一种便携储能双向ACDC功率转换模块的制作方法

一种便携储能双向acdc功率转换模块
技术领域
1.本发明涉及功率转换技术领域，特别涉及一种便携储能双向acdc功率转换模块。


背景技术：

2.动力电池组是便携储能系统的重要部件，在便携储能系统中除电池组外的另一重要部件就是功率转换模块，功率转换模块负责对电池组进行充电控制，放电控制，自身保护等工作。
3.在充电控制功能中，要求功率转换模块在和交流充电插座或直流输入连接时，能够识别充电类型以及实现对电池组的充电控制，从而实现对电池组的可靠充电。目前便携储能系统中的充电控制功能主要由系统内部acdc功率转换模块或外接适配器实现。使用外接适配器对电池组充电，充电效率低，而且充电时间长，还增加了整个系统的成本。使用现有的双向acdc功率转换模块能够解决使用外接适配器所具有的问题，但是现有的双向acdc模块不支持交流并机的功能。另外，便携储能系统若支持ups功能，需要在放电的同时断开和交流输入的连接，现有的功率转换模块需要手动操作，不具备自动切换功能。
4.本发明所设计的便携储能双向acdc功率转换模块，解决了上述现有的技术问题缺陷，实现多台系统的无通信线的交流并机运行。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的问题，本发明提供一种便携储能双向acdc功率转换模块。
6.为了实现上述目的，本发明技术方案如下：
7.一种便携储能双向acdc功率转换模块，包括：交流输入端、滤波器、开关k1、开关k2、后级功率变换电路、交流输出端、并机接口、开关k3、开关k4、电池组、cpu；
8.所述交流输入端经滤波器和开关k1、开关k2与后级功率变换电路电性连接；所述后级功率变换电路对应端与电池组对应端电性连接；
9.所述并机接口的功率线经开关k3、开关k4分别与交流输出端、后级功率变换电路对应端电性连接；
10.所述并机接口用于与外部的一台以上的并机接口二进行并联，且并机线不含有通信线，只在端口布置插入状态检测线，可达到两台以上的多机并联；
11.所述cpu用于检测并机接口的并机接口功率信号和并机线插入信号。
12.优选地，所述后级功率变换电路包括电容c1、电感l1、双向ac/dc、电容c2、双向dcdc、电容c3；所述双向ac/dc第一端与电感l1一端电性连接，所述双向ac/dc第三端分别与交流输出端一端、开关k4、电容c1一端、开关k2一端电性连接，所述双向ac/dc第一端分别与电容c2一端、双向dcdc第一端电性连接，所述双向ac/dc第四端分别与电容c2另一端、双向dcdc第三端电性连接；所述电感l1另一端分别与电容c1另一端、交流输出端另一端、开关k3一端、开关k1一端电性连接。
13.优选地，所述电池组一端分别与电容c3一端、双向dcdc第二端电性连接，另一端分
别与电容c3另一端、双向dcdc第四端电性连接。
14.优选地，所述cpu的对应端分别设为交流输入采样、交流输出采样、并机端口采样、ac/dc驱动、dcdc驱动、pfc母线采样、dc输出采样、输出控制信号。
15.优选地，所述cpu通过对交流输入采样、交流输出采样和pfc母线采样，实现对双向ac/dc的双向控制；所述cpu通过对pfc母线采样和dc输出采样，实现对双向dcdc的双向控制。
16.优选地，所述cpu通过对交流输入采样、输出控制信号采样，实现充放电管理。
17.优选地，所述充放电管理的具体步骤为：
18.s100、当检测到市电交流输入时，根据电池的状态及bms的指令，实现对电池组的充电控制；
19.s200、cpu检测电池组的电压，当电池组电压高于充电的阈值保护电压时，停止对电池的充电；
20.s300、在没有交流输入的情况下，若检测到输出控制信号，则启动逆变输出；
21.s400、cpu检测电池组的电压，当电池组电压低于逆变运行的阈值时，停止逆变输出。
22.优选地，所述cpu通过对交流输入采样、并机接口信号采样，实现并机运行管理。
23.优选地，所述cpu通过对并机接口信号采样、输出控制信号采样，实现多台系统的并机运行管理。
24.优选地，所述并机运行管理的具体步骤为：
25.s1、cpu在检测到有交流输入时，禁止并机运行，在并机运行过程中检测到交流输入，则退出并机运行状态，断开开关k3、开关k4；
26.s2、cpu检测到并机线插入状态，检测到输出控制信号的放电控制信号后，若并机接口没有功率交流信号，则以主机状态并机运行，逆变输出交流，并闭合开关k3、开关k4；
27.s3、cpu检测到并机线插入状态，检测到输出控制信号的放电控制信号后，若并机接口有功率交流信号，则以从机状态并机运行，并通过对并机接口功率信号的锁相环运算，待满足并机逆变输出交流条件后，逆变输出交流信号，并闭合开关k3、开关k4；
28.s4、cpu检测电池组的电压，当电池组电压低于并机运行的阈值时，停止并机运行，并断开开关k3、开关k4。
29.采用本发明的技术方案，具有以下有益效果：本发明对开关k1开关k2、开关k3和开关k4的控制，通过对并机接口功率信号和并机线插入信号的检测，实现并机运行工作；通过对并机接口功率信号的锁相运算及k3、k4的控制，实现主从交流并机运行；并机连接线不含有通信线，只在端口布置插入状态检测线，降低了线束成本；可实现两台以上的多机并联。
附图说明
30.图1为本发明便携储能双向acdc功率转换模块电路示意图；
31.图2为本发明便携储能双向acdc功率转换模块两并机连接线示意图；
