储能双向直流变换器输出电流自适应分配控制方法及装置与流程

本发明属于储能运行与控制、储能直流变换器控制，具体地说，涉及一种储能双向直流变换器电流自适应分配控制方法及装置。

背景技术：

1、储能是支撑新型电力系统的重要技术和基础装备，对推动能源绿色转型、应对极端事件、保障能源安全、促进能源高质量发展、具有重要意义。

2、在以锂离子电池为代表的电化学储能电站中，出于建设成本考虑，主要采用集中式布置的储能系统结构，即在一个储能舱内多个电池簇并联形成兆瓦级容量的电池堆，电池堆再通过集中型储能变流器和电网交互，这种储能舱成组方式控制简单、成本较低，但受制于电池簇与集中型变流器直流侧间连接线缆布置方式、长度等不一致影响造成各电池簇的连线阻抗存在较大差异；并且随着储能系统长期运行，各电池簇运行环境温度存在差异，也会造成各簇之间的不一致性。种种差异导致各簇之间形成木桶效应，使得整个储能系统的可用容量要低于额定容量。

3、随着储能电池成本占比越来越高和储能系统对可利用容量要求提高，通过增加直流变换器簇级管理模块，将电池簇与直流变换器串联后再接入集中型变流器的直流侧，将电池簇与簇之间从电气连接上进行解耦，实现一簇一管理，将消除电池簇间的不一致性，提高容量有效利用率。

4、采用一簇一管理型储能舱系统结构时，若直流变换器采用直流母线稳压控制方式，受制于不同直流变换器控制方式及外接连线阻抗差异影响，导致输出电流与阻抗关联程度较大，无法依据电池簇的荷电状态进行电流分配。

技术实现思路

1、为解决现有技术存在的上述缺陷，本发明提出了一种储能双向直流变换器电流自适应分配控制方法，目的是使直流变换器的输出电流不受阻抗差异影响，根据电池簇的荷电状态进行输出电流的自适应分配。

2、本发明提出了一种储能双向直流变换器输出电流自适应分配控制方法，基于一簇一管理型储能舱系统结构实现，所述方法包括：

3、步骤s1.根据电池簇子单元的荷电状态信息和双向直流变换器的输出电流，计算双向直流变换器引入的虚拟阻抗值；

4、步骤s2.根据得到的虚拟阻抗值，并结合双向直流变换器的输出电流、直流母线的额定电压值和直流母线的实际电压值，计算得到双向直流变换器的参考电压；

5、步骤s3.根据双向直流变换器的参考电压，对双向直流变换器的输出电流进行控制，实现直流变换器输出电流的自适应分配控制。

6、作为上述技术方案的改进之一，所述一簇一管理型储能舱系统结构包括：多个电池簇、多个双向直流变换器和集中型储能变流器；

7、储能舱内电池簇与双向直流变换器数量一一对应，各电池簇与双向直流变换器串联组成一个电池簇充放电管理子单元，多个电池簇充放电管理子单元输出端交汇于公共直流侧母线，然后由公共直流侧母线接入集中型储能变流器并入电网；

8、在一簇一管理型储能舱系统结构中，集中型储能变流采用pq功率控制或vf控制，双向直流变换器基于得到的控制量实现各双向直流变换器结合电池簇的状态自适应输出电流。

9、作为上述技术方案的改进之一，所述步骤s1具体包括：

10、步骤s1-1.获取储能舱内各电池簇子单元的荷电状态信息，计算得到各电池簇子单元的平均荷电状态信息socave，计算式为：

11、

12、其中，n为储能舱内电池簇子单元的总数量，socm为第m个电池簇子单元的荷电状态信息；

13、步骤s1-2.根据平均荷电状态信息、第m个电池簇子单元的荷电状态信息和第m 个电池簇子单元对应的双向直流变换器的输出电流，计算得到双向直流变换器需引入的虚拟阻抗值。

14、作为上述技术方案的改进之一，所述步骤s1-2中，第m个电池簇子单元对应的双向直流变换器引入的虚拟阻抗值rm的计算式为：

15、rm＝r0+k*(socave-socm)*sign(im)

16、其中，r0为虚拟阻抗初始值；socm为第m个电池簇子单元的荷电状态信息；k 为soc偏差调节系数，取值为正且小于r0；im为第m个电池簇子单元对应双向直流变换器输出电流，其中，放电状态时，im>0，充电状态时，im<0；sign(im)为取im符号函数，当im>0，sign(im)＝1，当im＝0，sign(im)＝0，当im<0，sign(im)＝-1。

