一种MMC电池储能系统相间SOC均衡方法技术方案

本发明专利技术提供了一种MMC电池储能系统相间SOC均衡方法，该方法采用载波移相调制，首先采集储能电池SOC信息及充放电状态，即通过电池管理系统采集各相储能电池的SOC信息及此时系统所处充放电状态；然后调节环流控制信号大小，即根据PCS系统所处不同状态以及各相储能电池SOC的大小调节对应相流经环流大小，也即充放电电流大小。本发明专利技术以MMC电池储能系统为对象，通过采集电池荷电状态，调节环流控制信号实现相间储能电池SOC功率均衡的目的。

Interphase SOC equalization method for MMC battery energy storage system

The invention provides a MMC battery energy storage system and SOC equilibrium method, the method of using carrier phase shift modulation, the first acquisition storage battery SOC information and the state of charge and discharge, the battery management system of acquisition of each phase energy storage battery and the SOC information system in which the charge discharge state; and then adjust the circulation control signal according to the size of the PCS system at different state and each phase storage battery SOC phase through adjusting the size of the corresponding size of circulation, namely the size of the charge and discharge current. The present invention takes the MMC battery energy storage system as an object, and regulates the circulating current control signal by collecting the battery charging state to realize the equalization of the interphase power storage battery SOC power.

【技术实现步骤摘要】
—种MMC电池储能系统相间SOC均衡方法
本专利技术涉及电池储能领域，应用于储能电站、风储系统等大规模电池储能的场合，具体地，涉及一种MMC电池储能系统载波移相调制相间SOC均衡方法。
技术介绍
电池储能系统主要实现能量的存储和释放，其主要组成部分包括储能电池和储能变流器(Power Conversion System-PCS)0 PCS主要实现充放电控制、功率调节等功能。基于MMC结构的电池储能变流器系统由于引入了多电平技术，减小了电力电子器件上的电压应力；并且因为结构上的优势，每相环流信号可以相对独立的控制，从而容易实现三相电池组之间的SOC均衡；系统同时拥有直流和交流接口的特殊结构，可同时连接直流电网与交流电网，在交直流配电领域将有较大的应用潜力。储能系统的均衡控制对于保证储能系统的运行寿命至关重要。在MMC电池储能系统中，由于三相储能电池本身的差异以及可能出现的维护、更新等原因，三相之间的储能电池单元荷电状态SOC可能不同，为了最大限度利用储能系统的存储容量和保证电池寿命，需要对相间储能电池单元的SOC进行均衡控制。均衡控制策略与储能系统的调制方法紧密相关。MMC电池储能系统若采用载波移相调制方式，则由载波移相调制本质上决定了，在各相调制比、端口电压、电池SOC相同的情况下，各相在一个工频周期内充电或放电功率相同，即对于三相SOC本身就均衡的情况，不需要额外的均衡算法来进行相间充放电功率的平衡。但对于三相SOC本身就不一致的情况下，如何通过载波移相调制实现相间SOC均衡控制尚未见文献公开报道。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种MMC电池储能系统载波移相调制相间SOC均衡方法，根据各相储能电池的S0C，设定一个基准值S0CK，按照各相储能电池的SOC与基准值SOCk关系，改变各相的环流控制信号值，从而实现控制储能电池SOC不同的三相，其充放电功率也不同的目的，最终实现三相间储能电池SOC的均衡。为实现上述目的，本专利技术提供一种MMC电池储能系统载波移相调制相间SOC均衡方法，该方法首先采集储能电池SOC信息及充、放电状态，即通过电池管理系统采集各相储能电池的SOC信息及此时系统所处充、放电状态；计算各相的环流控制信号值，即根据PCS系统所处不同状态以及各相储能电池SOC与基准值SOCk的关系调节对应环流控制信号值大小。具体的，所述方法分充、放电两种状态，通过从电池管理系统获得的三相储能电池S0C，计算各相环流控制信号值，具体步骤如下:(I)获取三相储能电池SOC信息:通过电池管理系统采集各相储能电池的SOC信息以及充放电状态；(2)根据各相SOC大小设定基准值SOCk ；(3)根据储能系统充、放电状态，及与基准值SSOCk的关系，计算各相的环流控制信号值；A:系统处于放电状态[0011 ] 若某个功率模块SOC小于基准值S0CK，则增加该相的环流控制信号值，若大于基准值SOCk，则减小该相的环流控制信号值；B:系统处于充电状态若某个功率模块SOC小于基准值S0CK，则增加该相的环流控制信号值，若大于基准值S0CK，则减小该相的环流控制信号值。优选地，步骤⑵中，设所采集的三相储能电池的SOC为:S0Ca，SOCb, SOCc,按照由低到高顺序进行排列，根据三相SOC大小，设定一个基准值S0CK，并设置一个不动作区间，若一相储能电池SOC在此区间内，则相间均衡策略不启用。若在此区间之外，则启动相间均衡策略，通过计算调整该相环流控制信号大小。优选地，步骤⑶中:A:系统处于放电状态此时环流控制信号为负，若一相功率模块SOCy小于SOCk，则增加该相的环流控制信号值，减小该相放电电流，即少放电；若一相功率模块SOCy大于SOCk,则减小该相的环流控制信号值，增加该相放电电流，即多放电，最终使三相间SOC均衡；B:系统处于充电状态此时环流控制信号为正，若一相功率模块SOCy小于SOCk，则增加该相的环流控制信号值，增加该相充电电流，即多充电；若某个功率模块SOCy大于S0CK，则减小该相的环流控制信号值，减小该相充电电流，即少充电，最终使三相间SOC均衡；本专利技术根据各相储能电池的S0C，按照从低到高进行排序，设定一个基准值S0CK，根据各相储能电池的SOC与基准值SOCk差值，计算各相环流控制信号值大小，从而实现控制储能电池SOC不同的三相，其充放电功率也不同的目的，最终实现相间储能电池SOC的均衡。不均衡相环流控制信号的计算公式为Ιαι.y+KX (socE-socy)，其中I& y为初始不考虑相间均衡时I相的环流控制信号，K为均衡系数，具体取值取决于要求均衡速度以及主电路器件允许流过最大电流，SOCy为不均衡相y的电池SOC值。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果:本专利技术以MMC电池储能系统为对象，通过采集电池荷电状态，控制环流控制信号值实现相间储能电池SOC功率均衡的目的；本专利技术可以消除因三相SOC本身不一致导致的不良后果,且对相间SOC均衡有较快的反应速度。【附图说明】通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显:图1为本专利技术一实施例单个功率模块电路拓扑；图2为本专利技术一实施例一相2N个功率模块MMC电池储能系统电路拓扑；图3为本专利技术一实施例MMC电池储能系统环流控制原理图。【具体实施方式】下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。以下在
技术实现思路
提供的技术方案基础上，给出本专利技术实施例的详细描述:1.一个单相16个功率模块MMC电池储能系统拓扑:如图1所示为单个功率模块电路拓扑，由储能电池、电容以及一个半桥逆变器组成；如图2所示为一个单相16个功率模块级联MMC电池储能系统电路拓扑，共分为ABC三相，每相PCS由16个功率模块级联而成，分为上下两个桥臂，三相PCS可以直接或通过连接电感直挂220V工频电网。整个系统参数如表1所示:表1系统电路及元器件参数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种MMC电池储能系统相间SOC均衡方法，其特征在于，所述系统采用载波移相调制，所述方法分充放电两种状态，通过从电池管理系统获得的三相储能电池SOC，计算各相的环流控制信号，即根据PCS系统所处不同状态以及各相储能电池SOC的大小调节对应环流控制信号，具体步骤如下：(1)获取三相储能电池SOC信息：通过电池管理系统采集三相储能电池的SOC信息以及充放电状态；(2)对三相储能电池SOC大小进行排序，确定基准值；设所采集的三相储能电池的SOC为：SOCa，SOCb，SOCc，按照由低到高顺序进行排列，根据三相SOC大小，设定一个基准值SOCR，并设置一个不动作区间，若一相SOC在此区间内，则相间均衡策略不启用；若在此区间之外，则启动相间均衡策略，通过计算调整该相环流控制信号大小；(3)根据储能系统充、放电状态，调整不均衡相环流控制信号大小；A：系统处于放电状态此时环流控制信号为负，若一相功率模块SOCy小于SOCR，则增加该相的环流控制信号值，减小该相放电电流，即少放电；若一相功率模块SOCy大于SOCR，则减小该相的环流控制信号值，增加该相放电电流，即多放电，最终使三相间SOC均衡；B：系统处于充电状态此时环流控制信号为正，若一相功率模块SOCy小于SOCR，则增加该相的环流控制信号值，增加该相充电电流，即多充电；若某个功率模块SOCy大于SOCR，则减小该相的环流控制信号值，减小该相充电电流，即少充电，最终使三相间SOC均衡。...

