基于LLC谐振变换器的串联电池组均衡电路研究

为解决动力电池在成组使用时出现不一致性,提出了一种基于LLC谐振变换器的串联电池组均衡电路.LLC谐振变换器可将能量直接从最高电压电池转移到最低电压电池,实现了变换器初级开关的零电压开关(ZVS)和近零电流开关(ZCS),并在变换器次级电路中实现二极管的ZVS.为验证该均衡电路的有效性,搭建了由6节电池组成的均衡电路进行仿真实验.实验结果表明,2W时电池组达到了93.5％的最大效率.在60 min时6节电池的电压趋于一致,所有电池均达到平衡.同时,无论是在静置、充电还是放电状态下,该均衡器的精确度都可以维持在0.02 V内.     

一种单体电压"镜像"采集电路设计

提出了一种适合于卫星电源系统应用的电池单体电压采集电路,其能够支持任意节电池串联.核心电路为电压映射电路,此电路利用变压器将每节单体电压映射到统一的电平,去除了原始单体电压带有的高共模特性,从而方便用多路选择器和模数转换器直接对多个单体的电压进行采集.并且该电路拓扑具有模块化的特点,只需要根据电池串联节数增减电压映射电路的数量即可.经仿真和实验验证,此电路对电池单体电压的采集误差小于3 mV,能够满足绝大多数电池管理系统的需求.     

串联电池组电压测量方法的研究

提出一种串联电池级电压测量新方法：光电继电器取代机械继电器选通各节电池电压；抗共模电压电路取代隔离放大器抵消测量端的共模电压；用双AD526实现数字量设定8档电压放大倍数。根据测得的各节电池的电压曲线，选择性能相近的电池组成优化的串联电池组。该系统已经应用于清华大学微小卫星电池性能的评估和优选。     

基于退役电池的直挂母线式储能系统研究

受DC-DC模块和电池管理系统成本及其容量的限制,传统储能系统在直流配电网中的应用受限.本文提出一种基于退役电池搭建的直挂母线式储能系统,该储能系统可以随着直流配电网电压波动,以投退不同电池组模块的方式来调节储能电池的出口电压,实现储能电池充放电的目的.最后,利用Matlab/Simulink仿真和搭建的直挂母线式储能系统验证了直流配电网系统电压突变时,储能电池组可以通过投退各电池组模块的方式实现储能电池组的充放电功能.     

一种航天用低成本锂电池组自主均衡电路

针对商业卫星锂离子蓄电池管理系统的智能化、低成本、高可靠的特点,提出一种基于三端稳压器的锂离子电池均衡方法,其均衡电流、均衡开启电压及斜率可通过三端稳压芯片外围电路进行调节。此均衡电路可以用于单节电池的均衡,也可支持多级级联,从而能够支持任意节电池组成的电池组的均衡。经仿真和实验验证,此电路对单体电池电压的均衡精度小于15 mV,其结构简单、成本低、体积小、可靠性高,能够满足低轨商业卫星锂离子蓄电池组的管理需求。     

对影响电池0.9伏以上放分因素的探讨

R20电池——大号手电池,大部分均用于手电筒照明,手电筒配装电珠的电压规格是根据照射远度确定,串联两节电池使用2.5伏,三节电池使用3.6伏等,以此类推。因此手电筒射出光度除受电筒、电珠质量好坏影响以外,与电池的电压、电流发生直接关系。实践证实     

基于直流-直流变换器的高精度电池模拟器设计

动力电池及其相关设备的生产、测试和研发过程中,需要用到电池模拟器;传统的电池模拟器存在输出功率小和输出精度低的缺点;本文介绍了一种基于直流-直流变换器和线性稳压技术的电池模拟器;通过隔离型多路输出变换器实现各个电池单元的隔离供电,通过直流-直流变换器实现输出电压的预调整,应用线性稳压电路,降低输出电压纹波,提高了输出电压的精度,并设计了试验样机,进行了试验验证,获得较好的模拟效果。     

