用于级联H桥储能系统的相间SOC均衡控制方法及系统与流程

用于级联h桥储能系统的相间soc均衡控制方法及系统
技术领域
1.本发明涉及电池储能系统，具体地，涉及一种用于级联h桥储能系统的相间soc均衡控制方法及系统。


背景技术：

2.电池储能系统主要实现能量的存储和释放，可以有效提高新能源发电利用率、平滑有功功率波动并实现削峰填谷。其主要组成部分包括储能电池和由电力电子器件组成的储能功率转换系统(power conversion system，pcs)，pcs主要实现充放电控制、功率调节等功能。而级联h桥型储能系统具有模块化结构、成套效率高等优点，在高压大容量场合具有广泛的应用前景，其控制策略直接影响到储能系统的性能和可靠性。
3.储能系统的均衡控制对于保证储能系统的运行可用率和寿命至关重要。在级联h桥型储能系统中，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，三相储能电池的荷电状态soc并不相同。为了最大限度利用储能系统的电池容量和保证电池寿命，需要对三相之间储能电池的soc进行均衡控制，否则会由于某相过充或过放导致整个储能系统停运，而现有技术的零序电压注入策略存在计算复杂且均衡速度较慢的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种用于级联h桥储能系统的相间soc均衡控制方法和系统，用于解决现有技术零序电压计算公式复杂且均衡速度无法调节的问题，从而简化储能系统控制策略。
5.为实现上述目的，本发明提供了一种用于级联h桥储能系统的相间soc均衡控制方法，通过采集储能系统的三相电压、电流和三相所有h桥功率单元的储能电池soc信息，并经计算后调节三相各自的调制波从而均衡三相之间的soc，该方法具体包括如下步骤：
6.s1：接收下发给储能系统的功率指令值，同时获取三相各自的电压和三相各自的电流，并通过电池管理系统获取每相各h桥功率单元中储能电池的soc信息，并计算得到三相各自的平均soc信息；
7.s2：根据获取的三相各自的电压以及三相各自的电流计算储能系统的功率实时值；
8.s3：根据得到的功率指令值、三相各自的电压、三相各自的电流以及步骤s2计算得到的功率实时值，经过控制系统的闭环控制后得到三相各自的原始调制波；
9.s4：根据三相各自的电压、三相各自的电流和计算得到的三相各自的平均soc信息，生成三相共用的调制波调节量；
10.s5：将三相各自的原始调制波分别与三相共用的调制波调节量相加后，得到三相各自的最终调制波，并通过该最终调制波来均衡三相之间的soc。
11.本发明还提出一种用于级联h桥储能系统的相间soc均衡控制系统，所述控制系统包括采集单元、计算单元和相间soc均衡控制单元：
12.所述采集单元，用于接收下发给储能系统的功率指令值，同时采集三相各自的电压、三相各自的电流、通过电池管理系统获取每相各h桥功率单元中储能电池的soc信息；
13.所述计算单元，用于根据采集单元获取的三相各自的电压以及三相各自的电流计算储能系统的功率实时值，以及根据采集单元获取的每相各h桥功率单元中储能电池的soc信息，分别计算三相各自的平均soc信息；
14.所述相间soc均衡控制单元，用于根据采集单元得到的功率指令值、三相各自的电压、三相各自的电流以及计算单元得到的功率实时值，生成三相各自的原始调制波，然后根据采集单元得到的三相各自的电压、三相各自的电流和计算单元得到的三相各自的平均soc信息，生成三相共用的调制波调节量，最后将三相各自的原始调制波分别与三相共用的调制波调节量相加后，得到三相各自的最终调制波，并通过该最终调制波来均衡三相之间的soc。
15.所述三相各自的平均soc信息为：
[0016][0017]
其中，n
x
为x相当前投入运行的储能电池个数，x为a、b或c相，soc
xi
为x相第i个h桥功率单元中储能电池的soc信息，0＜i≤n
x
。
[0018]
所述三相共用的调制波调节量
△umod
为：
[0019][0020]
其中，k为相间均衡系数，为三相各自的平均电量，ia、ib、ic为三相各自电流。
[0021]
所述相间均衡系数k根据要求的相间均衡速度以及储能系统的电流限值来设定。
[0022]
本发明的有益效果：
[0023]
(1)本发明通过调整三相调制波从而消除三相soc本身不一致导致的不良后果，提高整个储能系统的利用率；
[0024]
(2)本发明的三相调制波调整量计算公式更为简便，控制系统实现更简单，可以有效降低控制系统的复杂度；
[0025]
