电池储能管理系统

1.本技术属于储能技术领域，尤其涉及一种电池储能管理系统。


背景技术：

2.微电网中新能源(风能、太阳能、水电)与传统发电机组通过双向变换器将电能输送给储能设备、电动汽车、地方供电等，同时与公共电网并网。当风电等新能源处于发电功率低谷时，其并不足以满足负载需求，若风电等新能源过量时，则会浪费很多电能，如何提高新能源的利用率是目前急需解决的问题。


技术实现要素：

3.本发明意在提供一种电池储能管理系统，以解决现有技术中存在的不足，本发明要解决的技术问题通过以下技术方案来实现。
4.本发明实施例提供一种电池储能管理系统，所述电池储能管理系统至少包括：ac-dc双向可逆变换模块及电池管理模块；其中，
5.所述ac-dc双向可逆变换模块用于在新能源的发电功率大于电网电能使用功率时，采用ac-dc变换单元将超过所述电网用电需求的电能存储在电池管理模块中；还用于当电网消耗功率大于新能源的发电功率时，利用ac-dc逆变单元，将所述电池管理模块中的储存的电能输入到电网；
6.所述电池管理模块用于采用被动均衡方式，对储能元件的充电电压进行限制，以对储能元件进行均衡处理。
7.可选地，所述ac-dc双向可逆变换模块具体用于采用spwm控制方式，在旋转坐标系下，对静止坐标系的三相系统的电路参数进行简化处理；
8.还用于在逆变模式下，采用三相电压外环控制电流内环的电流给定，电流内环采用dq坐标系下电流参数作为控制目标的pi控制器，对输出的三相电压的幅值和相位进行调节；
9.还用于在整流模式下，采用直流侧电压外环来调节三相电流内环的电流给定大小，电流内环采用pi控制器对旋转坐标系下的电流矢量进行控制。
10.可选地，所述ac-dc双向可逆变换模块为电压型三相三桥臂式的spwm控制可逆拓扑结构。
11.可选地，所述ac-dc双向可逆变换模块具体用于：
12.在整流模式下，采用了直流侧电压外环控制三相电流给定，以及通过静态工作点补偿的锁相环对三相输入电压进行相位跟踪，并使用电流内环在旋转坐标系下对电流幅值和相位进行调节和跟踪。
13.可选地，所述电池储能管理系统至少包括交流母线、直流母线、新能源发电模块、交流负载模块和直流负载模块；其中：所述ac-dc双向可逆变换模块用于将新能源的电能传输到交流母线和/或直流母线上，并为交流负载模块和直流负载模块提供电能。
14.可选地，所述电池管理模块至少包括多个第一控制器，所述第一控制器与储能元件相对应，多个所述第一控制器通过uart总线连接到第二控制器，所述第二控制器通过无线通讯单元与控制设备相连。
15.可选地，所述第一控制器为attiny单片机芯片，所述第二控制器为esp32系列芯片。
16.可选地，所述ac-dc双向可逆变换模块还包括第三控制器，所述第三控制器用于对电路中的开关管组中的mos管q1，mos管q2，mos管q3，mos管q4，mos管q5和mos管q6的导通状态进行控制，并对回路中的电流进行控制，且对电路中的各个节点上的电压相量进行控制。
17.可选地，所述ac-dc双向可逆变换模块还包括采样单元和分压单元，所述采样单元用于对三相系统中的电气信息进行采样，其中，所述电气信息至少包括三相系统中的电压源的实时电压信息，三相电感上的电流大小和直流侧的电压大小；
18.所述分压单元包括第一电阻和第二电阻的分压电路，且在分压电路的输出端口连接有低通滤波器，所述低通滤波器用于滤除直流电压中的高频噪声。
19.可选地，所述ac-dc双向可逆变换模块具体用于采用clark变换和park变换简化三相系统。
20.本发明实施例包括以下优点：
21.本发明实施例提供的电池储能管理系统，通过所述电池储能管理系统至少包括：ac-dc双向可逆变换模块及电池管理模块；其中，所述ac-dc双向可逆变换模块用于在新能源的发电功率大于电网电能使用功率时，采用ac-dc变换单元将超过所述电网用电需求的电能存储在电池管理模块中；还用于当电网消耗功率大于新能源的发电功率时，利用ac-dc逆变单元，将所述电池管理模块中的储能输入到电网；所述电池管理模块用于采用被动均衡方式，对储能元件的充电电压进行限制，以使对储能元件进行均衡处理，这样，可以提高风能等新能源的利用率。
