电池储能系统荷电状态均衡控制方法和装置制造方法及图纸

本申请公开了电池储能系统荷电状态均衡控制方法和装置，属于电池储能系统荷电状态控制领域

【技术实现步骤摘要】
电池储能系统荷电状态均衡控制方法和装置


[0001]本申请属于电池储能系统荷电状态控制领域，具体涉及一种电池储能系统荷电状态均衡控制方法和装置
。

技术介绍

[0002]在级联多电平电池储能系统中，每个级联模组的储能电池自身存在特性差异，同时在储能系统运行过程中可能存在维护及更新，各级联模组储能电池间的荷电状态
(SOC
，
State of Charge)
会存在差异
。SOC
失衡会影响储能系统整体的充放电能力，可能进一步导致个别模组储能电池过充电或过放电，降低储能系统的整体寿命，增加维护成本
。
因此，为最大化利用储能系统的存储容量并保证电池寿命，需要对级联多电平电池储能系统各级联模组储能电池的
SOC
进行均衡控制
。

技术实现思路

[0003]专利技术目的：本申请提供一种电池储能系统荷电状态均衡控制方法，实现级联电池模组
SOC
的快速自动均衡；本专利技术的另一目的在于提供一种电池储能系统荷电状态均衡控制装置，简化级联电池模组的直流滤波器设计，同时在较低开关频率下保证储能系统输出电压具备良好的谐波特性
。
[0004]技术方案：本申请的电池储能系统荷电状态均衡控制方法，包括以下步骤：
[0005]获取电池储能系统各级联电池模组的
SOC
值并排序；
[0006]获取电池储能系统各级联电池模组的直流侧电压，确定当前系统的载波个数
>n
；
[0007]获取电池储能系统的充放电状态，根据所述充放电状态
、
载波个数
n
和
SOC
值的排序信息，选取投入的
n
个电池模组；
[0008]对投入的
n
个电池模组进行载波移相调制
。
[0009]在一些实施例中，所述的排序可以包括升序或降序排列
。
[0010]在一些实施例中，通过确定载波个数
n
，实现在载波移相调制过程中叠加较小控制偏差信号，可维持较高的
SOC
平衡控制效果
。
[0011]在一些实施例中，载波个数
n
与调制比相关，一方面可以保证载波移相调制具有足够的输出电压能力，另一方面也保留一定的冗余状态模组余量，实现级联电池模组
SOC
的快速自动均衡
。
[0012]在一些实施例中，所述确定当前系统的载波个数
n
，包括：
[0013]根据各级联电池模组的直流侧电压，得到直流侧电压平均值
U
dc
；
[0014]根据直流侧电压平均值
U
dc
及系统额定电压幅值，得到所述载波个数
n
；
[0015]其中，
[0016]式中，
U
dc_j
表示第
j
个电池模组的直流侧电压，
j
取1～
N
之间的整数；
|U
n
|
表示系统
额定电压幅值；
m
表示调制比；
N
表示级联的电池模组总数
。
[0017]在一些实施例中，所述载波个数
n
满足：
[0018]且
n
为整数；
[0019]其中，
round()
表示向上取整函数，
|U
ref
|
表示控制参考电压幅值，
U
dc
表示直流侧电压平均值
。
[0020]在一些实施例中，为避免出现过调制的情况，需确保所有投入模组的直流电压总和大于控制参考电压的幅值，且投入模组数目及载波个数
n
的值最多为
N
，表示所有模组均投入参与载波移相调制，因此载波个数
n
需要满足上述限定的范围
。
[0021]在一些实施例中，根据所述充放电状态
、
载波个数
n
和
SOC
值的排序信息，选取所需要投入的
n
个电池模组，具体包括：
[0022]当所述电池储能系统处于充电状态时，则选取
SOC
值按从低到高排序的
n
个电池模组投入；当所述储能系统处于放电状态时，则选取
SOC
值按从高到低排序的
n
个电池模组投入
。
[0023]在一些实施例中，所述对投入的
n
个电池模组进行载波移相调制，包括：
[0024]计算投入的
n
个电池模组的基准值
SOC
base
；
[0025]计算投入的
n
个电池模组的偏差
△
SOC
k
；
[0026]根据所述偏差
△
SOC
k
，结合所述电池储能系统的充放电状态，对投入的
n
个电池模组的充电功率或放电功率进行调整，得到投入的
n
个电池模组的调制波电压修正值
U
ref_k
或载波修正值
U
c_k
，并进行载波移相调制；
[0027]其中，
[0028]Δ
SOC
k
＝
SOC
k
‑
SOC
base
；
[0029]U
ref_k
＝
U
ref
(1
‑
K
·
Δ
SOC
k
)
；
[0030]U
c_k
＝
U
c
(1+K
·
Δ
SOC
k
)
；
[0031]式中，
SOC
k
表示第
k
个电池模组的
SOC
值，
k
为1～
n
中的任一个整数；
K