(3)本发明的相间soc均衡速度可根据要求的均衡速度和储能系统的电流限值进行设定，可以更快地实现均衡。
附图说明
[0026]
图1是实施例中级联h桥型储能系统结构图；
[0027]
图2是本发明适用于级联h桥型储能系统的相间soc均衡控制方法流程图；
[0028]
图3是本发明适用于级联h桥型储能系统的相间soc均衡控制系统原理图。
具体实施方式
[0029]
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0030]
本实施例提供一种适用于级联h桥型储能系统的相间soc均衡控制方法，如图1所示，该级联h桥型储能系统的a、b、c三相星型接线，每相由n个功率单元组成，每个功率单元
设有独立的储能电池单元，如图2、3所示，具体包括如下步骤：
[0031]
s1：接收自动发电控制端agc和自动电压控制端avc下发给储能系统的功率指令值p
ref
和q
ref
；
[0032]
同时通过电压采集单元获取三相各自的电压ua、ub和uc、通过电流采集单元获取三相各自的电流ia、ib和ic；
[0033]
通过电池管理系统获取每相各h桥功率单元中储能电池的soc信息soc
xi
，该soc
xi
为x相第i个h桥功率单元的soc信息，0＜i≤n
x
，n
x
为x相当前投入运行的储能电池个数，x为a、b或c相；
[0034]
并计算得到三相各自的平均soc信息
[0035][0036]
s2：根据获取的三相各自的电压ua、ub、uc以及三相各自的电流ia、ib、ic计算储能系统的功率实时值p和q；
[0037]
s3：根据得到的功率指令值p
ref
和q
ref
、三相各自的电压ua、ub、uc、三相各自的电流ia、ib、ic以及步骤s2计算得到的功率实时值p和q，经过控制系统的闭环控制后得到三相各自的原始调制波u
moda
、u
modb
和u
modc
；
[0038]
s4：根据三相各自的电压ua、ub、uc、三相各自的电流ia、ib、ic和计算得到的三相各自的平均soc信息生成三相共用的调制波调节量
△umod
，所述三相共用的调制波调节量
△umod
为：
[0039][0040]
其中，k为相间均衡系数，该系数可以根据要求的相间均衡速度以及储能系统的电流限值来设定；
[0041]
s5：将三相各自的原始调制波u
moda
、u
modb
和u
modc
分别与共用的调制波调节量
△umod
相加，计算得到三相各自的最终调制波u'
moda
、u'
modb
和u'
modc
，并通过该最终调制波来均衡三相之间的soc；
[0042]
上述最终调制波u'
moda
、u'
modb
和u'
modc
为：
[0043][0044]
如图3所示，本发明一种适用于级联h桥型储能系统的相间soc均衡控制系统，具体包括采集单元、计算单元和相间soc均衡控制单元：
[0045]
所述采集单元，用于接收自动发电控制端agc和自动电压控制端avc下发给储能系统的功率指令值p
ref
和q
ref
，同时通过电压采集单元获取三相各自的电压ua、ub和uc、通过电流采集单元获取三相各自的电流ia、ib和ic、通过电池管理系统获取每相各h桥功率单元中储能电池的soc信息soc
xi
，该soc
xi
为x相第i个h桥功率单元的soc信息，0＜i≤n
x
，n
x
为x相当前投入运行的储能电池个数，x为a、b或c；
[0046]
所述计算单元，用于根据采集单元获取的三相各自的电压ua、ub、uc以及三相各自
的电流ia、ib、ic计算储能系统的功率实时值p和q，以及根据采集单元获取的每相各h桥功率单元中储能电池的soc信息soc
xi
，分别计算三相各自的平均soc信息
[0047]
所述相间soc均衡控制单元，用于根据采集单元得到的功率指令值p
ref
和q
ref
、三相各自的电压ua、ub、uc、三相各自的电流ia、ib、ic以及计算单元得到的功率实时值p和q，生成三相各自的原始调制波u
moda
、u
modb
和u
modc
，然后根据采集单元得到的三相各自的电压ua、ub、uc、三相各自的电流ia、ib、ic和计算单元得到的三相各自的平均soc信息生成三相共用的调制波调节量
△umod
，最后将三相各自的原始调制波u
moda
、u
modb
和u
modc
分别与三相共用的调制波调节量
△umod
相加后，得到三相各自最终的调制波u'
moda
、u'
modb
和u'
modc
，并通过该最终调制波来均衡三相之间的soc。
[0048]
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。