附图说明
22.为了更清楚地说明本技术实施例或现有的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为本技术实施例中一种电池储能管理系统的结构框图；
24.图2为本技术实施例中一种电池储能管理模块的结构框图；
25.图3为本技术实施例中基于ac-dc变换器微电网的结构示意图；
26.图4为本技术实施例中ac-dc双向可逆spwm变换器；
27.图5为本技术实施例中含有dc/dc变换器的ad-dc变换器；
28.图6是本技术实施例中ac-dc变换器逆变工作示意图；
29.图7是本技术实施例中eg2104驱动芯片；
30.图8是本技术实施例中csm025a电流检测电路；
31.图9是本技术实施例中ac-dc变换器直流侧电压采样电路；
32.图10是本技术实施例中clark平面示意图；
33.图11是本技术实施例中dq坐标系示意图；
34.图12是本技术实施例中ac-dc双向变换器逆变模式示意图；
35.图13是本技术实施例中ac-dc双向变换器整流模式示意图；
36.图14是本技术实施例中三串电池组充电示意图。
具体实施方式
37.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例及相应的附图对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
38.参照图1，示出了本发明的一种电池储能管理系统实施例的步骤流程图，电池储能管理系统至少包括：ac-dc(交流-直流)双向可逆变换模块101及电池管理模块102；其中，ac-dc双向可逆变换模块101用于在新能源的发电功率大于电网电能使用功率时，采用ac-dc变换单元将超过电网用电需求的电能存储在电池管理模块中；还用于当电网消耗功率大于新能源的发电功率时，利用ac-dc逆变单元，将电池管理模块中的储存的电能输入到电网；
39.电池管理模块102用于采用被动均衡方式，对储能元件的充电电压进行限制，以对储能元件进行均衡处理。
40.如图2所示，由于对能源安全的重视，逐步改变原有的能源结构，向清洁能源转型。电池储能技术作为其中的关键技术之一，也在蓬勃发展。电池管理系统发展至今，从以往的单一检测电池的电压、电流以及温度的监控系统，逐渐向全面的管理系统转变。其由多种类型的传感设备、控制模块、执行单元和信号线路等部分构成。现代电池管理系统实现了在电池工作过程中对电池荷电状态(state of charge,soc)的估计、电池工作状态(如温度安全控制、电池异常警告、电池参数测量等)监控管理、各种电池组的充电均衡控制以及对电池的温度管理等。
41.如图3所示，基于ac-dc变换器微电网由交流和直流母线、双向ac-dc变换器、新能源发电单元、传统发电单元、交流负载、直流负载组成。当微电网需要将新能源电能传输到公共电网时，微电网通过公共接入点(point of common coupling，pcc)和上级电网进行能量交换。当无需公共电网接入时，可通过微电网中的双向ac-dc变换器将新能源等发电系统的电能传输到交直流母线上，为当地负载提供电能，实现功率的自主平衡。
42.如图4所示，由6个mosfet(金属氧化物半导体场效应晶体管)组成3个桥臂，在交流侧通过三个lc(电感电容)无源滤波器串联接入到桥臂上，在直流侧接上滤波电容和直流负载。
43.如图5所示，在ac-dc双向spwm(正弦脉宽调制)变换器基础上，在直流侧加入了buck型的dc/dc变换器，能够对ac-dc变换器的直流侧进行双向升压降压，达到了直流侧电压灵活可变的目的。如此，就能够配合现代的电池管理系统，对复杂串并联结构的多个电池模块，进行灵活可靠的电池充放电管理，有效地延长电池的工作年限。
