储能系统分布式调压逆变控制方法及系统、设备、介质与流程

本发明涉及储能逆变，特别涉及储能系统分布式调压逆变控制方法及系统、设备、介质。

背景技术：

1、

2、当前常规方案中，锂电池组串持续在线，始终以最高组串电压对pcs（储能变流器）输出电压，对不均衡状态的电芯进行能量转移，包括耗电均衡和主动转移；采用逆变全桥高频（20~50khz）斩波，spwm（正弦脉冲宽度调制）调整输出滤波得到交流电压，对用户或电网提供能量。

3、目前的方案存在以下技术缺陷：在电芯不均衡的状态下，持续在线的电芯中会出现部分电芯提前充满或者提前放空的情况，导致系统实际可用能量大打折扣，并且传统均衡方案的电流太小，相较于储能系统的输入输出电流无法及时响应解决问题；电子开关在高压大电流状态下高速切换，开关损耗严重，并且斩波输出电压波动大，需要较大的输出滤波器，或导致严重的电网谐波。

技术实现思路

1、为了实现本发明的上述目的和其他优点，本发明的第一目的是提供储能系统分布式调压逆变控制方法，包括以下步骤：

2、判断储能系统充放电状态；

3、若为充电状态，则监测外部输入状态；

4、若外部输入为光伏输入，则检测输入电压，调整光伏mppt(最大功率点跟踪)控制单元的输出，调整电芯组串状态，启动充电开关，检测光伏接入的电压和电流并计算功率，通过mppt算法实时调整电芯组串状态，实现光伏的最大功率输入；

5、若外部输入为电网输入，则实时检测输入电压，根据输入电压确定需要充电的单体，调整电芯组串状态；

6、若为放电状态，则判断系统运行状态；

7、若为离网状态，则实时计算当前输出的电压，根据mppt结果限流定压输出或调整电芯组串状态，调节直流母线电压，控制全桥电路输出换向跟随原波形，所述原波形为交流电输出波形；

8、若为并网状态，则实时监测公网状态，解耦信号角度、相位、频率，输出电压，通过锁相环进行相位跟随，并跳转至所述实时计算当前输出的电压步骤。

9、进一步地，所述调整电芯组串状态包括以下步骤：

10、通过通讯总线唤醒电芯采集控制单元的控制器；

11、判断等待本地指令是否超时；

12、是则进入休眠状态；

13、否则判断指令是否有效；

14、若指令无效，则回复主控制器指令无效，并跳转至所述等待本地指令是否超时步骤；

15、若指令有效，则根据输入电压确认需要充电的单体电芯，或根据输出电压确认需要放电的单体电芯，控制单体电芯对应的mos管驱动器控制mos管导通，回复主控制器执行情况，确认主控制器是否接收到数据，是则待机，等待主控制器的指令，否则跳转至回复主控制器执行情况步骤。

16、进一步地，所述调整电芯组串状态还包括以下步骤：

17、若指令有效，则判断指令的需求；

18、若需求为数据采集，则发送采集到的数据至主控制器，确认主控制器是否接收到数据，是则待机，等待主控制器的指令，否则跳转至所述发送采集到的数据至主控制器步骤；

19、若需求为电芯控制，则跳转至所述根据输入电压确认需要充电的单体电芯，或根据输出电压确认需要放电的单体电芯步骤。

20、进一步地，在所述根据mppt结果限流定压输出或调整电芯组串状态之后还包括根据需要输出的电压，增加预设数量的单体电芯在线输出。

21、进一步地，所述根据输入电压确认需要充电的单体电芯包括以下步骤：

22、根据输入电压和电芯单体电压计算需要充电的电芯数量；

23、将按照电芯的能量从小到大的顺序，选择计算出的需要充电的电芯数量的电芯进行充电。

24、进一步地，所述根据输出电压确认需要放电的单体电芯包括以下步骤：

25、根据输出电压和电芯单体电压计算需要放电的电芯数量；

26、将按照电芯的能量从大到小的顺序，选择计算出的需要放电的电芯数量的电芯进行放电。

27、进一步地，所述控制全桥电路输出换向跟随原波形包括在直流母线电压信号中每个周期结束时，控制全桥电路输出换向；所述直流母线电压信号由电芯组串中在线电芯的电压经lc滤波后的半波波形周期叠加形成。