17、作为上述技术方案的改进之一，所述步骤s2中储能双向直流变换器的参考电压urefm的计算公式为：

18、

19、其中，s为微积分算子，ki为积分系数，urate为直流母线的额定电压值，upb为直流母线的实际电压值。

20、作为上述技术方案的改进之一，所述步骤s3，具体包括：

21、根据储能双向直流变换器的参考电压urefm，采用电压闭环跟踪控制，并通过高频pwm调制得到双向直流变换器的控制量，对双向直流变换器的输出电流进行控制，实现直流变换器输出电流根据电池簇的荷电状态的自适应分配控制。

22、本发明还提出了一种储能双向直流变换器输出电流自适应分配控制装置，所述装置分别与各电池簇和各双向直流变换器电联，所述装置包括：信息采集模块、信息处理模块和控制模块；其中，

23、所述信息采集模块，用于采集相关信息；所述相关信息包括：电池簇子单元的荷电状态信息、双向直流变换器的输出电流和直流母线的实际电压值；

24、所述信息处理模块，用于根据信息采集模块采集的相关信息以及直流母线的额定电压值计算得到储能双向直流变换器的参考电压；

25、所述控制模块，用于根据根据双向直流变换器的参考电压，对双向直流变换器的输出电流进行控制，实现直流变换器输出电流的自适应分配控制。

26、作为上述技术方案的改进之一，所述信息处理模块包括：平均荷电计算单元、虚拟阻抗计算单元和参考指令计算单元；其中，

27、所述平均荷电计算单元，用于计算电池簇子单元的平均荷电状态信息；

28、所述虚拟阻抗计算单元，用于计算双向直流变换器引入的虚拟阻抗值；

29、所述参考指令计算单元，用于计算双向直流变换器的参考电压。

30、本发明与现有技术相比的有益效果是：

31、本发明的方法中，储能直流变换器输出电流将不受连线阻抗布置方式、长度、类型等因素影响，可通过控制结构及虚拟阻抗设计，实现不同直流变换器输出电流依据电池簇的荷电状态自适应分配。

技术特征：

1.一种储能双向直流变换器输出电流自适应分配控制方法，基于一簇一管理型储能舱系统结构实现，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的储能双向直流变换器输出电流自适应分配控制方法，其特征在于，所述一簇一管理型储能舱系统结构包括：多个电池簇、多个双向直流变换器和集中型储能变流器；

3.根据权利要求1所述的储能双向直流变换器输出电流自适应分配控制方法，其特征在于，所述步骤s1具体包括：

4.根据权利要求3所述的储能双向直流变换器输出电流自适应分配控制方法，其特征在于，所述步骤s1-2中，第m个电池簇子单元对应的双向直流变换器引入的虚拟阻抗值rm的计算式为：

5.根据权利要求4所述的储能双向直流变换器输出电流自适应分配控制方法，其特征在于，所述步骤s2中储能双向直流变换器的参考电压urefm的计算公式为：

6.根据权利要求1所述的储能双向直流变换器输出电流自适应分配控制方法，其特征在于，所述步骤s3，具体包括：

7.一种储能双向直流变换器输出电流自适应分配控制装置，所述装置分别与各电池簇和各双向直流变换器电联，其特征在于，所述装置包括：信息采集模块、信息处理模块和控制模块；其中，

8.根据权利要求7所述的储能双向直流变换器输出电流自适应分配控制装置，其特征在于，所述信息处理模块包括：平均荷电计算单元、虚拟阻抗计算单元和参考指令计算单元；其中，

技术总结
本发明属于储能运行与控制、储能双向直流变换器控制技术领域，具体地说，涉及一种储能双向直流变换器电流自适应分配控制方法，该方法包括：计算得到储能舱内各电池簇子单元的平均荷电状态信息；计算得到电池簇子单元对应的双向直流变换器需引入的虚拟阻抗值；并进一步计算得到储能双向直流变换器的输出电压参考指令，采用电压闭环跟踪控制，通过高频PWM调制得到双向直流变换器的控制量，实现直流变换器的输出电流不受阻抗差异影响，可根据电池簇的荷电状态进行输出电流的自适应分配。本发明方法中，直流变换器输出电流将不受连线阻抗布置方式、长度、类型等因素影响，通过控制结构及虚拟阻抗设计实现直流变换器输出电流的自适应分配。

技术研发人员：王逸超,连湛伟,王冬容
受保护的技术使用者：新源智储能源发展(北京)有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7