44.如图6所示，双向ac-dc变换器的拓扑结构根据三相系统的接线方式，大致可分为三相三线制系统以及三相四线制系统。三相三线制系统中应用最广的拓扑结构有维也纳整
流拓扑和三相三桥臂式整流拓扑；本发明实施例采用电压型三相三桥臂式拓扑结构。其在交流侧传入三个电感，在直流侧并入一个电容。当电路工作在整流状态下且功率因数为1时，整体电路工作方式相当于boost电路。当电路工作在逆变状态下时，整体电路可看作三个buck电路。该种拓扑为半桥式结构，与全桥结构相比，使用的mosfet开关管的数量更少，成本更低。
45.示例性地，由于ac-dc变换器的后级要接入电池储能管理系统，考虑到安全问题，决定设置电池管理的电池组的最大电压为36v。在含有dc\dc变换器的ac-dc双向变换器中，可以考虑初级ac-dc双向变换器直流侧的电压大致在50～70v。由于所采用的ac-dc双向变换器电路，从交流电压源来看为boost型升压电路，采用spwm的调制方式，则可将输入交流线电压设为30v到40v。ap70n100k的mosfet，其导通电阻为9mω，最大导通电流为70a。线电流最大极限应该在-3a～+3a，ac-dc变换器的控制核心就是控制电流的相位与输入电压一致；csm025a的闭环霍尔电流传感器，其采样电流的范围为-25a～+25a，供电电压为
±
15v，当室温为25℃时，误差在
±
0.7％以下，响应时间小于1μs。电压传感器主要需要采集三相交流侧的电压信号，用来提供给控制回路参考相位，以使后续使电流相位追踪电压相位。考虑到采样的精度和反应时间，将采用闭环霍尔电压传感器进行三相电压的测量。
46.可选地，ac-dc双向可逆变换模块具体用于采用spwm方式控制，在旋转坐标系下，对静止坐标系的三相系统的电路参数进行简化处理；
47.还用于在逆变模式下，采用三相电压外环控制电流内环的电流给定，电流内环采用dq坐标系下电流参数作为控制目标的pi控制器，对输出的三相电压的幅值和相位进行调节；ac-dc双向可逆变换模块具体用于：
48.如图14所示，在整流模式下，采用了直流侧电压外环控制三相电流给定，以及通过静态工作点补偿的锁相环对三相输入电压进行相位跟踪，并使用电流内环在旋转坐标系下对电流幅值和相位进行调节和跟踪。
49.可选地，ac-dc双向可逆变换模块为电压型三相三桥臂式的spwm控制可逆拓扑结构。
50.可选地，电池储能管理系统至少包括交流母线、直流母线、新能源发电模块、交流负载模块和直流负载模块；其中：ac-dc双向可逆变换模块用于将新能源的电能传输到交流母线和/或直流母线上，并为交流负载模块和直流负载模块提供电能。
51.可选地，电池管理模块至少包括多个第一控制器，第一控制器与储能元件相对应，多个第一控制器通过uart总线连接到第二控制器，第二控制器通过无线通讯单元与控制设备相连。
52.可选地，第一控制器为attiny841，第二控制器为esp32。
53.可选地，ac-dc双向可逆变换模块还包括第三控制器，第三控制器为tms320f28379d，第三控制器用于对电路中的开关管组中的mos管q1，mos管q2，mos管q3，mos管q4，mos管q5和mos管q6的导通状态进行控制，并对回路中的电流进行控制，且对电路中的各个节点上的电压相量进行控制。
54.具体地，整体变换器设计目标可知，所需的开关频率为20khz。而要对ac-dc变换器进行控制，使其能够在单位功率因数的条件下，进行整流和逆变的变换，这需要一个控制器mcu(微控制单元)，不断对电路中的开关管组q1，q2，q3，q4，q5，q6的导通状态进行控制，从
而控制电流回路，进而控制各个节点上电压的相量。要完成上述正确的信号输出控制，还需要对ac-dc变换器电路中的关键电气信息进行采样，例如三相电压源的实时电压信息，三相电感上的电流大小，直流侧的电压大小等等。为了满足系统整体的运行需求，控制器mcu对上述电气信号的采样频率，需要维持在5khz左右，而且需要采集7个关键信号后，对其进行数学转换，计算负荷较大的运算量，所以应该选用带有硬件浮点运算加速模块，高时钟频率和高采样频率的控制器。
