专利名称：电力一体化电源系统及蓄电池放电方法
技术领域：
本发明涉及电力一体化电源系统，特别是涉及一种电力一体化电源系统及蓄电池放电方法。
背景技术：
目前，电力一体化电源系统已经广泛的应用于发电厂、变电站、工矿企业、电气化铁路以及高层建筑等领域。图l是典型的电力一体化电源系
统，系统包括AC/DC整流模块，蓄电池组，DC/DC变换模块，DC/AC逆变模块。典型的，电网电压通过整流模块整流成220V或110V直流电压，向电力负载提供能源及向蓄电池组充电，DC/DC变换模块将高压直流电压转换为48V的直流电压，向通信负载提供能源，而DC/AC逆变模块则将直流电转换为交流电用来提供紧急照明的能源。蓄电池作为电力一体化电源系统中重要的组成部分，使用一段时间就需要维护，进行重新充放电以活化，而且蓄电池还需要进行周期性的核容(检査电池实际容量)放电以及内阻测量。然而，现阶段对蓄电池进行活化、核容以及测量内阻一般采用以下三种方式放电1、采用电阻作为蓄电池的负载进行放电；2、采用耗能型电力电子元件的电子式放电设备进行放电；3、采用专用的有源回馈装置将电能回馈。前两种放电方式具有明显的缺点，即白白消耗了蓄电池的电能，而且还会产生高热量辐射，具有火灾隐患。第三种放电方式则由于需要专用的仪器，因而成本较高。
发明内容
本发明要达到的目的在于针对现有技术的不足，提供一种电力一体化电源系统，能实现蓄电池组的放电能量的有效利用，节约能源，还能使其放电过程简单化且不产生高热辐射，达到环保的效果。
本发明同时要达到的目的还在于提供一种电力一体化电源系统中蓄电池放电的方法以及相应的实现在线式蓄电池活化、核容和内阻测量的方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案
一种电力一体化电源系统，包括由电网输出接口顺次相耦合的AC/DC整流模块、蓄电池组、DC/AC逆变模块以及用于监控各部分工作的监控系 统，还包括设置于所述DC/AC逆变模块的输出端至电网输出接口之间的可 控通断的馈电通路，在所述蓄电池组需要放电时，所述监控系统关闭所述 AC/DC整流模块对所述蓄电池组的输出，调节所述DC/AC逆变模块的输出 电压的幅值和相位与电网电压相同，然后开通所述馈电通路，再通过闭环 控制调节所述DC/AC逆变模块的输出电流的相位跟踪电网电压的相位。 所述DC/AC逆变模块可以为电力逆变器或电力UPS。 优选还包括DC/DC变换模块，所述蓄电池组与所述DC/DC变换模块通 过开关控制连接。
一种电力一体化电源系统中蓄电池放电的方法，所述系统包括由电网 输出接口顺次相耦合的AC/DC整流模块、蓄电池组和DC/AC逆变模块，所 述方法包括以下步骤
a. 关闭所述AC/DC整流模块对所述蓄电池组的输出；
b. 调节所述DC/AC逆变模块的输出电压的幅值和相位与电网电压相
同；
c. 将所述DC/AC逆变模块的输出端与电网输出接口连接；
d. 通过闭环控制调节所述DC/AC逆变模块的输出电流的相位跟踪电 网电压的相位，以向电网回馈有功能量。
优选地，所述步骤a中，通过将所述AC/DC整流模块的输出电压调低 或直接关机来关闭所述AC/DC整流模块对所述蓄电池组的输出。
优选地,所述步骤d中，根据对放电电流的检测来控制所述蓄电池组 放电电量。
一种在电力一体化电源系统中实现在线式蓄电池活化的方法，包括根 据前述的蓄电池放电的方法进行蓄电池放电的步骤。
一种在电力一体化电源系统中实现在线式蓄电池核容的方法，包括根 据前述的蓄电池放电的方法进行蓄电池放电的步骤。
一种在电力一体化电源系统中实现在线式蓄电池内阻测量的方法，包 括根据前述的蓄电池放电的方法进行蓄电池放电的步骤。
一种在电力一体化电源系统中实现节能的方法，包括根据前述的蓄电 池放电的方法进行蓄电池放电的步骤。
本发明有益的技术效果是
根据本发明，在需要对蓄电池组进行放电时，控制关闭所述AC/DC整 流模块对蓄电池组的充电输出，调节所述DC/AC逆变模块的输出电压的幅值和相位与电网电压相同，然后开通所述馈电通路，再通过闭环控制调节