32.图3为本发明便携储能双向acdc功率转换模块多并机连接线示意图
33.图4为本发明便携储能双向acdc功率转换模块多并机连接集线器示意图。
具体实施方式
34.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释发明，而不能理解为对发明的限制。
35.在发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。
36.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
37.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
38.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
39.参照图1至图4，本发明提供一种便携储能双向acdc功率转换模块，包括：交流输入端100、滤波器200、开关k1、开关k2、后级功率变换电路300、交流输出端500、并机接口600、开关k3、开关k4、电池组400、cpu(700)；
40.所述交流输入端100经滤波器200和开关k1、开关k2与后级功率变换电路300电性连接；所述后级功率变换电路300对应端与电池组400对应端电性连接；
41.所述并机接口600的功率线经开关k3、开关k4分别与交流输出端500、后级功率变换电路300对应端电性连接；
42.所述并机接口600用于与外部的一台以上的并机接口二进行并联，且并机线不含有通信线，只在端口布置插入状态检测线，从而达到两台以上的多机并联；
43.所述cpu用于检测并机接口600的并机接口功率信号和并机线插入信号。
44.所述后级功率变换电路300包括电容c1、电感l1、双向ac/dc、电容c2、双向dcdc、电容c3；所述双向ac/dc第一端与电感l1一端电性连接，所述双向ac/dc第三端分别与交流输出端一端、开关k4、电容c1一端、开关k2一端电性连接，所述双向ac/dc第一端分别与电容c2一端、双向dcdc第一端电性连接，所述双向ac/dc第四端分别与电容c2另一端、双向dcdc第三端电性连接；所述电感l1另一端分别与电容c1另一端、交流输出端另一端、开关k3一端、
开关k1一端电性连接；所述电池组400一端分别与电容c3一端、双向dcdc第二端电性连接，另一端分别与电容c3另一端、双向dcdc第四端电性连接。
45.所述cpu(700)的对应端分别设为交流输入采样、交流输出采样、并机端口采样、ac/dc驱动、dcdc驱动、pfc母线采样、dc输出采样、输出控制信号；所述cpu通过对交流输入采样、交流输出采样和pfc母线采样，实现对双向ac/dc的双向控制；所述cpu(700)通过对pfc母线采样和dc输出采样，实现对双向dcdc的双向控制；
46.所述cpu(700)通过对交流输入采样、输出控制信号采样，实现充放电管理，实现ups的供电功能；
47.所述充放电管理的具体步骤为：
48.s100、当检测到市电交流输入时，根据电池的状态及bms的指令，实现对电池组400的充电控制；
49.s200、cpu(700)检测电池组400的电压，当电池组400电压高于充电的阈值保护电压时，停止对电池的充电；
50.s300、在没有交流输入的情况下，若检测到输出控制信号，则启动逆变输出；
51.s400、cpu(700)检测电池组的电压，当电池组电压低于逆变运行的阈值时，停止逆变输出。
52.所述cpu(700)通过对交流输入采样、并机接口信号采样，实现并机运行管理；所述cpu(700)通过对并机接口信号采样、输出控制信号采样，实现多台系统的并机运行管理；
53.所述并机运行管理的具体步骤为：
54.s1、cpu在检测到有交流输入时，禁止并机运行，在并机运行过程中检测到交流输入，则退出并机运行状态，断开开关k3、开关k4；
55.s2、cpu检测到并机线插入状态，检测到输出控制信号的放电控制信号后，若并机接口没有功率交流信号，则以主机状态并机运行，逆变输出交流，并闭合开关k3、开关k4；
56.s3、cpu检测到并机线插入状态，检测到输出控制信号的放电控制信号后，若并机接口有功率交流信号，则以从机状态并机运行，并通过对并机接口功率信号的锁相环运算，待满足并机逆变输出交流条件后，逆变输出交流信号，并闭合开关k3、开关k4；
57.s4、cpu检测电池组的电压，当电池组电压低于并机运行的阈值时，停止并机运行，并断开开关k3、开关k4。
58.参照图2所示的连接线，可以实现两台系统的并机运行；所述连接线不含有通信线，只在端口布置插入状态检测线，降低了线束成本；
59.参照图3和图4所示的连接线和集线器，可以实现多台系统的并机运行，所述连接线不含有通信线，只在端口布置插入状态检测线，降低了线束成本。
60.由上述实施例可知，本发明对k1、k2、k3和k4的控制，通过对并机接口功率信号和并机线插入信号的检测，实现并机运行工作；并机连接线不含有通信线，只在端口布置插入状态检测线，降低了线束成本；便携储能双向acdc功率转换模块通过对并机接口功率信号的锁相运算及k3、k4的控制，实现主从交流并机运行；本发明可实现两台以上的多机并联。
61.以上所述仅为发明的优选实施例，并非因此限制发明的专利范围，凡是在发明的发明构思下，利用发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在发明的专利保护范围内。