55.本发明实施例中采用tms320f28379d的mcu微控制器，其主时钟频率为200mhz，指令执行速度为800mips，且具有两个完全独立的cpu核心，以及两个cla(control low accelerator，实际上是一个独立的浮点计算器)，能够胜任该设计的复杂数学运算。以及具有1024kb的flash内存，能够存储本设计的编译代码文件。tms320f28379d的mcu微控制器，其主时钟频率为200mhz，指令执行速度为800mips，且具有两个完全独立的cpu核心，以及两个cla(control low accelerator，实际上是一个独立的浮点计算器)，能够胜任该设计的复杂数学运算。以及具有1024kb的flash内存，能够存储本设计的编译代码文件。变换器为三相半桥ac-dc变换器，需要高端驱动，选用eg2104作为半桥mosfet驱动芯片。根据其芯片数据设计驱动电路，见图7。
56.本发明实施例采用型号为tms320f28379d的dsp(digital signal processor)微控制器，为了设计上的简化与方便使用，使用launchxl-f28379d开发板。该开发板除了提供基础的dsp供电模块以及复位设计以外，还对adc采样模块的vreflo参考电位设计了精准电压源，使adc采样的精度更高。而且该开发板上板载了一块ftdi芯片，提供了tms320f28379d微控制器上scia通讯模块的uart协议与计算机com串口通讯协议的转换，极大的方便了dsp控制器与计算机的数据传输和数据分析调试。板子上还搭载了jtag(jointtestactiongroup，联合行动测试组)兼容的调试模块，除了能够对dsp进行程序下载烧录以外，能够对芯片实际运行的程序进行断点调试，也能对芯片的每个io进行边界扫描获得其电平信息，甚至能够获得dsp上flash和ram上的信息，通过计算机能够实现实时反编译。
57.ac-dc双向可逆变换模块还包括采样单元和分压单元，采样单元用于对三相系统中的电气信息进行采样，其中，电气信息至少包括三相系统中的电压源的实时电压信息，三相电感上的电流大小和直流侧的电压大小。
58.如图8所示，根据csm025a闭环霍尔电流传感器的工作原理和数据手册可知，只需将待测电流的支路串联接入到csm025a的v+端和v-端，其中v+为电流输入端，v-为电流输出端。然后需要将csm025a传感器的输出端m接上旁路电阻ro，ro的另一端要接到信号地上，则可以在传感器的输出端m上得到和输入采样电流成比例的采样输出电压信号。该电路输出的电压采样信号是正负对称的，而控制器mcu的adc采样通道仅仅只能采样0v～3v电压范围，所以需对csm025a闭环霍尔电流传感器输出的电压信号进行调理，将其缩放平移至0v～3v电压范围内，使mcu能够正常采样工作，而不会因为采样电压过低或者过高导致mcu无法正常采样，甚至烧毁其引脚电路。
59.信号调理电路就是待处理的信号平移，缩放至预设的电压范围内，方便后续的采样、控制等。为csm025a闭环霍尔电流传感器输出的电压信号vso的信号调理电路，目标是将正负对称的电压信号vso，平移缩放至0v～3v电压范围内。使用时将电压信号vso连接到
vin，则调理电路输出电压信号vso为所需的信号。采用lm324运算放大器，供电使用
±
15v。在vref处还应加上+15v的电压，用来做参考抬升电压。在电路最前面有一个由100ω和100nf构成的rc低通滤波器，其截止频率根据式(1)计算，
[0060][0061]
