[发明专利]复合储能电源及利用其实现稳定直流母线电压的方法

摘要

本发明涉及一种复合储能电源及利用其实现稳定直流母线电压的方法，属于储能电源技术领域。本发明将电池与超级电容均连接DC/DC，再将DC/DC并联这种复合电源结构有利于实现锂离子电池电压、超级电容电压与直流母线电压的隔离，储能单元配置灵活，而且能量管理方便，能有效避免电池受大电流冲击，提高复合电源性能。该稳压控制方法，能够有效发挥超级电容功率密度大，循环寿命长的优势，延长复合电源储能系统的寿命，同时，该稳压控制方法能够有效的稳定直流母线电压。

主权项

1.一种利用复合储能电源实现稳定直流母线电压的方法，其特征在于，所述复合储能电源包括直流母线(1)、锂电池组(2)、超级电容(4)、第一双向DC/DC(3)、第二双向DC/DC(5)和控制系统(6)；所述锂电池组(2)通过第一双向DC/DC(3)与直流母线(1)相连，超级电容(4)通过第二双向DC/DC(5)与直流母线(1)相连；直流母线(1)，包括总正、总负两条导线；直流母线(1)上布置有电压和电流传感器、由控制系统(6)采集直流母线(1)的电压、电流信号，以便实现控制系统(6)的监测及控制功能；第一双向DC/DC(3)通过第一正极继电器与直流母线总正导线连接，通过第一负极继电器与直流母线总负导线连接；第二双向DC/DC(5)通过第二正极继电器与直流母线总正导线连接，通过第二负极继电器与直流母线总负导线连接；控制系统(6)用于实时与电池管理系统、超级电容管理系统、第一双向DC/DC(3)和第二双向DC/DC(5)通讯，控制第一、第二正负继电器的开闭，并且控制第一双向DC/DC(3)和第二双向DC/DC(5)的功率，使整个复合储能电源协调工作；当电压传感器检测到的直流母线电压处于870V～930V之间时，锂电池组不参与工作，通过控制超级电容充放电电流实现母线电压的稳定以及复合储能电源的响应；当母线电压高于930V或低于870V时，锂电池组开始工作；当母线电压高于980V或低于800V时，控制系统分别发送直流母线电压过高、过低故障，并且与外部系统通讯请求降低充放电功率，如果外部系统没有响应，直流母线电压持续过高、过低，则控制系统强行断开超级电容、锂电池组分别与直流母线的连接；首先进行步骤101，进行母线电压检测，检测的结果作为控制系统决策的依据；当检测到母线电压大于980V时，进入步骤102，进行母线电压过高报警，此时控制系统向外部通讯，请求降低总线充电功率，预设一段时间没有响应，则控制系统强行断开超级电容及锂电池组；当检测到母线电压处于950-980V之间时，进入步骤103，锂电池组以2倍充电倍率C充电，超级电容以最大功率充电；当检测到母线电压处于940-950V之间时，进入步骤104，步骤104进一步判断，若步骤103中锂电池组采用2C充电，则进入步骤106，锂电池组采用2C充电，超级电容以最大功率充电；否则进入步骤105，锂电池组以1C充电，超级电容以最大功率充电；当检测到母线电压处于930-940V之间时，进入步骤107，锂电池组以1C充电，超级电容以最大功率充电；当检测到母线电压处于920-930V之间时，进入步骤108，锂电池组不工作，超级电容以最大功率充电，第二双向DC/DC工作在恒流模式；当检测到母线电压处于910-920V之间时，进入步骤109，锂电池组不工作，第二双向DC/DC工作在恒压模式，超级电容充电；当检测到母线电压处于890-910V之间时，进入步骤110，锂电池组不工作，第二双向DC/DC工作在恒压模式，超级电容进入功率跟随模式，根据后端负载功率进行充电；当检测到母线电压处于870-890V之间时，进入步骤111，锂电池组不工作，第二双向DC/DC工作在恒流模式，超级电容以最大功率放电；当检测到母线电压处于850-870V之间时，进入步骤112，锂电池组以2C放电，第二双向DC/DC工作在恒流模式，超级电容以最大功率放电；当检测到母线电压处于800-850V之间时，进入步骤113，锂电池组以4C放电，第二双向DC/DC工作在恒流模式，超级电容以最大功率放电；当检测到母线电压小于800V时，进入步骤114，控制系统6发送总线电压过低故障，请求降低外部负载功率，若预设一定时间内母线电压仍然低于800V，控制系统强行断开超级电容及锂电池组与直流母线的连接。