表示均衡系数；
U
ref
表示控制参考电压；
U
c
表示载波原始值
。
[0032]在一些实施例中，根据所述偏差
△
SOC
k
，结合电池储能系统的充放电状态，对投入的
n
个电池模组的充电功率或放电功率进行调整，包括：
[0033]当所述电池储能系统处于充电状态，所述偏差
△
SOC
k
小于零时，则增大投本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
电池储能系统荷电状态均衡控制方法，其特征在于，包括以下步骤：获取电池储能系统各级联电池模组的
SOC
值并排序；获取电池储能系统各级联电池模组的直流侧电压，确定当前系统的载波个数
n
；获取电池储能系统的充放电状态，根据所述充放电状态
、
载波个数
n
和
SOC
值的排序信息，选取投入的
n
个电池模组；对投入的
n
个电池模组进行载波移相调制
。2.
根据权利要求1所述的电池储能系统荷电状态均衡控制方法，其特征在于，所述确定当前系统的载波个数
n
，包括：根据各级联电池模组的直流侧电压，得到直流侧电压平均值
U
dc
；根据直流侧电压平均值
U
dc
及系统额定电压幅值，得到所述载波个数
n
；其中，式中，
U
dc_j
表示第
j
个电池模组的直流侧电压，
j
取1～
N
之间的整数；
|U
n
|
表示系统额定电压幅值；
m
表示调制比；
N
表示级联的电池模组总数
。3.
根据权利要求2所述的电池储能系统荷电状态均衡控制方法，其特征在于，所述载波个数
n
满足：且
n
为整数；其中，
round()
表示向上取整函数，
|U
ref
|
表示控制参考电压幅值，
U
dc
表示直流侧电压平均值
。4.
根据权利要求1所述的电池储能系统荷电状态均衡控制方法，其特征在于，根据所述充放电状态
、
载波个数
n
和
SOC
值的排序信息，选取所需要投入的
n
个电池模组，具体包括：当所述电池储能系统处于充电状态时，则选取
SOC
值按从低到高排序的
n
个电池模组投入；当所述储能系统处于放电状态时，则选取
SOC
值按从高到低排序的
n
个电池模组投入
。5.
根据权利要求1所述的电池储能系统荷电状态均衡控制方法，其特征在于，所述对投入的
n
个电池模组进行载波移相调制，包括：计算投入的
n
个电池模组的基准值
SOC
base
；计算投入的
n
个电池模组的偏差
△
SOC
k
；根据所述偏差
△
SOC
k
，结合所述电池储能系统的充放电状态，对投入的
n
个电池模组的充电功率或放电功率进行调整，得到投入的
n
个电池模组的调制波电压修正值
U
ref_k
或载波修正值
U
c_k
，并进行载波移相调制；其中，
Δ
SOC
k
＝
SOC
k
‑
SOC
base
；
U
ref_k
＝
U
ref
(1
‑
K
·
Δ
SOC
k
)
；
U
c_k
＝
U
c
(1+K
·
Δ
SOC
k
)
；式中，
SOC
k
表示第
k
个电池模组的
SOC
值，
k
为1～
n
中的任一个整数；
K
表示均衡系数；
U
ref
表示控制参考电压；
U
c
表示载波原始值
。6.
根据权利要求5所述的电池储能系统荷电状态均衡控制方法，其特征在于，根据所述偏差
△
SOC
k
，结合电池储能系统的充放电状态，对投入的
n
个电池模组的充电功率或放电功率进行调整，包括：当所述电池储能系统处于充电状态，所述偏差
△
SOC
k
小于零时，则增大投入的电池模组的调制波电压修正值
U
ref_k
或减小载波修正值
U
c_k
，增加充电功率；当所述电池储能系统处于充电状态，所述偏差
△
SOC
k
大于零时，则减小投入的电池模组的调制波电压修正值
U
ref_k
或增大载波修正值
U
c_k
，减小充电功率；当所述电池储能系统处于放电状态，所述偏差
△
SOC
k
小于零时，则减小投入的电池模组的调制波电压修正值
U
ref_k
或增大载波修正值
U
c_k
，减小放电功率；当所述电池储能系统处于放电状态，所述偏差
△
SOC
k
大于零时，则增大投入的电池模组的调制波电压修正值
U
ref_k
或减小载波修正值
U
c_k
，增加放电功率
。7.
根据权利要求1所述的电池储能系统荷电状态均衡控制方法，其特征在于：对投入的
n
个电池模组进行载波移相调制后，进一步包括：控制没有投入的
N
‑
n
个电池模组输出零电平，其中，
N
表示级联的电池模组总数
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李钊，魏星，盛晓东，周启文，方太勋，王鹏飞，祁琦，叶晗，王宇，
申请(专利权)人：南京南瑞继保工程技术有限公司常州博瑞电力自动化设备有限公司，
类型：发明
国别省市：