[发明专利]用于电池组并联的自适应隔离装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于电池组连接的电子装置，特别涉及用于电池组并联的自适应隔离装置。

背景技术

随着通信技术、电力系统控制技术、特别是新能源发电与应用技术的迅猛发展，电池组储能系统技术已成为多个应用领域的关键环节，重点应用于通信基站后备电源、电力控制系统操作电源及应急电源、新能源发电储能系统、关键设备设施、备用电源以及家用UPS应急电源等各个方面。

储能技术现已成为各行业重点关注、研究、应用的关键项目，目前主要使用铅酸电池、锂电池、镍氢电池、液流电池等作为电化学储能载体，但在大容量储能场合需要大量的电池组串并联，特别是电池组并联使用时主要以两种方式连接：1、各电池组通过大功率DC/DC直流侧相连，或通过逆变装置如PCS在交流侧相连，这种方式适合大容量单体电池串并联，成本、造价高，只适合中大型储能电站应用；2、低电压、小微型储能装置采用小规格电池组在同一电压等级范围内直接串并联，这种方式成本较低，但风险大、安全性较差，对电池一致性要求较高，基于成本考虑，目前被广泛采用。对于第2种连接方式，由于电池之间存在性能差异，电池组直接并联时常常造成电池组之间形成环流，长期使用各电池组之间会加剧劣化，减少寿命，严重时容易过温、短路起火爆炸，基于第2种连接方式存在的风险，本发明重点解决多电池组在并联时，防止电池组间发生环流，以及电压均衡的问题。

发明内容

本发明旨在提供一种防止电池组并联时各电池组之间产生环流的储能电池组并联自适应隔离装置。本发明通过以下方案实现：

一种储能电池组并联自适应隔离装置，包括两个以上的单臂桥整流模块、均衡电路、旁路电路，单臂桥整流模块并联后，再与均衡电路、旁路电路并联；每个单臂桥整流模块均有三个端口，分别为输入端口、电池组端口和输出端口，并且将这三个端口均设置为正极；并联后的单臂桥整流模块的输入端口连接充电设施，并联后的单臂桥整流模块的输出端口连接用电负载，每个单臂桥整流模块的电池组端口各连接一组电池组；所述均衡电路上设置电子功率型器件；所述旁路电路上设置短路直通器件或限流器件中的一种或多种。

为更进一步方便操作控制，储能电池组并联自适应隔离装置还可包括一个控制器，控制器与单臂桥整流模块、均衡电路、旁路电路进行数据传输，控制器根据系统工作状态命令适时控制系统充-放电主回路的断开与闭合，还控制各路电池组的接入和断开，对储能电池系统起到紧急安全保护与管理作用。

所述单臂桥整流模块的电池组端口连接的电池组，每一组均由若干个相同规格的同种单体电池串联而成，各组电池组之间的电压差值低于5%。可根据实际使用要求，单臂桥整流模块的电池组端口连接的电池组可为相同类别或不同类别电池，例如为镍氢电池、铅酸电池、锂电池等中的一种或多种组合。为达到更好的使用效果，各电池组推荐使用同一类别的电池，电池组中各单体电池的电性能尽量一致。当各电池组使用不同类别电池时，各电池组的基本参数如电压、充放电电压曲线等须基本一致，各电池组充放电能力需满足系统要求。当需要重新接入或维护后接入的电池组其电压与已接入单臂桥整流模块中的各电池组的电压差值需低于5%。

所述均衡电路上设置电子功率型器件，均衡电路一般在旁路电路停机或待机器件工作，主要调节电池组之间的电压相互平衡。均衡电路在均衡各单臂桥整流模块的电池组端口连接的各电池组的电压时，电子功率型器件可控制通过的电流大小。均衡电路具有主动模式和被动模式两种工作模式，当均衡电路为主动模式工作时，采用有源电子功率型器件，控制器根据设定的均衡电流值自动调节有源电子功率型器件的导通程度，控制均衡电路为某一数值；当均衡电路为被动模式工作时，采用无源电子功率型器件限定最大均衡电流为某一安全值，但均衡时电流不能恒定。

所述旁路电路上设置短路直通器件或限流器件中的一种或多种，旁路电路可接受控制器控制其通断。短路直通器件又可为电控或手动短路直通器件，电控短路直通器件例如可以是直流接触器、IGBT等大功率电控开关装置；手动短路直通器件例如可以是直流手控开关装置。而限流器件可以是熔断器、功率电阻等，当有电流限制要求时，可在接有短路直通器件的回路中加接限流器件。当旁路电路接通时，均衡电路即失去功能，因此在电池组需要均衡电压时须断开旁路电路。

为了方便操作控制，并联后的单臂桥整流模块的输入端口与充电设施连接电路上、并联后的单臂桥整流模块的输出端口与用电负载连接电路上、并联后的单臂桥整流模块的电池组端口与各电池组连接电路上均设置有开关，上述开关可通过控制器进行控制其断开和闭合。