儲能系統(tǒng)電池初始充電裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種儲能系統(tǒng)電池的初始充電方法以及變流器結(jié)構(gòu)與控制方案。該方法可廣泛應(yīng)用于智能微網(wǎng)電池儲能系統(tǒng)，風(fēng)力發(fā)電場儲能系統(tǒng)、光伏電站儲能系統(tǒng)及其他儲能系統(tǒng)或電站應(yīng)用領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人類社會能源需求總量的極速增長和日益污染的氣候和環(huán)境問題，太陽能，風(fēng)能等清潔可再生能源的利用日益增多，光伏電站，風(fēng)力發(fā)電廠逐漸增多，由于太陽能、風(fēng)能具有隨機(jī)性和間歇性，使得光伏電站、風(fēng)電場輸出功率波動(dòng)和不可控.隨著越來越多大規(guī)模光伏電站、風(fēng)電場并網(wǎng)運(yùn)行，這種隨機(jī)波動(dòng)的輸出功率對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。利用儲能技術(shù)配合光伏電站、風(fēng)電場發(fā)電運(yùn)行來平滑輸出功率波動(dòng)是常用方法之一，而電池具有大容量、反應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)廣泛的應(yīng)用于大規(guī)模儲能系統(tǒng)中。
[0003]電池儲能系統(tǒng)在具有規(guī)模大、反應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，也具有占地面積大、初始充電困難等缺點(diǎn)。其中電池初始充電功能在電池應(yīng)用過程中至關(guān)重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:本發(fā)明提供一種儲能系統(tǒng)電池初始充電裝置及方法，其目的是解決以往的電池初始充電成本高、時(shí)間長、體積大等缺點(diǎn)。
[0005]技術(shù)方案:本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
儲能系統(tǒng)電池初始充電裝置，其特征在于:該裝置可以從零電壓開始對電池進(jìn)行充電，裝置包括連接電路的變壓器、變流器及電池；變壓器通過第一接觸器連接至變流器，變流器則通過并聯(lián)的兩條線路接至電池并與電池構(gòu)成回路，所述并聯(lián)的線路為限流電阻與第六接觸器串聯(lián)后再與第五接觸器并聯(lián)。
[0006]利用上述的儲能系統(tǒng)電池初始充電裝置鎖實(shí)施的儲能系統(tǒng)電池初始充電方法，電池的形式和種類不限。其特征在于:該方法的步驟如下:
該方法分為兩個(gè)階段:第一階段為電池限流充電過程，在這個(gè)階段中充電時(shí)間非常短，利用電池的浮充特性使電池產(chǎn)生容性，并且對電池電壓進(jìn)行鉗位；在初始充電過程中為了防止產(chǎn)生過高的電流，選用初始充電限流電阻來進(jìn)行限流，其初始充電限流電阻大小可以根據(jù)電池初始充電電流大小來確定，在分段式初始充電方法中電池初始充電電流的大小不影響電池初始充電效果；
第二階段為恒功率充電模式，在這個(gè)階段中利用儲能變流器根據(jù)電池狀態(tài)動(dòng)態(tài)調(diào)整充電功率。
[0007]第一階段:
第一接觸器(KMl)與第六接觸器(KM6)吸合，經(jīng)過變流器自然整流后，直流母線利用限流電阻(R21)限流，給電池一個(gè)嵌位電壓，把電池電壓拉升到指定電壓；
根據(jù)電池的初始充電曲線，電池可以迅速達(dá)到該電流下的最大電壓，在此階段，利用可逆變流器單元對電池電壓進(jìn)行拉升，而主要不是對電池進(jìn)行充電；
第二階段:當(dāng)對電池嵌位到指定電壓后，利用變流器直接吸合第五接觸器(KM5)，在此過程中，保持第六接觸器(KM6)的吸和狀態(tài)；第五接觸器(KM5)吸和后，將限流電阻(R21)短路，電池電壓降瞬間達(dá)到變流器自然整流電壓，在此過程中電池電流將迅速增大，達(dá)到電池在此時(shí)的最大電流；在這里利用變流器的迅速調(diào)整將電壓穩(wěn)定在已經(jīng)形成的電壓值并且進(jìn)行限流運(yùn)行操作，保證電池電流的階躍變化在電池與變流器的額定范圍內(nèi)。
[0008]優(yōu)點(diǎn)及效果:本發(fā)明提供一種儲能系統(tǒng)電池初始充電裝置，該裝置包括連接電路的變壓器、變流器及電池；變壓器通過第一接觸器KMl連接至變流器，變流器則通過并聯(lián)的兩條線路接至電池并與電池構(gòu)成回路，所述并聯(lián)的線路為限流電阻R21與第六接觸器KM6串聯(lián)后再與第五接觸器KM5并聯(lián)。
[0009]本發(fā)明節(jié)約初始充電部分成本、縮短初始充電時(shí)間、減小初始充電部分體積、提高電池使用壽命等，為用戶提供低成本可靠的電池初始充電方案。
[0010]【附圖說明】:
圖1為分段式電池儲能系統(tǒng)初始充電結(jié)構(gòu)圖；
圖2為分段式電池儲能系統(tǒng)實(shí)施事例電路圖。
[0011]【具體實(shí)施方式】:下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明:
如圖1所示，本發(fā)明提供一種儲能系統(tǒng)電池初始充電裝置，該裝置包括連接電路的變壓器、變流器及電池；變壓器通過第一接觸器KMl連接至變流器，變流器則通過并聯(lián)的兩條線路接至電池并與電池構(gòu)成回路，所述并聯(lián)的線路為限流電阻R21與第六接觸器KM6串聯(lián)后再與第五接觸器KM5并聯(lián)。
[0012]儲能系統(tǒng)電池初始充電方法:
第一階段:
第一接觸器KMl與第六接觸器KM6吸合，經(jīng)過變流器自然整流后直流側(cè)為DC170V，利用限流電阻R21限流，電流很小20A左右，大小可能變化，給電池一個(gè)嵌位電壓，例如:把電池電壓拉升到20A時(shí)70V ；
根據(jù)電池的初始充電曲線，電池可以迅速達(dá)到該電流下的最大電壓，在此階段，利用可逆變流器單元對電池電壓進(jìn)行拉升，而主要不是對電池進(jìn)行充電；
第二階段:當(dāng)對電池嵌位到指定電壓(這里的指定電壓根據(jù)不同的電池型號來區(qū)分，所以不同的電池有不同的指定電壓！)后，利用變流器直接吸合第五接觸器KM5，在此過程中，保持第六接觸器KM6的吸和狀態(tài)；第五接觸器KM5吸和后，將限流限流電阻R21短路，電池電壓降瞬間達(dá)到變流器自然整流電壓170V，在此過程中電池電流將迅速增大，達(dá)到電池在170V時(shí)的最大電流190A ;在這里利用變流器的迅速調(diào)整將電壓穩(wěn)定在170V的電壓值并且進(jìn)行限流運(yùn)行操作，保證電池電流的階躍變化在電池與變流器的額定范圍內(nèi)。
[0013]以上是根據(jù)其中的某種型號的電池所做的方法，電池型號的不同，其電壓電流也根據(jù)需要進(jìn)行變化。
[0014]該裝置和方法具有節(jié)約成本、占地面積小、充電速度快、安裝維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，所以在電池儲能系統(tǒng)中分段式初始充電方法具有很大的優(yōu)勢。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.儲能系統(tǒng)電池初始充電裝置，其特征在于:該裝置可以從零電壓開始對電池進(jìn)行充電，裝置包括連接電路的變壓器、變流器及電池；變壓器通過第一接觸器(KMl)連接至變流器，變流器則通過并聯(lián)的兩條線路接至電池并與電池構(gòu)成回路，所述并聯(lián)的線路為限流電阻(R21)與第六接觸器(KM6)串聯(lián)后再與第五接觸器(KM5)并聯(lián)。
2.利用權(quán)利要求1所述的儲能系統(tǒng)電池初始充電裝置鎖實(shí)施的儲能系統(tǒng)電池初始充電方法，電池的形式和種類不限。
3.其特征在于:該方法的步驟如下: 該方法分為兩個(gè)階段:第一階段為電池限流充電過程，在這個(gè)階段中充電時(shí)間非常短，利用電池的浮充特性使電池產(chǎn)生容性，并且對電池電壓進(jìn)行鉗位；在初始充電過程中為了防止產(chǎn)生過高的電流，選用初始充電限流電阻來進(jìn)行限流，其初始充電限流電阻大小可以根據(jù)電池初始充電電流大小來確定，在分段式初始充電方法中電池初始充電電流的大小不影響電池初始充電效果； 第二階段為恒功率充電模式，在這個(gè)階段中利用儲能變流器根據(jù)電池狀態(tài)動(dòng)態(tài)調(diào)整充電功率。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的儲能系統(tǒng)電池初始充電方法，其特征在于:第一階段: 第一接觸器(KMl)與第六接觸器(KM6)吸合，經(jīng)過變流器自然整流后，直流母線利用限流電阻(R21)限流，給電池一個(gè)嵌位電壓，把電池電壓拉升到指定電壓； 根據(jù)電池的初始充電曲線，電池可以迅速達(dá)到該電流下的最大電壓，在此階段，利用可逆變流器單元對電池電壓進(jìn)行拉升，而主要不是對電池進(jìn)行充電； 第二階段:當(dāng)對電池嵌位到指定電壓后，利用變流器直接吸合第五接觸器(KM5)，在此過程中，保持第六接觸器(KM6)的吸和狀態(tài)；第五接觸器(KM5)吸和后，將限流電阻(R21)短路，電池電壓降瞬間達(dá)到變流器自然整流電壓，在此過程中電池電流將迅速增大，達(dá)到電池在此時(shí)的最大電流；在這里利用變流器的迅速調(diào)整將電壓穩(wěn)定在已經(jīng)形成的電壓值并且進(jìn)行限流運(yùn)行操作，保證電池電流的階躍變化在電池與變流器的額定范圍內(nèi)。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種儲能系統(tǒng)電池初始充電裝置，該裝置包括連接電路的變壓器、變流器及電池；變壓器通過第一接觸器KM1連接至變流器，變流器則通過并聯(lián)的兩條線路接至電池并與電池構(gòu)成回路，所述并聯(lián)的線路為限流電阻R21與第六接觸器KM6串聯(lián)后再與第五接觸器KM5并聯(lián)。本發(fā)明節(jié)約初始充電部分成本、縮短初始充電時(shí)間、減小初始充電部分體積、提高電池使用壽命等，為用戶提供低成本可靠的電池初始充電方案。
【IPC分類】H02J7-04, H01M10-44
【公開號】CN104753154
【申請?zhí)枴緾N201310455056
【發(fā)明人】王曉東, 劉穎明, 謝洪放, 朱童
【申請人】沈陽融華新能源電氣有限公司
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2013年9月29日