当待测电压的两个节点通过限流输入电阻串联接入到vsm025a电压传感器的v+端和v-端时，传感器的m端将输出副边补偿电流is，其大小与接入待测电压的大小成正比。然后将传感器输出m端，串联接上一个测量电阻ro，电阻的另一端接地，则副边补偿电流在测量电阻ro上产生压降，可以反映待测电压的大小。
[0062]
分压单元包括第一电阻和第二电阻的分压电路，且在分压电路的输出端口连接有低通滤波器，低通滤波器用于滤除直流电压中的高频噪声。
[0063]
如图9所示，ac-dc变换器直流侧电压采样电路中，不仅使用了由r1和r2组成的分压电路，而且在分压电路信号输出处，加上了一个由100ω和100nf组成的rc低通滤波器，用于滤除直流电压中的高频噪声。最终，可知直流侧电压vi和采样信号vo的关系为，
[0064]vo
＝0.029viꢀꢀꢀ
(2)
[0065]
当直流侧电压为极限电压100v时，采样电路输出信号应为2.9v，其在控制器mcu的0v～3v的adc采样电压范围之内，符合设计要求。
[0066]
可选地，ac-dc双向可逆变换模块具体用于采用clark变换(如图10所示)和park变换(如图11所示)简化三相系统。
[0067]
如图12所示，为ac-dc变换器在逆变状态下工作的拓扑结构模型。直流侧使用电池管理模块输出直流电压作为直流电压源，交流侧使用一个三相均衡星型接法电阻负载。该拓扑中的三相电感电感量为3mh、三相电容电容量为2μf。
[0068]
ac-dc变换器逆变模式的控制策略为：首先对采集到的三相电压进行dq变换，再使用两个pi控制器分别对三相电压向量的d轴分量和q轴分量进行控制，最后输出三相电流向量的给定d轴分量和给定q轴分量。电流控制内环再分别采用两个pi控制器跟踪电压外环所给定的d轴分量和q轴分量。最终达到ac-dc变换器的逆变控制目标：三相输出电压的幅值与相位可控可调。
[0069]
如图13所示，为ac-dc变换器在整流状态下工作的拓扑结构模型。直流侧使用一个负载电阻而不是直流电压源，交流测使用一个三相交流电压源而不是三相星型接法的负载电阻。该拓扑中的三相电感电感量为3mh、三相电容电容量为2μf。这样双向ac-dc变换器的拓扑结构便确定了，它既能工作在逆变状态由直流侧的电压源逆变生成三相交流电，也能工作在单位功率因数整流状态，将交流侧的三相交流电压源整流生成稳定直流电压给直流负载供电。整个变换器的整流控制目标有二：一是保证三相电压源输出的电流相位跟随电压相位，使其输出功率因数为1；二是保证直流侧的输出直流电压恒定为给定直流电压。为了达到这两个目标，大致需要一个锁相环提供三相系统实时相位信息，一个电压外环补偿提供稳定直流侧电压所需相电流幅值大小，一个电流内环用于使电流相位与电压相位一致，以及相电流幅值与电压外环给定值一致。
[0070]
其整流模式具体控制策略为：电压外环的控制目标为根据实时测定的直流侧电压
大小，调节三相相电流幅度给定，从而使直流侧电压大小与给定直流侧电压大小相等且稳定。为了实现这一控制目标采用pi控制器进行负反馈控制，其输出三相相电流给定，即电流内环d轴分量给定。电流内环的设计目标是分别使三相实际电流的d轴分量与电压外环输出的d轴分量给定，q轴分量和给定值0相等且稳定。电流内环先对三相实际电流进行dq变换，后分别采用两个pi控制器跟踪对应给定值，其输出spwm调制信号对应的d轴和q轴分量大小，对该输出dq信号，进行dq反变换后，利用spwm信号控制mosfet即可实现变换器的整流控制目标。
[0071]
当电流流经电池时，电能转化为化学能存储在电池中，但是由于生产工艺和不同电池的损耗不同，一般一个电池组中的不同电池其内阻不同，容量不同。当容量不同的电池串联在一起充电时，往往容量低的电池，其电池电压较其他电池上升较快。当容量低的电池电压接近最大电压4.2v时，其他电池的电压还远未到达最大电压，但此时继续充电，将导致低容量电池电压超过电池电压上限，从而引发安全事故。为此，需要将接近最大充电电压的电池从充电的状态中切换出来，保证其电压不超过上限。
[0072]
