一种电力用直流守护电源系统的控制方法与流程

专利2026-02-05  10


本发明属于直流电源系统的,具体涉及一种电力用直流守护电源系统的控制方法。


背景技术:

1、现有的直流守护电源系统中,为了分析蓄电池组的健康状态,常需要对蓄电池组进行核容。目前的常用方案时,在直流守护电源系统中,配置两组蓄电池组,采用电池备份模式,对需要核容的蓄电池组,将其退出直流系统,然后再对该蓄电池组进行核容操作。然而,当前大部分的直流守护电源系统中均为一组蓄电池,因此,该方案无法适用。或者,在其他方案中,则直接调节充电机输出至蓄电池核容的最低电压值,使蓄电池组放电,达到对蓄电池核容效果,然而该方案在对蓄电池核容过程中,如果出现交流供电异常,由于核容已经放空蓄电池,此时,蓄电池无法为直流母线供电,该情况下会导致系统产生非常严重的后果。

2、为此,公开号为:cn114156963a的发明专利公开了一种蓄电池在线核容方法和直流守护电源系统,构造一种蓄电池在线核容方法,应用于直流守护电源系统,所述直流守护电源系统包括:第一系统结构或者第二系统结构;所述第一系统结构包括:蓄电池组、ac/dc电源模块、双向dc/dc变换模块和隔离模块;所述第二系统结构包括:蓄电池组、ac/dc电源模块和双向dc/dc变换模块;所述蓄电池组包括:依次串联连接的多个子电池组;所述双向dc/dc变换模块包括:与所述多个子电池组对应设置的多个dc/dc子变换模块;所述方法包括:步骤s11、确定所述直流守护电源系统的系统结构;步骤s12、若所述直流守护电源系统为第一系统结构,则采用第一核容模式控制所述多个dc/dc子变换模块对所述多个子电池组进行分组充放电核容;步骤s13、若所述直流守护电源系统为第二系统结构,则采用第二核容模式控制所述多个dc/dc子变换模块对所述多个子电池组进行分组充放电核容。

3、上述现有技术虽然给出了蓄电池核容的控制逻辑,但是该现有技术还存在以下技术缺陷:第一:单节蓄电池断路时,双向直流变换模块输出电压通过整组蓄电池充电回路形成环路,导致断路的蓄电池对应的双向直流变换模块蓄电池电压采样异常;第二:核容/活化过程中直流母线给蓄电池整组充电,影响核容/活化的准确度;第三:蓄电池整组通过直流母线充电,导致各分组均衡充电时,充电电流无法按照充电曲线进行,甚至出现过充的情形。此为现有技术的不足之处。

4、有鉴于此,本发明提供一种电力用直流守护电源系统的控制方法,以解决现有技术中存在的上述缺陷,是非常有必要的。


技术实现思路

1、本发明的目的在于,针对上述现有中技术存在的:第一,单节蓄电池断路时,双向直流变换模块输出电压通过整组蓄电池充电回路形成环路,导致断路的蓄电池对应的双向直流变换模块蓄电池电压采样异常;第二,核容/活化过程中直流母线给蓄电池整组充电,影响核容/活化的准确度;第三,蓄电池整组通过直流母线充电,导致各分组均衡充电时,充电电流无法按照充电曲线进行,甚至出现过充的情形的技术缺陷,提供设计一种电力用直流守护电源系统的控制方法,以解决上述技术问题。

2、为实现上述目的,本发明给出以下技术方案:

3、一种电力用直流守护电源系统的控制方法,该控制方法应用于直流守护电源系统,所述的直流守护电源系统包括:

4、高频开关电源模块,高频开关电源模块的输入端连接交流电源,高频开关电源模块的输出端连接正极直流母线和负极直流母线;

5、至少3个蓄电池分组,各个蓄电池分组串联连接,每个蓄电池分组通过双向直流变换模块电连接到正极直流母线和负极直流母线;每个蓄电池分组包括至少一节蓄电池;

6、止逆二极管,止逆二极管的正极端连接蓄电池分组的正极端,止逆二极管的负极端连接正极直流母线;止逆二极管的两端并联连接有继电开关;

7、所述的控制方法包括:

8、步骤s1:常规工作模式的步骤,该步骤中对直流守护电源系统的参数以及止逆二极管的工作状态进行初始化,并根据具体情况切换不同的工作模式;

9、步骤s2:启动蓄电池自动核容模式的步骤,该步骤中对蓄电池自动核容模式的启动指令和启动条件进行判断,如果收到蓄电池自动核容模式的启动指令,并且符合蓄电池自动核容模式的启动条件,则系统进入蓄电池自动核容模式;否则转入步骤s3;

10、步骤s3:启动蓄电池自动活化模式的步骤,该步骤中对蓄电池自动活化模式的启动指令和启动条件进行判断,如果收到蓄电池自动活化模式的启动指令,并且符合蓄电池自动活化模式的启动条件,则系统进入蓄电池自动活化模式;否则转入步骤s4;

11、步骤s4:启动蓄电池分组均衡模式的步骤,该步骤中对蓄电池分组均衡模式的启动指令和启动条件进行判断,如果收到蓄电池分组均衡模式的启动指令,并且符合蓄电池分组均衡模式的启动条件,则系统进入蓄电池分组均衡模式;否则转入步骤s5;

12、步骤s5:启动蓄电池回路连通性检测模式的步骤,该步骤中对蓄电池回路连通性检测模式的启动指令和启动条件进行判断,如果收到蓄电池回路连通性检测模式的启动指令,并且符合蓄电池回路连通性检测模式的启动条件,则系统进入蓄电池回路连通性检测模式;否则转入步骤s1。

13、作为优选,所述的正常运行模式的步骤包括:

14、直流守护电源系统的参数进行初始化,并闭合止逆二极管;

15、充电模块参数初始化,包括:均充电压设置为2.35v*电池节数,浮充电压设置为2.25v*电池节数,充电方式为浮充充电;

16、供电模块参数初始化,包括:输出电压设置为直流母线标称电压;

17、双向直流变换模块参数初始化,包括:母线侧输出电压设置为直流母线标称电压的87.5%-100%;

18、判断是否需要根据具体情况切换不同的工作模式,如果需要则退出常规工作模式状态,切换到其他模式,如果不需要则对系统状态进行监测,监测交流电源输入是否正常,如果正常则继续闭合继电开关,并对蓄电池组进行充电管理;如果交流电源输入异常,则断开继电开关,并将充电工作状态切换为浮充,同时判断是否需要根据具体情况切换不同的工作模式。

19、正常运行模式状态下,交流电源输入断电时,断开继电开关,能够有效避免以下技术问题:第一、防止出现单节蓄电池断路时,双向直流变换模块输出电压通过整组蓄电池充电回路形成环路,导致断路的蓄电池对应的双向直流变换模块蓄电池电压采样异常。第二、防止蓄电池整组电压低于双向直流变换模块输出电压时,双向直流变换模块输出给蓄电池整组充电,形成电流环路,造成蓄电池能量无效损耗并影响系统稳定性。

20、作为优选,所述的步骤s2中的蓄电池自动核容模式和步骤s3中的蓄电池自动活化模式的步骤包括:

21、断开继电开关;

22、充电模块输出电压调整,调整到蓄电池整组均充电压-2v;

23、当前核容/活化模块需要初始化,当前核容/活化模块序号置为1,当前核容/活化模块核容/活化阶段置为1(放电阶段);

24、监测系统状态,异常情况报警;

25、判断是否存在影响核容/活化的系统故障,比如交流输入异常、双向直流变换模块故障等;如果存在,则记录核容/活化结束原因,系统工作模式切换为常规工作模式;如果不存在则:

26、判断当前核容/活化模块核容/活化阶段是否为1(放电阶段),如果不为1,则转入当前核容/活化模块进行本组蓄电池充电,并按照本组蓄电池充电管理参数控制;如果为1,则:

27、设置当前核容/活化模块放电截止电压,按照系统参数设置核容/活化截止电压,在线核容截止电压设置为1.8v*本组电池节数,在线活化截止电压设置为2.0v*本组电池节数;

28、当前核容/活化模块进行核容/活化放电,当前核容/活化的双向直流变换模块母线侧输出电压调到蓄电池整组均充电压;

