专利名称：电池备用电源装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电网系统，尤其涉及一种电池备用电源装置。
背景技术：
随着电力应用科技的发展，需要依靠电力才能运作的电子设备不断被开发出来， 使得人们对于电力的需求与日剧增，以至于突然的断电常常给人们的生活带来冲击和不便，尤其是对于工厂生产线或生活中特别重要的负载设备，一旦中断供电，往往会对业者或使用者造成重大的经济损失。然而，发电设备及输变电系统均需要维修及保养，并且即使现在的电网设施再先进，运行中也会发生故障，意外地断电仍在所难免。因此，能够在市电断电时，备用电源装置非常重要。现在使用的大功率备用电源，5千瓦(KW)以上的均为备用柴油发电机组发电，备用柴油发电机组噪声大，反应时间长(10-15秒)，污染环境，缺点很多。因此，目前迫切的需要一种大功率、反应速度快的备用电源装置。
发明内容
为了现有技术中备用电源容量有限，可靠性差，维护成本高等问题，本发明提供一种电池备用电源装置，其特征在于所述电池备用电源装置包括电池堆和电池堆管理系统； 所述电池堆包括多个串并联的单体电池，所述电池堆管理系统包括电池堆控制单元和多个单体电池监控单元；所述单体电池监控单元与所述单体电池通信连接，对所述单体电池的工作模式进行监控；所述单体电池监控单元与所述电池堆控制单元通信连接，所述电池堆控制单元根据所述单体电池监控单元的监控，控制所述单体电池所处的工作模式；所述电池备用电源装置还包括中央控制系统，双向换流系统和自动切换装置；所述中央控制系统分别与电池堆、电池堆管理系统、双向换流系统、自动切换装置和交流电网通信连接；所述自动切换装置分别与双向换流系统、所述交流电网、用户电力连接，所述双向换流系统与电池堆电力连接。本发明还可以通过下述技术方案进一步完善。所述中央控制系统对所述交流电网监控，根据所述交流电网的参数信号，所述交流电网通过所述双向换流系统实现交流电与直流电之间的双向转换；所述中央控制系统通过所述电池堆管理系统实现对所述电池堆的单体电池的工作状态的控制；所述自动切换装置，在交流电网断电时，所述中央控制系统控制所述自动切换装置通过所述电池堆管理系统控制所述电池堆通过所述双向换流系统和所述自动切换装置提供交流电。与现有技术相比，本本发明的电池备用电源装置的有益效果如下1)单个电池的内阻小于5毫欧姆，可以多倍率充放电；双向换流系统的开关采用高效率的大功率电子开关，如双向大功率快速通断的绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar "Transistor，简称IGBT)电子开关，因此电池备用电源装置的响应速度快。
2)钛酸锂电池转换效率高，电能转换效率高(可达98% )。3)具有自动切换装置，可做应急备用电源使用，备用性强，增加供电的可靠性。4)建设周期短，维护成本低，使用寿命长(可达30年)。本发明的电池备用电源装置储能容量有限，可靠性强，维护成本低，切换速度快等优点。
图1是本发明电池备用电源装置的结构示意图；图2是图1所示的充电过程的结构示意图；图3是图1所示的交流电网断电时电池备用电源装置放电过程的结构示意图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明的清洁能源补偿的储能电站和具有清洁能源补偿的储能系统进行进一步详细说明。 应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明实施例的电池备用电源装置，如图1所示，连接在交流电网和用户之间，对所述用户供电；所述电池备用电源装置包括电池堆和电池堆管理系统；所述电池堆包括多个串并联的单体电池，所述电池堆管理系统包括电池堆控制单元和多个单体电池监控单元；所述单体电池监控单元与所述单体电池通信连接，对所述单体电池的工作模式进行监控；所述单体电池监控单元与所述电池堆控制单元通信连接，所述电池堆控制单元根据所述单体电池监控单元的监控，控制所述单体电池的工作模式；所述电池备用电源装置还包括中央控制系统，双向换流系统和自动切换装置；所述中央控制系统分别与电池堆、电池堆管理系统、双向换流系统、自动切换装置和交流电网通信连接；所述自动切换装置分别与双向换流系统、所述交流电网、用户电力连接，所述双向换流系统与电池堆电力连接。