深圳技术大学刘宇获国家专利权
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龙图腾网获悉深圳技术大学申请的专利支持脉冲充放电的多电池组双向充放电系统及其控制方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119543250B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-21发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411684762.8,技术领域涉及:H02J3/32;该发明授权支持脉冲充放电的多电池组双向充放电系统及其控制方法是由刘宇设计研发完成,并于2024-11-22向国家知识产权局提交的专利申请。
本支持脉冲充放电的多电池组双向充放电系统及其控制方法在说明书摘要公布了:支持脉冲充放电的多电池组双向充放电系统及其控制方法,属于电力电子领域,双向充放电系统包括三相桥式全控电路组成的功率因数校正PFC级、直流—直流DC‑DC转换器级和多个开关器件组。本发明利用脉冲充电流的间歇特性,通过错开脉冲电流的导通区间,合理交替给不同电池组进行充放电,可减少能量流动过程中交流电源侧电流和电压波动,减少系统对电网或其他电源稳定性的影响。本发明支持脉冲充放电,可减小电池极化效应,延长其使用寿命,提高充电效率,减少充电所需硬件设备,降低成本。本发明允许能量在系统交流侧与直流侧之间双向流动且功率可控,支持V2G应用,可用于采用脉冲电流和连续电流对电池进行充电或放电的场景。
本发明授权支持脉冲充放电的多电池组双向充放电系统及其控制方法在权利要求书中公布了:1.支持脉冲充放电的多电池组双向充放电系统,其特征在于,包括:谐波过滤器级、功率因数校正级、直流—直流转换器级以及多个开关器件组;所述谐波过滤器级由一组电感构成;所述功率因数校正级由一个三相桥式全控电路及一个滤波电容并联组成;所述直流—直流转换器级由一个移相全桥电路组成,其包括第一个单相桥式全控电路、一个隔离变压器及第二个单相桥式全控电路;所述功率因数校正级的交流侧与电网、交流电源或交流负载相连,所述功率因数校正级的直流侧与直流—直流转换器级相联,所述直流—直流转换器级的第一个单相桥式全控电路与隔离变压器串联,所述隔离变压器另一侧与第二个单相桥式全控电路相连,所述第二个单相桥式全控电路与电容CB并联后再与多个开关器件组相连,每个开关器件组与一个电池组串联; 电池组充电时,所述功率因数校正级的三相桥式全控电路工作在整流状态,负责将交流侧的交流电整流成直流电,通过滤波电容过滤部分谐波,同时稳定直流侧电压;由所述直流—直流转换器级的第一个单相桥式全控电路将直流侧的电压逆变成工频或高频交流电后输入到隔离变压器的一次侧;所述隔离变压器用于实现电气隔离,提高系统安全性;由所述直流—直流转换器级的第二个单相桥式全控电路将隔离变压器的二次侧输出的交流电整流成直流电,再通过开关器件组将电能传递给电池组,完成电能从电网或交流负载向电池组的传输; 电池组向系统交流侧电网或者交流负载放电时,电能从电池组通过多个开关器件组流向所述直流—直流转换器级的第二个单相桥式全控电路,其将电池组输出的交流电逆变成工频或高频交流电后输入到隔离变压器的二次侧;所述隔离变压器的一次侧输出的交流电再通过所述直流—直流转换器级的第一个单相桥式全控电路整流成直流电传输给所述功率因数校正级的三相桥式全控电路,此时三相桥式全控电路工作在逆变状态,其将直流侧的直流电逆变成工频交流电输送给电网或交流负载,完成电能从电池组向电网或交流负载的传输; 所述三相桥式全控电路由开关T1~T6组成;所述直流—直流转换器级的第一单相桥式全控电路由开关T7~T10组成;所述直流—直流转换器级的第二单相桥式全控电路由开关T11~T14组成;n个开关组分别记为TB1、TB2、…、TBn,开关组TB1由开关TC1和开关TD1组成、开关组TB2由开关TC2和开关TD2组成、…、开关组TBn由开关TCn和开关TDn组成,其中n为正整数; 交流侧功率控制器用于实现多电池组双向充放电系统交流侧的有功和无功功率控制,具体为:将交流系统的三相交流电压和电流变换成dq域下对应的直轴电压vd、交轴电压vq和直轴电流id、交轴电流iq,再根据参考电流计算器输出的直轴电流控制目标值id,ref和交轴电流控制目标值iq,ref,计算出由开关T1~T6组成的三相桥式全控电路各桥臂开关T1~T6的门极控制信号G1~G6,以此控制由开关T1~T6组成的三相桥式全控电路进行工作; 直流侧功率控制器用于实现多电池组双向充放电系统直流侧功率控制,具体为:直流侧功率控制器接收来自直流侧功率计测量的直流侧的实时功率值PDC以及直流功率控制目标值PDC,ref,利用比例—积分—微分控制器控制交流侧功率控制器输出的有功功率控制目标值Ps,ref,并将其输出给参考电流计算器; DC-DC转换级控制器用于控制由开关T7~T10组成的第一个单相桥式全控电路、隔离变压器和由开关T11~T14组成的第二个单相桥式全控电路,并输出各桥臂开关T7~T14的门极控制信号G7~G14,实现直流—交流—直流变换,以此满足隔离变压器的工作条件; 电池组控制器用于控制各电池组B1、B2、…、Bn的工作状态,输出控制信号GC1、GC2、…、GCn用于控制开关TC1、TC2、…、TCn和控制信号GD1、GD2、…、GDn用于控制开关TD1、TD2、…、TDn;对电池组i∈[1,n],当开关TCi导通时,电池组Bi充电;当开关TDi导通时,电池组Bi放电;且开关TCi和开关TDi不可以同时导通; 参考电流计算器用于接收来自直流侧功率控制器输出的有功功率控制目标值Ps,ref以及无功功率控制目标值QAC,ref,根据二者计算dq域下的交轴电流控制目标值id,ref和交轴电流控制目标值iq,ref,并将其输出给交流侧功率控制器; 直流侧功率计用于测量直流侧的实时功率值PDC并输出给直流侧功率控制器。
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