一种牵引变电所蓄电池组电压均衡系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种牵引变电所蓄电池组电压均衡系统，包括：整流充电机，整流充电机通过开关器件Q1、Q2分别连接蓄电池组模块、单体电池补充电单元，单体电池补充电单元包括补充DC/DC1模块、切换开关模块、双向开关模块，补充DC/DC1模块连接切换开关模块，切换开关模块通过双向开关模块连接蓄电池组模块，蓄电池组模块输出端连接硅链降压装置，控制模块监测蓄电池组模块电压并控制切换开关模块、双向开关模块。本实用新型专利技术通过控制开关器件的通断，实现对目标单体电池的补充电，同时尽可能不改变原有的控制结构，最大限度减少直流系统的运行风险。风险。风险。

【技术实现步骤摘要】
一种牵引变电所蓄电池组电压均衡系统


[0001]本技术涉及牵引变电所备用电源
，具体涉及一种牵引变电所蓄电池组电压均衡系统。

技术介绍

[0002]牵引变电所中的直流电源主要为断路器、隔离开关的合闸回路/控制回路、综自保护装置、事故照明、逆变器等设备提供操作电源，要求具有较高的供电可靠性。当出现交流电源失电的紧急状态时，蓄电池组应立即由正常运行时的浮充电状态转化为主电源，成为牵引变电所重要设备稳定运行的唯一保障。
[0003]近年来，各地牵引变电所多次出现因直流电源故障导致的事故，如蓄电池组失效导致的继电保护装置异常、开关设备操作失灵等情况，严重威胁了设备的安全运行。因此，基于安全性考虑，加强蓄电池组的维护，在充放电管理方式中投入电池电压均衡控制具有重要意义，不仅可以提高蓄电池组的使用寿命，还为牵引变电所的安全稳定运行降低风险。
[0004]牵引变电所蓄电池组的稳定运行是直流电源系统的重要保障，当前蓄电池组充放电运行存在管理方法不够科学，维护手段不够便捷的问题，具体如下：
[0005](1)单体电池出厂时由于生产、制造工艺的影响，个体之间存在性能差异，当蓄电池进行串联充放电时，会出现电压不均衡的现象，长期运行导致蓄电池内阻各异，出现容量偏差。同时，还会伴随着蓄电池出现过充欠充的现象，尤其在蓄电池组存在新旧两种蓄电池时，不均衡现象十分严重，蓄电池电压有的过高、有的过低，造成过充和欠充状态的恶性循环，甚至出现不可逆反应，严重缩短蓄电池的使用寿命；
[0006](2)目前检修计划中要求每年对蓄电池组进行一次核对性充放电试验，以检查蓄电池容量是否正常，整个试验过程耗时较长、程序复杂。以某牵引变电所为例，试验现场需要配备至少3名作业人员，若选用0.1C10放电电流，一组蓄电池充放电试验需要20h才能完成，且过程中必须有专人监视，加上安全措施、作业准备等流程，一个牵引变电所的核对性充放电试验至少需要用时2～3天，费时费力。

