一种面向储能市场的多功能储能系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种面向储能市场的多功能储能系统及控制方法，包括电池组单元、超级电容器组单元、第一组开关管单元、第二组开关管单元、DC/DC变换器和双向DC/DC变换器；所述电池组单元包括第一电池及第二电池；超级电容器组单元包括第一超级电容、第二超级电容和第一开关；第一组开关管单元包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管，均由同一驱动信号驱动，第二组开关管单元包括第七开关管、第八开关管、第九开关管和第十开关管，均由另一相同驱动信号驱动；该混合储能系统可应用于风力发电厂储能系统，光伏发电厂储能系统和电动汽车储能系统等场合。

【技术实现步骤摘要】
一种面向储能市场的多功能储能系统及控制方法
本专利技术涉及储能领域，特别涉及一种面向储能市场的多功能储能系统及控制方法。
技术介绍
人类环保意识的提高与对能源危机的担心促使风力发电，光伏发电等可再生能源的发展和使用。风力发电和光伏发电都存在一定的局限性，受时间和地形影响较大。风力较弱时会出现风力发电不足或者在晚上无法进行光伏发电，因此风力发电和光伏发电需要配套的储能系统进行削峰填谷的作用。然而风力发电和光伏发电还存在波动性，当发电电压出现峰值时直接用锂电池吸收能量会影响锂电池的使用寿命，因此可利用超级电容承受大充放电的特性，让超级电容直接吸收峰值能量。与此同时，若风力发电和光伏发电的电网负载突然增大时，与锂电池不适合瞬间提供足够的能量相比，超级电容可在较短时间内代替锂电池释放足够的能量，允许锂电池的输出端口有充分的时间作出输出调整，并逐渐接替超级电容功能。电动汽车的行驶过程也会出现负载突增或产生回馈制动的情况，因此该混合储能系统还适用于电动汽车。锂电池的使用还面临着串联电池电压在使用过程中出现不相等的问题，该问题会影响电池组的使用容量和使用寿命，因此储能系统能实现均衡技术有利于确保储能系统的使用寿命和使用容量。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的缺点与不足，本专利技术提供一种面向储能市场的多功能储能系统及控制方法。本专利技术采用如下技术方案：一种面向储能市场的多功能储能系统，包括电池组单元B、超级电容器组单元C、第一组开关管单元X、第二组开关管单元Y、DC/DC变换器和双向DC/DC变换器；所述电池组单元B包括第一电池B1及第二电池B2；所述超级电容器组单元C包括第一超级电容UC1、第二超级电容UC2和第一开关Sa；所述第一组开关管单元X包括第一开关管Sb11、第二开关管Sb12、第三开关管Sb21、第四开关管Sb22、第五开关管Sb31和第六开关管Sb32，均由同一驱动信号驱动；所述第二组开关管单元Y包括第七开关管SC11、第八开关管SC12、第九开关管SC21和第十开关管SC22，均由另一驱动信号驱动；具体连接方式如下：所述第一电池B1的正极分别与第一开关管Sb11的漏极及DC/DC变换器连接；所述第一电池B1的负极、第二电池B2的正极和第三开关管Sb21的漏极相连；所述第二电池B2的负极分别与第五开关管Sb31的漏极及DC/DC变换器连接；所述第一超级电容UC1的正极、第二开关管Sb12的漏极、第七开关管SC11的漏极及双向DC/DC变换器连接，所述第一超级电容UC1的负极分别与第四开关管Sb22的漏极、第一开关Sa的一端及第八开关管SC12的漏极连接；所述第一开关Sa的另一端分别与第九开关管SC21的漏极、第二超级电容UC2的正极连接，所述第二超级电容UC2的负极分别与双向DC/DC变换器、第六开关管Sb32的漏极和第十开关管SC22的漏极相连；所述第二组开关管单元Y中，所述第七开关管SC11的源极和第九开关管SC21的源极相连；所述第八开关管SC12的源极和第十开关管SC22的源极相连；所述第一组开关管单元X中，所述第一开关管Sb11的源极与第二开关管Sb12的源极连接，所述第三开关管Sb21的源极与第四开关管Sb22的源极连接，所述第五开关管Sb31的源极与第六开关管Sb32的源极连接。