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图1 系统结构图
图2 电池起动电流曲线图
通过IGBT器件控制结合对电池组数据的采集和判断,控制磷酸铁锂电池在充满电后断开充电回路,在需要补充充电时自动起动充电,不进行长期在线浮充电,避免过充电对磷酸铁锂电池造成损伤,其充电控制状态转换如图3所示。
2.2 无缝供电原理
单向器件可以满足交流失电时,蓄电池组无任何延迟的对负载进行供电,还能满足在非充电过程中,两组或多组电池并联存在电压差时,高电压蓄电池组与低电压蓄电池组之间不导通,从而不存在充电回路,避免了环流现象的产生。二极管并联等效电路如图4所示。
图5为4组并联的磷酸铁锂电池同时放电时的电压电流变化曲线,可以看出各组电池的电压电流的变化比较均衡,不存在环流现象。
图3 充电控制状态转换图
图4 二极管并联等效电路图
图5 多组电池并联放电电流变化曲线
结论
本文设计的先串联满足电压等级再并联满足容量要求的磷酸铁锂电池拓扑结构,基于磷酸铁锂电池的特性,改变了传统的电池接线及管理方式。与传统浮充时的铅酸电池相比,本系统方案采用容量堆叠式的设计,有利于变电站磷酸铁锂电池的容量设计。通过各串联电池组进行独立的充电控制,能够避免过充电及并联电池组的环流风险,满足交流失电时直流母线的无缝供电要求。
本文的系统方案安全性能得到提高、自动化程度增加,随着磷酸铁锂电池技术的成熟及价格的下降,有望取代铅酸蓄电池成为变电站后备电源的首选电池。
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