一种基于制造技术

一种基于

【技术实现步骤摘要】
一种基于H桥级联的高压链式储能相间SOC均衡控制方法


[0001]本专利技术属于电力电子技术和储能
，特别是涉及一种基于
H
桥级联的高压链式储能相间
SOC
均衡控制方法
。

技术介绍

[0002]近年来，鉴于石化能源的日渐枯竭以及在石化能源利用过程中导致的环境污染
、
温窒效应等问题，为促进能源的键康可持续发展，风能
、
太阳能等清洁能源的开发已被日益重视
。
随着风光可再生能源的快速发展，风光发电功率的不确定性给电力生产与消费实时平衡带来了巨大的挑战，促使储能的需求向规模化和大容量化方向快速发展
。
而在储能等电能应用领域，电力电子变流器是其中的核心技术
。
[0003]基于
H
桥级联
(Cascaded H
‑
Bridge
，
CHB)
拓扑的多电平变流器以其结构模块化
、
冗余程度高
、
易于扩展
、
高效可靠等特点，广泛应用于高压电机驱动及大功率无功功率补偿等领域
。
而基于
H
桥级联的高压链式储能变流器也以其相同的优点，应用于高压电力系统储能领域
。
将储能电池组并入基于
H
桥级联的多电平变流器的直流电容上，可组成高压链式储能变流器
(Power Converter System
，
PCS)
，可以直接实现对巨量电池的“分割管控”，避免电池环流，解决安全性问题，大幅降低电池管理系统
(Battery Management System
，
BMS)
的复杂性，缩短电池组间均流路径；同时可实现高压大容量变换，且省去变压器，有效提升系统的效率，降低成本
。
[0004]三相链式变流器的每一个
H
桥模块均接入储能电池，由于储能电池初始电荷量不同以及
H
桥变流器开关器件的损耗不同等因素，导致运行中的每个储能电池的
SOC(State of Charge
，荷电状态
)
值不同，为保证储能电池安全工作防止其因过度充
、
放电而损坏，需要对储能电池进行在线
SOC
均衡控制
。
高压链式储能变流器因其应用在三相交流高压电网中，故可有相间
SOC
均衡和相内
SOC
均衡两种控制功能，其中相间
SOC
均衡控制技术可实现相间储能电池平均荷电状态的均衡
。
[0005]现有技术
1(CN 110957777 A)
公开了一种中压直挂式储能系统电池荷电状态均衡控制系统
。
所述控制系统包括电池管理单元
、
电压采集单元
、
电流采集单元
、
电池荷电状态采集单元
、
相内控制单元
、
相间控制单元
、
驱动单元
、
储能逆变器；所述控制系统根据采集的电池信号进行分析计算，分别对所述储能系统进行相内
、
相间控制，进而所述储能逆变器完成电能转换，实现对所述储能系统电池荷电状态的均衡控制
。
本专利技术提供一种中压直挂式储能系统电池荷电状态均衡控制系统，能够完成对所述储能系统电池荷电状态均衡控制，保证储能系统电池工作质量和寿命
。
[0006]但是现有技术1的不足之处在于：
[0007](1)
该技术相间
SOC
均衡控制算法没有考虑电网处于不平衡状态
。
[0008]当电网发生不平衡时，电网的负序电压会导致级联
PCS
三相换流链上有功功率不同，长时间处于不平衡工况可能会逐渐拉大各电池簇
SOC
偏差从而导致原有传统
SOC
均衡调制过大停机退出的可能
。
[0009](2)
该技术相间
SOC
均衡控制算法较复杂，需要先通过反正切公式计算零序电压初始角度，并计算零序电压幅值，进而再计算零序电压瞬时值
。
[0010]现有技术
2(CN 116345619 A)
公开了一种应用于级联储能系统电压
SOC
状态均衡控制方法
。
所述级联储能系统包括三相电网对应的级联功率变换器，各相的功率变换器的直流侧连接的对应的储能电池；判断三相电网电压是否不平衡；当所述三相电网处于平衡状态时，采用级联储能系统电压
SOC
状态平衡控制策略：将得到的各相的零序电压求和得到最终零序电压的等效值，通过该最终的零序电压等效值对各相的所述功率变换器直流侧储能电池的荷电
SOC
状态进行均衡控制；当所述三相电网处于不平衡状态时，采用级联储能系统电压
SOC
状态不平衡控制策略；该应用于级联储能系统电压
SOC
状态均衡控制方法有效地解决了电网不平衡工况导致的储能电池
SOC
不均衡问题
。
[0011]但是现有技术2的不足之处在于：
[0012](1)
该技术控制算法复杂，需要判断电网是否处于平衡状态，且电网平衡状态与不平衡状态控制算法不同；
[0013](2)
该技术在电网不平衡状态下控制方法不直接，没有直接控制相间
SOC
均衡，而是控制其三相功率，待电网恢复平衡后，再控制其相间
SOC
均衡
。