图14所示的电路为被动均衡保护电路，能防止电池充电过充。将多余的电能通过mosfet导通至旁路电阻上，通过电阻将电能转化为热能耗散掉。在实际的被动均衡保护电路中，mosfet在控制电能耗散时，通常是以一定的占空比实现不同速度的电能耗散。
[0073]
采用的mcu为attiny841，其供电范围为1.7v～5.5v，而一般锂电池的电池电压在其供电范围之内，故直接使用电池给其供电。此外，由于电池在充放电过程中会发生电池电压的变化，而attiny841这一控制器的工作时钟频率受供电电压的影响较大。工作时钟频率的变化会引起控制系统的不稳定。将采用外部陶瓷晶振的方式提供mcu工作时钟，以保证其稳定的工作时钟频率，使控制系统更加可靠。这里采用8mhz陶瓷晶振以及两个22pf电容组成振荡电路并联至attiny841控制器的xtal1和xtal2端提供振荡时钟信号。
[0074]
由于电池供电电压的不稳定还会造成控制器的adc采样参考电压的浮动，导致对外部电池的电压采样不准确。所以需要采用一个电压基准源，本设计采用az432antr-e1进行电压基准源设计，其基准电压为1.25v，将基准电压供给attiny841控制器的aref引脚作为adc采样的参考电压，使adc采样值更准确。
[0075]
电池管理模块还包括电池电压检测电路，为了使电池在充电时，其充电电压不高于电池电压上限，需要对电池的电压进行采样。对电压的采样最简单的电路设计就是分压电路。由于采用了基准电压源作为adc的采样基准信号，其最大采样电压为1.25v。设计单节电池最大可能出现的电压为4.4v，则可计算出分压比为0.284，故可采用一个2.7kω和一个6.8kω的电阻串联组成分压器，其分压比为0.2842，符合理论设计。分压器输出端口接attiny841的pa3引脚进行实时adc采样。电池管理模块还包括温度检测电路，为了使电池在充电时，其电池温度和旁路电阻温度在一定范围内，从而不发生失温安全事故，将在电池仓附近以及旁路电阻附近放置一个热敏电阻以检测温度。温度检测的热敏电阻采用型号为cmfb103f3950fant的负温度系数电阻，即当温度升高时，其电阻值下降。当其在室温环境时，该热敏电阻的阻值为10kω。根据该种型号电阻的数据手册所测的阻值和温度一一对应的数据和图像，以及公式拟合，可以根据其电阻值推断出其所处环境的温度。为了检测ntc热敏电阻的阻值，可以设计一个分压电路，这样根据热敏电阻的分压大小，就可以推断出热敏电阻的阻值大小，也就能够逆推出其所处的温度。
[0076]
电池管理模块还包括旁路电阻导通电路，当锂电池在充电时，其将要达到电池充电电压的最大阈值时，需要通过导通其对应的mosfet，以打开电流流向旁路电阻的支路，从而使电池和充电电路中的电流流向旁路电阻，使得电池的电压不再继续上升，从而避免了电池的寿命损耗和失温安全事故的发生。本发明实施例中的旁路电阻采用3串3并总计9个3.3ω，3/4w的功率电阻，其相当于一个3.3ω，6.75w的功率电阻，即最大均衡电流为6.75w/4.2v＝1.6a，对于一般的锂电池来说，此大小的均衡电流足以使其电压均衡。控制旁路电阻导通的mosfet，在本设计中选用型号为ao3400a的n沟道型功率mosfet，其最大漏极源极电压vds＝30v，最大导通电流为id＝5.7a，导通内阻大约为30mω。
[0077]
本发明实施例提高新能源利用率，开发了ac-dc双向可逆变换器及电池管理系统。在新能源的发电功率大于电网电能使用功率时，利用ac-dc变换和电池管理系统，使多余的电能在电池中存储起来。当电网消耗功率大时，可再利用ac-dc逆变，使电池中的电能流入电网中，实现能量的双向流动和互补，最终提高新能源的利用率。
[0078]
