基于级联储能变流器的电池组充电控制方法和控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及基于级联储能变流器的电池组充电控制方法和控制装置，首先，判断需要旁路的储能变流器的个数；然后，当需要旁路的个数小于或者等于1时，计算电池组中电压最大的储能变流器对应的最大电压与其他各储能变流器的电压的误差值；最后，当最大电压与其他各储能变流器的电压的误差值的绝对值均大于设定的误差阈值时，对电压最大的储能变流器中的变流装置进行PWM控制，以对该储能变流器中的储能装置进行PWM充电。通过对该变流器进行PWM调控，从而解决了电池组中某个储能变流器的不一致性和故障导致的电池组无法正常工作的难题，实现了电池组的整体调控。所以，本发明专利技术提供的充电控制方法能够有效地对电池组进行充电控制。

Battery pack charging control method and control device based on fed power converter

The invention relates to a battery level fed to converter charging control method and control device, first, determine the number needed to bypass the energy storage converter; then, when the number of bypass is less than or equal to 1, the error of calculation of voltage in the battery maximum storage voltage maximum voltage converter corresponding with each other the value of the energy storage system; finally, the absolute value of the error threshold is greater than the setting error when the voltage is the maximum voltage and other energy storage converter value, the maximum voltage converter in converter PWM control for the energy storage system in the storage device of PWM charging. Through the PWM control of the converter, the problem of the inconsistency of an energy storage converter in the battery pack and the failure of the battery group caused by the fault can be solved. Therefore, the charging control method provided by the invention can effectively control the charging of the battery pack.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及基于级联储能变流器的电池组充电控制方法和控制装置。
技术介绍
目前，随着新能源储能的快速发展，储能电池得到了广泛的应用和高速发展从而带动了储能系统的迅猛发展。由于储能电池具有明显的非线性、不一致性和时变特性，使其在长期充放电过程中由于各单体组间充电接受能力、自放电率和容量衰减速率等的影响，容易造成成组电池之间的离散性加大，性能衰减加剧，储能电池组使用过程中会遇到电池组电压不一致问题，直接影响整簇储能电池的性能，严重的情况甚至会发生威胁安全的严重后果。传统的电池控制策略是从电池组内的电池单体角度出发，且存在能量消耗和效率低下的问题，根据储能电池组特性，需要从储能电池组的角度出发，进行有效管理，以保证整个储能电池簇的安全和可控运行，这对于维护储能电池组安全、保持储能电池组性能、延长储能电池组寿命都具有重要的意义。如图1所示，为一种基于储能变流器的电池组，包括若干个级联设置的MMC储能变流器，每个MMC储能变流器包括储能装置和变流装置，储能装置可以是单体电池，也可以是由若干个单体电池构成的电池组。由于每个储能变流器中均设置有独立的储能装置和变流装置，所以，由若干个储能变流器级联构成的电池组在控制时难度较大，现有的控制方法无法有效地对该类电池组进行充放电控制。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于级联储能变流器的电池组充电控制方法，用于解决现有的控制方法无法有效地对该类电池组进行充电控制的问题。本专利技术同时提供一种基于级联储能变流器的电池组充电控制装置。为实现上述目的，本专利技术的方案包括一种电池组充电控制方法，包括以下步骤：(1)判断电池组中需要旁路的储能变流器的个数；(2)当需要旁路的储能变流器的个数小于或者等于1时，计算电池组中电压最大的储能变流器对应的最大电压与其他各储能变流器的电压的误差值；(3)当所述最大电压与其他各储能变流器的电压的误差值的绝对值均大于一个设定的误差阈值时，对所述电压最大的储能变流器中的变流装置进行PWM控制，以对所述电压最大的储能变流器中的储能装置进行PWM充电。检测某储能变流器的电压，当电压大于一设定的电压上限阈值时，判定该储能变流器需要旁路。在确定需要旁路的储能变流器的个数小于或者等于1之后，比较电池组中电压最小的储能变流器对应的最小电压与设定的电压下限阈值的大小，当所述最小电压小于设定的电压下限阈值时，计算所述最大电压与其他各储能变流器的电压的误差值。一种电池组充电控制装置，包括：判断模块，用于判断电池组中需要旁路的储能变流器的个数；计算模块，用于当需要旁路的储能变流器的个数小于或者等于1时，计算电池组中电压最大的储能变流器对应的最大电压与其他各储能变流器的电压的误差值；控制模块，用于当所述最大电压与其他各储能变流器的电压的误差值的绝对值均大于一个设定的误差阈值时，对所述电压最大的储能变流器中的变流装置进行PWM控制，以对所述电压最大的储能变流器中的储能装置进行PWM充电。检测某储能变流器的电压，当电压大于一设定的电压上限阈值时，判定该储能变流器需要旁路。在确定需要旁路的储能变流器的个数小于或者等于1之后，比较电池组中电压最小的储能变流器对应的最小电压与设定的电压下限阈值的大小，当所述最小电压小于设定的电压下限阈值时，计算所述最大电压与其他各储能变流器的电压的误差值。本专利技术提供的电池组充电控制方法适用于电池组中需要旁路的储能变流器最多只有一个的情况，在充电过程中，当某个储能变流器的电压过高需要旁路的时候，对该储能变流器进行PWM充电控制，降低能量输入，保证其在不被旁路的情况下参与到电池组的正常运行中，避免了该储能变流器被旁路，提升了电池组运行的可靠性。所以，通过对该储能变流器进行PWM调控，从而解决了电池组中某个储能变流器的不一致性和故障导致的电池组无法正常工作的难题，实现了电池组的整体调控。所以，本专利技术提供的充电控制方法能够有效地对电池组进行充电控制。本专利技术提供的充电控制方法相较于当电压大于一定值时直接将储能变流器旁路，提高了整个电池组在平台电压阶段的充电效率，而且，由于直接将储能变流器旁路时，对应的电池的电压会迅速回落，极有可能导致电压误判，进而导致保护误动，所以，该充电控制方法能够避免电池电压迅速回落导致的电压误判和保护误动。该充电控制方法能够解决因储能变流器差异导致整个电池组应用率降低的问题，从而实现电压均衡控制，解决电池组一致性问题，让每个储能变流器均能够达到最佳容量状态。附图说明图1是基于储能变流器的电池组的拓扑结构示意图；图2是电池组与BMS之间的连接关系示意图；图3是储能变流器的控制原理示意图；图4是储能变流器的三种状态与对应的开关管导通关系的示意图；图5是充电控制方法的整体流程框图；图6是充电控制方法的一种实施方式的控制流程示意图；图7是放电控制方法的整体流程框图；图8是放电控制方法的一种实施方式的控制流程示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细的说明。充电控制方法实施例如图2所示，电池组包括N个MMC储能变流器，N的个数根据实际情况进行设定，而且，该电池组包括有BMS主控模块，用于对各个储能变流器进行控制，所以，该电池组中，BMS主控模块作为控制单元，MMC储能变流器作为执行单元，控制各MMC储能变流器的算法在BMS主控模块中的MCU内核里实现。各储能变流器的结构相同，对于其中任意一个储能变流器来说，该MMC储能变流器除了包括有储能装置和变流装置之外，还包括有一个控制电路和一个驱动电路，当然，还包括设置在储能变流器内相应位置处的电压检测装置和电流检测装置。控制电路采样连接电压检测装置和电流检测装置，该控制电路的作用可以是对储能变流器上的电压采样信息和电流采样信息进行初步处理；驱动电路用于根据控制信号驱动变流装置上的开关管(例如MOS管)导通或者关断动作。各储能变流器通过对应的控制电路与BMS主控模块通信连接，本实施例中，各控制电路通过通信线路连接CAN总线，BMS主控模块也连接CAN总线，以实现各储能变流器与BMS主控模块通信连接。每个控制电路由一个地址，BMS主控模块根据地址进行识别。BMS主控模块通过CAN总线以及各控制电路获取对应储能变流器上的电压采样信息和电流采样信息，并根据所采集的各储能变流器的电压信息，以及BMS主控模块内设定的控制策略产生相应的储能变流器的控制信号，并将控制信号下发给对应的驱动电路，来对变流装置上的开关管进行导通或者关断动作，如图3所示。根据MMC储能变流器的结构可以看出，其具有三种状态，分别是充电状态、放电状态和旁路状态，如图4所示，其中，充电状态和旁路状态为正常工作状态，而旁路状态为安全保护状态。当对应的储能变流器故障时，开启旁路状态，以对该储能变流器进行安全保护。所以，从上述可知，电池组以及各储能变流器的结构属于常规技术，虽然上述给出了一定的结构，但是只是为了引出下述的控制策略，因此，本专利技术并不局限于上述结构。而BMS主控模块内设定的控制策略则为本专利技术的专利技术点，该控制策略包括两部分，分别是充电控制策略和放电控制策略，充电控制策略是电池组在充电过程中进行的控制策略，放电控制策略是电池组在放电过程中进行的控制策略。以下对BMS主控模块内设定的充电控制策略进行说明。该充电控制策略，即充电控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池组充电控制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)判断电池组中需要旁路的储能变流器的个数；(2)当需要旁路的储能变流器的个数小于或者等于1时，计算电池组中电压最大的储能变流器对应的最大电压与其他各储能变流器的电压的误差值；(3)当所述最大电压与其他各储能变流器的电压的误差值的绝对值均大于一个设定的误差阈值时，对所述电压最大的储能变流器中的变流装置进行PWM控制，以对所述电压最大的储能变流器中的储能装置进行PWM充电。

