一种星形连接级联储能系统两级均衡控制方法

摘要

本发明提供了一种星形连接级联储能系统两级均衡控制方法，所述方法包括如下步骤：第一步：获取链式储能系统各个链节的SOC、SOH信息；第二步：计算各个链节的可充电电量和可放电电量；第三步：计算各相和整个系统总的可充电电量和可放电电量；第四步：各相功率的分配与控制；第五步：链节功率的分配与控制。本发明以储能系统容量利用率最大化为目标，即所有链节的电池同时充满电和同时放完电，同时考虑到安全运行边界，可以更加合理地体现储能系统在不同运行工况和SOC状态下对均衡能力的需求，在可实现的范围内最优化均衡性能。

主权项

一种星形连接级联储能系统两级均衡控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：第一步：获取链式储能系统各个链节的SOC、SOH信息；第二步：根据第一步获取的SOC、SOH信息以及电池单元的额定容量，分别计算出各个链节的可充电电量和可放电电量；可放电电量：Q_f(x，n)＝(SOC_x，n‑SOC_down)×SOH_x，n×C_N可充电电量：Q_c(x，n)＝(SOC_up‑SOC_x，n)×SOH_x，n×C_N式中，SOC_up和SOC_down分别代表电池运行的SOC上下边界，0≤SOC_down＜SOC_up≤1，下标f表示放电，c表示充电，x表示a、b、c三相之一，n表示某一相中的链节编号，C_N为电池额定容量；第三步：根据第二步获得的各个链节的可充电电量和可放电电量，计算各相和整个系统总的可充电电量和可放电电量；计算每相的可放电电量：$Q_{f,x}=\frac{1}{N}\underset{n=1}{\overset{N}{\Sigma }}{Q}_{f(x,n)}$式中，下标x表示a、b、c三相之一，下标f表示放电，n表示该相的第n个链节，N为每相的链节数；计算三相总的可放电电量：Q_f，sum＝Q_f，a+Q_f，b+Q_f，c计算每相的充电电量：$Q_{c,x}=\frac{1}{N}\underset{n=1}{\overset{N}{\Sigma }}{Q}_{c(x,n)}$式中，下标x表示a、b、c三相之一，下标c表示充电，n表示该相的第n个链节，N为每相的链节数；计算三相总的可充电电量：Q_c，sum＝Q_c，a+Q_c，b+Q_c，c第四步：各相充放电功率的分配与控制按照各相的可放/充电电量Q_f，a，Q_f，b，Q_f，c的比例，根据总功率指令Psum，分配功率如下：放电时，abc三相的放电功率指令分别为：$p_a=\frac{Q_{f,a}}{Q_{f,a}+Q_{f,b}+Q_{f,c}}\times p_{sum}$$p_b=\frac{Q_{f,b}}{Q_{f,a}+Q_{f,b}+Q_{f,c}}\times P_{sum}$$p_c=\frac{Q_{f,c}}{Q_{f,a}+Q_{f,b}+Q_{f,c}}\times p_{sum}$充电时，abc三相的充电功率指令分别为：$p_a=\frac{Q_{c,a}}{Q_{c,a}+Q_{c,b}+Q_{c,c}}\times p_{sum}$$P_b=\frac{Q_{c,b}}{Q_{c,a}+Q_{c,b}+Q_{c,c}}\times P_{sum}$$p_c=\frac{Q_{f,c}}{Q_{c,a}+Q_{c,b}+Q_{c,c}}\times p_{sum}$abc三相的功率与平均值的偏差为：${\mathrm{\Delta P}}_a=P_a-\frac{1}{3}{P}_{sum}$${\mathrm{\Delta P}}_b=P_b-\frac{1}{3}{P}_{sum}$${\mathrm{\Delta P}}_c=P_c-\frac{1}{3}{P}_{sum}$三相功率的偏差通过注入零序电压的方式来实现；注入的零序电压的相对于A相正序电流相位为：零序电压的大小为：A相正序电流的相位通过对电网电压锁相得到；a、b、c三相电压相量分别为：${\stackrel{·}{U}}_a={\stackrel{·}{U}}_{a1}+{\stackrel{·}{U}}_0$${\stackrel{·}{U}}_b={\stackrel{·}{U}}_{b1}+{\stackrel{·}{U}}_0$${\stackrel{·}{U}}_c={\stackrel{·}{U}}_{c1}+{\stackrel{·}{U}}_0$三相电流相量及大小分别为：${\stackrel{·}{I}}_a={\stackrel{·}{I}}_{a1}$${\stackrel{·}{I}}_b={\stackrel{·}{I}}_{b1}$${\stackrel{·}{I}}_c={\stackrel{·}{I}}_{c1}$$\left|I_a\right|=\left|I_b\right|=\left|I_c\right|=\frac{P_{sum}}{\sqrt{3}{U}_s}$式中，U_s为电网系统电压有效值；第五步：链节功率的分配与控制在各相功率确定的基础上分配各个链节的功率，同相各个链节电压相位相同，按照各链节的可充/放电电量的比例分配电压，即控制了功率。