储能系统荷电状态的均衡方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种储能系统荷电状态的均衡方法及装置，其中，该方法包括：分别计算电网三相电路中每一相电路上所有储能单元的荷电状态值的平均值，得到每一相电路对应的荷电状态平均值，根据三相电路对应的荷电状态平均值计算三相电路的荷电状态平均值；以三相电路的荷电状态平均值为中线构成第一三角形，得到第一三角形重心相量；以三相电路分别对应的荷电状态平均值为中线构成第二三角形，得到第二三角形重心相量；根据第一三角形重心相量和第二三角形重心相量计算参考零序电压；在三相电路的电压上分别叠加参考零序电压。该方案通过叠加参考零序电压实现相间荷电状态的均衡，避免查表运算和3/2变换等复杂耗时运算，减少软件计算的负担。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及电力电子
，特别设及一种储能系统荷电状态的均衡方法及装 置。
技术介绍
风能和太阳能等可再生清洁能源具有随机性和波动性，对并网电力系统的稳定性 和可控性带来了极大的挑战，电池储能及功率补偿技术可W很好的解决运些问题。然而链 式储能系统中同相各逆变单元流过相同的电流，各电池模块必须同时进行充放电。因此，各 电池组由于生产工艺和使用等原因导致的荷电状态（stateOf化arge，S0C，指电池组剩余 容量与其完全充电状态的容量之比）的差异，在充放电过程中不断扩大。假设电池SOC的 正常工作范围为，那么，在充电过程中当有电池模块的SOC提前升至100%， 或者在放电过程中有电池模块的SOC提前降至30%时，整个电池储能系统就将退出运行。 可见，最早结束充放电的电池模块将成为决定整个储能系统容量和可用率的瓶颈因素，各 电池模块SOC的差异将严重降低电池储能系统的利用率，缩短电池的使用寿命。 SOC均衡控制分为相间均衡控制和相内均衡控制。根据电网接入方式的不同可将 链式系统分为星形与=角形两种，见图1所示，链式系统根据不同的接入电网方式具有不 同的控制自由度。对于=角形接线系统没有物理上的中性点，但具有可控的零序环流，通过 调节零序电流相量可W达到相间SOC均衡控制；星形接线系统中中性点电位的选取引入了 可控的零序电压，可通过调节其幅值和相位来改变各相之间的功率分布，达到相间SOC均 衡控制目的。 文献《一种星形连接级联储能系统两级均衡控制方法.CN103715734A》提出用 于星形电池储能的级联储能系统的两级SOC均衡一相间相内均衡法，但存在着W下缺陷： 相间SOC均衡所采用的是3/2变换模型，计算量大，会增加软件计算的负担。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种储能系统荷电状态的均衡方法，W解决现有技术中相间 SOC均衡计算量大的技术问题。该方法包括：对于电网S相电路分别接入的储能单元，分别 计算每一相电路上所有储能单元的荷电状态值的平均值，得到每一相电路对应的荷电状态 平均值，计算=相电路对应的荷电状态平均值的平均值，得到=相电路的荷电状态平均值； W=相电路的荷电状态平均值为中线构成第一=角形，得到第一=角形重屯、相量；W=相 电路分别对应的荷电状态平均值为中线构成第二=角形，得到第二=角形重屯、相量；根据 所述第一=角形重屯、相量和所述第二=角形重屯、相量计算参考零序电压；在=相电路的电 压上分别叠加所述参考零序电压。 在一个实施例中，通过W下公式计算每一相电路对应的荷电状态平均值：[000引其中，SOCj是第j相电路对应的荷电状态平均值，j=a,b,c，n是第j相电路上储 能单元的个数，n是正整数，S0C,。是第j相电路上第n个储能单元的荷电状态值； 通过W下公式计算S相电路对应的荷电状态平均值的平均值，得到S相电路的荷 电状态平均值： 其中，究元'是S相电路的荷电状态平均值。 在一个实施例中，通过W下公式根据所述第一=角形重屯、相量和所述第二=角形 重屯、相量计算参考零序电压： 阳01引 V。= KiKo (Vr-Vr,) 其中，V。是参考零序电压，Ki是储能单元的充放电状态，K。是比例系数，Vf是 所述第一S角形重屯、相量，=4t,i-cosi:"'/ + ()' +巧.），A"为相量or的幅值，錢为相量 or的相角，5为电流的相角，W是角频率，t是时间，Vf.是所述第二=角形重屯、相量， K'.'。Au: ? .c〇:S(w《+'5 +战..），Ar.m为相量or'的幅值，豁为相量or'的相角，相量or是第一三 角形重屯、相量，相量or'是第二立角形重屯、相量。 