所述单体电池通过串联，使所述电池堆的输出电压达到电压设计要求(如在660 伏至810伏之间)；所述单体电池通过并联，使电池堆的容量达到容量设计要求。所述中央控制系统对所述交流电网监控，根据所述交流电网的参数信号，所述交流电网通过所述双向换流系统实现交流电与直流电之间的双向转换；所述中央控制系统通过所述电池堆管理系统实现对所述电池堆的单体电池的工作状态的控制；所述自动切换装置，在交流电网断电时，所述中央控制系统控制所述自动切换装置通过所述电池堆管理系统控制所述电池堆通过所述双向换流系统和所述自动切换装置提供交流电。根据所述交流电网的参数信号，所述中央控制系统判断需要对电池堆进行充电或放电时；所述中央控制系统根据所述电池堆控制单元对每个单体电池工作模式的控制，实现对所述电池堆的单体电池的工作状态的控制。所述单体电池监控单元包括单体电池电压、电流和温度的报警定值；当所述单体电池的电压、电流和温度超过报警定值时，所述电池堆控制单元将使该单体电池不再参与充电过程，只参与放电过程的工作模式；所述电池堆控制单元将该单体电池的工作模式传送至所述中央控制系统。所述单体电池监控单元包括单体电池电压、电流和温度的报警定值；当所述单体电池的电压、电流和温度未达到报警定值时，所述单体电池监控单元使该单体电池参与充电过程或放电过程的工作模式；所述电池堆控制单元将该单体电池的工作模式传送至所述中央控制系统。所述单体电池监控单元包括单体电池的电压、电流和温度故障设定值；当所述单体电池的电压、电流和温度超过故障设定值时，所述电池堆控制单元将切断该单体电池的电气支路，使该单体电池不再参与充电过程和放电过程的工作模式；所述电池堆控制单元将该单体电池的工作模式传送至所述中央控制系统。如图2所示，在用电低谷时，交流电网参数信号反馈到中央控制系统，中央控制系统根据交流电网参数信号向双向换流系统发出逆变控制信号；所述中央控制系统根据各个单体电池所处的工作模式，实现对所述电池堆的各个单体电池的工作状态的控制单体电池处于参与充电过程或放电过程的工作模式，对该单体电池进行充电；单体电池处于不再参与充电过程，只参与放电过程的工作模式，不对该单体电池进行充电；单体电池处于不再参与充电过程和放电过程的工作模式，不对该单体电池进行充电；双向换流系统根据逆变控制信号将交流电网的交流电电能转换为直流电电能 (与电池堆频率和相位同步的直流电电能)储存在电池堆内，吸收富裕电量，把原本要浪费掉的电能储存起来，同时保证电压的平稳；在用电高峰时，交流电网参数信号反馈到中央控制系统，中央控制系统根据交流电网参数信号向双向换流系统发出逆变控制信号；所述中央控制系统根据各个单体电池所处的工作模式，实现对所述电池堆的各个单体电池的工作状态的控制单体电池处于参与充电过程或放电过程的工作模式，该单体电池进行放电；单体电池处于不再参与充电过程，只参与放电过程的工作模式，该单体电池进行放电；单体电池处于不再参与充电过程和放电过程的工作模式，该单体电池不进行放 H1^ ο双向换流系统根据逆变控制信号将电池堆存储的直流电电能转换为交流电电能 (与交流电网频率和相位同步的交流电电能)传输给交流电网，补充交流电网的电能供应量，平稳电网电压，减少发电机组的投运。如图3所示，在交流电网断电时，所述中央控制系统中央控制系统根据交流电网参数信号向双向换流系统发出逆变控制信号；所述中央控制系统根据各个单体电池所处的工作模式，实现对所述电池堆的各个单体电池的工作状态的控制单体电池处于参与充电过程或放电过程的工作模式，该单体电池进行放电；单体电池处于不再参与充电过程，只参与放电过程的工作模式，该单体电池进行放电；
单体电池处于不再参与充电过程和放电过程的工作模式，该单体电池不进行放电。即电池堆储能系统通过所述双向换流系统和自动切换装置向用户提供交流电，起到备用电源的作用。优选的，所述单体电池是内阻小于5毫欧姆钛酸锂电池。优选的，所述双向换流系统包括电力模块双向换流器，所述电力模块双向换流器用于交流电和直流电电能之间的双向转换。优选的，所述双向换流系统的开关采用电子开关。与现有技术相比，本发明的电池备用电源装置的有益效果如下5)单个电池的内阻小于5毫欧姆，可以多倍率充放电；双向换流系统的开关采用高效率的大功率电子开关，如双向大功率快速通断的绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar "Transistor，简称IGBT)电子开关，因此电池备用电源装置的响应速度快。6)钛酸锂电池转换效率高，电能转换效率高(可达98% )。7)具有自动切换装置，可做应急备用电源使用，备用性强，增加供电的可靠性。建设周期短，维护成本低，使用寿命长(可达30年)。最后应当说明的是，很显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。
