一种模块化的储能系统的制作方法_2

文档序号:9166538阅读:来源:国知局
个储能簇的储能模块的均衡策略如下:储能簇控制器通过与其管理的每个双向DC/DC变流器通信获得双向DC/DC变流器低压端的储能元件的输出电压或S0C,则此储能簇的每个储能模块的开路电压U0=(此模块的双向DC/DC变流器低压端的储能元件的输出电压或SOC/此储能簇的双向DC/DC变流器低压端的储能元件的输出电压或SOC的平均值)*此模块原来的开路电压U。;另一种均衡策略为根据每个储能模块的双向DC/DC变流器低压端的储能元件的储能容量来设置储能模块的开路电压U。,计算公式为此储能簇的每个储能模块的开路电压U0=(此模块的双向DC/DC变流器低压端的储能元件的储能容量/此储能簇的双向DC/DC变流器低压端的储能元件的平均储能容量)*此模块原来的开路电压U。。
【附图说明】
[0019]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,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。
[0020]图1为本实用新型提出的一种模块化储能系统结构图。
[0021]图2为本实用新型实施实例公开的储能模块的电气原理图。
[0022]图3、4为本实用新型实施实例公开的储能模块的控制原理图。
[0023]图5为本实用新型实施实例公开的一种双向DC/DC变流器低压端为电池组,高压端为普通电容(含电解电容和薄膜电容)的模块化储能系统示意图。
[0024]图6为本实用新型实施实例公开的一种双向DC/DC变流器低压端为超级电容,高压端为普通电容(含电解电容和薄膜电容)的模块化储能系统示意图。
[0025]图7为本实用新型实施实例公开的一种储能元件为超级电容和电池的模块化储能系统不意图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例,而不是全部的实施例;基于本实用新型的实施例,本领域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,都属于本实用新型保护的范围。
[0027]参见图1,本实用新型公开了一种模块化的储能系统,储能系统由多I个储能簇并联组成,由I个监控系统管理所有的储能簇,I个储能簇由多I个储能模块串联组成,I个储能簇控制器管理I个储能簇所有的储能模块,I个储能模块内包含2种储能元件,2种储能元件分别接于双向DC/DC变流器的2端,I个储能簇内的储能模块是一致的,当储能系统内包含2种以上的的储能模块时,同一种储能模块组成多I储能簇后,再与其它储能模块组成的储能簇并联;所述储能系统具有3级均衡功能,对储能元件一致性要求低,能提高储能元件的使用寿命,便于组装、扩展、维护,通过储能模块的串联能构成高压储能簇,通过储能簇的并联能构成大容量的储能系统,在电动汽车用电源和电网用大容量的储能系统具有良好前景。
[0028]参见图2,为本实用新型实施实例公开的储能模块的电气原理图。
[0029]储能模块是由储能元件、储能管理单元、双向DC/DC变流器、开关组成。
[0030]I个储能模块内包含2种储能元件,2种储能元件分别接于双向DC/DC变流器的2端,I个储能模块最多包含I个能量型储能元件且至少包含I个功率型储能元件;能量储能元件包括铅酸电池、锂离子电池、液流电池、钠流电池、锌溴电池,功率储能元件包括超级电容、电解电容、薄膜电容。
[0031]双向DC/DC变流器2端具有电压差,低压端的电压始终低于高压端电压,其拓扑结构包括Boost-Buck结构,当低压端储能元件放电时,双向DC/DC变流器升压运行,当低压端储能元件充电时,双向DC/DC变流器降压运行。
[0032]为了实现储能模块输出电压的稳定和模拟内阻的功能,双向DC/DC变流器具有检测储能模块的输出电流、双端DC/DC变流器2端储能元件的输出电压和双向DC/DC变流器高压端的输出电流功能,能自动控制能量在2种储能元件之间交换。
[0033]储能模块的正极和负极通过I个开关相连;I个储能簇内,双向DC/DC变流器的高压端正极与位于此高压端的功率型储能元件的正极相连,并通过I个开关与储能模块正极相连,双向DC/DC变流器的高压端负极与位于此高压端的功率型储能元件的负极相连;储能模块正常运行时,双向DC/DC变流器控制闭合双向DC/DC变流器的高压端正极与储能模块正极之间的开关,断开储能模块正极和储能模块负极之间的开关;当储能模块与储能簇需要隔离时,双向DC/DC变流器控制断开双向DC/DC变流器的高压端正极与储能模块正极之间的开关,闭合储能模块正极和储能模块负极之间的开关;当储能模块重新接入储能簇时,双向DC/DC变流器控制闭合双向DC/DC变流器的高压端正极与储能模块正极之间的开关,断开储能模块正极和储能模块负极之间的开关。
[0034]参见图3、图4,为本实用新型实施实例公开的储能模块的控制原理图。
[0035]储能模块正常运行时,其输出端是具有模拟内阻的电压源,具有2个控制变量,I个是开路电压U。,I个是模拟内阻R,当储能模块的输出电流为1_时(储能模块放电为正,充电为负),储能模块的输出电压为U,以下公式成立=U=U13-1ciut*!^
[0036]双向DC/DC变流器采用电压外环、电流内环的控制方式,有2种控制算法:第一种,实时检测储能模块的输出电流Iciut和输出电压U,通过计算公式Uraf=Ul3-1ciut*!?得出储能模块的参考输出电压Uref,储能模块的参考输出电压Uraf和实时检测的输出电压U比较作为电压控制器的输入;电压控制器的输出为参考电流Iraf,与双向DC/DC变流器的输出电流减去储能模块的输出电流的差值比较作为电流控制器的输入,电流控制器控制双向DC/DC变流器的占空比来实现储能模块的输出电压U实时跟踪储能模块的输出参考电压Uraf;第二种,实时检测储能模块的输出电流Iciut和输出电压U,通过计算公式U ref=U0-1out*R得出储能模块的参考输出电压Uref,储能模块的参考输出电压Uraf和输出电压U比较作为电压控制器的输入;电压控制器的输出为参考电流Iref,与双向DC/DC变流器的输出电流比较作为电流控制器的输入,电流控制器控制双向DC/DC变流器的占空比来实现储能模块的输出电压U实时跟踪储能模块的输出参考电压Uref0
[0037]默认一个储能簇内的每个储能模块的2个控制变量U。、R是相同的,这2个控制变量通过双向DC/DC变流器和储能簇控制器更改设置,以实现一个储能簇内储能模块之间的均衡,一个储能簇运行时,储能簇的输出电流Iciut就是储能簇内每个储能模块的输出电流,每个储能模块的输出功率就是υ*Ι_,因此,通过改变U。、!?就可以改变储能模块的输出电压U和储能模块输出功率υ*Ι_,间接改变位于双向DC/DC变流器低压端的储能元件的充电功率和放电功率。
[0038]U。有3种控制模式:第一种是U。恒定不变,由双向DC/DC变流器和储能簇控制器更改设置,与位于双向DC/DC变流器低压端的储能元件的输出电压无关,第二种是U。根据能量型储能元件的SOC自动变化,公式为Ui3=UJI^Un* (S0C-0.5),k为控制系统,默认为20%,Un为能量型储能元件的S0C=5
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