一種組合式電源裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及直流電源系統(tǒng)中的開(kāi)關(guān)電源，特別涉及變電站單體電池的充放電領(lǐng)域，改變了變電站現(xiàn)有的電池連接方式，尤其為一種組合式電源裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]變電站的直流系統(tǒng)作為站內(nèi)二次設(shè)備的主要工作電源，為設(shè)備的持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力保障，也是保證站內(nèi)交流站用電事故全停情況下，保護(hù)、控制以及通信裝置能夠正常運(yùn)行的重要電源，其重要性十分顯著。
[0003]目前電力系統(tǒng)大量使用鉛酸蓄電池。變配電站直流系統(tǒng)通過(guò)較多數(shù)量鉛酸蓄電池串聯(lián)組成。一般DC220V直流系統(tǒng)采用104只2V鉛酸蓄電池或19只12V鉛酸蓄電池，DC110V直流系統(tǒng)采用54只2V鉛酸蓄電池或9只12V鉛酸蓄電池。
[0004]當(dāng)蓄電池組中少數(shù)電池發(fā)生質(zhì)量問(wèn)題時(shí)，因不同批次電池內(nèi)阻及容量的差異，新舊電池串聯(lián)使用將造成過(guò)充、過(guò)放等安全問(wèn)題，不能采用新電池替換舊電池方法解決問(wèn)題。這樣必將造成直流蓄電池組在絕大多數(shù)電池性能正常情況下整組報(bào)廢。串聯(lián)蓄電池組不能在線維護(hù)，只能靠定期離線全容量核容實(shí)驗(yàn)才能真正確定實(shí)際容量，發(fā)現(xiàn)蓄電池內(nèi)部質(zhì)量問(wèn)題需將備用蓄電池組并聯(lián)帶載，再退出問(wèn)題蓄電池組維護(hù)。
[0005]近年，環(huán)境保護(hù)部、國(guó)家發(fā)改委等部門在全國(guó)范圍內(nèi)掀起鉛酸蓄電池行業(yè)環(huán)保整治運(yùn)動(dòng)。鉛酸電池主要由鉛、硫酸以及部分其他金屬及塑料組成，生產(chǎn)鉛酸蓄電池存在著傾注硫酸、成品檢驗(yàn)和測(cè)試環(huán)節(jié)揮發(fā)硫酸霧氣等污染環(huán)境的大問(wèn)題。
[0006]電力系統(tǒng)面臨減少鉛酸蓄電池使用量，以及提高現(xiàn)有鉛酸蓄電池利用率的雙重壓力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種組合電源，用以解決現(xiàn)有技術(shù)由于串聯(lián)使用電池，導(dǎo)致直流系統(tǒng)中單體電池問(wèn)題影響整串電池，以及使得串聯(lián)電池組不能在線維護(hù)和在線全容量核容，只能整組冗余及防爆防燃處理難的問(wèn)題。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括:
[0009]一種組合式電源裝置，包括AC/DC單元、DC/DC單元、單體電池和CPU控制單元，所述AC/DC單元連接交流輸入與第一直流母線，DC/DC單元連接第一直流母線與第二直流母線，所述單體電池并聯(lián)在所述第一直流母線上。
[0010]進(jìn)一步的，所述CPU控制單元控制調(diào)節(jié)AC/DC單元和DC/DC單元；用于實(shí)現(xiàn)AC/DC單元對(duì)單體蓄電池的均浮充及隔離，以及DC/DC單元實(shí)現(xiàn)單體電池的放電及與第二直流母線隔離。
[0011 ] 進(jìn)一步的，所述AC/DC單元為APFC及同步整流LLC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
[0012]進(jìn)一步的，所述的DC/DC單元為交錯(cuò)并聯(lián)PFC和DC/DC移相全橋ZVS拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
[0013]進(jìn)一步的，所述單體電池為單體蓄電池。
[0014]進(jìn)一步的，所述單體蓄電池電壓為12V、24V或者48V;
[0015]進(jìn)一步的，所述第二直流母線電壓為220V或者110V。
[0016]本發(fā)明將成串使用的電池組改為單個(gè)使用，并且與開(kāi)關(guān)電源單元相配合，使得單體電池的問(wèn)題不會(huì)影響所有電池，各個(gè)組合電源能在線維護(hù)和在線全容量核容;每個(gè)電池單獨(dú)調(diào)節(jié)控制，能夠最大化發(fā)揮單體電池性能。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明的裝置原理結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為交流正常時(shí)的能量流動(dòng)示意圖；
[0019]圖3為交流異常時(shí)的能量流動(dòng)示意圖；
[0020]圖4為AC/DC單元主電路拓?fù)洌?br>[0021]圖5為DC/DC單元主電路拓?fù)洌?br>[0022]圖6為小型智能直流電源系統(tǒng)的原理圖；
