本發(fā)明屬于液流電池均衡，尤其涉及一種寬電壓輸出的液流電池均衡系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
1、不同電池模塊之間的狀態(tài)state-of-charge?(soc)存在顯著偏差，這種不平衡現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致某些電池模塊過度放電或過度充電，從而影響電池的整體性能和使用壽命?，F(xiàn)有方案普遍采用主動(dòng)均衡技術(shù)來解決soc不平衡問題，但這些方案通常將均衡功能和初始充電功能分為兩部分電路。這種設(shè)計(jì)導(dǎo)致了外圍電路的復(fù)雜性增加，系統(tǒng)集成難度加大，進(jìn)而提高了整體成本。此外，液流電池的電壓可以降至0v，這與鋰電池等其他類型電池不同，導(dǎo)致傳統(tǒng)充電電路在低電壓狀態(tài)下無法正常工作，限制了液流電池的應(yīng)用靈活性和適應(yīng)性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種寬電壓輸出的液流電池均衡系統(tǒng)，包括ac/dc功率變換器，dc/dc功率變換器，旁路模塊，控制系統(tǒng)，液流電池模塊，pcs變流器，ems能量管理系統(tǒng)和bms電池管理系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)與bms電池管理系統(tǒng)、ems能量管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)通信，分別用于獲取所述液流電池模塊的實(shí)時(shí)soc值和均衡指令，所述ac/dc功率變換器連接直流母線，所述dc/dc功率變換器高壓側(cè)連接ac/dc功率變換器，低壓側(cè)連接液流電池模塊，所述旁路模塊連接在dc/dc功率變換器兩端。
2、在上述方案的基礎(chǔ)上，所述旁路模塊斷開，所述ac/dc功率變換器和dc/dc功率變換器同時(shí)工作；所述旁路模塊閉合，所述ac/dc功率變換器直接對(duì)所述液流電池模塊進(jìn)行充電。
3、在上述方案的基礎(chǔ)上，所述dc/dc功率變換器輸出0~urat的電壓范圍，其中urat為ac/dc功率變換器可以輸出的最高工作電壓。
4、在上述方案的基礎(chǔ)上，所述dc/dc功率變換器包括第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)、第四開關(guān)，其中，第一開關(guān)為高壓側(cè)主開關(guān)，第二開關(guān)為高壓側(cè)預(yù)充開關(guān)，第三開關(guān)為電池側(cè)預(yù)充開關(guān)，第四開關(guān)為電池側(cè)主開關(guān)，所述旁路模塊包括旁路開關(guān)，閉合第二、第三開關(guān)和旁路開關(guān)，為液流電池模塊預(yù)充電。
5、在上述方案的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)正常工作時(shí)，所述控制系統(tǒng)斷開第二、第三開關(guān)，閉合第一、第四開關(guān)。
6、在上述方案的基礎(chǔ)上，所述第二開關(guān)與第一電阻串聯(lián)后與第一開關(guān)并聯(lián)，第三開關(guān)與第二電阻串聯(lián)后與第四開關(guān)并聯(lián)，旁路開關(guān)的一端連接至第一開關(guān)，另一端連接至第四開關(guān)。
7、本發(fā)明還提供了一種寬電壓輸出的液流電池均衡方法，包括以下步驟：
8、步驟s1，液流電池電壓接近0v時(shí)，閉合第二、第三開關(guān)，系統(tǒng)開始預(yù)充過程，控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)充電情況；
9、步驟s2，預(yù)充完成后，閉合第一、第四開關(guān)，斷開第二、第三開關(guān)，所述系統(tǒng)中的dc/dc功率變換器正常工作，電網(wǎng)通過ac/dc功率變換器和dc/dc功率變換器為液流電池充電；
10、步驟s3，液流電池電壓達(dá)到一定水平后，ac/dc功率變換器降低工作電壓，使其工作電壓等于電池電壓；
11、步驟s4，閉合旁路開關(guān)，所述dc/dc功率變換器停止工作，電網(wǎng)直接通過ac/dc功率變換器對(duì)液流電池進(jìn)行soc均衡。
12、在上述方案的基礎(chǔ)上，所述方法使用上述方案中所述的一種寬電壓輸出的液流電池均衡系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。
13、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：將soc均衡和低電壓充電整合到一個(gè)系統(tǒng)中，該系統(tǒng)支持從接近0v的電壓開始對(duì)液流電池進(jìn)行充電，克服了傳統(tǒng)充電電路在低電壓狀態(tài)下無法正常工作的局限，極大地增強(qiáng)了液流電池的應(yīng)用靈活性和適應(yīng)性；此外，通過ac/dc和dc/dc功率變換器的協(xié)同工作，能夠在寬電壓范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高效的soc均衡，不僅減少了外圍電路的復(fù)雜性和系統(tǒng)集成難度，還降低了整體成本。
1.一種寬電壓輸出的液流電池均衡系統(tǒng)，其特征在于，包括ac/dc功率變換器（1），dc/dc功率變換器（2），旁路模塊（3），控制系統(tǒng)（4），液流電池模塊（5），pcs變流器（6），ems能量管理系統(tǒng)（7）和bms電池管理系統(tǒng)（8），所述控制系統(tǒng)與bms電池管理系統(tǒng)、ems能量管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)通信，分別用于獲取所述液流電池模塊的實(shí)時(shí)soc值和均衡指令，所述ac/dc功率變換器連接直流母線，所述dc/dc功率變換器高壓側(cè)連接ac/dc功率變換器，低壓側(cè)連接液流電池模塊，所述旁路模塊連接在dc/dc功率變換器兩端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬電壓輸出的液流電池均衡系統(tǒng)，其特征在于，所述旁路模塊（3）斷開，所述ac/dc功率變換器（1）和dc/dc功率變換器（2）同時(shí)工作；所述旁路模塊（3）閉合，所述ac/dc功率變換器（1）直接對(duì)所述液流電池模塊（5）進(jìn)行充電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬電壓輸出的液流電池均衡系統(tǒng)，其特征在于，所述dc/dc功率變換器（2）輸出0~urat的電壓范圍，其中urat為ac/dc功率變換器（1）可以輸出的最高工作電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬電壓輸出的液流電池均衡系統(tǒng)，其特征在于，所述dc/dc功率變換器（2）包括第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)、第四開關(guān)，其中，第一開關(guān)為高壓側(cè)主開關(guān)，第二開關(guān)為高壓側(cè)預(yù)充開關(guān)，第三開關(guān)為電池側(cè)預(yù)充開關(guān)，第四開關(guān)為電池側(cè)主開關(guān)，所述旁路模塊（3）包括旁路開關(guān)，閉合第二、第三開關(guān)和旁路開關(guān)，為液流電池模塊（5）預(yù)充電。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種寬電壓輸出的液流電池均衡系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)正常工作時(shí)，所述控制系統(tǒng)斷開第二、第三開關(guān)，閉合第一、第四開關(guān)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種寬電壓輸出的液流電池均衡系統(tǒng)，其特征在于，所述第二開關(guān)與第一電阻串聯(lián)后與第一開關(guān)并聯(lián)，第三開關(guān)與第二電阻串聯(lián)后與第四開關(guān)并聯(lián)，旁路開關(guān)的一端連接至第一開關(guān)，另一端連接至第四開關(guān)。
7.一種寬電壓輸出的液流電池均衡方法，其特征在于，包括以下步驟：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種寬電壓輸出的液流電池均衡方法，其特征在于，所述方法使用權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的一種寬電壓輸出的液流電池均衡系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。