混合多电平电池充放电系统的制作方法

本技术属于电池管理系统，尤其涉及一种混合多电平电池充放电系统。

背景技术：

1、目前，传统电池储能充放电系统主要由电池单元、双向dc/dc电路、双向dc/ac电路构成，电池单元通过双向dc/dc电路与双向dc/ac电路搭电连接，实现电池对外输出交流电或交流电转为电能储存于电池内；为提高电池储能充放电系统的输出功率以及容量，目前大多数采用将多个电池串联形成一个电池包，再将多电池包并联形成电池簇；电池簇通过双向dc/dc电路接入双向dc/ac电路；这种系统构架中的电池簇包括了各种类型的电池，电池与电池之间、电池包与电池包之间均会存在差异，如容量差异、内阻差异等；在长时间运行后，这种差异会导致电池簇的有效使用容量远低于总容量，同时还会降低整体电池簇的使用寿命。

2、为改善上述情况，增加电池簇的有效使用容量以及延长使用寿命，业界有提出将集中式的电池簇电路结构分成多个分散式电路结构，将每个电池包各自连接一个双向dc/dc电路，再并联连接接入直流母线，最后接入双向dc/ac电路并入网。这种系统架构可以实现不同电池、电池包的混用，并提高整体电池包的有效使用容量，但双向dc/dc电路必须与电池包特性相匹配，电池包电压和直线母线电压之间的压差比较大，使得升压比较大，输出功率较大，导致转换效率偏低，同时输出并联的均流控制方式也较为复杂。

3、因此，传统的技术方案中存在转换效率偏低、均流控制繁复的问题。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种混合多电平电池充放电系统，旨在解决传统的分散式电路结构中存在的转换效率偏低、均流控制繁复的问题。

2、一种混合多电平电池充放电系统，包括：

3、用于与电池单元连接的电池连接电路；

4、工频换相电路；

5、高频滤波电路；

6、以及主控制器；

7、电池连接电路包括n个升降压变换器，升降压变换器包括升降压电路、级联电路以及从控制器，升降压电路的一端设有两个用于与电池单元电连接的电源端；分别为电源端a和电源端b；升降压电路的另一端通过充放电模块与级联电路电连接；

8、从控制器分别与升降压电路、级联电路电连接；

9、n个级联电路依次连接，相邻的两个级联电路中：前级的级联电路的负极端口与后级的级联电路的正极端口电连接；最前级的级联电路的正极端口、最后级的级联电路的负极端口分别与工频换相电路电连接；n>1且为自然数；

10、工频换相电路与高频滤波电路电连接；

11、主控制器与所有从控制器以及工频换相电路、高频滤波电路电连接。

12、进一步地，所述级联电路为半桥级联电路，其包括两个串联的功率开关管，分别为功率开关管q3和功率开关管q4，功率开关管q3的一端与充放电模块的正极电连接，功率开关管q3的另一端与功率开关管q4的一端连接，功率开关管q4的另一端与充放电模块的负极电连接；所述功率开关管q3的另一端与所述的正极端口电连接，所述功率开关管q4的另一端与所述的负极端口电连接，或者所述功率开关管q3的一端与所述的正极端口电连接，所述功率开关管q3的另一端与所述的负极端口电连接。

13、进一步地，所述升降压电路包括电容ci、电感lb、功率开关管q1以及功率开关管q2，功率开关管q1的一端与充放电模块的正极连接，功率开关管q2的一端与充放电模块的负极连接，功率开关管q1的另一端与功率开关管q2的另一端电连接；所述电感lb的一端与所述功率开关管q1的另一端连接，电感lb的另一端与电容ci的一端连接，电容ci的另一端与充放电模块的正极或负极连接，电容ci的两端还分别与所述的电源端a和电源端b连接。

14、进一步地，升降压电路包括4个功率开关管，分别功率开关管q1、功率开关管q2、功率开关管q11以及功率开关管q22，还包括电感lb和电容ci；所述功率开关管q1的一端与充放电模块的正极连接，所述功率开关管q2的一端与充放电模块的负极连接，功率开关管q1的另一端与功率开关管q2的另一端连接，所述功率开关管q11的一端与电容ci的正极连接，功率开关管q22的一端与电容ci的负极连接，功率开关管q11的另一端与功率开关管q22的另一端连接，电感lb的两端分别与功率开关管q11的另一端以及功率开关管q1的另一端连接；所述功率开关管q2的另一端与所述功率开关管q22的另一端连接，或所述功率开关管q1的一端与所述功率开关管q11的一端连接。

15、进一步地，所述升降压电路包括电容ci以及全桥双向llc谐振电路，所述全桥双向llc谐振电路包括第一全桥开关电路和第二全桥开关电路，第一全桥开关电路与第二全桥开关电路之间连接有谐振电路，第一全桥开关电路的两个输入端分别与电容ci的两端连接，第一全桥开关电路的两个输出端与谐振电路一侧的两个端口连接，第二全桥开关电路的两个输入端分别与充放电模块的正负极连接，第二全桥开关电路的两个输出端分别与谐振电路另一侧的两个端口连接。

16、优选地，所述谐振电路包括变压器t1、电感l1以及电容c1，变压器t1的原边线圈两端分别与第一全桥开关电路的两个输出端连接，变压器t1的副边线圈与电感l1、电容c1串联，串联后的线路两端分别与第二全桥开关电路的两个输出端连接。

17、再优选地，所述第一全桥开关电路包括功率开关管q101、功率开关管q102、功率开关管q103以及功率开关管q104；功率开关管q101与功率开关管q102串联且串联后的两端分别与电容ci的两端连接，功率开关管q103与功率开关管q104串联且串联后的两端分别与电容ci的两端连接，功率开关管q101与功率开关管q102的连接端与所述原边线圈的一端连接，功率开关管q103与功率开关管q104的连接端与所述原边线圈的另一端连接；

18、所述第二全桥开关电路包括功率开关管q111、功率开关管q112、功率开关管q113以及功率开关管q114；功率开关管q111与功率开关管q112串联且串联后的两端分别与充放电模块的两端连接，功率开关管q113与功率开关管q114串联且串联后的两端分别与充放电模块的两端连接，功率开关管q111与功率开关管q112的连接端与电感l1的一端连接，功率开关管q113与功率开关管q114的连接端与所述电容c1的一端连接。

19、进一步地，所述级联电路包括全桥级联电路，所述全桥级联电路包括由功率开关管q3、功率开关管q4、功率开关管q5以及功率开关管q6组成的全桥电路。

20、进一步地，所述混合多电平电池充放电系统包括3个电池连接电路，每个电池连接电路与工频换相电路之间设有调相电路，所述调相电路包括调相全桥电路，调相全桥电路的两个输入端分别与对应的电池连接电路的最前级级联电路的正极端口、最后级级联电路的负极端口连接。优选地，3个调相全桥电路的主输出端分别连接有电感la、电感lb以及电感lc；3个调相全桥电路的副输出端连接；电感la、电感lb以及电感lc的输出端连接。

21、本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本发明采用n个升降压变换器进行分散式控制电池单元，同时n个升降压变换器的级联电路串联，使得每个电池单元的输出功率可以进行优化，电池单元的转换效率得到提高。