[0023]圖7為傳統(tǒng)智能直流電源系統(tǒng)的原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0025]如圖1本發(fā)明的一種組合式電源裝置，包括AC/DC單元、DC/DC單元、單體蓄電池和CPU控制單元。AC/DC單元連接交流輸入與第一直流母線，DC/DC單元連接第一直流母線與第二直流母線，單體蓄電池并聯(lián)在第一直流母線上。
[0026]CPU控制單元控制調(diào)節(jié)AC/DC單元和DC/DC單元。AC/DC單元實(shí)現(xiàn)交流輸入對(duì)單體蓄電池的均浮充及隔離，DC/DC單元實(shí)現(xiàn)單體蓄電池的放電及與輸出母線(即第二直流母線)隔離。
[0027]此組合式電源裝置與光伏發(fā)電應(yīng)用領(lǐng)域的裝置不同，光伏發(fā)電的輸入為太陽(yáng)能電池板PV，為直流電DC，根據(jù)太陽(yáng)能電池板的串并聯(lián)量來(lái)決定直流電的容量及電壓，同時(shí)太陽(yáng)能電池板與蓄電池之間一般情況下沒(méi)有隔離功能，蓄電池的電壓等級(jí)也比較高，根據(jù)并網(wǎng)的單相還是三相，即并網(wǎng)為220VAC還是380VAC，蓄電池的電壓應(yīng)該大于并網(wǎng)的的反相不可控整流電壓;根據(jù)獨(dú)立結(jié)構(gòu)，蓄電池的電壓也比較高，應(yīng)該要提供交流負(fù)載。因此光伏發(fā)電一般為DC/DC單元和DC/AC單元組成。此組合式電源裝置與分布式電源應(yīng)用領(lǐng)域也是不同的，分布式電源的最終目的為各路輸入最終接入到電網(wǎng)中或者獨(dú)立的電網(wǎng)，它們的輸出都是交流量AC;若分布式電源給直流負(fù)載供電，直流負(fù)載需要的電壓一般也為110VDC或者220Vo
[0028]圖4為AC/DC單元主電路拓?fù)?。AC/DC單元由APFC和同步整流LLC兩部分組成，首先APFC將交流輸入電源轉(zhuǎn)換成390VDC直流母線電壓，為后級(jí)提供穩(wěn)定的電源輸入，同時(shí)交流輸入電流跟蹤交流輸入電壓，減少了輸入側(cè)電流諧波，從而提高了輸入端功率因數(shù)，功率因數(shù)可以達(dá)到0.99。同步整流LLC轉(zhuǎn)換為單體蓄電池的電壓12V，LLC電路能夠?qū)崿F(xiàn)原邊開(kāi)關(guān)管的ZVS，電流波形為正弦波，其高次諧波?。桓边叺耐秸鹘档土舜箅娏鳁l件下功率器件的損耗，同時(shí)具有ZCS效果。它實(shí)現(xiàn)了高功率密度、高功率因數(shù)、高效率的開(kāi)關(guān)電源優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)將交流輸入與單體蓄電池隔離，也實(shí)現(xiàn)了單體蓄電池的均浮充及直流母線輸出的中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)建立。
[0029]圖5為DC/DC單元主電路拓?fù)?。DC/DC單元由交錯(cuò)并聯(lián)PFC和DC/DC移相全橋ZVS兩部分組成，首先交錯(cuò)并聯(lián)PFC將單體蓄電池12V電壓轉(zhuǎn)換為54V直流輸出母線電壓，為后級(jí)提供穩(wěn)定的電源輸入，同時(shí)交錯(cuò)并聯(lián)技術(shù)能夠降低輸出電流、電壓的紋波幅值，提高輸出電壓、電流紋波的頻率，降低功率器件的電流應(yīng)力。DC/DC移相全橋ZVS將54V直流母線電壓升壓為直流輸出母線電壓110V或者220V，全橋功率管實(shí)現(xiàn)了ZVS，同時(shí)具有和多臺(tái)組合式電源并機(jī)工作的能力，提高直流母線電壓的輸出容量。實(shí)現(xiàn)了單體蓄電池的放電及中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)的直流母線電壓輸出。
[°03°] CPU控制單元實(shí)現(xiàn)AC/DC單元和DC/DC單元的控制調(diào)節(jié)，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)組合式電源與直流電源系統(tǒng)中直流監(jiān)控裝置的通信。可以將組合式電源裝置中的信息傳送給直流監(jiān)控裝置，直流監(jiān)控裝置可以對(duì)組合式電源裝置進(jìn)行控制。CPU控制單元同時(shí)實(shí)現(xiàn)了對(duì)組合式電源裝置的整體智能控制。
[0031]作為其他實(shí)施方式，AC/DC單元和DC/DC單元也可以采用其他類型開(kāi)關(guān)電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);蓄電池除了鉛酸蓄電池，還可以是其他類型的蓄電池，甚至是其他類型的電池。
[0032]組合式電源裝置的工作流程和原理如下:
[0033]模式1:交流電源正常時(shí)，由交流電源給直流母線供電。裝置通電，APFC的輔助電源工作，接著進(jìn)行軟起動(dòng)，APFC的輸出電壓建立，同步整流LLC開(kāi)始工作，給單體蓄電池充電，同時(shí)建立單體蓄電池的母線電壓，然后交錯(cuò)并聯(lián)PFC將中間環(huán)節(jié)的母線電壓進(jìn)行升壓，再者通過(guò)DC/DC移相全橋ZVS輸出得到直流母線電壓。能量流動(dòng)示意圖如圖2粗實(shí)線所示。