【技术特征摘要】
1.一种电池组充电控制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)判断电池组中需要旁路的储能变流器的个数；(2)当需要旁路的储能变流器的个数小于或者等于1时，计算电池组中电压最大的储能变流器对应的最大电压与其他各储能变流器的电压的误差值；(3)当所述最大电压与其他各储能变流器的电压的误差值的绝对值均大于一个设定的误差阈值时，对所述电压最大的储能变流器中的变流装置进行PWM控制，以对所述电压最大的储能变流器中的储能装置进行PWM充电。2.根据权利要求1所述的电池组充电控制方法，其特征在于，检测某储能变流器的电压，当电压大于一设定的电压上限阈值时，判定该储能变流器需要旁路。3.根据权利要求1或2所述的电池组充电控制方法，其特征在于，在确定需要旁路的储能变流器的个数小于或者等于1之后，比较电池组中电压最小的储能变流器对应的最小电压与设定的电压下限阈值的大小，当所述最小电压小于设定的电压下限阈值时，计算所述最大电压与其他各储能变流器的电压的误差值。4.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵成功，刘兵强，乔海强，马仪成，刘建鹏，张跃杰，裴国强，李沛，于朝辉，
申请(专利权)人：许继电源有限公司，国网江苏省电力公司经济技术研究院，许继电气股份有限公司，许继集团有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：河南;41