所述DC/DC变换器的正输出端和双向DC/DC变换器的正输出端相连；所述DC/DC变换器的负输出端和双向DC/DC变换器的负输出端相连。所述第一超级电容UC1和第二超级电容UC2均为电容量相等的超级电容。所述第一开关为电磁继电器。第一组开关管单元及第二组开关管单元的驱动信号为两路互补信号，占空比均为50％。所述第一电池B1和第二电池B2均为容量相等的锂离子电池。一种面向未来储能市场的多功能储能系统的控制方法，双向DC/DC变换器实现能量从超级电容器组单元流向外部或外部流进超级电容器组单元；当储能系统需要吸收外界出现的浪涌能量时，由双向DC/DC变换器实现超级电容器组单元快速吸收浪涌能量，并通过第一开关单元和第二开关单元实现能量转移至电池组单元；当混合储能系统外部负载突然增加时，由双向DC/DC变换器实现超级电容器组单元C快速释放能量至混合储能系统外部负载，并且DC/DC变换器实现电压调整，电池组单元逐渐接替超级电容器组单元向外部负载提供能量。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术具有电压均衡的特点；(2)本专利技术控制简单，器件利用率高；(3)本专利技术具有丰富的应用场合，可应用于风力发电厂储能系统，光伏发电厂储能系统和电动汽车储能系统等场合。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。具体实施方式下面结合实施例及附图，对本专利技术作进一步地详细说明，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例如图1所示，一种面向储能市场的多功能储能系统，包括电池组单元B、超级电容器组单元C、第一组开关管单元X、第二组开关管单元Y、DC/DC变换器和双向DC/DC变换器；所述电池组单元B包括第一电池B1和第二电池B2；所述第一电池B1和第二电池B2均为容量相等的锂离子电池。所述超级电容器组单元C包括第一超级电容UC1、第二超级电容UC2和第一开关Sa；所述第一组开关管单元X包括第一开关管Sb11、第二开关管Sb12、第三开关管Sb21、第四开关管Sb22、第五开关管Sb31和第六开关管Sb32，均由同一驱动信号GX驱动。所述第二组开关管单元Y包括第七开关管SC11、第八开关管SC12、第九开关管SC21和第十开关管SC22；所述第七开关管SC11和第九开关管SC21的源极相连；所述第八开关管SC12和第十开关管SC22的源极相连；均由另一相同驱动信号GY驱动。所述驱动信号GX和驱动信号GY为两路互补信号，占空比均为50％。具体连接方式如下：所述第一电池B1的正极分别与第一开关管Sb11的漏极相连及DC/DC变换器连接；所述第一电池B1的负极、第二电池B2的正极和第三开关管Sb21的漏极相连；所述第二电池B2的负极分别与第五开关管Sb31的漏极及DC/DC变换器连接；所述第一超级电容UC1的正极、第二开关管Sb12的漏极、第七开关管SC11的漏极及双向DC/DC变换器连接，所述第一超级电容UC1的负极分别与第四开关管Sb22的漏极、第一开关Sa的一端及第八开关管SC12的漏极连接；所述第一开关Sa的另一端分别与第九开关管SC21的漏极、第二超级电容UC2的正极连接，所述第二超级电容UC2的负极分别与双向DC/DC变换器、第六开关管Sb32的漏极和第十开关管SC22的漏极相连；所述第二组开关管单元Y中，所述第七开关管SC11的源极和第九开关管SC21的源极相连；所述第八开关管SC12的源极和第十开关管SC22的源极相连；所述第一组开关管单元X中，所述第一开关管Sb11的源极与第二开关管Sb12的源极连接，所述第三开关管Sb21的源极与第四开关管Sb22的源极连接，所述第五开关管Sb31的源极与第六开关管Sb32的源极连接。所述DC/DC变换器的正输出端和双向DC/DC变换器的正输出端相连；所述DC/DC变换器的负输出端和双向DC/DC变换器的负输出端相连。