技术实现思路

[0014]为解决现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种基于
H
桥级联的高压链式储能相间
SOC
均衡控制方法
。
[0015]本专利技术采用如下的技术方案
。
[0016]步骤1：采集三相电池
SOC
平均值，若高压链式储能相间
SOC
控制算法启动，则转入步骤2，若高压链式储能相间
SOC
控制算法停止，则转入步骤3；
[0017]步骤2：当高压链式储能相间
SOC
均衡控制算法启动条件满足时，则进入高压链式储能相间
SOC
均衡控制算法，计算输出均衡零序电压调制值，转入步骤4；
[0018]步骤3：当
SOC
均衡控制算法停止条件满足时，则退出高压链式储能相间
SOC
均衡控制算法，将均衡零序电压调制值置为零，并将高压链式储能相间
SOC
均衡控制算法中各变量清零，转入步骤4；
[0019]步骤4：将步骤2计算输出的均衡零序电压调制值或步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于
H
桥级联的高压链式储能相间
SOC
均衡控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：采集三相电池
SOC
平均值，若高压链式储能相间
SOC
控制算法启动，则转入步骤2，若高压链式储能相间
SOC
控制算法停止，则转入步骤3；步骤2：当高压链式储能相间
SOC
均衡控制算法启动条件满足时，则进入高压链式储能相间
SOC
均衡控制算法，计算输出均衡零序电压调制值，转入步骤4；步骤3：当
SOC
均衡控制算法停止条件满足时，则退出高压链式储能相间
SOC
均衡控制算法，将均衡零序电压调制值置为零，并将高压链式储能相间
SOC
均衡控制算法中各变量清零，转入步骤4；步骤4：将步骤2计算输出的均衡零序电压调制值或步骤3置为零后的均衡零序电压调制值作为补偿量，加入到变流器控制中的三相基本调制波中，得到最终的系统三相输出调制波；步骤5：重复步骤1至步骤4，高压链式储能相间电池能量循环调整，最终使得高压链式储能相间电池
SOC
均衡
。2.
根据权利要求1所述的基于
H
桥级联的高压链式储能相间
SOC
均衡控制方法，其特征在于：步骤1中还包括采集三相电池
SOC
平均值
SOC_A_ave、SOC_B_ave、SOC_C_ave
，计算其中最大值和最小值之差的绝对值，记为
SOC_delt_abs。
步骤1中高压链式储能相间
SOC
控制算法的启动条件为：
SOC_delt_abs
大于“高压链式储能相间
SOC
均衡启动阈值”且高压链式储能相间
SOC
均衡使能开启
。
步骤1中高压链式储能相间
SOC
控制算法的停止条件为：
SOC_delt_abs
小于“高压链式储能相间
SOC
均衡停止阈值”或高压链式储能相间
SOC
均衡使能关闭
。3.
根据权利要求1所述的基于
H
桥级联的高压链式储能相间
SOC
均衡控制方法，其特征在于：步骤2中进入高压链式储能相间
SOC
均衡控制算法，计算输出均衡零序电压调制值的具体实现步骤如下：步骤
2.1
：计算高压链式储能系统电池
SOC
平均值，及其与三相电池
SOC
平均值的差值；步骤
2.2
：计算高压链式储能相间
SOC
均衡零序功率值；步骤
2.3
：计算高压链式储能相间
SOC
均衡零序电压瞬时值；步骤
2.4
：对均衡零序电压瞬时值
U0_Bal_Ins
进行最大
、
最小值的限幅，并进行调制波比例转换，最终输出均衡零序电压调制值
U0_Bal_Mod。4.
根据权利要求3所述的基于
H
桥级联的高压链式储能相间
SOC
均衡控制方法，其特征在于：步骤
2.1
中的高压链式储能系统电池
SOC
平均值计算公式为：
SOC_AVE
＝
(SOC_A_ave+SOC_B_ave+SOC_C_ave)/3
其中，
SOC_AVE
为高压链式储能系统电池
SOC
平均值，
SOC_A_ave、SOC_B_ave、SOC_C_ave
为三相电池
SOC
平均值
。
高压链式储能系统电池
SOC
平均值与三相电池
SOC
平均值的差值计算公式为：
Delt_SOC_A
＝
SOC_AVE
‑
SOC_A_ave
Delt_SOC_B
＝
SOC_AVE
‑
SOC_B_aveDelt_SOC_C
＝
SOC_AVE
‑
SOC_C_ave
其中，
Delt_SOC_A、Delt_SOC_B、Delt_SOC_C
为高压链式储能系统电池
SOC
平均值”与“三相电池
SOC...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈鹏，谭启鹏，李勇琦，陈满，彭鹏，万民惠，于华龙，
申请(专利权)人：北京四方继保工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：