28、本发明的第二目的是提供一种电子设备，包括：存储器，其上存储有程序代码；处理器，其与所述存储器联接，并且当所述程序代码被所述处理器执行时，实现上述方法。

29、本发明的第三目的是提供一种计算机可读存储介质，其上存储有程序指令，所述程序指令被执行时实现上述方法。

30、本发明的第四目的是提供实现上述方法的储能系统分布式调压逆变控制系统，包括主控制器、电芯组串形成的电池包、若干电芯采集控制单元、lc滤波器、充放电控制电路、全桥电路、继电器、光伏mppt控制单元，所述电芯采集控制单元与所述电池包中的电芯对应，所述电芯采集控制单元用于对电芯数据进行采集，执行所述主控制器的指令控制电芯充放电，所述lc滤波器用于对电池包输出信号进行滤波，所述充放电控制电路用于对电池包充放电进行保护，所述光伏mppt控制单元用于根据光伏电池的功率变化调整工作点的电压以获得最大功率，所述全桥电路用于对直流母线电压信号进行换向动作，实现交流输出，所述继电器用于执行并离网动作。

31、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

32、本发明提供储能系统分布式调压逆变控制方法及系统、设备、介质，通过调整在线电芯的组串方式，实现直流母线的调压，实现跟随逆变输出的需求，省略高压斩波部分电路，降低系统功耗，减少输出谐波；通过控制各个电芯的能量状态分时利用，解决了电芯后期以及梯次电芯的不平衡问题，实现电芯容量的最大化利用。

33、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

技术特征：

1.储能系统分布式调压逆变控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的储能系统分布式调压逆变控制方法，其特征在于：所述调整电芯组串状态包括以下步骤：

3.如权利要求2所述的储能系统分布式调压逆变控制方法，其特征在于：所述调整电芯组串状态还包括以下步骤：

4.如权利要求2所述的储能系统分布式调压逆变控制方法，其特征在于：在所述根据mppt结果限流定压输出或调整电芯组串状态之后还包括根据需要输出的电压，增加预设数量的单体电芯在线输出。

5.如权利要求3所述的储能系统分布式调压逆变控制方法，其特征在于：所述根据输入电压确认需要充电的单体电芯包括以下步骤：

6.如权利要求3所述的储能系统分布式调压逆变控制方法，其特征在于：

7.如权利要求1所述的储能系统分布式调压逆变控制方法，其特征在于：所述控制全桥电路输出换向跟随原波形包括在直流母线电压信号中每个周期结束时，控制全桥电路输出换向；所述直流母线电压信号由电芯组串中在线电芯的电压经lc滤波后的半波波形周期叠加形成。

8.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器，其上存储有程序代码；处理器，其与所述存储器联接，并且当所述程序代码被所述处理器执行时，实现如权利要求1-7任一项所述的方法。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有程序指令，所述程序指令被执行时实现如权利要求1-7任一项所述的方法。

10.实现权利要求1-7任一项所述方法的储能系统分布式调压逆变控制系统，其特征在于：包括主控制器、电芯组串形成的电池包、若干电芯采集控制单元、lc滤波器、充放电控制电路、全桥电路、继电器、光伏mppt控制单元，所述电芯采集控制单元与所述电池包中的电芯对应，所述电芯采集控制单元用于对电芯数据进行采集，执行所述主控制器的指令控制电芯充放电，所述lc滤波器用于对电池包输出信号进行滤波，所述充放电控制电路用于对电池包充放电进行保护，所述光伏mppt控制单元用于根据光伏电池的功率变化调整工作点的电压以获得最大功率，所述全桥电路用于对直流母线电压信号进行换向动作，实现交流输出，所述继电器用于执行并离网动作。

技术总结
本发明涉及储能系统分布式调压逆变控制方法及系统、设备、介质，该方法包括步骤：判断储能系统充放电状态；若为充电状态，则实时检测输入电压，根据输入电压确定需要充电的单体，调整电芯组串状态；若为放电状态，则判断系统运行状态；若为离网状态，则实时计算当前输出的电压，根据MPPT结果限流定压输出或调整电芯组串状态，调节直流母线电压，控制全桥电路输出换向跟随原波形；若为并网状态，则实时监测公网状态，解耦信号角度、相位、频率，输出电压，通过锁相环进行相位跟随。本发明通过调整在线电芯的组串方式，实现直流母线的调压，实现跟随逆变输出的需求，省略高压斩波部分电路，降低系统功耗，减少输出谐波。

技术研发人员：施敏捷,许旭乾,沈俊英
受保护的技术使用者：苏州精控能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13