ac-dc双向变换器采用了spwm控制方式，在旋转坐标系下，对常规静止坐标系的三相系统进行了简化，方便控制。在逆变模式下，采用三相电压外环控制电流内环的电流给定，电流内环采用dq坐标系下电流参数作为控制目标的pi控制器，最终实现输出三相电压可调，相位可调。在整流模式下，采用直流侧电压外环来调节三相电流内环的电流给定大小，电流内环仍采用pi控制器来实现旋转坐标系下的电流矢量控制，最终实现三相电压源输入在单位功率因数下，直流侧电压稳定且可调。
[0079]
电池储能管理系统，采用了被动均衡方式，对电池的充电电压进行限制，每个电池都采用一个attiny841控制器进行控制，所有电池的控制器的信息都会通过uart总线汇总至esp32控制器，通过其板载wi-fi实现物联网控制管理电池。
[0080]
伴随新能源发电站的大规模建设，利用ac-dc双向可逆变换器以及电池管理系统，可使新能源达到错峰补偿电网的目的，从而实现新能源的高效利用。本技术实施例在ac-dc双向可逆变换器中使用了电压型三相三桥臂式的spwm控制可逆拓扑结构，研究了该拓扑结构在逆变和整流状态工作时的不同控制策略，达到了逆变三相电压可控，整流功率因数校正和直流电压控制的效果。在可逆变换器的逆变工作模式中，采用了电压外环控制三相电流给定，以及电流内环在旋转坐标系下控制三相电流幅度大小的方法，来间接控制三相输出电压，达到在0.001s进入稳态的速度。在可逆变换器的整流工作模式中，采用了直流电压外环控制三相电流给定，以及通过静态工作点补偿设计的锁相环对三相输入电压进行实时相位跟踪，随后使用电流内环在旋转坐标系下对电流幅值和相位进行动态调节和跟踪。最终达到了单位功率因数整流，输出电压可控，0.003s的稳态响应速度。最后，制作了电池储能管理系统，用于管理电池的安全均衡充电，并在5节电池串联充电的条件下完成了均衡充电的目标。
[0081]
需要说明的是，对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明实施例所必须的。
[0082]
本发明实施例包括以下优点：
[0083]
本发明实施例提供的电池储能管理系统，电池储能管理系统至少包括：ac-dc双向可逆变换模块及电池管理模块；其中，ac-dc双向可逆变换模块用于在新能源的发电功率大于电网电能使用功率时，采用ac-dc变换单元将超过电网用电需求的电能存储在电池管理模块中；还用于当电网消耗功率大于新能源的发电功率时，利用ac-dc逆变单元，将电池管理模块中的储存的电能输入到电网；电池管理模块用于采用被动均衡方式，对储能元件的充电电压进行限制，以对储能元件进行均衡处理，这样，可以提高风能等新能源的利用率。
[0084]
上述详细说明都是示例性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语均具有与本技术所属技术领域的普通技术人员的通常理解所相同的含义。
[0085]
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0086]
需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
[0087]
此外，术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0088]
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位，如旋转90度或处于其他方位，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
[0089]
在上面详细的说明中，参考了附图，附图形成本文的一部分。在附图中，类似的符号典型地确定类似的部件，除非上下文以其他方式指明。在详细的说明书、附图及权利要求书中所描述的图示说明的实施方案不意味是限制性的。在不脱离本文所呈现的主题的精神或范围下，其他实施方案可以被使用，并且可以作其他改变。
[0090]
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。