端电压最大的单节锂电池对应的端电压达到第二阈值时，充电控制回路控制电池以涓流充电。4.根据权利要求3所述的变电站用磷酸铁锂电池直流电源均衡充电方法，其特征在于，所述判断所有单节锂电池的端电压与预设电池电压阈值，控制电池充电模式的步骤中，所述第一阈值为2.7V，所述第二阈值为3.6V。5.根据权利要求1所述的变电站用磷酸铁锂电池直流电源均衡充电方法，其特征在于，所述判断所有单节锂电池的端电压与预设电池电压阈值，控制电池充电模式的步骤中，所述均衡阈值为3.65V。6.根据权利要求1所述的变电站用磷酸铁锂电池直流电源均衡充电方法，其特征在于，所述控制单节锂电池B
i
多余的电能以欧姆热形式释放的步骤中，具体通过控制单节锂电池B
i
对应的均衡放电回路H
i
的控制开关闭合，单节锂电池B
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多余的电能以欧姆热形式释放。7.变电站用磷酸铁锂电池直流电源均衡系统，其特征在于，包括：采集模块，用于采集串联磷酸铁锂电池组中单节锂电池的端电压和温度；判断模块，用于判断所述单节锂电池的端电压是否超过保护阈值，以及所述单节锂电池的温度是否超出预设电池温度阈值区间；如果有一个单节锂电池的端电压超过保护阈值，或者有一个单节锂电池的温度超出预设电池温度阈值区...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎可，解晓东，孙杨，汪金礼，穆居易，胡晨，孙召琴，王绥军，于冉，金翼，易永利，尤育敢，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司国网浙江省电力有限公司温州供电公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：