阳015] 在一个实施例中，还包括：针对每一相电路上的储能单元，根据该相电路对应的荷 电状态平均值和该相电路上各储能单元的荷电状态计算该相电路对应的调制波分量；对该 相电路上各储能单元的调制波叠加所述调制波分量。 在一个实施例中，通过W下公式计算该相电路对应的调制波分量： A K中三V ASOC ,','.Kj 阳01引其中，AFq,是第j相电路对应的调制波分量，j=曰，b，C，Ki是储能单元的充放电 状态，Kz是比例系数，ASOC,1是第j相电路对应的荷电状态平均值与第j相电路上第i个 储能单元的荷电状态值之间的差值，ASOCji=SOCi-SOCji，SOCj是第j相电路对应的荷电状 态平均值，SOCji是第j相电路上第i个储能单元的荷电状态值，i= 1，2, ...，n，n是正整 数，\，是第j相电路原均衡状态下的调制波。 本专利技术实施例还提供了一种装置，W解决了现有技术中的技术问题。该装置包括： 荷电状态平均值计算模块，用于对于电网=相电路分别接入的储能单元，分别计算每一相 电路上所有储能单元的荷电状态值的平均值，得到每一相电路对应的荷电状态平均值，计 算=相电路对应的荷电状态平均值的平均值，得到=相电路的荷电状态平均值；第一=角 形构成模块，用于W=相电路的荷电状态平均值为中线构成第一=角形，得到第一=角形 重屯、相量；第二=角形构成模块，用于W=相电路分别对应的荷电状态平均值为中线构成 第二=角形，得到第二=角形重屯、相量；参考零序电压计算模块，用于根据所述第一=角形 重屯、相量和所述第二=角形重屯、相量计算参考零序电压；相间均衡模块，用于在=相电路 的电压上分别叠加所述参考零序电压。 在一个实施例中，所述荷电状态平均值计算模块，包括：第一计算单元，用于通过 W下公式计算每一相电路对应的荷电状态平均值： 其中，SOCj是第j相电路对应的荷电状态平均值，j=a, b, c，n是第j相电路上储 能单元的个数，n是正整数，S0C,。是第j相电路上第n个储能单元的荷电状态值； 第二计算单元，用于通过W下公式计算=相电路对应的荷电状态平均值的平均 值，得到=相电路的荷电状态平均值：阳0巧]其中，究万是S相电路的荷电状态平均值。 在一个实施例中，所述参考零序电压计算模块通过W下公式根据所述第一=角形 重屯、相量和所述第二=角形重屯、相量计算参考零序电压： 阳027]Vo=KiKo(VVr'）[00測其中，V。是参考零序电压，Ki是储能单元的充放电状态，K。是比例系数，Vr是 所述第一S角形重屯、相量，K= 4.,, ?c0s('1" +d' +巧），A"为相量or的幅值，從为相量 or的相角，5为电流的相角，W是角频率，t是时间，￥,>是所述第二二角形重屯、相量， 1^ = 4。'厲(辦+《+細，4'。为相量邸'的幅值，弊:为相量邸'的相角，相量^是第一立 角形重屯、相量，相量or'是第二立角形重屯、相量。 在一个实施例中，还包括：调制波分量计算模块，用于针对每一相电路上的储能单 元，根据该相电路对应的荷电状态平均值和该相电路上各储能单元的荷电状态计算该相电 路对应的调制波分量；相内均衡模块，用于对该相电路上各储能单元的调制波叠加所述调 制波分量。 在一个实施例中，所述调制波分量计算模块通过W下公式计算该相电路对应的调 制波分量： 阳0；31] 阳03引其中，AFg.,是第j相电路对应的调制波分量，j=a, b, C，Ki是储能单元的充放电状 态，Kz是比例系数，ASOC,1是第j相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种储能系统荷电状态的均衡方法，其特征在于，包括：对于电网三相电路分别接入的储能单元，分别计算每一相电路上所有储能单元的荷电状态值的平均值，得到每一相电路对应的荷电状态平均值，计算三相电路对应的荷电状态平均值的平均值，得到三相电路的荷电状态平均值；以三相电路的荷电状态平均值为中线构成第一三角形，得到第一三角形重心相量；以三相电路分别对应的荷电状态平均值为中线构成第二三角形，得到第二三角形重心相量；根据所述第一三角形重心相量和所述第二三角形重心相量计算参考零序电压；在三相电路的电压上分别叠加所述参考零序电压。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：梅东升，冯宝泉，陈瑞军，李志坚，张巨瑞，张希洧，杨海龙，安克，吴俊勇，郝亮亮，
申请(专利权)人：北京能源投资集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11