一种并行填谷均衡的动力锂电池管理系统研究

阐述开发的一套锂电池管理系统(BMS),包括电压采样电路、电池均衡电路、MCU控制电路三部分。为了克服多节电池串联后所带来的高共模电压,电压采样部分采用磁环隔离"飞电容"采样。均衡部分采用"反激式变换器"能量转移式主动均衡技术,实现并行填谷均衡功能。构建的硬件模型实测数据显示电压采样精度约达0.2%,均衡效果使得电池组单次放电时间增加6%。     

一种新型全桥软开关变换器的研究

为增加全桥软开关电源的负载变化范围.设计了一种新型的全桥移相脉宽调制(PWM)零电压零电流(zvzcs)软开关变换器.在此电路中.超前桥臂通过增加一个由两个电容及一个电感组成的辅助电路.使超前桥臂在轻载时仍能实现超前桥臂的零电压开关变换:滞后桥臂提出一种改进的电路拓扑结构,该拓扑使负载电流在满载时仍能实现其滞后桥臂的零电流开关变换.并可有效降低整流二极管的电压应力.研制了一台输出48V/1OA的全桥移相ZVZCS软开关电源样机,通过试验验证了理论分析的正确性.     

连接方式对低壳电压动力电池的影响

将低壳电压电池与正常电池分别以并联和串联方式进行连接实验,考察连接方式、壳体接触情况和壳电压等因素对降低正常电池壳电压的影响.低壳电压电池与正常电池无论是串联还是并联,铝壳接触后均会使正常电池变成低壳电压状态,电池铝壳内壁持续嵌锂,进而导致正常电池发生腐蚀.壳电压低于0.3 V的电池应禁止使用;要对电池外壳进行保护,防止壳体间的直接接触,避免腐蚀的发生.     

A Multi-Level Power Converter Interface for a Battery Energy Storage System

Abstract—

This study proposes a multi-level power converter for a battery energy storage system (BESS) with bidirectional power flow. The multi-level power converter includes a DC-DC power converter, a selection switch set and a full-bridge inverter. The DC-DC power converter performs bidirectional power conversion and provides a DC voltage that is greater than the peak voltage of the utility. Integrating the selection switch set and the full-bridge inverter produces a five-level AC voltage that controls the real power flow and the reactive power flow between the battery set, the DC-DC power converter and the grid. Because partial power is directly processed using only the selection switch set and the full-bridge inverter, the DC-DC power converter is operated only when the grid voltage is greater than the voltage of the battery set. Therefore, the power conversion efficiency for the proposed BESS is improved. The proposed BESS uses only eight power electronic switches, so the power circuit is simplified. A hardware prototype with a digital signal processor controller is used to verify the performance of the proposed BESS. The experimental results are as expected.     

海岛直流微网复合储能系统控制策略设计与实现

针对海岛直流微网中发电微源输出功率不稳定造成的母线电压大幅度波动问题,基于300 kW海洋能集成供电系统的功率输出特点,采用由蓄电池和超级电容组成的复合储能系统,对其3种拓扑结构进行了对比分析,优选了对该供电系统而言最佳的拓扑结构,并提出了一种新型复合储能协调控制策略。该控制策略依据母线电压的3个阈值将系统划分成5个工作区域,储能系统依据直流母线电压值实现充放电工作模式的自动识别和切换;以蓄电池为主要出力单元,避免超级电容的频繁投切,减少不必要开关动作造成的系统谐波。利用搭建的实验平台验证了所述控制策略的有效性和可靠性。     

750 kV官亭变电站直流电源系统的应用与维护

750 kV官亭变电站是国内电压等级最高的国家电网公司示范工程,站内通信设备和变电站操作系统均配备了较先进的电力电源供电系统,包括开关整流设备、免维护蓄电池等。文章对高频开关电源、阀控式密封蓄电池进行了分析,并结合工作实际提出了直流电源系统设备使用中的注意事项及日常维护要求。     

锂动力电池化成能量回馈控制系统的研究

针对目前锂动力电池良好的应用前景和电池化成过程中存在大量的能源浪费问题,提出了一种采用新型专用数字信号控制器(DSC)TMS320F28035的全数字大容量锂动力电池化成能量回馈控制系统.该系统采用一种先进的主电源拓扑结构,运用反馈+前馈的双闭环单周控制算法,能够实现锂电池的恒流、恒压充放电过程及化成能量的高效回馈.     