29、判断当前核容/活化模块是否满足放电结束条件,即本组蓄电池电压低于核容/活化截止电压,如果不满足条件,则进入监测系统状态,异常情况报警;如果满足条件,则:

30、记录当前核容/活化模块核容/活化容量;

31、当前核容/活化模块核容/活化阶段设置为2(充电阶段);

32、当前核容/活化模块进行本组蓄电池充电,并按照本组蓄电池充电管理参数控制;

33、判断当前核容/活化模块是否满足充电结束条件,如果不满足,则进入监测系统状态,异常情况报警;如果满足条件,则:

34、记录当前核容/活化模块核容/活化完整记录;

35、当前核容/活化模块工作模式切换为正常工作状态,即当前核容/活化的双向直流比变换模块母线侧输出电压设置为直流母线标称电压的87.5%-100%;

36、当前核容/活化模块序号+1

37、判断当前核容/活化模块序号是否大于系统双向直流变换模块数量,如果不是,则转入监测系统状态,异常情况报警;如果是,则:

38、记录核容/活化结束原因,系统工作模式切换为正常运行模式。

39、在线核容/活化模式下,断开继电开关,能够解决以下技术问题:

40、第一、防止核容/活化过程中直流母线给蓄电池整组充电,影响核容/活化的准确度;第二、防止核容/活化过程中直流母线给蓄电池整组充电,造成核容/活化组蓄电池永远达不到核容/活化截止电压,导致核容/活化失败;第三、防止核容/活化过程中直流母线给蓄电池整组充电,造成非核容/活化组蓄电池过充。

41、在线核容/活化模式下,高频开关电源模块输出电压设置为蓄电池整组均充电压-2v,大于核容/活化过程中任一阶段蓄电池整组端电压,包括核容/活化的蓄电池分组核容完成均充阶段的蓄电池整组端电压,有效防止蓄电池分组核容/活化过程中,通过蓄电池整组放电,影响核容/活化准确度。

42、在线核容/活化模式下,当前核容/活化的双向直流变换模块输出电压设置为蓄电池整组均充电压,大于高频开关电源模块输出电压,确保优先由当前核容/活化的双向直流变换模块给直流母线供电,同时给本组蓄电池放电,达到本组蓄电池核容/活化的目的。

43、作为优选,所述的步骤s4中,启动蓄电池分组均衡模式的步骤包括:

44、充电模块输出电压调整,调整到蓄电池整组均充电压;

45、当前分组均衡模块序号初始化,当前分组均衡模块序号置为1;

46、监测系统状态,异常情况报警;

47、判断是否存在影响分组均衡的系统故障,比如交流输入异常、双向直流变换模块故障等;如果存在故障,则记录分组均衡结束原因,系统工模模式切换为正常运行模式,如果不存在故障,则:

48、当前分组均衡模块进行本组蓄电池充电,按照本组蓄电池充电管理参数控制;

49、判断当前分组均衡模块是否满足充电结束的条件,如果不满足条件,则监测系统状态,异常情况报警;如果满足条件,则:

50、当前分组均衡模块工作状态切换为常规工作模式,即当前分组均衡的双向直流变换模块母线侧输出电压设置为直流母线标称电压的87.5%-100%;

51、当前分组均衡模块序号+1;

52、判断当前分组均衡模块序号是否大于系统双向直流变换模块的数量,如果不是,则监测系统状态,异常情况报警;如果是,则:

53、记录分组均衡结束原因,系统工模模式切换为正常运行模式。

54、分组均衡模式下,断开继电开关,能够有效防止蓄电池整组通过直流母线充电,导致各分组均衡充电时,充电电流不能按照充电曲线进行,甚至过充的情况。

55、分组均衡模式下,充电模块输出电压设置为蓄电池整组均充电压,可有效防止各分组蓄电池均充时,蓄电池整组电压高于母线电压导致蓄电池整组放电,进而导致各分组蓄电池充电无法充满,无法完成分组均衡目标。

56、作为优选,所述的步骤s5启动蓄电池回路连通性检测模式的步骤包括:

57、断开继电开关;

58、充电模块输出电压调整,调整到直流母线标称电压;