根据具有面向未来储能市场的多功能混合储能架构吸收电能外部电压的变化情况以及混合储能架构释放电能外部负载的变化情况本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向储能市场的多功能储能系统，其特征在于，包括电池组单元(B)、超级电容器组单元(C)、第一组开关管单元(X)、第二组开关管单元(Y)、DC/DC变换器和双向DC/DC变换器；所述电池组单元(B)包括第一电池(B1)及第二电池(B2)；所述超级电容器组单元(C)包括第一超级电容(UC1)、第二超级电容(UC2)和第一开关(Sa)；所述第一组开关管单元(X)包括第一开关管(Sb11)、第二开关管(Sb12)、第三开关管(Sb21)、第四开关管(Sb22)、第五开关管(Sb31)和第六开关管(Sb32)，均由同一驱动信号驱动；所述第二组开关管单元(Y)包括第七开关管(SC11)、第八开关管(SC12)、第九开关管(SC21)和第十开关管(SC22)，均由另一驱动信号驱动；具体连接方式如下：所述第一电池(B1)的正极分别与第一开关管(Sb11)的漏极及DC/DC变换器连接；所述第一电池(B1)的负极、第二电池(B2)的正极和第三开关管(Sb21)的漏极相连；所述第二电池(B2)的负极分别与第五开关管(Sb31)的漏极及DC/DC变换器连接；所述第一超级电容(UC1)的正极、第二开关管(Sb12)的漏极、第七开关管(SC11)的漏极及双向DC/DC变换器连接，所述第一超级电容(UC1)的负极分别与第四开关管(Sb22)的漏极、第一开关(Sa)的一端及第八开关管(SC12)的漏极连接；所述第一开关(Sa)的另一端分别与第九开关管(SC21)的漏极、第二超级电容(UC2)的正极连接，所述第二超级电容(UC2)的负极分别与双向DC/DC变换器、第六开关管(Sb32)的漏极和第十开关管(SC22)的漏极相连；所述第二组开关管单元(Y)中，所述第七开关管(SC11)的源极和第九开关管(SC21)的源极相连；所述第八开关管(SC12)的源极和第十开关管(SC22)的源极相连；所述第一组开关管单元(X)中，所述第一开关管(Sb11)的源极与第二开关管(Sb12)的源极连接，所述第三开关管(Sb21)的源极与第四开关管(Sb22)的源极连接，所述第五开关管(Sb31)的源极与第六开关管(Sb32)的源极连接；所述DC/DC变换器的正输出端和双向DC/DC变换器的正输出端相连；所述DC/DC变换器的负输出端和双向DC/DC变换器的负输出端相连。...

【技术特征摘要】
1.一种面向储能市场的多功能储能系统，其特征在于，包括电池组单元(B)、超级电容器组单元(C)、第一组开关管单元(X)、第二组开关管单元(Y)、DC/DC变换器和双向DC/DC变换器；所述电池组单元(B)包括第一电池(B1)及第二电池(B2)；所述超级电容器组单元(C)包括第一超级电容(UC1)、第二超级电容(UC2)和第一开关(Sa)；所述第一组开关管单元(X)包括第一开关管(Sb11)、第二开关管(Sb12)、第三开关管(Sb21)、第四开关管(Sb22)、第五开关管(Sb31)和第六开关管(Sb32)，均由同一驱动信号驱动；所述第二组开关管单元(Y)包括第七开关管(SC11)、第八开关管(SC12)、第九开关管(SC21)和第十开关管(SC22)，均由另一驱动信号驱动；具体连接方式如下：所述第一电池(B1)的正极分别与第一开关管(Sb11)的漏极及DC/DC变换器连接；所述第一电池(B1)的负极、第二电池(B2)的正极和第三开关管(Sb21)的漏极相连；所述第二电池(B2)的负极分别与第五开关管(Sb31)的漏极及DC/DC变换器连接；所述第一超级电容(UC1)的正极、第二开关管(Sb12)的漏极、第七开关管(SC11)的漏极及双向DC/DC变换器连接，所述第一超级电容(UC1)的负极分别与第四开关管(Sb22)的漏极、第一开关(Sa)的一端及第八开关管(SC12)的漏极连接；所述第一开关(Sa)的另一端分别与第九开关管(SC21)的漏极、第二超级电容(UC2)的正极连接，所述第二超级电容(UC2)的负极分别与双向DC/DC变换器、第六开关管(Sb32)的漏极和第十开关管(SC22)的漏极相连；所述第二组开关管单元(Y)中，所述第七开...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘俊峰，许敏，曾君，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44