所述DC/AC逆变模块的输出电流的相位跟踪电网电压的相位，以向电网回 馈有功能量。从而将蓄电池组放出的直流电转换成能回馈给电网的交流电， 使蓄电池的电能通过DC/AC逆变模块回馈到电网，同时不对电网产生无功 污染，这样，既使放电能量得到了有效的利用，节约了能源，又使放电过 程变得简单、安全，不产生高热辐射，因此既经济又环保。采用本发明， 电力一体化电源系统可以实现在线式蓄电池活化、在线式核容放电和在线 式蓄电池内阻测量。
图1为典型的电力一体化电源系统结构示意图； 图2为本发明一种实施例的电力一体化电源系统结构示意图； 图3为本发明另一种实施例的电力一体化电源系统结构示意图； 图4为本发明的电力一体化电源系统中蓄电池放电方法的流程图。 本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
具体实施例方式
如图2所示， 一种实施例的电力一体化电源系统包括AC/DC整流模块、 蓄电池组、DC/AC逆变模块和监控系统(图未示)，AC/DC整流模块的输入 端与电网输出接口相耦合，AC/DC整流模块的输出端与蓄电池组的正负极 以及DC/AC逆变模块的输入端共同耦合，DC/AC逆变模块的输出端耦合到 紧急照明负载，蓄电池组以及AC/DC整流模块输出端通过开关S2控制连接 电力负载。监控系统分别耦合到上述各个部分以对其工作进行监控。其中， 电网可通过AC/DC整流模块向蓄电池组提供直流充电电能，蓄电池组输出 的直流电可通过DC/AC逆变模块转换成交流电并提供给紧急明负载。
根据本发明，在DC/AC逆变模块的输出端至电网输出接口之间设置有 馈电通路，可通过控制开关S1的开闭状态来决定馈电通路的通断。在蓄电 池组需要放电时，监控系统关闭AC/DC整流模块对蓄电池组的输出(停止 充电作用)，也可以视情况而关闭蓄电池组对直接利用其供电的电力负载的 输出(停止工作放电)，并调节所述DC/AC逆变模块的输出电压的幅值和相 位与电网电压相同，然后将开关S1闭合，使得DC/AC逆变模块的输出端通 过馈电通路与电网输出接口相接，开通馈电通路，再通过闭环控制调节 DC/AC逆变模块的输出电流的相位跟踪电网电压的相位，以至其输出电能 可回馈给电网，向电网回馈有功能量，同时不对电网产生无功污染。其中，可以通过将AC/DC整流模块的输出电压调低或直接关机来关闭AC/DC整流 模块对蓄电池组的输出，此时，逆止二极管D反向截止，蓄电池组停止充 电。
如图3所示，另一种实施例的电力一体化电源系统还包括DC/DC变换 模块，DC/DC变换模块与蓄电池组以及AC/DC整流模块输出端通过开关S2 控制连接。DC/DC变换模块将高压直流电压转换为低压直流电压，向通信 负载提供能源。在蓄电池组需要放电时，监控系统可视情况断开开关S2， 从而关闭蓄电池组对电力负载以及DC/DC变换模块的输出。
在一些实施例中，DC/AC逆变模块可采用电力逆变器。电力逆变器内 部通常具有升压的DC/DC结构。同样，调节电力逆变器的输出电压的幅值 和相位与电网电压相同，然后将开关S1闭合，开通馈电通路，再通过闭环 控制调节电力逆变器的输出电流的相位跟踪电网电压的相位，使其向电网 回馈有功能量，同时不对电网产生无功污染。
在另一些实施例中，电力逆变器也可以用电力UPS替代。
此外，监控系统可通过检测电池放电电流来控制蓄电池的放电能量， 从而不会造成蓄电池放电过亏等问题。
本发明的电力一体化电源系统将蓄电池放电的能量通过电力逆变器 转化成交流电回馈到电网，同时不对电网产生无功污染，既使放电能量得 到了有效的利用，节约了能源，又使放电过程变得简单，不产生高热辐射， 经济又环保。
在另一方面，本发明还提出一种电力一体化电源系统中蓄电池放电的 方法，所述系统包括由电网输出接口顺次相耦合的AC/DC整流模块、蓄电 池组和DC/AC逆变模块。如图4所示，所述方法包括以下步骤 步骤Sl、关闭所述AC/DC整流模块对所述蓄电池组的输出； 步骤S2、调节所述DC/AC逆变模块的输出电压的幅值和相位与电网电 压相同；
步骤S3、将所述DC/AC逆变模块的输出端与电网输出接口相连；
步骤S4、通过闭环控制调节所述DC/AC逆变模块的输出电流的相位跟 踪电网电压的相位，以向电网回馈有功能量。