59、判断蓄电池整组是否存在断路的情况,如果不存在,则记录蓄电池回路连通性检测结束原因,系统工作模式切换为正常运行模式;如果存在,则:

60、当前蓄电池回路连通性检测模块序号初始化,当前蓄电池回路连通性检测模块序号置为1;

61、监测系统状态,异常情况报警;

62、判断是否存在蓄电池回路连通性检测的系统故障,比如交流输入异常、双向直流变换模块故障等;如果存在故障,则记录蓄电池回路连通性检测结束原因,系统工作模式切换为常规工作模式;如果不存在故障,则:

63、当前蓄电池回路连通性检测模块进行放电,当前蓄电池回路连通性检测的双向直流变换模块母线侧输出电压调整到蓄电池整组均充电压;

64、判断当前蓄电池回路连通性检测模块所在组蓄电池是否存在断路,如果不存在,则当前蓄电池回路连通性检测模块工作模式切换为正常工作状态,即当前核容/活化的双向直流变换模块母线则输出电压设置为直流母线标称电压的78.5%-100%;如果存在,则:

65、记录本组蓄电池连通性检测断路标志;

66、当前蓄电池回路连通性检测模块工作模式切换为正常工作状态,即当前核容/活化的双向直流变换模块母线则输出电压设置为直流母线标称电压的78.5%-100%;

67、当前蓄电池回路连通性检测模块序号+1;

68、判断当前蓄电池回路连通性检测模块序号是否大于系统双向直流变换模块数量,如果不是,则监测系统状态,异常情况报警;如果是,则记录蓄电池回路连通性检测结束原因,系统工作模式切换为正常运行模式。

69、蓄电池回路连通性检测模式下,断开继电开关,可有效防止出现单节蓄电池断路时,双向直流变换模块输出电压通过整组蓄电池充电回路形成环路,导致断路的蓄电池对应的双向直流变换模块蓄电池电压采样异常,无法有效检测到蓄电池断路。

70、作为优选,所述的步骤s2启动蓄电池自动核容模式的步骤中,对蓄电池自动核容模式的启动指令和启动条件进行判断,其中,启动指令包括:

71、双向直流变换模块就地手动启动,监控装置手动启动,后台遥控启动(监控装置接收到启动核容命令),监控装置定时启动;

72、启动条件包括:

73、系统处于正常运行模式、交流电源输入正常、高频开关电源模块(充电模块、放电模块)正常、双向直流变换模块正常、直流母线电压正常、直流母线负荷电流正常、蓄电池电压正常(整组、单节均正常)、蓄电池内阻正常、蓄电池处于浮充状态、蓄电池浮充电流小于0.01a(电池不亏电)。

74、作为优选,所述的步骤s3启动蓄电池自动活化模式的步骤中,对蓄电池自动活化模式的启动指令和启动条件进行判断,所述的启动指令包括:

75、双向直流变换模块就地手动启动,监控装置手动启动,后台遥控启动(监控装置接收到启动活化命令),监控装置定时启动,监控装置认定的蓄电池内阻、蓄电池电压异常等触发条件;

76、所述的启动条件包括:

77、系统处于正常运行模式、交流电源输入正常、高频开关电源模块(充电模块、放电模块)正常、双向直流变换模块正常、直流母线电压正常、直流母线负荷电流正常、蓄电池电压正常(整组、单节均正常)、蓄电池内阻正常、蓄电池处于浮充状态、蓄电池浮充电流小于0.01a(电池不亏电)。

78、作为优选,所述的步骤s4启动蓄电池分组均衡模式的步骤中,对蓄电池分组均衡模式的启动指令和启动条件进行判断,所述的启动指令包括:

79、双向直流变换模块就地手动启动,监控装置手动启动,后台遥控启动(监控装置接收到启动分组均衡命令),监控装置定时启动,监控装置认定的蓄电池分组端电压偏差超出设定值;

80、所述的启动条件包括:

81、系统处于正常运行模式、交流电源输入正常、高频开关电源模块(充电模块、放电模块)正常、双向直流变换模块正常、直流母线电压正常、直流母线负荷电流正常、蓄电池处于浮充状态。

82、作为优选,所述的步骤s5蓄电池回路连通性检测模式的步骤中,对蓄电池回路连通性检测模式的启动指令和启动条件进行判断,所述的启动指令包括:

83、双向直流变换模块就地手动启动,监控装置手动启动,后台遥控启动(监控装置接收到启动活化命令),监控装置定时启动,监控装置认定的异常触发条件;

84、所述的启动条件包括:

85、系统处于正常运行模式、交流电源输入正常、高频开关电源模块(充电模块、放电模块)正常、双向直流变换模块正常、直流母线电压正常、直流母线负荷电流正常。

86、本发明的有益效果在于,通过本技术的技术方案,有效解决现有技术中存在的以下技术问题:第一:单节蓄电池断路时,双向直流变换模块输出电压通过整组蓄电池充电回路形成环路,导致断路的蓄电池对应的双向直流变换模块蓄电池电压采样异常;第二:核容/活化过程中直流母线给蓄电池整组充电,影响核容/活化的准确度;第三:蓄电池整组通过直流母线充电,导致各分组均衡充电时,充电电流无法按照充电曲线进行,甚至出现过充的情形。此外,本发明设计原理可靠,结构简单,具有非常广泛的应用前景。

87、由此可见,本发明与现有技术相比,具有突出的实质性特点和显著地进步,其实施的有益效果也是显而易见的。


技术特征:

1.一种电力用直流守护电源系统的控制方法,该控制方法应用于直流守护电源系统,其特征在于,所述的直流守护电源系统包括:

2.根据权利要求1所述的一种电力用直流守护电源系统的控制方法,其特征在于,所述的正常运行模式的步骤包括:

3.根据权利要求2所述的一种电力用直流守护电源系统的控制方法,其特征在于,所述的步骤s2中的蓄电池自动核容模式和步骤s3中的蓄电池自动活化模式的步骤包括:

4.根据权利要求3所述的一种电力用直流守护电源系统的控制方法,其特征在于,所述的步骤s4中,启动蓄电池分组均衡模式的步骤包括:

5.根据权利要求4所述的一种电力用直流守护电源系统的控制方法,其特征在于,所述的步骤s5启动蓄电池回路连通性检测模式的步骤包括:

6.根据权利要求5所述的一种电力用直流守护电源系统的控制方法,其特征在于,所述的步骤s2启动蓄电池自动核容模式的步骤中,对蓄电池自动核容模式的启动指令和启动条件进行判断,其中,启动指令包括:

7.根据权利要求6所述的一种电力用直流守护电源系统的控制方法,其特征在于,所述的步骤s3启动蓄电池自动活化模式的步骤中,对蓄电池自动活化模式的启动指令和启动条件进行判断,所述的启动指令包括:

8.根据权利要求7所述的一种电力用直流守护电源系统的控制方法,其特征在于,所述的步骤s4启动蓄电池分组均衡模式的步骤中,对蓄电池分组均衡模式的启动指令和启动条件进行判断,所述的启动指令包括:

9.根据权利要求8所述的一种电力用直流守护电源系统的控制方法,其特征在于,所述的步骤s5蓄电池回路连通性检测模式的步骤中,对蓄电池回路连通性检测模式的启动指令和启动条件进行判断,所述的启动指令包括:


技术总结
本发明涉及一种电力用直流守护电源系统的控制方法,该控制方法应用于直流守护电源系统,直流守护电源系统包括:高频开关电源模块,高频开关电源模块的输入端连接交流电源,高频开关电源模块的输出端连接正极直流母线和负极直流母线;至少3个蓄电池分组,各个蓄电池分组串联连接,每个蓄电池分组通过双向直流变换模块电连接到正极直流母线和负极直流母线;每个蓄电池分组包括至少一节蓄电池;所述的控制方法包括:步骤S1:正常运行模式的步骤;步骤S2:启动蓄电池自动核容模式的步骤;步骤S3:启动蓄电池自动活化模式的步骤;步骤S4:启动蓄电池分组均衡模式的步骤;步骤S5:启动蓄电池回路连通性检测模式的步骤。

技术研发人员:孟祥军,焦之明,纪洪伟,宋军,张旭,万法来,姚舜,张晓花
受保护的技术使用者:山东鲁软数字科技有限公司智慧能源分公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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