技术实现思路

[0007]为了提高蓄电池组的电池均一性及维护管理水平，本技术提供一种牵引变电所蓄电池组电压均衡系统。
[0008]为了实现上述技术目的，本技术采用如下技术方案：
[0009]一种牵引变电所蓄电池组电压均衡系统，包括：
[0010]整流充电机，整流充电机通过开关器件Q1、Q2分别连接蓄电池组模块、单体电池补充电单元，单体电池补充电单元包括补充DC/DC1模块、切换开关模块、双向开关模块，补充DC/DC1模块连接切换开关模块，切换开关模块通过双向开关模块连接蓄电池组模块，蓄电池组模块输出端连接硅链降压装置，控制模块监测蓄电池组模块电压并控制切换开关模块、双向开关模块；
[0011]切换开关模块包括并联的第一桥臂、第二桥臂，第一桥臂上串联设置开关P1、P2，第二桥臂上串联设置开关P3、P4，蓄电池组模块包括9个串联的蓄电池C
i
，1≤i≤9，双向开关模块包括10个双向开关S
j
，0≤j≤9，蓄电池C
k
的正极连接双向开关S
k
‑1的第一端，蓄电池C
k
的负极连接双向开关S
k
的第一端，1≤k≤9，下标为奇数的双向开关第二端连接在开关P3、P4之间，下标为偶数的双向开关第二端连接在开关P1、P2之间。
[0012]优选地，切换开关模块还包括与第一桥臂、第二桥臂并联的第三桥臂，第三桥臂上串联设置开关P0、电阻R。
[0013]优选地，控制模块包括ADC采样模块和DSP处理模块。
[0014]优选地，开关器件Q1、Q2为可控硅开关器件。
[0015]与现有技术相比，本技术的有益效果：
[0016]本技术针对牵引变电所直流系统既有的蓄电池组管理模式，分析了其运行维护存在的问题，提出了一种改善电池电压均衡的单体补充电方案，并在此基础上改进蓄电池组传统的检修维护手段，利用模块化信号采集、逻辑判断、程序控制的方式实现单体电池的依次放电试验。改进的蓄电池组管理方法主要利用现有充放电回路，增加单体补充电控制和信号线缆，对当前设备具有较强的适用性，不仅有利于延长电池的使用寿命，也使得蓄电池组整体管理水平得到有效提高。
附图说明
[0017]为了更清楚的说明本技术实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域中的普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他附图。
[0018]图1为牵引变电所蓄电池组电压均衡系统示意图。
具体实施方式
[0019]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0020]如图1所示，一种牵引变电所蓄电池组电压均衡系统，包括：整流充电机，整流充电机通过开关器件Q1、Q2分别连接蓄电池组模块、单体电池补充电单元，开关器件Q1、Q2为可控硅开关器件，开关器件Q1、Q2分别控制蓄电池组模块、单体电池补充电单元的投入与切除。
[0021]单体电池补充电单元包括补充DC/DC1模块、切换开关模块、双向开关模块，补充DC/DC1模块连接切换开关模块，整流充电机电源电压经补充DC/DC1模块转换为单体蓄电池额定电压。切换开关模块通过双向开关模块连接蓄电池组模块，蓄电池组模块输出端连接硅链降压装置，控制模块包括ADC采样模块和DSP处理模块，控制模块监测蓄电池组模块电压并控制切换开关模块、双向开关模块组成开关阵列实现对目标单体蓄电池充电。
[0022]切换开关模块包括并联的第一桥臂、第二桥臂，第一桥臂上串联设置开关P1、P2，第二桥臂上串联设置开关P3、P4，蓄电池组模块包括9个串联的蓄电池C
i
，1≤i≤9，双向开关模
块包括10个双向开关S
j
，0≤j≤9，蓄电池C
k
的正极连接双向开关S
k
‑1的第一端，蓄电池C
k
的负极连接双向开关S
k
的第一端，1≤k≤9。下标为奇数的双向开关(S1、S3、S5、S7、S9)第二端连接在开关P3、P4之间，下标为偶数的双向开关(S0、S2、S4、S6、S8)第二端连接在开关P1、P2之间。
[0023]在蓄电池组正常浮充电运行过程中，通过ADC模块进行单体蓄电池电压信号采集，当出现电压不均衡时，闭合Q2，通过DSP处理模块进行逻辑判断，选择切换开关与双向开关组成的开关阵列来实现对目标单体电池的充电。例如当P1、P4与S0、S1导通时，可以实现对第一块单体电池C1的充电，具体电池补充电开关阵本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种牵引变电所蓄电池组电压均衡系统，其特征在于，包括：整流充电机，整流充电机通过开关器件Q1、Q2分别连接蓄电池组模块、单体电池补充电单元，单体电池补充电单元包括补充DC/DC1模块、切换开关模块、双向开关模块，补充DC/DC1模块连接切换开关模块，切换开关模块通过双向开关模块连接蓄电池组模块，蓄电池组模块输出端连接硅链降压装置，控制模块监测蓄电池组模块电压并控制切换开关模块、双向开关模块；切换开关模块包括并联的第一桥臂、第二桥臂，第一桥臂上串联设置开关P1、P2，第二桥臂上串联设置开关P3、P4，蓄电池组模块包括9个串联的蓄电池C
i
，1≤i≤9，双向开关模块包括10个双向开关S
j
，0≤j≤9，蓄电池C
k<...

【专利技术属性】
技术研发人员：周康，祁建山，石晶晶，宋承志，谢后晴，李文建，薛元菠，吴文贝，匡育贤，闫李，丰帆，刘传嘉，程傲博，
申请(专利权)人：中国铁路上海局集团有限公司徐州供电段，
类型：新型
国别省市：