权利要求
1.一种电池备用电源装置，连接在交流电网和用户之间，对所述用户供电；其特征在于所述电池备用电源装置包括电池堆和电池堆管理系统；所述电池堆包括多个串并联的单体电池，所述电池堆管理系统包括电池堆控制单元和多个单体电池监控单元；所述单体电池监控单元与所述单体电池通信连接，对所述单体电池的工作模式进行监控；所述单体电池监控单元与所述电池堆控制单元通信连接，所述电池堆控制单元根据所述单体电池监控单元的监控，控制所述单体电池所处的工作模式；所述电池备用电源装置还包括中央控制系统，双向换流系统和自动切换装置；所述中央控制系统分别与电池堆、电池堆管理系统、双向换流系统、自动切换装置和交流电网通信连接；所述自动切换装置分别与双向换流系统、所述交流电网、用户电力连接，所述双向换流系统与电池堆电力连接。
2.根据权利要求1所述的电池备用电源装置，其特征在于所述中央控制系统对所述交流电网监控，根据所述交流电网的参数信号，所述交流电网通过所述双向换流系统实现交流电与直流电之间的双向转换；所述中央控制系统通过所述电池堆管理系统实现对所述电池堆的单体电池的工作状态的控制；所述自动切换装置，在交流电网断电时，所述中央控制系统控制所述自动切换装置通过所述电池堆管理系统控制所述电池堆通过所述双向换流系统和所述自动切换装置提供交流电。
3.根据权利要求1或2所述的电池备用电源装置，其特征在于所述单体电池通过串联，使所述电池堆的输出电压达到电压设计要求；所述单体电池通过并联，使电池堆的容量达到容量设计要求。
4.根据权利要求2所述的电池备用电源装置，其特征在于根据所述交流电网的参数信号，所述中央控制系统判断需要对电池堆进行充电或放电时；所述中央控制系统根据所述电池堆控制单元对每个单体电池工作模式的控制，实现对所述单体电池的工作状态的控制。
5.根据权利要求4所述的电池备用电源装置，其特征在于所述单体电池监控单元包括单体电池电压、电流和温度的报警定值；当所述单体电池的电压、电流和温度超过报警定值时，所述电池堆控制单元使该单体电池不再参与充电过程，只参与放电过程的工作模式；所述电池堆控制单元将该单体电池的工作模式传送至所述中央控制系统。
6.根据权利要求4所述的电池备用电源装置，其特征在于所述单体电池监控单元包括单体电池电压、电流和温度的报警定值；当所述单体电池的电压、电流和温度未达到报警定值时，所述单体电池监控单元使该单体电池参与充电过程或放电过程的工作模式；所述电池堆控制单元将该单体电池的工作模式传送至所述中央控制系统。
7.根据权利要求4所述的电池备用电源装置，其特征在于所述单体电池监控单元包括单体电池的电压、电流和温度故障设定值；当所述单体电池的电压、电流和温度超过故障设定值时，所述电池堆控制单元将切断该单体电池的电气支路，使该单体电池不再参与充电过程和放电过程的工作模式；所述电池堆控制单元将该单体电池的工作模式传送至所述中央控制系统。
8.根据权利要求1所述的电池备用电源装置，其特征在于 所述单体电池是内阻小于5毫欧姆钛酸锂电池。
9.根据权利要求3所述的电池备用电源装置，其特征在于所述双向换流系统包括电力模块双向换流器，所述电力模块双向换流器用于交流电和直流电电能之间的双向转换。
10.根据权利要求3所述的电池备用电源装置，其特征在于 所述双向换流系统的开关采用电子开关。
全文摘要
本发明公开了一种电池备用电源装置，其特征在于所述电池备用电源装置包括电池堆和电池堆管理系统；所述电池堆包括多个串并联的单体电池，所述电池堆管理系统包括电池堆控制单元和多个单体电池监控单元；所述单体电池监控单元与所述单体电池通信连接，对所述单体电池的工作模式进行监控；所述单体电池监控单元与所述电池堆控制单元通信连接，所述电池堆控制单元根据所述单体电池监控单元的监控，控制所述单体电池所处的工作模式。本发明的电池备用电源装置储能容量有限，可靠性强，维护成本低，切换速度快。
文档编号H02J9/06GK102457101SQ201010526369
公开日2012年5月16日 申请日期2010年10月28日 优先权日2010年10月28日
发明者张权标, 洪明强 申请人:珠海银通新能源有限公司