[发明专利]一种大规模能量回收动力电池组测试设备的混合微网系统

说明书

技术领域

本发明属于动力电池测试能量回收技术领域，涉及一种大规模能量回收动力电池组测试设备的混合微网系统。

背景技术

随着我国电动汽车相关技术的快速发展，电动汽车用动力蓄电池组的性能成为了影响电动汽车能否成功推广的关键因数，目前我国已经成为了电动车用动力电池的最大生产国，电池生产厂家已经达到了700～800家。由于电池组生产后需要对其的性能进行评估，因此需要对电池组进行充放电测试。为了达到高的测试精度，目前国内大多数电池生产企业在充电测试时使用电网电能，放电测试时将测试用的功率器件工作在线性放大区，采用大功率电阻作为放电负载，因此，在此过程中绝大部分的放电测试能量都被白白浪费掉了。直到现在，我国电池生产厂家每天还在大量的浪费电能。据深圳子木公司相关数据统计，光是电池充放电测试，每年耗费电能73600万度，直接经济损失达到5.18亿元。

为了解决上述问题，以美国Aerovomental、必测公司和德国Arbin、迪卡龙(Digatron)公司为代表开发了一种能量回收型的电池组测试设备，该设备设计思想是将动力电池组放电测试的电能进行升压并网进而实现高效的回收，在实现大功率动力电池组测试的同时，也大大的节约了电能。初步估计采用该技术的设备单个厂家每年几百万的电费，而与此形成对比的是成本只需要几十元。因此，采用能量回收型的电池测试系统（Energy Recovery Power Accumulator Battery Pack Testing System-ERPABPTS）是十分紧迫且必要的，我国目前也有了一些企业开发了类似的产品，但目前大多还处于学习和仿制阶段，与此截然相反的是，大规模组网节能型动力电池组测试系统却在我国应用较少，只是在一些较大规模有实力的厂家中应用，究其原因主要有以下三个方面：

原因之一：ERPABPTS设备的研发单位大多侧重于测试设备本身拓扑、并网逆变器控制方法的研究，或者是单一的电源测试设备接入方面的研究工作，从多测试设备、大容量、高渗透率组网的角度方面还未形成系统的研究方法和技术，未能从系统组网能量回馈效率最优方面考虑。

原因之二：由于ERPABPTS组成的局部微网发电系统单机容量大，目前已知的单台设备最大功率可做到250kW，因此接入渗透率较高，在与主网脱离或接入瞬间，可能导致主网电压跌落或者上升，对主网（AC380V）的稳定运行容易产生较大的影响，另外如果设备控制的不好，容易产生较大的谐波，很有可能周边设备正常运行产生影响。而且目前的测试设备没有防孤岛运行功能，在这些影响因素尚未明确，接入时暂态特性不明确，发电设备相关接入标准也尚未健全的情况下，电力部门禁止该类型设备并接入主电网。

原因之三：与传统的分布式发电系统不同，电池生产厂中存在集中的大量的使用不同拓扑结构、不同功率等级的单/三相并网发电设备，各种负载。其组成了一种复杂的、特殊的微网结构，如图1所示。其中，单个测试设备微源变流器内部主要由两部分组成，一个是双向DC/DC变流器，主要负责实现大电流充放电测试；一个双向AC/DC变换器，主要实现单位功率因数的整流/逆变控制，实现与电网能量的双向流动。双向DC/DC变流器和AC/DC变流器拥有共同的直流母线，这种结构需要进行两级变换，效率较低，不能实现电网能量的高效利用，有的变流器采用效率低、体积大的工频变压器作为与网侧的接口，测试设备的整体效率就更低了，往往还达不到70%，但是价格却比较昂贵，目前已知的200kW的Aerovomental公司的双通道测试设备AV900，卖价达到了120万左右，125kW的ABC-150达到80万左右，这也是使得电池生产厂家放弃大规模的购买和使用。

由于上述原因，研究高效、节能、价格低廉、可靠性高的整套动力电池测试系统成为了我国电池生产测试行业的迫切需求，它的诞生将每年为我国节约上亿元的电费。