步骤SI中，可以通过将所述AC/DC整流模块的输出电压调低或直接 关机来关闭所述AC/DC整流模块对所述蓄电池组的输出。
步骤S4中，可以通过检测放电电流控制所述蓄电池组放电电量。
7该方法的多种实施例均可参考前述系统实施例的内容来具体实施，此处不再赘述。
本发明的蓄电池放电方法可以用于实现在线式蓄电池活化、在线式核容放电和在线式蓄电池内阻测量。应理解，凡使用本发明蓄电池放电方法的蓄电池维护方法或节能方法均应为本发明的保护范围所覆盖。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种电力一体化电源系统，包括由电网输出接口顺次相耦合的AC/DC整流模块、蓄电池组、DC/AC逆变模块以及用于监控各部分工作的监控系统，其特征在于，还包括设置于所述DC/AC逆变模块的输出端至电网输出接口之间的可控通断的馈电通路，在所述蓄电池组需要放电时，所述监控系统关闭所述AC/DC整流模块对所述蓄电池组的输出，调节所述DC/AC逆变模块的输出电压的幅值和相位与电网电压相同，然后开通所述馈电通路，再通过闭环控制调节所述DC/AC逆变模块的输出电流的相位跟踪电网电压的相位。
2. 如权利要求1所述的电力一体化电源系统，其特征在于，所述 DC/AC逆变模块为电力逆变器或电力UPS。
3. 如权利要求1或2所述的电力一体化电源系统，其特征在于，还 包括DC/DC变换模块，所述蓄电池组与所述DC/DC变换模块通过开关控制 连接。
4. 一种电力一体化电源系统中蓄电池放电的方法，所述系统包括由 电网输出接口顺次相耦合的AC/DC整流模块、蓄电池组和DC/AC逆变模块， 其特征在于，所述方法包括以下步骤a. 关闭所述AC/DC整流模块对所述蓄电池组的输出；b. 调节所述DC/AC逆变模块的输出电压的幅值和相位与电网电压相同；c. 将所述DC/AC逆变模块的输出端与电网输出接口连接；d. 通过闭环控制调节所述DC/AC逆变模块的输出电流的相位跟踪电 网电压的相位，以向电网回馈有功能量。
5. 如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤a中，通过将 所述AC/DC整流模块的输出电压调低或直接关机来关闭所述AC/DC整流模 块对所述蓄电池组的输出。
6. 如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述步骤d中，根 据对放电电流的检测来控制所述蓄电池组放电电量。
7. —种在电力一体化电源系统中实现在线式蓄电池活化的方法，其 特征在于，包括根据权利要求4所述的方法进行蓄电池放电的步骤。
8. —种在电力一体化电源系统中实现在线式蓄电池核容的方法，其特征在于，包括根据权利要求4所述的方法进行蓄电池放电的步骤。
9. 一种在电力一体化电源系统中实现在线式蓄电池内阻测量的方 法，其特征在于，包括根据权利要求4所述的方法进行蓄电池放电的步骤。
10. —种在电力一体化电源系统中实现节能的方法，其特征在于，包 括根据权利要求4所述的方法进行蓄电池放电的步骤。
全文摘要
本发明公开了一种电力一体化电源系统，包括由电网输出接口顺次相耦合的AC/DC整流模块、蓄电池组、DC/AC逆变模块以及用于监控各部分工作的监控系统，还包括设置于所述DC/AC逆变模块的输出端至电网输出接口之间的可控通断的馈电通路，在所述蓄电池组需要放电时，所述监控系统关闭所述AC/DC整流模块对所述蓄电池组的输出，调节所述DC/AC逆变模块的输出电压的幅值和相位与电网电压相同，然后开通所述馈电通路，再通过闭环控制调节所述DC/AC逆变模块的输出电流的相位跟踪电网电压的相位。还公开了一种电力一体化电源系统中蓄电池放电的方法，以及相应的蓄电池活化、核容、内阻检测方法。采用本发明，对电力一体化电源系统中蓄电池进行维护时能达到节能、环保的效果。
文档编号H02J7/02GK101630860SQ200910109600
公开日2010年1月20日 申请日期2009年8月11日 优先权日2009年8月11日
发明者季明明, 李晨光, 郭卫农 申请人:艾默生网络能源有限公司