基于直流微电网的混合储能协调控制策略仿真研究

针对直流微电网中光伏发电单元出力的波动性和间歇性造成系统内部功率不平衡的问题,混合储能系统可以同时发挥蓄电池高能量密度和超级电容高功率密度的优势,根据直流母线电压进行混合储能单元间的协调控制策略。该策略将直流母线电压进行分层控制,采用四个电压阈值共分成五个控制区域,以直流母线电压为信息载体,决定储能系统的运行状态,实现对混合储能单元的充电、放电模式间自主切换。电压分层控制有效地避免了蓄电池由于电压波动而频繁进行充放电切换,从而延长了电池的使用寿命。最后,MATLAB/Simulink的仿真结果验证了所提控制策略的可行性。     

基于SVPWM技术的双向蓄电池充放电系统设计

针对传统蓄电池充放电系统采用直流开关电源加电阻箱以及晶闸管相控等的缺点,设计了一种可双向工作、且高效率、高功率因数的系统。该系统主要由三相VSR和DC/DC变换器两部分。当需要对蓄电池充电时,DC/DC变换器就工作于降压方式,将VSR输出电压降为合适的电压对蓄电池充电;当蓄电池需要放电时,DC/DC变换器就工作于升压方式,将蓄电池能量通过VSR逆变,再经变压器升压和滤波后回馈电网。最后通过设计的样机进行测试。结果表明,能根据需要实现充放电状态或者人工进行转变,特别在实现能量双向流动的同时,网侧电流波形得到正弦波控制和网侧功率因数接近1。     

一种适用于混合储能系统的双向软开关同步Buck电路研究

针对基于超级电容与蓄电池的有源式混合储能系统,提出一种用于储能元件与负载能量交换的软开关双向同步Buck变换器。该变换器在不增加额外谐振元件的情况下,可实现双向变换主功率管的零电压开关。分析了其工作原理,给出了参数设计方法。仿真和实验结果验证了理论分析,由于实现了开关管的零电压开关且应用了同步整流技术,变换器实测效率达95.5%。     

不间断电源关键器件分析

不间断电源(UPS)可以为计算机系统及其它信息系统提供安全可靠的恒压恒频供电电源而被广泛应用.论述了UPS中的关键器件-整流器、充电器、蓄电池、逆变器、锁相器、静态电子开关等器件,叙述了工作原理,对其中的重要技术进行了较为全面的分析.     

蓄电池在线核容放电关键装置与远程控制策略的研究

为了解决蓄电池组远程控制在线式核容放电的技术问题,设计了以主控制器为核心,调压装置、母联保护装置为主要组成部分的在线核容放电系统,并给出了远程控制的详细策略。在充电机输出端与直流母线之间串接可控调压装置,降低母线电压,达到蓄电池在线放电的母线电压条件。在交流停电时,由母联保护装置自动接入备用组电池,保障直流系统供电安全。并且,以可控馈网逆变器为放电负载,最终实现具有节能环保效果的蓄电池远程控制在线核容放电系统。     

电动汽车动力锂电池LCL型无线充电技术

为了满足电动汽车动力锂电池的充电需求,文中提出基于MERS(Magnetic Energy Recovery Switch,磁能再生开关)的LCL谐振型无线电能传输系统。该系统仅通过改变副边MERS的导通角,即可实现三种工作模式:恒流输出模式、恒压输出模式和最大功率输出模式。文中提出了系统模型,分析了LCL谐振型ICPT系统满足恒压、恒流、最大功率输出三种工作状态的条件;研究并建立了MERS的数学模型;搭建了Simulink仿真模型,仿真结果表明,本系统仅通过控制副边MERS的导通角α一个参数,可以实现电动汽车动力锂电池“先恒流后恒压”的充电需求,也可以实现当系统互感系数变化时系统维持在最佳工作点,而无需改变其他系统网络参数。该方案对改进电动汽车无线充电系统有一定的参考价值。