[0034]模式2:交流輸入異常失電時(shí)，由單體蓄電池給直流母線電壓供電。單體蓄電池通過(guò)交錯(cuò)并聯(lián)PFC和DC/DC移相全橋ZVS輸出得到直流母線電壓。能量流動(dòng)示意圖如圖3粗實(shí)線所示。
[0035 ]多個(gè)組合式電源裝置AU1?AUn的輸出端并聯(lián)在一起組成小型智能直流電源系統(tǒng)，并且其輸出接變電站的直流負(fù)載。交流輸入通過(guò)斷路器QF1?QFn連接到三相回路中，交流輸入可以是單相，也可以是二相。其系統(tǒng)原理圖如圖6所不。
[0036]傳統(tǒng)的智能直流電源系統(tǒng)的原理圖如圖7所示，它是將整流裝置AU1?AUn的輸出端并聯(lián)在一起給蓄電池組充放電，它們通過(guò)斷路器連接在一起，它們共同的負(fù)載為變電站的直流負(fù)載。
[0037]以上給出了本發(fā)明涉及的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明不局限于所描述的實(shí)施方式。在本發(fā)明給出的思路下，采用對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言容易想到的方式對(duì)上述實(shí)施例中的技術(shù)手段進(jìn)行變換、替換、修改，并且起到的作用與本發(fā)明中的相應(yīng)技術(shù)手段基本相同、實(shí)現(xiàn)的發(fā)明目的也基本相同，這樣形成的技術(shù)方案是對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行微調(diào)形成的，這種技術(shù)方案仍落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種組合式電源裝置，其特征在于，包括AC/DC單元、DC/DC單元、單體電池和CPU控制單元，所述AC/DC單元連接交流輸入與第一直流母線，DC/DC單元連接第一直流母線與第二直流母線，所述單體電池并聯(lián)在所述第一直流母線上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種組合式電源裝置，其特征在于，所述CHJ控制單元控制調(diào)節(jié)AC/DC單元和DC/DC單元；用于實(shí)現(xiàn)AC/DC單元對(duì)單體蓄電池的均浮充及隔離，以及DC/DC單元實(shí)現(xiàn)單體電池的放電及與第二直流母線隔離。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種組合式電源裝置，其特征在于，所述AC/DC單元為APFC及同步整流LLC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種組合式電源裝置，其特征在于，所述的DC/DC單元為交錯(cuò)并聯(lián)PFC和DC/DC移相全橋ZVS拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的一種組合式電源裝置，其特征在于，所述單體電池為單體蓄電池。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種組合式電源裝置，其特征在于，所述單體蓄電池電壓為12V、24V 或者 48V。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種組合式電源裝置，其特征在于，所述第二直流母線電壓為220V 或者 110V。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種組合式電源裝置，包括AC/DC單元、DC/DC單元、單體電池和CPU控制單元，所述AC/DC單元連接交流輸入與第一直流母線，DC/DC單元連接第一直流母線與第二直流母線，所述單體電池并聯(lián)在所述第一直流母線上。本發(fā)明將成串使用的電池組改為單個(gè)使用，并且與開(kāi)關(guān)電源單元相配合，使得單體電池的問(wèn)題不會(huì)影響所有電池，各個(gè)組合電源能在線維護(hù)和在線全容量核容；每個(gè)電池單獨(dú)調(diào)節(jié)控制，能夠最大化發(fā)揮單體電池性能。
【IPC分類】H02M1/10, H02J7/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105429206
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510831815
【發(fā)明人】熊澤成, 尹強(qiáng), 任曉丹, 于越, 羅治軍, 趙啟良, 王永鋒, 龐浩, 趙恒宇, 韓海倫, 候澤芳
【申請(qǐng)人】許繼電源有限公司, 許繼電氣股份有限公司, 許繼集團(tuán)有限公司, 國(guó)家電網(wǎng)公司
【公開(kāi)日】2016年3月23日
【申請(qǐng)日】2015年11月25日