[发明专利]一种直流电源均衡管理系统及控制方法

说明书

本发明涉及一种直流电源均衡管理系统及控制方法，包括直流电源、采集模块、均衡模块、控制模块、运算处理模块。采集模块对直流电源的电压、电流、温度进行精确采集，经过运算处理模块与控制模块控制均衡模块的启停，实现对直流电源的闭环电压控制。均衡模块包括主控模块与从控模块，主控模块完成电池组间电压均衡，从控模块完成单体电压均衡。控制模块包括比较环节、延时环节、互锁环节，能够保证升压、降压模式间不会发生频繁切换以及同时工作的问题。本发明能够实现直流电源正常运行过程中各单体间的电压均衡，并能够在单体出现断路故障时，仍可稳定电源的输出电压，对变电站直流电源、电动汽车用电源、UPS备用电源的安全稳定运行提供保障。

技术领域

本发明属于电源均衡领域，涉及一种直流电源均衡管理系统及控制方法。

背景技术

现阶段，社会各界对直流电源的需求飞速增长，诸如电动汽车中的锂电池组、变电站中的铅酸直流电源、UPS备用电源等等。以变电站直流电源系统为例，其主要由铅酸电池组成，铅酸电池因其电池成分呈酸性，电芯经常会因老化、酸性腐蚀发生断裂，导致整个直流电源因断路而发生故障，失去带载能力，提升了变电站直流系统的故障率与维护成本，降低了变电站的运行可靠性。另一方面，直流电源各单体间因存在不一致性，长期运行会导致不一致性进一步加剧，导致直流电源容量急剧下降，同时大大降低了直流电源的带载能力与使用寿命。

目前对直流电源的均衡管理系统主要包括主动均衡方式与被动均衡方式，其中被动均衡方式成本较低、原理简单易于实现，但其稳定性较差且对电源的电能有较高的消耗。主动均衡方式是通过升降压电路或电容、电感等储能元件进行单体间电压均衡，但其主要存在以下问题：

(1)仅能在正常运行情况下均衡电芯两端电压，不能解决因电芯断裂等故障导致变电站直流电源电压丢失的问题；

(2)仅能通过相邻电池单体进行能量搬移，当直流电源单体间不一致性较强时，电压均衡效果较差；

(3)均衡系统的控制方法存在易受扰动产生误动作或升压、降压频繁切换的问题。

因此，需要一种新的技术方案来解决上述问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种直流电源均衡管理系统及控制方法，适用于多种材料的蓄电池直流电源，能够实现直流电源正常运行过程中各单体间的电压均衡，并能够在单体出现断路故障时，仍可稳定电源的输出电压，对变电站直流电源、电动汽车用电源、备用电源的安全稳定运行提供保障。

本发明所采用的技术方案是：

一种直流电源均衡管理系统，其特征在于，包括：

直流电源：用于给整个系统供电；

以及依次连接的

采集模块：用于采样直流电源各单体均衡电流、端电压、温度；

均衡模块：用于构成直流电源均衡能量通路；

控制模块：用于控制均衡模块内的开关器件开断，实现均衡控制策略；

运算处理模块：用于运算采样数据，进行比较判断。

在上述的一种直流电源均衡管理系统，所述的采集模块包括高量程电流传感器、直流电源电压单体采集模块、温度传感器，所述高量程电流传感器的量程根据直流电源发生断路时的最大均衡电流设置。

在上述的一种直流电源均衡管理系统，所述的直流电源电芯包括铅酸蓄电池或磷酸铁锂电池或三元锂电池；所述的直流电源被分为N个模组，每个模组包含 n个电池单体；所述直流电源N个模组构成串联回路，对负载供电。

在上述的一种直流电源均衡管理系统，所述的均衡模块包括：主控模块和若干从控模块；