【技术特征摘要】
1.一种MMC电池储能系统相间SOC均衡方法，其特征在于，所述系统采用载波移相调制，所述方法分充放电两种状态，通过从电池管理系统获得的三相储能电池S0C，计算各相的环流控制信号，即根据PCS系统所处不同状态以及各相储能电池SOC的大小调节对应环流控制信号，具体步骤如下: (1)获取三相储能电池SOC信息:通过电池管理系统采集三相储能电池的SOC信息以及充放电状态； (2)对三相储能电池SOC大小进行排序，确定基准值； 设所采集的三相储能电池的SOC为:S0Ca，SOCb, S0C。，按照由低到高顺序进行排列，根据三相SOC大小，设定一个基准值SOCk，并设置一个不动作区间，若一相SOC在此区间内，则相间均衡策略不启用；若在此区间之外，则启动相间均衡策略，通过计算调整该相环流控制信号大小； (3)根据储能系统充、放电状态，调整不均衡相环流控制信号大小； A:系统处于放电状态 此时环流控制信号为负，若一相功率模块SOCy小于SOCk,则增加该相的环流控制信号值，减小该相放电电流，即少放电；若一相功率模块SOCy大于SOCk，则减小该相的环流控制信号值，增加该相放电电流，即多放电，最终使三相间SOC均衡； B:系统处于充电状态 此时环流控制信号为正，若一相功率模块SOCy小于S0CK，则增加该相的环流控制信号值，增加该相充电电流，即多充电；若某个功率模块SOCy大于SOCk，则减小该相的环流控制信号值，减小该相充电电流，即少充电，最终使三相间SOC均衡。2.根据权利要求1所述的MM C电池储能系统载波移相调制相间SOC均衡方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌志斌，王艺翰，曹阳，马勤冬，李硕，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：