[实用新型]锂电池功率变换单元

说明书

技术领域

本实用新型涉及超级UPS领域，尤其涉及一种用于超级UPS系统的锂电池功率变换单元。

背景技术

随着通信、互联网以及工业等场合用电可靠性的要求的不断提升，对不间断电源的可靠性、安全性的要求也随之提高。为了进一步提升不间断电源的供电可靠性，超级不间断电源(Super UPS或超级UPS)的概念随之产生。超级不间断电源中除了市电(Grid)之外，还增加了燃料电池(FC)、燃气轮机(GT)、锂电池(LB)、超级电容(SC)和光伏(PV)等互相独立的能源以增加系统备电的冗余，提高供电的可靠性。

在超级UPS系统运行中，锂电池功率变换单元除作为后备储能单元外，还在不同能源切换的间隙中起着维持直流母线恒定、保证负载供电不间断的作用。同时，锂电池功率变换单元还要对电池的充、放电进行管理。由于锂电池对电压和电流都较为敏感，过充或过放都会对电池造成不可恢复的损伤。因此锂电池功率变换单元需要精确的充放电控制策略。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于超级UPS系统中的锂电池功率变换单元，该锂电池功率变换单元通过采用合理的模式管理方案来在超级UPS系统出现不同的事件下工作于不同的模式以实现不同的功能，从而实现在超级UPS系统的电网出现故障，其它能源单元转换供电的时候能够配合操作以维持超级UPS系统的直流母线电压恒定、保证负载侧的供电稳定。并且，该锂电池功率变换单元还能够实现对锂电池的合理的充、放电管理，从而能够避免对锂电池进行过充或过放而导致的不可恢复的损伤，延长锂电池的使用寿命。

为实现此目的，本实用新型提供一种锂电池功率变换单元，用于超级UPS系统，包括：锂电池组，包括串联连接的第一锂电池和第二锂电池；以及功率变换器，包括第一功率变换器和第二功率变换器，第一功率变换器包括第一输入电容、第一电感器、第一晶体管、第二晶体管、第一输出电容，第一输入电容与第一锂电池并联，第一电感器的一端连接第一锂电池的正极，另一端连接第一晶体管的集电极和第二晶体管的发射极，第一晶体管的发射极连接第一锂电池的负极，第一输出电容的一端连接第二晶体管的集电极，另一端连接第一晶体管的发射极，第二功率变换器包括第二输入电容、第二电感器、第三晶体管、第四晶体管、第二输出电容，第二输入电容与第二锂电池并联，第二电感器的一端连接第二锂电池的负极，另一端连接第三晶体管的发射极和第四晶体管的集电极，第三晶体管的集电极连接第二锂电池的正极，第二输出电容的一端连接第四晶体管的发射极，另一端连接第三晶体管的集电极，在所述超级UPS系统中，第一晶体管的发射极连接第二直流母线端，第二晶体管的集电极连接第一直流母线端，第三晶体管的集电极连接第二直流母线端，第四晶体管的发射极连接第三直流母线端，并且第一晶体管的门极输入第一控制信号，第二晶体管的门极输入第二控制信号，第三晶体管的门极输入第三控制信号，第四晶体管的门极输入第四控制信号。

进一步，根据如上所述的锂电池功率变换单元，进一步包括：充电电感电流环，包括电感电流输入端，输入流过第一电感器或第二电感器的电流，充电电流参考值输入端，输入充电电流参考值，和控制信号输出端，输出所述第一控制信号、所述第二控制信号、所述第三控制信号、以及所述第四控制信号，以及电池电压环，包括电池电压输入端，输入第一锂电池或第二锂电池的电池电压，电池电压参考值输入端，输入电池电压参考值，和充电电流输出端，输出充电电流，在锂电池功率变换单元在所述超级UPS系统中工作于充电模式下时，所述充电电流输出端与所述充电电流参考值输入端连接，并且在所述第一控制信号、所述第二控制信号、所述第三控制信号、所述第四控制信号的控制下，所述锂电池组被充电。

进一步，根据如上所述的锂电池功率变换单元，进一步包括：放电电感电流环，包括

电感电流输入端，输入流过第一电感器或第二电感器的电流，放电电流参考值输入端，输入放电电流参考值，和控制信号输出端，输出所述第一控制信号、所述第二控制信号、所述第三控制信号、以及所述第四控制信号，以及直流母线电压环，包括母线电压输入端，输入第一直流母线端与第二直流母线端之间的电压或第二直流母线端与第三直流母线端之间的电压，母线电压参考值输入端，输入母线电压参考值，和放电电流输出端，输出放电电流，在锂电池功率变换单元在所述超级UPS系统中工作于电压源模式下时，所述放电电流输出端与所述放电电流参考值输入端连接，并且在所述第一控制信号、所述第二控制信号、所述第三控制信号、所述第四控制信号的控制下，所述锂电池组放电。